hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多重極限環境下での強い相互作用する多体系の真空構造、励起モード及び諸物性の研究

ボソン写像の方法を援用してボソン表現を用いてこのモデルの厳密解を構成することに成功しているので、クォーク3体状態としてのハドロン相と、クォーク2体状態としてのカラー超伝導相の相構造・相転移を、対相互作用と粒子・空孔対相互作用の比、及び粒子数の関数として量子臨界現象の一部と見なして議論し、相図を描いた。これらの成果を3編の学術論文として公表した。さらに、2.ベクトル・スカラー8点相互作用まで考慮した拡張された南部・Jona-Lasinioモデルを基礎に、有限温度・密度クォーク・ハドロン相転移に関する研究を遂行し、核物質相とクォーク相の圧力を計算・比較することにより、温度・化学ポテンシァル相図中でクォーク・ハドロン相転移の1次相転移線を与える研究を行っているところである。低温度では密度を上げていくと、カイラル相転移の後にクォーク・ハドロン相転移が起きる兆候を得ている。他に、3.グルオンのみに注目し、グルオンの束縛状態としてのグルーボールが有限温度環境下でその性質を如何に変えるかの研究として、まずは真空中でのグルーボールをQCDハミルトニアンから記述する方法を与えた。真空中で得られたこの研究成果の公表準備中である。平成24年度に計画していたグルオン多粒子系の物性と励起モードの研究については、真空中でのグルオン系の素励起としてのグルーボールの質量を導出する方法を構築し、実際に0+、0ーのグルーボール質量を導出した。得られた質量はQCDの走る結合定数の逆数に依存しているので、高温・高密度でのグルオン系では結合定数が小さくなってグルーボール質量は巨大になり、グルーボールはおそらく励起されないことがわかるなど、当初の研究計画が順調に進行している。また、平成24年度に計画していた非一様カイラル凝縮体の研究を行った。カイラル対称性だけでなく非一様性から生じる空間並進対称性、回転対称性も破れるが、カイラル対称性がU(1)×U(1)の場合にはNGモードは1つしか現れないことを示した。これは最近研究されているローレンツ不変性を持たない場合のNGボソンの勘定(counting)の具体例を与えており興味深い。また、NGモードの分散関係も得ており、研究は順調に進展している。さらに、クォーク・ハドロン相転移の研究で南部・Jona-Lasinioモデルを用いたことから派生して、カイラル対称性から許されるテンソル型相互作用から起因したテンソル型クォーク凝縮が高密度クォーク物質で表れることを示すことができた。これはクォークスピン偏極に導くので、クォーク強磁性相が存在する可能性を示唆している。研究開始当初は予想していなかった発見であり、クォークスピン偏極相が実際に高密度クォーク物質相で存在するかはクォーク・ハドロン多体系の物性研究のみならず、中性子星の内部構造や磁場の起源などとも関連して多くの研究者に興味が持たれている課題であり、クォーク・ハドロン多体系の物性を知る上での相図研究から予想外の結論が得られそうであり、研究は計画以上に進展していると判断される。平成23年度に研究を計画していたベクトル・スカラー8点相互作用まで考慮した拡張された南部・Jona-Lasinioモデルでの有限温度・密度クォーク・ハドロン相転移に関する研究は、学術論文としては未出版であるが学会等で成果を報告し、学術論文として公表する前の段階に来ている。
積分表現理論によるディープニューラルネットの解析と設計指標の開発

【理論研究】深層デノイジング・オートエンコーダーの積分表現理論デノイジング・オートエンコーダー(DAE)の輸送理論解釈を展開した。昨年度は,浅いニューラルネットが近似できる関数クラスを明らかにした。今年度は,深層ニューラルネット(DNN)が具体的に何を近似しているかまで踏み込んだ。試行錯誤の末,DNNの一種であるDAEは,入力データ点を再配置する輸送写像とみなせることを発見した。つまり,DAEが近似しているものは輸送写像である。これは変分計算で導ける定理だが,数値実験によっても確認できる。輸送写像の積分表現を計算して,深層DAEの積分表現を得た。また,ワッサースタイン幾何学を用いて,輸送写像の極限を調べることで,無限層ニューラルネット(連続DAE)の性質を明らかにした。DAEはデータ分布のエントロピーを減らす方向に入力データを再配置する輸送作用があり,この作用は層を深くした方が顕著になることが分かった。つまり,浅いDAEと深層DAEでは得られる特徴量が異なることから,DAEは積極的に深層化すべきであることが分かる。このような輸送解釈は,DAEに限らず多くのDNNに対して可能であると考えられる。本研究の主結果は雑誌論文として投稿済である(arXiv:1605.02832)。また,同結果を国内で発表して学生最優秀プレゼンテーション賞を受賞した。このほか,積分表現を数値積分によって計算してニューラルネットを学習する方法についてパイロット的な結果が得られたので,学会で発表した。【応用研究】自動車の自立走行システム開発自動車走行時の運転動画および深度データを入力として,ブレーキを踏むべきかどうかをDNNに判別させる運転シーンの識別問題に取り組んだ。DNNが運転動画のどの部分に反応して意思決定を行ったのかを可視化する技術(サライエンシーマップ)を導入し,システムに解釈性を付与した。28年度が最終年度であるため、記入しない。【理論研究】ReLUネットワークの積分表現理論従来の積分表現理論を現代向けの設定に対して適用できるように拡張した。従来の積分表現理論は,ディープニューラルネット(DNN)で標準的に用いられているReLUと呼ばれる活性化関数に対応していなかったので,ReLUを含むリゾルキン超関数に対して積分表現理論が展開できることを示した。主定理を証明する過程では,高次元統計学,調和解析および機械学習の研究会にて中間的な内容を報告し,成果をまとめて雑誌論文として出版した。当該雑誌は調和解析にまつわる理論および応用の両分野で有力な雑誌のひとつであり,査読者の評価も“strongly recommended"であったことから,質の高い内容に仕上がったと考えている。また,積分表現がウェーブレット変換とラドン変換に分解できることを解析的に示した。これまで,ニューラルネットは神経細胞の発火パターンを暗号的に捉える見方が主流であったが,そのパターンを生成する神経細胞の出現メカニズムにはラドン変換という秩序があることを明示したことになる。論文ではこの視点に基づき,再生公式の証明の別解を与えた。提案した枠組みは構成的であり,論文ではバックプロパゲーションを用いずにニューラルネットを学習するためのアルゴリズムも提案した。さらに,当該結果を応用してDNN積分表現を部分的に計算した。この結果は論文投稿中である。【応用研究】運転時ブレーキシーン認識システム開発名古屋大学の加藤真平准教授と連携して,DNNに運転動画と車載機器通信ログを入力して,ブレーキを踏むべきかどうかを判別させる研究に取り組んだ。LiDARデータ(深度データ)に対してConvNetと呼ばれるDNNの一種を適用する方法を開発し,RGB運転動画を用いた場合と同等以上の性能が出ることを示した。得られた結果を国内の学会で発表した。【理論研究】では,DNNの積分表現理論を構成するにあたり,ReLUと呼ばれる活性化関数に対して積分表現理論を拡張し,また,デノイジングオートエンコーダーと(DAE)呼ばれるDNNの一種に対してDNN積分表現を計算した。これらの結果は,本研究の最終目標であるDNN設計ガイドラインを策定するための重要な基礎を与えるだけでなく,数学的な新しい発見を多く含んでいる。従って,理論研究に限れば当初の想定以上の結果が得られていると考えている。一方,【応用研究】では,当初の計画通り複数のDNNを比較検討する段階に入っており,概ね順調である。従って理論と応用を総合した評価は,概ね順調と考えている。昨年度中に実施した研究の中には,論文化にまで至らなかった研究が複数ある。例えば,冒頭で述べたDAEに対する積分表現の計算結果や,積分表現から学習能力を理論評価する研究,積分表現を数値計算することで効果的な学習法を提案する研究である。これらはいずれもDNN設計ガイドラインを策定するための重要な足がかりとなる。これらの研究を並行して論文化できれば,当初の計画以上の進展が得られたものと考える。DAEの積分表現を計算した結果,本研究のゴールのひとつである「なぜ深層構造は有効なのか」について,部分的な回答が得られた。また,ほか2つの未発表の結果のなかにもDNNのメカニズム理解に対して新たな視点を与えうるものがある。従って,今後の研究遂行にあたって将来の見通しは概ね楽観的と考えている。

今年度は,深層ニューラルネット(DNN)が具体的に何を近似しているかまで踏み込んだ。試行錯誤の末,DNNの一種であるDAEは,入力データ点を再配置する輸送写像とみなせることを発見した。つまり,DAEが近似しているものは輸送写像である。これは変分計算で導ける定理だが,数値実験によっても確認できる。輸送写像の積分表現を計算して,深層DAEの積分表現を得た。また,ワッサースタイン幾何学を用いて,輸送写像の極限を調べることで,無限層ニューラルネット(連続DAE)の性質を明らかにした。DAEはデータ分布のエントロピーを減らす方向に入力データを再配置する輸送作用があり,この作用は層を深くした方が顕著になることが分かった。つまり,浅いDAEと深層DAEでは得られる特徴量が異なることから,DAEは積極的に深層化すべきであることが分かる。このような輸送解釈は,DAEに限らず多くのDNNに対して可能であると考えられる。本研究の主結果は雑誌論文として投稿済である(arXiv:1605.02832)。また,同結果を国内で発表して学生最優秀プレゼンテーション賞を受賞した。このほか,積分表現を数値積分によって計算してニューラルネットを学習する方法についてパイロット的な結果が得られたので,学会で発表した。【応用研究】自動車の自立走行システム開発自動車走行時の運転動画および深度データを入力として,ブレーキを踏むべきかどうかをDNNに判別させる運転シーンの識別問題に取り組んだ。DNNが運転動画のどの部分に反応して意思決定を行ったのかを可視化する技術(サライエンシーマップ)を導入し,システムに解釈性を付与した。【理論研究】では,DNNの積分表現を構築し,積分表現の数値計算を通じて効果的な学習アルゴリズムを提案し,積分表現の理論評価を通じてDNNを利用するためのガイドラインの策定を目指す。昨年度は,DNNに特有のReLUと呼ばれる構造に対して積分表現が計算できるように積分表現理論を拡張し,拡張された積分表現理論をさらにデノイジングオートエンコーダー(DAE)と呼ばれるDNNの一種に対して計算した。今年度は,まずDAEに対するDNN積分表現の計算結果を論文として出版する。また,得られたDNN積分表現を用いて,DNNの性能を理論的に評価する。評価は関数近似理論,辞書学習,集中不等式のいずれかを用いて可能であると考えている。さらに,得られた理論評価に対して数値的な評価を行い,DNNを利用するうえでのガイドラインとしてまとめる。DNNの性能評価に関する結果は適宜,学会で発表し,さらにそれらをまとめて論文として出版する。また,積分表現を離散化して数値計算することで,従来のランダムサーチよりも効率的な学習法が考えられる。これを精緻化し,新規学習法の提案というかたちで論文としてまとめる。【応用研究】では,昨年度開発したアルゴリズムをベースとして,精度の向上を図る。
沖縄の日本復帰運動に関する研究

三年間の調査を通じて、沖縄県祖国復帰協議会史料(琉球大学所蔵マイクロフィルム)、沖縄県教職員組合所蔵沖縄県教職員会史料(機関紙および定期大会関係資料)、教育研究集会史料、本土沖縄県人会史料、議会関係史料、法政大学沖縄問題研究所所蔵中野好夫文庫史料、全沖縄軍労働組合史料、沖縄民政府関係史料、地元新聞など復帰運動の輪郭をとらえるための基本史料(ただし日本側史料)をほぼ収集することができ、現在これら史料の整理を進めつつある。また、沖縄県内の自治体史その他基本資料、文献も備えることが出来た。この期間内に差当り、まとめることが出来た成果は、戦時下沖縄の民衆統合に関して論文として「国民精神総動員と大政翼賛運動」(由井正臣編『近代日本の軌跡』第5巻、太平洋戦争)、および「沖縄一同化的平和から自立・共生的平和へ」(『歴史学研究』676号)である。前者は、沖縄の復帰運動で色濃く見られた日本への同化意識を戦前との比較で見ていくために不可欠な前提作業として位置づけている。後者は、沖縄民衆のアイデンティティー・平和観・自治意識に焦点を当て、戦後50年間の変遷を概観した論文である。これも復帰運動期を沖縄戦後史の中に位置づけるための前提作業である。申請当初予定した復帰運動の直接的な分析作業は時間の関係で果たせなかったが、今後、3年程度をかけて上記史料の本格的分析を行い、復帰運動の全体像と、この運動が日本の戦後史に投げ掛けた問題を整理する予定である。平成6年度は、第1に、1940年代後半から50年代前半の復帰要求形成期の沖縄の民衆意識(本土在住の沖縄県人を含む)を明らかにすること、第2の50年代後半から70年代初めまでの復帰運動を、復帰運動を支えた個々の組織にさかのぼって明らかにすることを課題とし、資料収集を進めて来た。資料調査は、主として法政大学沖縄分化研究所の中野好夫文庫を利用し、琉球大学図書館所蔵沖縄関係文献の調査(ここ2、3年の新しい研究文献および新たな受け入れ史料の確認)も5日間にわたり行った。第2の課題との関係では、沖縄人権協会、沖縄の政党関係資料、伊江島におけう基地反対運動史料等の調査・収集に力点を置き、琉球大学はじめ沖縄現地でも見られなかった史料が入手できた。しかし、原史料だけでも膨大な量であり、次年度も引き続き、法政の史料調査に費やされることになろう。第1の課題では、新らしい史料収集は困難であり、差し当たり『沖縄タイムス』の記事から、関係部分を拾う作業を行っている。この課題との関係では、平成6年以前から着手していた戦時下沖縄の民衆統合に関する論文を「国民精神総動員と大政翼賛運動」(由井正臣編『近代日本の軌跡第5巻太平洋戦争、吉川弘文館)として、今期まとめることができた。これは戦後沖縄の精神史を見て行く前提作業となるが、前提という点では、引き続き沖縄戦体験の意味を自分なりにまとめる作業を進めるつもりである。復帰要求と沖縄戦体験は、分かちがたく結び付いているからである。本年度は沖縄調査を2度実施し、昨年に引き続き県立図書館、沖縄高教組所蔵資料の調査を進めるとともに、新たに県公文書館で閲覧可能となった琉球政府文書の調査を始めた。琉球政府資料では、補助金などを通じての、復帰運動と行政とのかかわり、あるいは復帰時の陳情などを通じて、復帰への期待と不安の所在などを確認できた。今年度の成果としては、「沖縄-同化的平和から自立・共生的平和へ」(『歴史学研究』第676号、1995年10月)で、沖縄にとって最も重要な記念日である沖縄戦終了の6月23日、サンフランシスコ条約発効で沖縄が本土から切り離された4月28日、沖縄の日本復帰の5月15日それぞれを歴史的に検証することで、沖縄におけるアイデンティティの模索、沖縄における自治、自立意識の獲得、平和観の変遷を明らかにした。この作業は、沖縄戦終了後の50年を通観したものであるが、祖国復帰運動の時期を沖縄戦後史のなかでどう位置づけるかの前提となるものである。

すなわち、1960年代に復帰運動が本格化することで、これらの記念日への取り組みが始まるが、60年代後半の本土も巻き込んだ全島的運動の広がりのなかで、従来の取り組みへの批判、反省、思想的掘り下げが行われたこと、しかし、その到達点は、復帰後そのまま発展させることはできなかったこと、復帰後15年頃からようやく、復帰そのもの、沖縄戦後史の意味の問い直しが従来より広く、深く行われ始めたことを明らかにした。三年間の調査を通じて、沖縄県祖国復帰協議会史料(琉球大学所蔵マイクロフィルム)、沖縄県教職員組合所蔵沖縄県教職員会史料(機関紙および定期大会関係資料)、教育研究集会史料、本土沖縄県人会史料、議会関係史料、法政大学沖縄問題研究所所蔵中野好夫文庫史料、全沖縄軍労働組合史料、沖縄民政府関係史料、地元新聞など復帰運動の輪郭をとらえるための基本史料(ただし日本側史料)をほぼ収集することができ、現在これら史料の整理を進めつつある。また、沖縄県内の自治体史その他基本資料、文献も備えることが出来た。この期間内に差当り、まとめることが出来た成果は、戦時下沖縄の民衆統合に関して論文として「国民精神総動員と大政翼賛運動」(由井正臣編『近代日本の軌跡』第5巻、太平洋戦争)、および「沖縄一同化的平和から自立・共生的平和へ」(『歴史学研究』676号)である。前者は、沖縄の復帰運動で色濃く見られた日本への同化意識を戦前との比較で見ていくために不可欠な前提作業として位置づけている。後者は、沖縄民衆のアイデンティティー・平和観・自治意識に焦点を当て、戦後50年間の変遷を概観した論文である。これも復帰運動期を沖縄戦後史の中に位置づけるための前提作業である。申請当初予定した復帰運動の直接的な分析作業は時間の関係で果たせなかったが、今後、3年程度をかけて上記史料の本格的分析を行い、復帰運動の全体像と、この運動が日本の戦後史に投げ掛けた問題を整理する予定である。
大震災に対するリスクマネジメント―家計における保険の役割―

東日本大震災以降、家計の震災に対する備え、「リスクマネジメント」に注目が集まっている。しかしながら、どのような特徴を家計が耐震補強を実施しているのか、また、どのような家計が地震保険を購入しているのかについて、データを使って明らかにしている研究は決して多くはない。そこで、本研究では、「リスクプレミアム」、「リスク回避度」、「曖昧性の回避」、そして「金融知識」などの観点から、日本の家計の地震に対する備えの傾向を明らかにしようとしてきた。また、家計の地震への備えを増やすために、有効な政策を検討する際の資料を提供しようと試みてきた。保険リスクマネジメント分野では、リスクマネジメントは、「ロスコントロール(耐震補強など)」と「ロスファイナンス(保険など)」に大別されるが、家計の金融行動という側面から、耐震補強や地震保険の購入を分析した研究はほとんど存在していない。そこで、世界で最も大地震が起こるわが国の家計データを用いて、家計の保険需要の研究を進める。得られる成果は、学術的な貢献だけではなく、「どのようにすれば、災害に備える家計を増やすことができるのか?」という、政策的な含意を持つものとなるものと考えている。初年度は、研究実施計画の通り、関連する研究のサーベイを進めた。まず、家計の保険に関する研究のサーベイを進めた。また、「リスク回避」、「双曲性」、「不確実性」や「曖昧性の回避」などについても、先行するアンケート調査のサーベイを行い、家計の保険リスクマネジメントを明らかにするうえで、実施すべきアンケート項目について検討を行った。次に、家計の金融行動に関する研究を調べていく上で、家計の金融リテラシーも重要な切り口であることも明らかになり、従来の研究計画に加えて、金融リテラシーのサーベイも進めた。そこで、現在は、金融リテラシーも含めたアンケートを作成し、現在は質問項目の検討をしている。また、予備的位置づけの調査で行ったアンケートの質問項目の修正、削除なども検討している。当該年度は、主に、中小企業金融における生命保険需要の役割の実証分析を進めた。浅井義裕(2015)「中小企業金融における生命保険解約の実証分析」『生命保険論集』第192号pp.31-48では、信用リスクの高い企業、銀行との関係が強固でない企業ほど、経営者の生命保険を解約していることを発見している。また、浅井義裕(2015)「わが国の中小企業における生命保険需要」『生活経済学研究』第42号pp.1-14では、企業規模が大きい企業ほど生命保険需要が少ないこと、信用リスクが低い企業ほど生命保険需要が多いことが明らかになった。つまり、上記の研究は、従来注目されることのなかった、中小企業金融において、生命保険が一定の役割を果たしていることを明らかにし始めているものと評価できるだろう。また、当該年度は、中小企業の地震保険についても分析を始めている。浅井義裕(2015)「中小企業の3割が地震保険に入れず」『月刊金融ジャーナル』2015年11月号pp.35-36は、東日本大震災以降に、地震保険を購入しようとした3割の企業が地震保険を購入できなかったことを紹介している。上述の研究の成果を踏まえて、家森信善編(2015)「はじめて学ぶ保険のしくみ(第2版)」中央経済社の第6章(生命保険)、第7章(保険会社、保険業の未来)、第15章(家計と保険)で、改訂版を出版した。一方で、一般の家計における地震保険の役割については、実証分析は進められていない。実証的な分析を行い、その成果を出版していくことが、2016年度の課題である。本研究課題の進捗状況については、おおむね予定通りに進捗していると評価できる。まず、中小企業の地震保険については、浅井義裕(2015)「中小企業の3割が地震保険に入れず」『月刊金融ジャーナル』2015年11月号pp.35-36など、当初の予定より早く、研究の成果を公表することができ始めている。浅井義裕(2015)「わが国の中小企業における生命保険需要」『生活経済学研究』第42号pp.1-14では、経営者の退職金を考えている企業ほど、生命保険需要を高める傾向があること、スムーズな事業承継を意識している企業ほど、生命保険需要を高める傾向があることを発見している。また、生命保険に節税効果を期待している企業ほど、生命保険需要を高める傾向があることを明らかにしている。つまり、中小企業経営をしている家計における生命保険の役割を明らかにすることができつつあるなど、当初の予定よりも、成果が上がりつつあるものがある。一方で、家計における保険の役割、特に地震保険の役割を明らかにすることは、当初の予定よりも成果の公刊が遅れている。2016年度の前半は、家計向けのアンケート調査を実施し、地震保険が震災からの復興にどの程度役立っているのか(役立っていないのか)を実証的に明らかにしようと試みる。2016年度の後半は、実証分析の結果を学会などで報告し、論文の投稿・公表を始める予定でいる。本研究課題の成果は、いままでの研究成果と合わせて、「中小企業・家計における保険の役割」などとして、書籍で公表していく予定である。2016年度は、「東日本大震災、金融知識と家計の地震保険に関する意識調査」と題する調査で、家計向けアンケートを実施することができた。

回答者、世帯主の属性(就業先、学歴など)、家族構成、資産状況、住居の形態、耐震性・耐震補強の有無、地震保険の加入状況を明らかにすることができた。特に、新しいのは、独自に設計したアンケート調査でないと明らかにすることはできない、隣の住居との距離、住宅ローンの有無、回答者の曖昧性の回避、回答者の金融知識について尋ねている点であろう。現在は、上記のアンケート調査で得られたデータをもとに、地震保険の加入に影響を与える要因を明らかにしようと、分析を進めている。また、2016年度は、家計と保険、地震保険に関する論文として、下記の4本を公刊することができた。1.家森信善・浅井義裕(2016)「自然災害ショックと中小企業のリスクマネジメントー東日本大震災の経験をもとにしてー」第7章pp.163-189小川光(編)『グローバル化とショック波及の経済学』有斐閣。2.浅井義裕(2016)「大学生の金融リテラシーと金融教育」『ゆうちょ資産研究ー研究助成論文集ー』第23号pp.1-28.3.浅井義裕(2017)「日本の大学生の保険知識の水準と決定要因」『生命保険論集』第199号保険教育特別号pp.75-102。4.浅井義裕(2017)「金融教育は有効なのか?-日本の大学生を対象とした一考察-」『生活経済学研究』2017年9月公刊予定。東日本大震災以降、家計の震災に対する備え、「リスクマネジメント」に注目が集まっている。しかしながら、どのような特徴を家計が耐震補強を実施しているのか、また、どのような家計が地震保険を購入しているのかについて、データを使って明らかにしている研究は決して多くはない。そこで、本研究では、「リスクプレミアム」、「リスク回避度」、「曖昧性の回避」、そして「金融知識」などの観点から、日本の家計の地震に対する備えの傾向を明らかにしようとしてきた。また、家計の地震への備えを増やすために、有効な政策を検討する際の資料を提供しようと試みてきた。保険リスクマネジメントに関する、行動経済学的なアプローチの先行研究やアンケート項目のサーベイを進めることができた。また、サーベイを進める上で、金融リテラシーという新たな観点も検討することとなり、先行する研究のサーベイやアンケート項目についても検討を進めている。つまり、アンケート実施に向けて、アンケート項目の検討まで進捗したため、概ね当初の研究計画通りと評価できる。一方で、今年度に実施する予定であるアンケートの実施までは進まなかったため、当初の計画以上に進展しているということもない。今年度は、家計の保険需要と関係する、中小企業の経営者の保険需要に関する研究成果の一部も公表した。中小企業では、経営者の生命保険が、「企業の事業承継(企業金融)の側面」と、経営者の家族のための「家計の保険」という2つの側面がある。そこで、浅井義裕(2015)「中小企業の保険需要とリスクマネジメントーアンケート調査の集計結果ー」『明大商学論叢』第97巻第4号pp.45-82などで、生命保険需要の推計などを行った。
オステオポンチン由来機能性ペプチドによる顎口腔筋機能再生治療確立のための基礎研究

本研究では、骨格筋外傷・手術後の重度の筋断裂、損傷、瘢痕線維化による運動機能低下に対して、SVペプチドが骨格筋の組織再生ならびに機能再生を促進しうるかを明らかにする目的で、1骨格筋(咀嚼筋、軟口蓋筋)損傷モデルを用いてSVペプチドが筋活動(摂食運動・鼻咽腔閉鎖運動)特性に及ぼす影響について生理学的に検討・解析するとともに、2骨格筋前駆細胞(筋衛星細胞・筋芽細胞)を用いて、細胞生物学的特性(増殖・分化能)に対するSVペプチドの作用効果についても分子生物学的に明らかとしていく。本研究成果をもとにペプチド製剤による新規骨格筋再生治療法の確立を目指す。
5次元ディジタル信号処理によるパルサーサーベイと重力理論の検証

(ナイキストレートでの空間時間FFT)世界ではじめて、ナイキストレートで処理を行う空間時間FFTプロセッサーを開発し(Daishido,T.et al,2000)、64台のアンテナからなる干渉計に接続して、64方向、256チャネル同時観測を実現した。(信号の流れのトポロジー)このプロセッサーの開発・製作過程では多くの工夫がなされ、世界に新しい流れをつくりだした。第一は、空間処理FFTと時間処理FFTの信号の流れのトポロジーが全く同じであることを積極的に利用して、全く同じ構造のプロセッサー2組で空間時間FFTを一挙に実現したことである。(空間時間データの並べ換え)間に設置した空間時間データ変換部の設計には、大いに頭をしぼったが、完全に作動し、見通しの正しかったことが確認できた。実際、空間FFTの基板と時間FFTの基板を交換しても動くことを確かめてある。このことにより、メインテナンスが楽になり、製作経費が低く押さえられた。トポロジーは同じであるが、FFTのバタフライ演算に設定する位相回転子はもちろん異なる。(Radix-4 FFTバタフライLSIの設計)設計の主要部分は研究室が関わり、Radix-4演算を行うLSIの設計は、博士課程在学中の田中(Tanaka,N.et al,2000)が中心に行った。空間16×16、時間256、のFFTのトポロジーが同一なので、ハードウエアとしては同一のプリント基板を使い、空間FFT(16枚、2ブロック)、時間FFT(16枚2ブロック)で構成し、中間のST変換部でデータの並べ換えを行う。基板の総数は、64枚となる。各基板は、16複素入力、同出力、となるので、バタフライLSIは、初段に4個、2段目に4個の計8個が実装される。LSIの総数は、8×64=512個となり、カスタムLSI(ASIC)で製作した。数が多いのでFPGAで構成するときの1/10のコストで実現できた。初(1996)年度には、(1)15m固定球面鏡の建設,(2)受信機系の製作,(3)信号伝送系の実験,(4)時間・空間FFTプロセッサーの設計,(5)Radix-4バタフライLSIの設計、を行った。それらについて、以下にまとめる。(1)1.4GHzパルサー観測用15m固定球面鏡東西、南北にそれぞれ50cm、90cm間隔でチェーンを張り、交点を止めて球面とし、メッシュ幅5mmの網を張る。(2)受信機系の製作1.4GHzの常温HEMT受信機を製作し、NFとして40-50Kの受信機雑音を達成しつつある。(3)信号伝送系の実験ベースバンド光パラレル伝送方式(8bit,20MHz、複素)を検討し、実験の結果同軸ケーブルに比べ、低損失、低位相変動、高安定性が確認できた。問題は高価なことである。(4)時間・空間FFTプロセッサーの設計本プロセッサーを用いたパルサー観測用干渉計における,空間時間信号処理の各種モードを以下にまとめる.(5)Radix-4バタフライLSIの設計Radix-4バタフライ演算(入出力8ビット)遅延補償用シフトレジスタ(2ビット、32段:cx50nsx32=450m)DCカットフィルタ(入力2ビット・出力8ビット)自乗演算(入力4ビット・出力8ビット)この他に、Radix-4バタフライのひねり係数を切り替えるためのレジスタファイルや、制御用のモードレジスタなども組み込まれる。以上のような構成で、現段階での論理合成結果では、最終的なゲート数は56万になると予想されている。パルサーサーベイ用のFFTプロセッサを構成するためには、このLSIの他にもさまざまな周辺機能が必要となるが、それらはFPGA等で設計している。パルサーサーベイ干渉計用の空間・時間信号処理をつかさどるプロセッサーの製作は順調に進み、1998年春に完成予定である。これは、電波の到来方向をナイキストレート(20MHz)で、2次元的64方向(256方向)に識別する空間FFTと、識別された各方向(各画素)ごとの64点(256点)時系列データからスペクトルを得る時間FFTとからなる、世界に類のない最高速の演算装置である。上記の空間FFT(2次元)と時間FFT(1次元)における信号フローのトポロジーが、同一であることを積極的に利用して、空間FFTと時間FFTの基板を同一にすることができ、開発費を圧縮することができた。以下に、その要点をまとめる。(1)空間2次元、時間1次元の、8x8x64点データのFFTのバタフライ演算は、N logN=(8x8x64)x12=Data数x stages、である。しかし、この演算は、64クロックで行えばよいので、1クロック(ナイキストレート)当たりの演算数は、64で割った8x8x12、すなわち、64x6x2である。すなわち、上記空間FFTのバタフライ演算数N logN=64x6の2倍にすぎない。上記の空間FFTプロセッサー2台分である。(2)先のトポロジーの同一性を思い起こすと、単に2台のFFTプロセッサー用意して処理する方法があるのではないかと、考えたくなる。(3)特定画素の64点時系列データを、空間FFTと同じ構造の時間FFTボードの入力ポートに同時に設定でき、次のクロックに次の画素の時系列データを同様に取り込む、...が、連続して行えればよい。

しかし、両FFTの入出力は8(16)枚の基板に分散しているので、両基板が1体1対応接続し、かつ64(256)クロックで全てのつなぎ方を経ていく、条件が満たされなければならない。これは、バタフライ型のマルチプレクサとシフトレジスターの組み合わせで実現できる。現在、電子基板が出来上がり、プロセッサー本体のデバッグ中である。信号処理プロセッサーは完成し、テストベクトルを作成して性能試験を行っている。まず各回路基板単位の試験を行い、設計通りの性能を得ている事を確認した。ついで、A/D変換部、空間FFT部、空間時間変換部、時間FFT部、パワー積分部、の各構成部分のテストを行い、設計通りの性能を得ている事を確認した。相対論的数値実験と重力理論の研究(前田)については、研究発表の項に記載してある。光ファイバー、プロセッサーの接続、試験観測(1-2月、大師堂)については、光ファイバーの設置が予想以上に大がかりな工事であったが、10月に完了した。まず1次元8素子のアンテナについて、屋上のアンテナ直下に置いたA/D変換器と、観測室の光電気変換器をつなぐ50mの光ファイバーを通して、ベースバンドデジタル信号がほとんど損失無く伝送された。現在、タイミングクロックの精度を1-2ナノ秒の間に収めることができたが、これから64台のアンテナすべてについて1ナノ秒以内に収める見通しがついた。従来のアナログ伝送における悩みの種であった、温度による位相変動の問題は大きく改善され、高感度のイメージングに道を開いた。64台のアンテナとプロセッサーが、一つのLSIのように同一のクロックで動作できる環境は、世界に例がない試みであり、自他供に世界一の技術水準を誇るアレイアンテナのメーカーからの見学を受け、今後の技術協力の要請を受けた。空間フーリエ変換と時間フーリエ変換のアルゴリズムが同一であることを利用して、両者を同一の電子回路基板で構成し、製作費を極めて低く押さえることができた。これは世界で初めての構成方式であり、特許を申請して公開の段階にある。今回のプロセッサーの前段にあたる、空間FFT部分の特許はそれ以前に出してあったが、本年度4月に特許が成立した。空間FFT出力データを、時間FFT処理用データに並べ換える空間時間変換処理部は、その構成に最も力を注いだ部分であり、一見難解な構造をしている。この部分をFPGAを多数用いて、自由度のある構成とすることができ、パルサー観測に必要な、多数の観測モード(イメージングモード、サーベイモード、タイミング観測モード、ナイキストレートタイミング観測モード、その他)を実現できた。《空間時間FFTプロセッサーにおけるビットシフトとユニタリー性》ハードウェアとして完成した空間時間FFTプロセッサーの制御ソフトの開発をすすめた。FFTは乗算と加算を繰り返していくために、バタフライ演算の段数を下るに連れて、演算結果の語長は伸びて行く。この語長は観測の要求を満たす範囲でできるだけ小さくすることが望ましい。要は、入力信号のダイナミックレンジは、できるだけ大きく、追加語長はできるだけ小さくするのがよい。本装置は、空間FFT処理と時間FFT処理を同一トポロジーの構造のプロセッサーで行うので、語長にかんしても統一的に扱えることが、のぞましい。
イヌの脳の老化:バイオメタル(鉄)蓄積機序に関する分子病理学的研究

イヌの脳内加齢性諸変化、特にフリーラジカルの関与が指摘されているニューロンの変性性変化および鉄蓄積との関連性、脳における鉄濃度の恒常性破綻機序を明らかにする目的で、1.加齢性諸変化および鉄の分布、局所での蓄積部位(細胞種、細胞内外の局在)、2.鉄の輸送・取込みに関与することが知られている諸蛋白質(トランスフェリン、メタロチオネイン)の局在を分子病理学的に観察した。また、フリーラジカル傷害の指標としての8-0HdG,4HNEの脳内での加齢に伴う変動にも注目した。抗酸化作用を有するメタロチオネインの脳内の発現の推移については、形態学的観察に加え、凍結脳組織を用いての生化学的分析も実施した。その結果、以下の所見が確認された。1.鉄元素の脳内蓄積:電子顕微鏡所見淡蒼球、視床下核、黒質および白費のグリア細胞(特にオリゴデンドロサイト)のサイトゾール内に3価の鉄の顆粒状の局在が確認された。細胞内呼吸を担うミトコンドリアの膜上にも時折確認されたがミトコンドリア自体の形態学的異常所見は見られなかった。2.鉄結合蛋白フェリチンの確認:免疫電子顕微鏡所見3価の鉄の分布に一致して、上記の部位のグリア細胞細胞質内に顆粒状の陽性所見が認められた。鉄およびフェリチンの加齢に伴う陽性所見の増強が見られた。3.脳におけるフリーラジカル傷害の加齢に伴う変化大脳皮質ならびに白質に加齢に伴い、8-0HdG,4HNE陽性所見が増加することが認められた。これらの変化は、視床においても確認され、その部位では鉄蓄積が顕著であった。4.抗酸化作用を有するメタロチオネイン蛋白の加齢に伴う変化MT-I陽性所見の加齢に伴う増強(主にアストロサイト)が見られた。一方、MT-III陽性所見は、若齢個体でも強い陽性所見を示し、主に神経細胞での発現が著明であった。水銀置換法による生化学的分析により、総メタロチオネイン量は加齢に伴い減少する傾向にあることが示された。5.鉄結合蛋白トランスフェリンの確認:免疫組織化学的所見血管内皮細胞細胞質に陽性所見が見られたが、本所見の若齢個体および老齢個体間での差(強さ、分布)は特に見られなかった。以上の結果から、老齢犬の大脳白質において進行している変性性変化(軸索の膨化、脱落)発生の背景に鉄を介したフリーラジカルが関与する可能性のあること、ラジカル傷害への防御機構としてメタロチオネイン蛋白(MT-I, MT-III)が関与していること、加齢に伴いメタロチオネイン蛋白発現が低下することが示唆された。

以上の結果から、老齢犬の大脳白質において進行している変性性変化(軸索の膨化、脱落)発生の背景に鉄を介したフリーラジカルが関与する可能性のあること、ラジカル傷害への防御機構としてメタロチオネイン蛋白(MT-I, MT-III)が関与していること、加齢に伴いメタロチオネイン蛋白発現が低下することが示唆された。イヌの脳内加齢性諸変化、特にフリーラジカルの関与が指摘されているニューロンの変性性変化およびβ-アミロイド沈着と鉄蓄積との関連性を明らかにする目的で、加齢性諸変化および鉄の分布、局所での蓄積部位(細胞種、細胞内外の局在)を検索した。また、脳における鉄濃度の恒常性破綻機序を明らかにする目的で、鉄の輸送・取込みに関与することが知られている諸蛋白質(トランスフェリン、トランスフェリン受容体、フェリチン、セルロプラスミン、メタロチオネイン)の局在・遺伝子発現状況を分子病理学的に観察した。その結果、以下の所見が確認された。1.鉄元素の脳内蓄積:電子顕微鏡所見淡蒼球、視床下核、黒質および白質のグリア細胞(特にオリゴデンドロサイト)のサイトゾール内に3価の鉄の顆粒状の局在が確認された。細胞内呼吸を担うミトコンドリアの膜上にも時折確認されたがミトコンドリア自体の形態学的異常所見は見られなかった。2.鉄結合蛋白フェリチンの確認:免疫電子顕微鏡所見3価の鉄の分布に一致して、上記の部位のグリア細胞細胞質内に顆粒状の陽性所見が認められた。鉄およびフェリチンの加齢に伴う陽性所見の増強が見られた。3.鉄結合蛋白トランスフェリンの確認:免疫組織化学的所見血管内皮細胞細胞質に陽性所見が見られたが、本所見の若齢個体および老齢個体間での差(強さ、分布)は特に見られなかった。以上の結果から、老齢犬の白質において変性性変化(軸索の膨化、脱落)が進行していること、このような白質の組織傷害発生の背景に鉄を介したフリーラジカルが関与すること、鉄蓄積のメカニズムにグリア細胞が関与することが示唆された。イヌの脳内加齢性諸変化、特にフリーラジカルの関与が指摘されているニューロンの変性性変化およぴ鉄蓄積との関連性、脳における鉄濃度の恒常性破綻機序を明らかにする目的で、鉄の輸送・取込みに関与することが知られている諸蛋白質(トランスフェリン、メタロチオネイン)の局在を分子病理学的に観察した。また、フリーラジカル傷害の指標としての8-OHdG,4HNEの脳内での加齢に伴う変動にも注目した。抗酸化作用を有するメタロチオネインの脳内の発現の推移については、形態学的観察に加え、凍結脳組織を甲いての生化学的分析も実砲した。1.脳におけるフリーラジカル傷害の加齢に伴う変化大脳皮質ならびに白質に加齢に伴い、8-OHdG,4HNE陽性所見が増加することが認められた。これらの変化は、視床においても確認され、その部位では鉄蓄積が顕著であった。2.抗酸化作用を有するメタロチオネイン蛋白の加齢に伴う変化MT-1陽性所見の加齢に伴う増強(主にアストロサイト)が見られた。一方、MT-III陽性所見は、若齢個体でも強い陽性所見を示し、主に神経細胞での発現が著明であった。水銀置換法による生化学的分析により、総メタロチオネイン量は加齢に伴い減少する傾向にあることが示された。3.鉄結合蛋白トランスフェリンの確認:免疫組織化学的所見血管内皮細胞細胞質に陽性所見が見られたが、本所見の若齢個体およぴ老齢個体間での差(強さ、分布)は特に見られなかった。
障壁層制御による10K動作高集積化ジョセフソン接合素子に関する研究

本研究の目的は、10K動作単一磁束量子(SFQ)超伝導集積回路の基本素子となるジョセフソン接合素子の開発である。この接合には、10Kにおいてオーバーダンプ型特性を示すこと、及び高いIcRn積を持つこと(Ic:接合の臨界電流値、Rn:接合抵抗)が求められる。そこで、我々は、新しい接合として、プラズマ窒化NbNx障壁を持つNbNジョセフソン接合を提案し、その電気的特性を評価した。我々が得た結論は以下の通りである。1. 10Kで0.6mVと大きいIcRn積を持つオーバーダンプ型接合を実現できた。2.チップ内での64個の接合直列回路を用いてIcのばらつきを評価したところ、標準偏差1σが2.9%以内となった。また、run-to-runによる臨界電流密度Jcのばらつきは1σが14%以内となった。このことから、本接合は集積回路へ応用可能な均一性及び再現性を有していることがわかった。4.接合の伝導機構について検討した。その結果、プラズマ窒化NbNx障壁が局在準位を含んでいること、及び、準粒子がこの局在準位を介して両NbN電極間をトンネルして伝導すること、接合が超伝導体-常伝導体-絶縁体-常伝導体-超伝導体(SNINS)接合として振る舞っていることがわかった。5.接合特性が下部電極NbNの結晶性及びプラズマ窒化条件に強く依存することがわかった。6. NbNx障壁中の局在準位密度を制御することが、接合特性を制御するために不可欠であることがわかった。平成9年度は、下部NbN電極をプラズマ窒化して形成したNbNxを障壁層としたNbN/NbNx/NbNジョセフソン接合の作製についての検討を行った。本方法は、障壁層としてアモルファスNbNxを堆積させて作製した接合より、均一性及び再現性に優れた方法であると考えられる。集積回路応用を考えた場合、この点が極めて重要になる。実験としては、反応性dcマグネトロンスパッタリング法により成膜したNbN薄膜を上部及び下部電極にして接合を作製し、特性評価を行った。その結果、臨界電流密度Jcが20kA/cm^2から40kA/cm^2という高Jc接合が得られた。接合の高性能化を考えたとき、高いJcが不可欠になる。今回得られた結果は、Jc的には充分高く、満足いくものと思われる。一方、接合の電流-電圧特性におけるヒステリシスの大きさは、障壁形成時の窒素ガス圧に大きく依存することがわかった。窒素ガス圧を15mTorrと低くしたとき、接合は4.2Kにおいてヒステリシスの無いオバーダンプ特性を示し、ガス圧を高くしていくとヒステリシスのある特性を示した。臨界電流Icと常伝導抵抗Rnの積IcRnの値は、0.95mVと比較的高い値を示した。しかし、オーバーダンプ特性を示す接合は、再現性に乏しく、また、臨界電流の磁場依存性から障壁層がかなり不均一になっていることが推測された。それに対し、ヒステリシスのある接合は、再現性があり、また、障壁層が均一に形成されていることがわかった。さらに、この接合は、測定温度を高くしていくと、ヒステリシスが消え、オーバーダンプ特性となった。IcRn積は、8Kで0.85mVと充分高い値を示した。これらの結果から、10K動作を考えたとき、4.2Kでシステリシスのある接合が極めて有効であることがわかった。平成10年度は、下部NbN電極をプラズマ窒化して形成したNbNxを障壁層としたNbN/NbNx/NbNジョセフソン接合の10Kでの特性評価を基本にして、検討を行った。また、電極用NbNの成膜方法をdcスパッタリング法からrfスパッタリング法に変更した。

これは、窒素とニオブとの反応を高めることができ、高い臨界温度TcをもっNbN薄膜を得られると期待されたからである。実際、最高でTc=15.3Kのものが得られ、dcスパッタリング法で成膜したものよりも良い結果が得られた。接合特性については、10Kで臨界電流密度Jc1.2kA/cm^2、IcRn積0.64mVというオーバーダンプ型接合が得られた。このIcRn積の値はかなり魅力的なものであり、本接合の潜在能力の高さを示すことができた。また、接合特性の均一性では、標準偏差1δが4.2Kで2.9%と比較的良好な結果を得ることができ、集積回路ヘの応用が可能であることがわかった。Jcの制御性については、プラズマ窒化条件を変えることで、0数10kA/cm^2程度まで得ることができた。しかし、Jcの変化に伴い、IcRn積も大きく変化してしまった。つまり、プラズマ窒化条件により、障壁層の電気的性質が大きく変化していることがわかった。接合の伝導機構については、ハイバイアス時の接合の電気的特性から、プラズマ窒化NbNx障壁層内の局在準位を介した伝導であることが推測された。このことから、先に述べた障壁層の電気的性質の変化は、局在準位密度の変化によるものと考えられた。接合特性は当然の事ながら、局在準位密度に大きく影響することが予想され、これをプラズマ窒化条件によりいかに制御するかが課題となることがわかった。
生細胞内分子間相互作用の定量的解析技術の開発

蛍光タンパク質DsRedへの変異導入により時間経過に伴う成熟によって波長特性が変化する「カラータイマー」としての特性を獲得した変異体も複数得ることができた。Kaedeに多数の変異を導入しスクリーニングを実施した結果、2量体までしか形成しないが、相互作用依存的な蛍光増強がきちんと起こり、野生型と同等の蛍光強度を示す変異体を作成することができた。特にアクチン蛋白質の重合を検出する際には、野生型のKaedeよりも強い蛍光が得られ、まさに相互作用検出に至適な変異体であることを確認することができた。TetR変異体のcDNAを、完全に人工合成することでヒト至適化コドンに置き換えて翻訳効率を高め細胞内タンパク質レベルを高めたものを作成した。これを用いることで、後述する細胞内結合因子の同定が可能となった。またTetデグラトンタグを用いてトランスジェニックマウスを作成することによって、分解制御を応用した蛍光イメージング技術が生きたままの動物個体における解析にも応用可能であることを示すことができた。分子間相互作用依存的な分解制御機構の解明に関して1)相互作用依存的な分解制御機構の種間の保存度を検討するため、ゼブラフィッシュ、線虫においてTetデグラトンプローブを発現させ、dox依存的な分解停止と蛍光増強が起こるかどうかを解析したところ、ゼブラフィッシュでは蛍光変動が観察されたが線虫では見られなかった。このことから脊椎動物以上の生物種では相互作用依存的分解制御機構が備わっていることが示唆された。2)デグラトンプローブ結合因子の同定と機能解析に関して、DsRedまたはTetデグラトンプローブに結合する細胞内因子の同定を生命システム情報領域の夏目徹博士との共同研究により進めたところ、それぞれに結合する因子に加えて、両方に共通に結合してくる因子も見いだされた。
ナノ粒子制御による低放射化バナジウム合金の高温長寿命化

核融合炉構造材候補材として有望視されている低放射化バナジウム合金の高温特性をさらに向上させ、使用温度の高温化を図ることを目指し、段階的な加工熱処理により高密度析出を発生させる方法と、メカニカルアロイングによりナノ粒子を高密度に分散させる方法により強化したV-4Cr-4Ti合金を試作した。高温クリープ試験を中心に各種強度試験を行い、強化法の有効性を実証するとともに、強化機構を明らかにした。核融合炉構造材候補材として有望視されている低放射化バナジウム合金の高温特性をさらに向上させ、使用温度の高温化を図るため、V-4Cr-4Ti共通合金について、11001200°C、1時間の析出固溶熱処理の後、冷間加工し、600700°Cで再熱処理を行い、ナノ析出による転位の安定化を施した試料を作製した。合金から試験片を切り出し、高温腐食試験装置による液体金属腐食特性、表面改質を明らかにした。また、微小試験用精密引張試験機を整備し、高温引張り特性、クリープ変形特性試験をおこなった。その結果、高密度析出分散により、硬度、高温引っ張り強度、高応力での熱クリープ強度は上昇することが分かった。しかし、低応力でのクリープ変形抑制効果は無く、効果は限定的であることが明らかになった。レビテーション溶解により、Cr富化V-7Cr-4Ti合金の2kgインゴットを作製し、切り出し、冷間加工ののち熱処理を行ない、試験片を作製した。測定の結果、Cr富化による硬度の上昇を確認した。ボールミリングとHIPにより、V-Cr-TiにY,Si等を加え、ナノ粒子分散合金製作を行うための製作法の確立を目指した少量製作を開始した。酸素コンタミネーションを抑制した一様製粉混合が可能であることが分かった。Y添加による酸素効果の抑制の機構を明らかにするために、レビテーション溶解を用いて、Yと酸素の添加量を変えた合金を作成し、硬度変化を求めた。その結果、Y添加材では、酸素を添加しても硬度の上昇が抑制されることが分かり、Y添加による、酸素誘起硬化・脆化を抑制できることが明らかになった。Y添加は、低酸素材では軟化を起こすが、高温強度の低下は6%程度であると評価された。核融合炉構造候補材として期待されている低放射化バナジウム合金の高温強度をさらに向上させるため、従来のV-4Cr-4TiにYとTiCなどの炭化物を加えた合金を、溶解法でなく、メカニカルアロイング法により作製した。ミリングボールとキャプセルの素材を変え、有効に合金化が進む条件を見出した。また作製の途中過程でのサンプリングと組成分析、X線回折による格子牢数の変化の測定により、バナジウムの中にY,Cr,Tiの順で溶解合金化が進むことが明らかになり、合金化プロセスを示すことができた。HIP処理、熱処理した材料の透過電子顕微鏡組織観察を行い、ナノ粒子が発生していること、ミリングによる機械的な介在物の混入はほとんどないことが確かめられた。添加炭化物に関しては、TiCとSiCはナノ粒子分散に効果的であるのに対して、Ti_3SiC_2はほとんどナノ粒子が発生しないことが分かった。また、組織と硬度測定の結果との比較により、サノ粒子め濃度が高いほど硬度が高く、これらの関係が、組成変形における転位の移動障壁のモデルで説明できることが示された。作製試料の硬度は、メカニカルアロイングの処理時間を延長することにより、さらに上昇させることが可能であった。しかし、処理時間を長くすることにより、合金中の含有窒素濃度も上昇することが分かり、硬化は分散粒子によるものと含有窒素のよるものの和であると考えられる。このため、メカニカルアロイングの雰囲気の一層の高純度化が必要であることが分かった。核融合炉構造材候補材として有望視されている低放射化バナジウム合金の高温特性をさらに向上させ、使用温度の高温化を図ることを目指し、高密度ナノ粒子分散により強化した合金を試作し、各種強度試験を行い、ナノ粒子による強化法の有効性の実証と最適化を図るとともに、強化機構を明らかにすることを目的とした。平成24年度は、メカニカルアロイング(MA)法を用いたTiまたはY化合物の粒子分散による強化を目指した合金試作と強度試験を行った。V-4Cr-4Tiに調整した金属粒子に1.5%のYと0.3%のTiC, SiCまたはTi3SiC2粒子を混合しMAを2-40時間行った後、1000°C、191MPa、3時間のHIP処理を行った。HIP処理後TEM-EDSで組織と組成を求めたところ、4時間MAではマトリックスはほとんど純Vであったが、40時間後はV-4Cr-4Tiの組成になっており。合金化が十分進んだことが分かった。また、TiC添加材の組織を観察したところ、4時間MAではほとんど見られなかった微細粒子が40時間後は高密度に発生していた。発生粒子は、比較的大きなものはTiリッチ(TiNと予想される)、20nm以下の粒子はYリッチ(Y2O3と予想される)であった。

また、結晶粒サイズは標準V-4Cr-4Ti合金が約20,000nmであるのに対し40時間MAにより、約300nmに減少していることが分かった。各材料のビッカース硬さを求め、組織と比較することにより、微小粒子分散と結晶粒の微小化により、硬化が説明できることが分かった。TiC添加40時間MA材の700°Cにおける引張り特性を求めたところ、標準材に比べ強度は2倍近くに増加し、延性劣化は無かった。これは、熱処理により微細析出を発生させた材料がやはり2倍近くの強度を示したものの延性が1/4ほどに減少したのに比べ、優れた特性を持つことが明らかになった。交付申請書記載事項の中で、ボールミリングとHIPによるナノ分散粒子合金の作製、評価については、当初予定に加え、溶質元素の溶解合金化プロセスが分かるなど、計画以上の成果が得られた。一方、V-7Cr-4Tiは、加工性が不十分で表面観察による評価にとどまっている。また予定回数程度の学会発表、論文制作を行うことができた。以上より、全体的には、概ね順調と評価できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。ボールミリングによる合金化の途中で試料の窒素濃度が上昇することが分かった。これは硬化の一因をなったと考えられる。ナノ粒子分散による硬化だけを評価するためには窒素の混入は最小限に抑える必要があるので、今後はミリング容器の外部も不活性ガス雰囲気に保つため装置全体をグローブボックスに入れるように改良する。そのための治具や試験台の設計製作を同時に進めることとする。また、耐食性試験では、当初予定していた液体リチウムとの試験に加え、最近関心が高まっている液体リチウム鉛による試験も加えることとする。それらの腐食過程の違いを明らかにすることは、核融合ブランケット設計に大きく寄与すると期待される。