hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強度及び位相変調広帯域複合電磁場による革新的健全性評価技術の実現

続いて、平成23年度構築した数値解析環境を用い、GHz電磁場における発振器形状及び接合部に関する詳細検討を実施し、適切な発振器位置及び個数、変調、そして受信器に関する数値解析による検討を行う。kHz電磁場における知見がMHz、GHzの高周波領域においても適用されうるものであるか否か、またその限界はどの程度かを定量的に評価し、高周波での特性を踏まえた検出信号分析アルゴリズムの構築と検証試験を行う。最終的に、得られた知見を平成23年度知見とも統合し、本技術における各種劣化、より具体的には材料中の各種割れ及び電磁気的特性変化を伴う劣化に対する最適試験条件を系統的に明らかとし、数値解析も援用した材料評価手法を構築する。その検出能及び評価能、即ち割れに対してはその断面性状評価能、劣化に対しては材料内部の電磁気的特性の絶対値及び空間的分布評価能を、数値解析及び検証試験により得られた信号データを用いて定量的に評価する。平成23年度においてkHz電磁場に関する試験環境はほぼ整備が完了しているため、当初計画どおり、平成24年度の研究費(物品費および消耗品)は、GHz電磁場環境、より具体的にはGHzで動作するプローブ、及びそのための架台、そして検証用の試験体の購入もしくは製作に関わる物が主である。架台に関しては第1四半期に、プローブ及び試験体に関しては、解析結果がまとまった、第2四半期での執行を予定している。また、平成23年度は震災に伴う研究の遅延により外部発表のための旅費使用額は0であったが、平成24年度は国内外での学会発表を積極的に行う予定であり、当初想定額相当の国内外旅費使用を見込んでいる。なお、平成23年度未使用額が発生しているが、これは4月支払分であり、すでに平成23年度中に執行済みであるため、次年度での使用予定はない。
プラズマと液体の相互作用に関する学理構築

平成30年度には,研究計画調書に記載した当初計画の実験に加え,当初計画後に着想した実験を以下のように順調に遂行した。まず,研究計画調書に記載したパルス放電実験に関しては,ルミノールの化学発光を用いた液相における短寿命活性種の検出法(平成29年度に発案)をパルス放電に適用し,アフターグローにおける化学発光強度の時間変化をプラズマ中におけるOHラジカル密度の時間変化(レーザー誘起蛍光法により測定)と比較することにより,化学発光の起源および気液界面を横切るラジカルの輸送に関する理解を得た。また,水溶液と接する大気圧プラズマの放電開始直後における液面の状態を高速度カメラで撮影することにより,プラズマ照射に起因する液滴の発生メカニズムに関する理解を得た。研究計画調書に記載した短寿命活性種と長寿命活性種の効果の分離については,プラズマ電気分解法によるCu2O微粒子の生成における溶存酸素の効果および対流現象の影響を明らかにし,ルミノールの化学発光によって検出される短寿命活性種の存在領域との違いを明確にした。当初計画後に着想した実験のうち,フラッシュフォトリシス法を用いたイオン液体中の溶媒和電子の反応過程を調べる実験では,溶媒和電子の反応周波数の液面からの距離に対する分布,プラズマ密度やプラズマガス種による溶媒和電子の反応周波数の違い,溶媒和電子と反応するプラズマ起源の化学種の寿命などに関する知見を得た。さらに,液体金属を低ガス圧誘導結合プラズマと相互作用させる実験では,液滴が発生するための閾値条件において液体金属に照射される正イオンのフラックスおよびエネルギーの関係を明らかにするとともに,照射されたイオンが液体金属中に残存して溶存に似た状態となって蓄積することが液滴生成の一因であることを示す実験結果を得た。上に述べたように,平成28年度の計画開始以来,本計画は順調に進行している。研究計画調書発案時に計画した実験項目は,一部について実験方式に異なる点があるものの,得られるべき科学的理解という点では,ほぼすべてにおいて予定どおりの成果が得られている。実験方式を変更したものについては,当初計画のダウングレードということでは無く,より明確な結果が得られる優れた実験技術を開発したものである。さらに,低ガス圧プラズマと液体金属の相互作用による液滴生成実験,フラッシュフォトリシスを用いてイオン液体中に生成した溶媒和電子とプラズマとの反応を調べる実験,塩化カルシウム液滴が存在する空間にレーザー誘起プラズマを生成し,液滴の蒸発による生成物をレーザー誘起蛍光法で調べる実験,プラズマ電気分解法によるCu2O微粒子の生成と還元メカニズムを明らかにする実験は,研究計画調書には記載されていない実験であるが,それぞれ,液滴の発生に重要なプラズマパラメータの同定,研究例がほとんど無い溶媒和電子とプラズマとの相互作用を調べる新しい実験技術,液滴の瞬時蒸発時には熱平衡的な蒸発と異なる生成物が生じることを示す事実の提示,短寿命活性種による還元反応と長寿命種による酸化反応の空間的分離のように,科学的に価値の高い成果が得られている。以上のことから,本計画は当初の計画以上に進展していると判断した。研究計画調書における平成31年度の研究計画は,過去3年間の実験結果をとりまとめ,様々な応用に共通する基礎過程を洗い出して学術的体系化に資する整理をすることとなっている。そのためには,実験結果を計算機シミュレーションと比較することが有用であり,連携研究者の協力を仰いで進める予定である。実験研究としては,フラッシュフォトリシス法を用いたイオン液体中の溶媒和電子の反応過程を調べる実験,液体金属と低ガス圧誘導結合プラズマを相互作用する実験,および,プラズマ電気分解法における還元反応のメカニズムを解明する実験を重点的に進める予定である。平成28年度の研究実績は以下の通りである。まず,針状ノズル電極と水面の間のヘリウムガス流に沿って大気圧グロー放電を生成する装置を整備し,気液界面の気相側に存在する化学種を主として発光分光法によってモニターするとともに,液相から放出される液滴およびスチームの振る舞いをレーザー散乱法によって調べた。水面が陰極として働く場合において,液相に存在する正の金属イオンが気相に輸送され,プラズマ中で金属原子となるメカニズムは,液滴の発生を介してのプロセスであることについての確信を深めた。次に,プラズマと相互作用する液面の動的挙動をシャドウグラフ法により高速動画撮影するのと同時に,プラズマ柱の動的挙動を高速動画撮影することにより,プラズマ柱の照射と液面の形状との間にどのような相関関係があるかを調べた。液面が陽極の時には液面形状は静的な窪みを形成したが,液面が陰極の時には液面の窪みは動的に変化した。窪みの深さは液体の電気伝導度に依存し,放電電流に対して増加した。また,塩化ナトリウム溶液を陰極に用いたとき,プラズマ気相側の気液界面直近においてナトリウム原子が強く発光する瞬間に液面に過渡的な窪みが形成され,時折気泡となる現象を見いだした。また,弱く冷却されたスズターゲットを用いてマグネトロンスパッタリングプラズマを生成するとスズターゲットが液化することに気づいたので,これを利用して真空環境におけるプラズマ液体相互作用を調べる実験を行った。ターゲットが固体の場合と液体の場合において,プラズマ気相に存在するスパッタ放出されたスズ原子密度およびその分布には差異が無いものの,ターゲットが液体の場合にはエロージョンが速く,その原因は液体ターゲットからの液滴の放出であることを見いだした。

研究計画著書に記載した研究計画との間に年度ごとの実験項目に関する差異があるものの,次年度以降に実施する予定であった実験項目を先行して実施しており,また,研究計画調書を作成した後に着想した実験事項を実施することにより研究計画調書に記載した研究目的を得るために有用な知見が得られているため,おおむね順調に進展していると判断した。平成29年度には,研究計画調書で平成28年度に実施するとしていた事項のうちで積み残しとなっていた実験を遂行するとともに,平成29年度に実施を計画していた実験を順調に遂行し,さらに,研究計画調書には無いより進んだ研究を展開している。まず,塩化カルシウム水溶液と接する大気圧ヘリウムグロー放電中のカルシウム原子およびカルシウムイオンの2次元空間分布をレーザー誘起蛍光法で計測した。研究計画調書(28年度)ではナトリウムとしていた測定対象をカルシウムに変更することで,中性原子だけで無く,研究計画調書には無いイオンの測定も可能とした。結果として,カルシウム原子に比してカルシウムイオンの密度は極めて低いとの推定が得られ,液体中でイオンとして存在するカルシウムが気相に輸送されるメカニズムを解明するための材料が得られた。研究計画調書では,平成29年度の課題として,プラズマと相互作用する液相の振る舞いおよび液相での反応現象の理解を挙げていたが,これについては,研究計画発案時には無かった新しいアイデアに基づく方法を開発した。即ち,ルミノールをアルカリ溶液に溶かしてプラズマと相互作用させると,プラズマから供給される短寿命酸化種との反応に起因するとみられる化学ルミネッセンスが観測できることを新たに示し,これを既存の方法と併用することで,プラズマと相互作用する液相での反応現象を調べた。さらに,研究計画調書では実験項目として挙がっていない実験として,低ガス圧プラズマと液体金属の相互作用による液滴生成実験,フラッシュフォトリシスを用いてイオン液体中に生成した溶媒和電子とプラズマとの反応を調べる実験,および,塩化カルシウム液滴が存在する空間にレーザー誘起プラズマを生成し,液滴の蒸発による生成物をレーザー誘起蛍光法で調べる実験を行った。上に述べたように,平成28年度の計画開始以来,本計画は順調に進行している。研究計画調書発案時に計画した実験項目は,一部について実験方式に異なる点があるものの,得られるべき科学的理解という点では,ほぼすべてにおいて結果が得られるに至っている。実験方式を変更したものについては,当初計画のダウングレードということでは無く,より明確な結果が得られる優れた実験技術を開発したものである。さらに,低ガス圧プラズマと液体金属の相互作用による液滴生成実験,フラッシュフォトリシスを用いてイオン液体中に生成した溶媒和電子とプラズマとの反応を調べる実験,および,塩化カルシウム液滴が存在する空間にレーザー誘起プラズマを生成し,液滴の蒸発による生成物をレーザー誘起蛍光法で調べる実験は,研究計画調書発案時には着想できていなかった実験であるが,それぞれ,液滴の発生に重要なプラズマパラメータの同定,研究例がほとんど無い溶媒和電子とプラズマとの相互作用を調べる新しい実験技術,および,液滴の瞬時蒸発時には熱平衡的な蒸発と異なる生成物が生じることを示す事実のように,科学的に価値の高い成果が得られている。以上のことから,本計画は当初の計画以上に進展していると判断した。
ガリウム・ヒ素化合物半導体用の超新機能電極材料の研究

今日実用化されているGaAs系高周波電子デバイスの代表的な一例であるGaAs接合型電界効果トランジスタ(JFET)の高性能化・低コスト化のためには、デバイスに用いられるオーミック・コンタクト材の特性向上および作製プロセスの飛躍的な簡素化が重要である。本研究ではn型およびp型GaAsに対するJFET用オーミックコンタクトおよび配線材として機能を有する新機能性コンタクト材の開発並びにその材料設計原理の構築を目標として研究を行った。3年間の研究期間で以下の成果を得た。真空蒸着法をもちいてNi、In、およびGeを成膜したNiInGeコンタクト材の研究を行ってきた。このコンタクトは低接触抵抗、並びに高熱安定性等の優れた特性を持つが、実際のデバイス適用にはさらなる低抵抗化が必要であることがわかった。そこで、様々な条件で作成したNiInGeコンタクトの接触抵抗値と反応生成物の関係を調べ、接触抵抗値に影響するパラメータの導出と、それらに影響する条件を調べ、接触抵抗値のさらなる低下および低接触抵抗コンタクト作成の条件を導出することを探索した。接触抵抗値はTLM法を、構造解析はX線回折解析(XRD)を用いて解析した。その結果として、接触抵抗値は生成するIn_xGa_<1-x>Asの組成xおよびIn_xGa_<1-x>Asの生成量に依存することが判明した。また、In_xGa_<1-x>Asの組成xおよびIn_xGa_<1-x>Asの生成量は、成膜時の膜厚条件、および形成のための熱処理温度の影響を受けることが確認され、これらの条件を変化させることによりNi(18nm)、In(13nm)、およびGe(30nm)、熱処理温度650°Cで作成したコンタクトが目標値の0.2Ω-mmを達成した。更に、接触抵抗値が、(1)生成するIn_xGa_<1-x>Asの影響を受ける原因、および(2)膜厚条件並びに熱処理条件が生成するIn_xGa_<1-x>Asに影響を及ぼす原因を解明し、新機能性コンタクト材の開発のための材料設計原理を構築した。GaAs高周波デバイスの代表的な一例であるGaAs JFETの高性能化・低コスト化のためには、デバイスに用いられるオーミックコンタクト材の特性向上および作製プロセスの簡素化が重要である。本研究ではn型およびp型GaAsに対するJFET用オーミックコンタクトおよび配線材としての機能を有する新機能性コンタクト材の開発を行った。コンタクト材としては、従来のコンタクト形成機構とは異なりn型GaAsに対して低障壁中間層として機能するInGaAs層に着目した。本研究では、当研究室で開発されたInGaAs/Ni/W@S22@E2N/WコンタクトおよびNi/In/Geコンタクトを選択した。また、コンタクト材が配線材として機能するためには膜抵抗値の低下が必要である。本研究では先に示したコンタクト上に低抵抗金属膜であるAu、AlおよびCuを成膜させることにより膜抵抗値の低下を図った。

本研究の結果から、InGaAs/Ni/W@S22@E2N/Auコンタクトがn型およびp型GaAsに対して低い接触抵抗値(0.2Ωmm)を示した。これらのコンタクトは同時に低膜抵抗値(<1Ω/□)を示した。これらの結果はコンタクトがn型およびp型GaAsに対するオーミックコンタクトおよび配線材として機能することを示している。また、W@S22@E2Nが現在用いられているAu配線材および次世代配線材として有望視されるAlおよびCu配線材に対して優れた拡散バリア性を示した。Ni/In/Ge/Nb/Auコンタクトについても実用化の条件を満たす低接触抵抗値を示した。しかしながらこのコンタクトは400°C熱処理に対してコンタクト特性の劣化が見られた。この原因は熱処理過程においてAuの基板方向への拡散であることが明らかとなった。このコンタクト材を実用化するためにはAuに対する優れた拡散バリア材の開発が必要であることが明らかとなった。今日実用化されているGaAs系高周波電子デバイスの代表的な一例であるGaAs接合型電界効果トランジスタ(JFET)の高性能化・低コスト化のためには、デバイスに用いられるオーミック・コンタクト材の特性向上および作製プロセスの飛躍的な簡素化が重要である。本研究ではn型およびp型GaAsに対するJFET用オーミックコンタクトおよび配線材として機能を有する新機能性コンタクト材の開発並びにその材料設計原理の構築を最終日標として研究を行った。本年度は、前年度開発されたコンタクト材InGaAs/Ni/W_2N/WおよびNi/In/Geの更なる改善を図った。またコンタクト材が配線材として機能するためには膜抵抗値の低下が必要であるが、先に示したコンタクト上に低抵抗金属膜であるAu、AlおよびCuを成膜させることにより膜抵抗値の低下を図った。この結果から、InGaAs/Ni/W_2N/Auコンタクトがn型およびp型GaAsに対して低い接触抵抗値(0.2Ω-mm)を示した。これらのコンタクト材は同時に低膜抵抗値(<1Ω/□)を示した。これらの結果はこのコンタクトがn型およびp型GaAsに対するGaAs系集積回路素子用のオーミック・コンタクト材および配線材として機能することを示している。また、高融点金属窒化物であるW_2Nが現在用いられているAu配線材および次世代配線材として有望視されるAlおよびCu配線材に対して400°Cまでの熱処理に対してコンタクト特性を保証する優れた拡散バリア性を示した。Ni/In/Ge/Nb/Auコンタクトについても実用化の条件を満たす低接触抵抗値をすものの、400°C熱処理に対してコンタクト特性の劣化が見られた。来年度以降、これらのコンタクト材のオーム性発現機構を反応バリア性とともに、明らかにすることによって、化合物半導体へのオーミック・コンタクト材を開発する設計原理を構築することを目指す。今日実用化されているGaAs系高周波電子デバイスの代表的な一例であるGaAS接合型電界効果トランジスタ(JFET)の高性能化・低コスト化のためには、デバイスに用いられるオーミック・コンタクト材の特性向上および作製プロセスの飛躍的な簡素化が重要である。
ミトコンドリアおよび細胞質アセトアセチル-CoAチオラーゼ欠損症の病因解析

1.T2欠損症の解析(1)酵素診断,蛋白解析:T2欠損症の疑いで日本を含む世界各地より送られてきた細胞の活性測定,蛋白解析を行い、第2例目、3例目の日本人患者、およびカナダ、ドイツの各1例を診断した。(2)遺伝子変異の同定:合計21症例の本症の遺伝子解析を行っている。これまでに13例の解析により17の異なった遺伝子変異を同定し、SSCP法,MDEゲル泳動法,制限酵素切断法等にて簡便な検出法を確立した。本年度得られたこれらの結果は、J.Clin.Invest.1編Human Mutation2編に公表した。またMutation Updateという依頼原稿にこれまで得られた本症の知見をまとめて公表することになっている。(3)アメリカの本症家系について、蛋白遺伝子両面から出生前診断を行った。この結果はprenatal diagnosisに公表した。胎児はcarrierで臨床に情報を還元できた。2.CT欠損症の解析(1)患者スクリーニング:本年度は残念ながらCT蛋白を欠損する患者を見出すことはできなかった。(2)cDNAスクリーニング:ヒトCT抗体用いて,ヒトCTcDNAをクローニングすることに成功し、その全塩基配列を決定することができた。この結果はBBRCに公表した。(3)CTのmRNA発現,蛋白の分布:ノーザンブロット解析によりCTmRNAが各種臓器、組織で発現しており中でも脳、肝臓で強く発現していることがわかった。イムノブロットにより肝、脳の他に副腎においても発現が著しく、CTがコレステロール合成系に強く関わっていることが明らかになった。
テキストマイニングによる医療プロセスのキーファクター抽出

本研究では、診療活動と患者状態を組織的に記録したクリニカルパスを対象に、問題要因発見を目指し、機械学習と可視化の研究を行った。例えば長期入院患者の記録を正例、それ以外の記録を負例として機械学習を適用し、重要因子を示す特徴語や検査値を抽出し、その識別性能の評価を行った。可視化では、解釈を容易にする対話的な因子時系列展開グラフと、診療記録のテンプレート作成を支援するシステムを実現した。本研究の長期的な目標は、クリニカルパスに現れる重要要因の発見である。例えば、標準期間より長期入院となる患者を、より早い時点での識別できれば、患者にとっても病院にとっても望ましい。本研究では、医療活動を規定するクリニカルパスの記録に機械学習を適用することで、そのような重要要因の発見と発見した要因の妥当性確認の支援を目指す。平成27年度には、九大病院股関節置換術のクリニカルパスを対象とし、術後長期在院要因を抽出し、高い精度で推定できることが確認できた(雑誌IJCISに発表)。また、通常の形態素解析だけでなく、医学用語辞書を利用することで、解釈しやすくする改善を行った。抽出した要因の妥当性を確認するため、二つの研究を行った。一つ目は、重要要因の関連を把握するための可視化システムで、二つ目は重要語が使われる文脈の可視化である。一つ目の重要要因の関連については、結果を国際会議MEDINFO2015,KES2015で発表した。医療関係者による評価インタビューで指摘された、分り易さへの対応が、H27年内には終了できなくて、繰り越さなければならなかった。これが、二つ目の研究に関するものである。その結果、数値や記号からなるクリニカルパス・データだけでなく、自由記述の記録も対象とするよう拡張できた。具体的には、済生会熊本病院における2004年4月から2016年8月までの123736件の疼痛バリアンス記録の全データを対象として、頻度の高い5つの手術と、頻度の高い5つパスに対して、特徴語と連続する2つの単語(2-gram)の重要語を抽出した。これらをつなぐ有向グラフと構築することで、結果の解釈が容易となるシステムを作った。この結果は、記録のテンプレート化に利用するH29年度の予定につながった。システムについては、国際会議CSCI2016,ICCTD2017で発表した。平成28年度には、クリニカルパスを構造化文書とする分析を可能とするような拡張を行うことで、どの項目に記載された内容が、バリアンス変数に対する主要要因であるかの分析を行った。識別性能向上についての研究として、これまで行ってきたSVMによる要因抽出と決定木の比較、ならびに、重要要因抽出のための属性選択についての様々な手法の比較を行った。前者の研究成果は、国際会議APAMI2016, BHI2016で発表した。後者の研究成果は、AROB2016で3つの論文として発表した。平成27年の繰越しであった、抽出した特徴の評価のための可視化についても、国際会議CSCI2016,ICCTD2017で論文を発表した。また、後者の研究については、済生会熊本病院のクリニカルパスの分析を、大腿近位部骨折術後長期在院患者などについて適用し,食事が重要項目として抽出でき,看護師の妥当性評価も得られ,同病院の診療手順改善につながるという成果を上げることができた。医療機関には、検査などの数値データと医師や看護師による診療記録のテキストデータが蓄積されている。電子カルテの普及と医療情報の標準化により、その量は飛躍的に増えているが、二次利用は十分に進んでいない。本研究の第一の目的は、これらの医療情報の二次利用を可能とする対話的分析システムの開発であった.例えば回復が長引く患者の特徴について、個々の患者データを見るだけでは分らない事柄を、数値データとテキストデータから抽出し、様々な観点での可視化により分り易く提示するシステムの開発をめざした。第二の目標は、医療プロセス改善の探索手法の提案であり、機械学習の属性選択を発展させ、医療プロセスの各段階で得られる因子(数値データやテキスト中の重要語)が、回復や退院という医療活動の最終目的にどれだけ影響を与えるかを定量的に評価する手法を開発することであった。対話的分析システムとしては、分析目的に応じて、電子カルテ中の単語と単語2グラムで重要なものを選択し可視化するシステムを構築することができた。手法概要と分析結果を、二つの国際会議MEDINFO2017、CEET2018ので論文発表できた。探索手法については、分析の基本としてこれまで使ってきた属性選択の性能評価を行い国際会議論文ICCDA2017として発表した。さらに、電子カルテの単語にグラフクラスタリングを適用する方式を開発し有効性を検証し、BHI2018、ICBCB2018にて論文を発表した。

例えば長期入院患者の記録を正例、それ以外の記録を負例として機械学習を適用し、重要因子を示す特徴語や検査値を抽出し、その識別性能の評価を行った。可視化では、解釈を容易にする対話的な因子時系列展開グラフと、診療記録のテンプレート作成を支援するシステムを実現した。これまでの研究で、クリニカルパスにおけるバリアンスの要因抽出ができ、ある程度の識別性能が得られることを確認できた。他の症例やバリアンスについて適用し、性能評価と改善を行う必要がある。得られる要因、とくに、テキスト情報に含まれる重要語の妥当性解釈については、関連語可視化、文脈可視化の二つの手法の妥当性を他の多くの事例について評価を進め、改良を続ける予定である。重要要因の抽出については、分析事例を増やすことで、性能評価と改善を続ける。抽出した要因の妥当性の検証については、重要語関連の可視化と、重要語の文脈可視化をさらに進め、医療記録文書のテンプレート化の可能性も検討する。29年度が最終年度であるため、記入しない。情報科学29年度が最終年度であるため、記入しない。
大腸癌浸潤・転移におけるHCGβの機能解析とその臨床応用

癌細胞の転移能獲得には上皮間葉系移行(EMT)が重要であり,その代表的な分子にTGFβがある.我々はTGFβと発生学的に共通の塩基配列を有するChorionic gonadotropin(HCGβ)に注目した。大腸癌の切除標本におけるHCGβ高発現群は臨床病理学的悪性度と相関し、予後不良であった。また、大腸癌のHCGβ高発現株による検討では、HCGβ高発現により浸潤能が増加し、EMT PCR Arrayを用いた解析では、Twist1、Snail2が過剰発現していた。さらに、マウスの腹膜播腫モデルにおいても,HCGβ過剰発現大腸癌細胞株は、有意に腫瘍形成能が高く、EMTへの関与が示唆された。(1)HCGβの臨床的意義:HCGβの臨床病理学的意義を調べるために、2002-2004年の間に当科で手術を施行した大腸癌患者80例を対象として免疫染色でHCGβの発現を調べ、臨床病理学的因子との関係を統計学的に解析を行った。結果は大腸癌80例中13例(16.3%)にHCGβが発現しており、いずれも発現部位はinvasive frontであった。HCGβ発現は、分化度、リンパ節転移、リンパ管侵襲と関連を認めた(p<0.05)。HCGβ発現群では非発現群と比較し、有意に術後生存率が低く、無再発生存も不良な傾向を認めた。以上から、大腸癌におけるHCGβ発現は臨床的にはリンパ節転移と不良な予後に関連していた。(2)HCGβ過剰発現細胞株の樹立と検討:5種類の大腸癌細胞株を用いてWestern blot法を行い、HCGβ高発現株であったWiDr, CaCo2から得られたHCGβのmRNAをCloningし、レトロウイルスベクターである、pCX4-puroベクターに挿入後、感染させHCGβ過剰発現大腸癌細胞株(LoVo-HCG, HCA7-HCG, T84-HCG)を樹立した。HCGβ過剰発現大腸癌細胞株はコントロール大腸癌細胞株と比較し、invasion assayで有意に浸潤能が高く、Western BlotにてE-cadherinの減少、Snail2の増加を認め、EMTに関与することが示唆された。(3)PCR arrayによる解析:HCGβ導入大腸癌細胞株においてEMT PCR arrayを行い、誘導された遺伝子の解析を行った。結果としては、HCGβ発現によってTwist1(3.6倍)、Snail2(2.1倍)が過剰発現しており、Twist1、Snail2を介してEMTに関与することが示された。背景:癌細胞の転移能獲得には上皮間葉転換(EMT)が重要であり、EMTを誘導する代表的な分子にTGFβがある。我々はTGFβと発生学的に共通の塩基配列を有するChorionic gonadotropinβ(HCGβ)に注目した。HCGβは本来絨毛性組織で産生されるが、低分化の消化器癌における産生も報告され、その発現は予後不良とされている。目的:大腸癌におけるHCGβ発現の生物学的意義およびEMTへの関与につき検討する。方法:臨床病理学的解析として、大腸癌91切除症例を対象とした。抗HCGβ抗体にて免疫組織化学染色を行い、臨床病理学的因子、予後との関与を検討した。また分子病理学的解析として、作成したHCGβ過剰発現大腸癌細胞株とコンロトール大腸癌細胞株の増殖能、浸潤能を比較検討し、EMT PCR Arrayを用いた網羅的解析にて、HCGβ過剰発現により誘導された遺伝子の解析を行った。さらに、動物実験として、ヌードマウスにHCGβ過剰発現大腸癌細胞株を腹腔内注射(腹膜播種モデル)し、コントロール大腸癌細胞株との腫瘍形成能の比較を行った。結果:切除標本における検討では、大腸癌組織でのHCGβ高発現は21例(23.1 %)に認め、HCGβ高発現群は、組織学的分化度(P = 0.041)、肝転移(P = 0.016)と相関を認めた。HCGβ過剰発現細胞株における検討では、HCGβ過剰発現大腸癌細胞株はコントロール群と比較し、有意に浸潤能が高かった(P<0.05)。また、EMT PCR Arrayを用いた網羅的解析にて、HCGβ過剰発現大腸癌細胞株は、Twist 1 (3.6倍)、Snail 2 (2.1倍)が過剰発現していた。また、マウスの腹膜播腫モデルにおいて、HCGβ過剰発現大腸癌細胞株は、コントロール大腸癌細胞株と比較し、有意に腫瘍形成能が高かった(P<0.005)。

消化器外科臨床症例からHCGβの臨床的意義を確認し、さらにHCGβ強制発現大腸癌細胞株を作成し、HCGβによりSnail、Twistが誘導されていることをPCR arrayで同定し、さらにWestern blottingにより蛋白の発現も確認した。しかし、HCGβ発現細胞株によるマウス皮下移植、肝転移、腹膜播種モデルの作成については、当院動物実験室の改修工事の影響で予定通りには進んでおらず、まだ完了していない。(1)HCGβ過剰発現大腸癌細胞株移植によるマウス皮下移植、肝転移、腹膜播種Model作成BALB/CA Jcl-nu/nuヌードマウス(6週齢,メス)に、HCGβ発現大腸癌細胞を皮下注射、門脈注射もしくは腹腔内投与(1×106個/ 200ul)し、HCGβ発現大腸癌による皮下腫瘍、肝転移、腹膜播種のモデルを確立する。腫瘍の増大、転移数などControlの細胞株と比較・観察し、大腸癌においてHCGβの発現が癌細胞の生着、転移および、EMTへの誘導に関しどのような役割を担っているかを検討する。(2)癌移植モデルにおける抗HCGβ抗体の治療効果の検討確率された大腸癌肝転移、皮下腫瘍、腹膜播種モデルを用いて、抗HCGβ抗体(50mg/kg, different concentration)を投与(iv, ip)し、その治療効果の検討を行い、治療が有効となる対象を明らかにする。HCG過剰発現大腸癌細胞株移植によるマウス皮下移植、肝転移、腹膜播種Modelの作成作業が進行中であるが、当院動物実験施設の改修工事によってマウスの使用匹数に制限がかかり、実験が予定通りに行えなかったため、マウス購入費用および飼育費用分が使用できずに次年度使用額が生じた。HCG過剰発現大腸癌細胞株移植によるマウス皮下移植、肝転移、腹膜播種Modelの作成作業を完了するための、マウス購入費用および飼育費用に使用する計画である。
爆発衝撃固化と燃焼合成による窒化チタン分散ホウ化チタン高強度高耐食性複合材の開発

1目的本研究では自己伝播高温合成(SHS)法と衝撃波による超高圧力を組み合わせた方法を用いて、窒化チタン(TiN)の高耐食性と、ホウ化チタン(TiB2)の耐熱・高強度という異なる特長を兼ね備えた複合材料の作製を試み、その材料への諸性質を調べた。2方法原料にチタン(Ti,粒径44μm)、ホウ素(B,同12μm)及び窒化ホウ素(BN,同116μm)の粉末を用い、合成後に組成がTiB_2-060mol%TiNになるように秤量し、8時間の湿式混合を行った。乾燥後、衝撃圧縮装置内に充填し、SHS反応を開始した。発熱反応を伴って生成した多孔質なTiN/TiB_2複合体を、爆薬の爆発による超高圧力(約5GPa)で固化した。得られた複合材料に対する試験結果を以下に記す。3結果(1)X線回折の結果、TiNとTiB_2の2相のみが検出され、BN含有量が多いものほどTiNの生成量は増加した。(2)衝撃圧縮体の密度は組成に拘わらず、約4.44.2Mg/m^3を値を示した(最高相対密度は約95%であった)。(3)圧縮体の硬度はTiNの含有量が増すと共に低くなり、TiB_2単体で約32GPa、また、TiB_2-60mol%TiNでは約18GPaであった。これは、後述の微細結晶粒の増加に起因すると思われる。(4)SEM観察の結果、複合材料を構成する結晶粒の大きさがTiN相の増大に伴い次第に微細になることから、TiN粒はTiB_2相の粒成長を抑制していることが示唆された。また、その時に観察された最小のTiN結晶粒径は約300nmであった。(5)複合材料について塩酸及び硝酸に対する腐食試験を行った結果、高TiN含有量のものほど高耐食性であり、SHS法で生成した多孔質体に比べ、衝撃固化体の腐食の進行はそれの約13%に留めることができた。また、硝酸より塩酸に対する腐食抵抗が高かった。
表皮形成過程における膜結合型増殖因子proHB-EGF切断制御の意義と機構の解析

EGFファミリーに属する増殖因子HB-EGFは、膜結合型として合成された後、細胞表面でプロテアーゼによる切断を受け分泌型へと転換される。HB-EGFの生理的機能及びその膜型から分泌型への転換機構の意義を解明するため、我々は、HB-EGF KOマウス(HB^<del>)、切断を受けない変異HB-EGFを発現するノックインマウス(HB^<uc>)、あるいは膜貫通部位を欠失した変異HB-EGFを発現するノックインマウス(HB^<Δtm>)をそれぞれ作製・解析した。その結果、HB^<del>及びHB^<uc>ホモマウスではともに心室拡張を伴った心機能不全と心臓弁の肥厚を呈したことから、マウスの正常な心臓の発生と機能にとって分泌型HB-EGFの生成が必須であることがわかった。さらに、HB^<Δtm>マウスはヘテロで、皮膚・心室の著しい肥厚などの致死的な組織過形成異常を呈したことから、生体内ではHB-EGFの切断は厳密に制御されており、このステップがHB-EGFの活性発現を制御する重要な機構であることが明らかとなった。一方、従来からHB-EGFの表皮細胞における機能が示唆されていたが、HB^<del>及びHB^<uc>マウスにおいて皮膚形態形成には異常を認めなかった。そこで皮膚再生過程におけるHB-EGFの機能解析を行った。成獣マウスの定常状態の表皮ではHB-EGFはほとんど発現していなかったが、レチノイン酸による肥厚誘導表皮や創傷後の表皮細胞にはその発現が強く誘導された。表皮基底細胞特異的にHB-EGFを欠失させたマウス(Hb^<del>-K5-Cre)、HB^<uc>マウス、および正常型HB-EGF cDNAノックインマウス(HB^<lox>)間でレチノイン酸誘導後の表皮細胞の増殖を比較したところ、Hb^<del>-K5-CreマウスとHB^<uc>マウスでは、HB^<lox>マウスに比べて増殖が抑制されていた。創傷治癒過程において、同様の比較を行ったところ、HB^<del>-K5-CreマウスとHB^<uc>マウスでの表皮の再生はHB^<lox>マウスに比べて遅延していた。したがって、表皮細胞の増殖・再生過程には分泌型HB-EGFが機能していることが明らかとなった。EGFファミリーに属する増殖因子HB-EGFは、膜結合型として合成された後、細胞表面でプロテアーゼによる切断を受け分泌型へと変換される。これまでの培養細胞を用いた解析からHB-EGFが、表皮細胞の増殖や創傷治癒過程に関与していることが示唆されている。また、分泌型変異HB-EGFを発現するノックインマウスでは表皮の過形成がおこることを我々はすでに確認している。しかしながら、HB-EGFの生体内における機能についてはまだ不明であった。そこで我々は、まずHB-EGFの生体内における生理的機能を解析するために、HB-EGFノックアウトマウスを作製したところ、このマウスは心室拡張を伴った心機能不全と心臓弁の肥厚を呈した。

このことから、HB-EGFはマウスの正常な心臓の発生と機能にとって必須であることが明らかとなった。しかし、HB-EGFノックアウトマウスにおいて皮膚形態形成には異常を認めなかった。そこで我々はつぎに、皮膚再生過程におけるHB-EGFの機能解析を行った。アダルトマウスの定常状態の表皮ではHB-EGFの発現はほとんど検出されなかったが、レチノイン酸による皮膚の肥厚誘導や創傷後の表皮細胞にはその発現が強く認められた。表皮基底細胞特異的にHB-EGFを欠失させたマウス(Hb^<del>-K5-Cre)、プロテアーゼによる切断を受けない変異型HB-EGFを発現するノックインマウス(HB^<uc>)と正常型HB-EGF cDNAノックインマウス(HB^<lox>)間でレチノイン酸誘導後の表皮細胞の増殖を比較したところ、Hb^<del>-K5-CreマウスとHB^<uc>マウスでは、HB^<lox>マウスに比べて増殖が抑制されていた。創傷治癒の過程において、同様の比較を行ったところ、Hb^<del>-K5-CreマウスとHB^<uc>マウスでの表皮の再生はHB^<lox>マウスに比べて遅延していた。したがって、表皮細胞の増殖・再生過程には分泌型HB-EGFが表皮において機能することが重要であると考えられる。現在、表皮特異的に分泌型変異HB-EGF発現マウスを作製中であり、これを用いてさらに解析を進める予定である。EGFファミリーに属する増殖因子HB-EGFは、膜結合型として合成された後、細胞表面でプロテアーゼによる切断を受け分泌型へと転換される、HB-EGFの生理的機能及びその膜型から分泌型への転換機構の意義を解明するため、我々は、HB-EGF KOマウス(HB^<del>)、切断を受けない変異HB-EGFを発現するノックインマウス(HB^<uc>)、あるいは膜貫通部位を欠失した変異HB-EGFを発現するノックインマウス(HB^<Δtm>)をそれぞれ作製・解析した。その結果、HB^<del>及びHB^<uc>ホモマウスではともに心室拡張を伴った心機能不全と心臓弁の肥厚を呈したことから、マウスの正常な心臓の発生と機能にとって分泌型HB-EGFの生成が必須であることがわかった。さらに、HB^<Δtm>マウスはヘテロで、皮膚・心室の著しい肥厚などの致死的な組織過形成異常を呈したことから、生体内ではHB-EGFの切断は厳密に制御されており、このステップがHB-EGFの活性発現を制御する重要な機構であることが明らかとなった。一方、従来からHB-EGFの表皮細胞における機能が示唆されていたが、HB^<del>及びHB^<uc>マウスにおいて皮膚形態形成には異常を認めなかった。そこで皮膚再生過程におけるHB-EGFの機能解析を行った。成獣マウスの定常状態の表皮ではHB-EGFはほとんど発現していなかったが、レチノイン酸による肥厚誘導表皮や創傷後の表皮細胞にはその発現が強く誘導された。表皮基底細胞特異的にHB-EGFを欠失させたマウス(Hb^<del>-K5-Cre)、HB^<uc>マウス、および正常型HB-EGF cDNAノックインマウス(HB^<lox>)間でレチノイン酸誘導後の表皮細胞の増殖を比較したところ、Hb^<del>-K5-CreマウスとHB^<uc>マウスでは、HB^<lox>マウスに比べて増殖が抑制されていた。
育児語に内在するリズム構造と音象徴の脳内基盤

乳幼児に話しかける時、私達大人は「赤ちゃん向け発話(マザリーズ)」とよばれる独特な話し方をします。言葉(育児語)も抑揚(プロソディ)も変わるマザリーズの脳内基盤をfMRIによって調べたところ、育児経験や男女差、個人差によって言語野の活動が変化することが分かりました。つまり、乳児が言葉を話す前、親が最もマザリーズを使う時期に、母親の脳で言語野が強く活動することが分かりました。また、外向性の性格が高い母親ほど活動が強まることも分かりました。言葉を覚えたての幼児は、自分の祖父を「じい・じ」と呼ぶことはあっても「じ・じい」とは呼ばない。何故か?答えは大人たちが使う日本語の構造にありそうである。また幼児に向かってオノマトペ(擬音語・擬態語)を多用する。本研究ではマザリーズと呼ばれる親から子へのコミュニケーションにおいて表出する語彙『育児語』に焦点をあて、リズム構造や音象徴に支えられた大人たちの発話意図をfMRIにより追跡していくことが目的である。さらに、育児語を担う脳内基盤において予想される定量的な違い、すなわち育児経験の差や、男女差、個人差を調べるために、乳幼児の父母ならびに育児経験のない男女を対象に比較解析を進めた。個人差を調べるにあたり社交性・人格的温かさの心理指標である「外向性」を用いるが、理由は本申請者の予備調査から、マザリーズによる脳内活動と外向性得点との間に高い相関が見つかったからである。本年度は、まず被験者のリクルートを行った。被験者が親の場合、初産でかつ育児期間半年以上、一年未満の母親を対象に測定を行った。乳児にとってこの時期は「拡張期」および「喃語期」と呼ばれる時期に対応し、親のマザリーズに反応して声を発する。そのため親のマザリーズもこの時期に特に強化され、脳の活動も合わせて高くなると予想されるからである。親経験の無い女性の被験者はコントロール群として年齢を合わせてリクルートを行った。次に、fMRIを使った育児語の聴取による脳活動計測を行った。(i)育児語および、(ii)成人語(非育児語)の発話をそれぞれ聴取してもらい、そのとき得られた脳活動の差異を一般化線形モデルにより計算した。現在、この解析から育児語を知覚した時に有意に活動する部位を探っている。私たち大人が子どもに向かって話しかける際、声のピッチが上がり、ゆっくり話す(韻律の変化)。また、「あんよ」「ねんね」など、幼児向けのことば『育児語』を多用する(語彙の変化)。これらを総称して「マザリーズ」と呼ぶが、子どもの言語発達に合わせて親もマザリーズを変化させることが知られている。前言語期の乳児に対しては、主に韻律の変化が顕著である。子どもが二語文期に入ると、マザリーズの韻律が低下するが、育児語は依然使われる。そして子どもが小学校に入る頃には、親はマザリーズの使用を止め、成人向け発話と変わらなくなる。このように、子どもの言語能力に合わせたコミュニケーションを即座に実現する「モード切替スイッチ」は脳内のどこにあるのだろうか?私たちは意識せずにマザリーズを使うため、無意識の動作に関係するとされる皮質下構造に着目した。被験者は以下の4群である。(1)親経験のない女性15名、(2)喃語期乳児の母親20名、(3)二語文期幼児の母親16名、(4)小学一年生児童の母親18名である。音声刺激は、韻律と語彙に関してそれぞれマザリーズと成人向け発話を用意し、2×2の要因配置をなす4種類の音声を被験者に提示した。得られたデータを解析し、母親の経験に応じてダイナミックに変化する脳部位の同定を試みた。すなわち、次の4条件を満たす脳部位を明らかにした。(1)親経験のない女性では、韻律と語彙に関して主効果および交互作用なし。(2)喃語期乳児の母親では韻律のマザリーズにのみ主効果があり、交互作用はなし。(3)二語文期幼児の母親では交互作用効果あり。(4)小学一年生児童の母親では、主効果および交互作用なし。同定された脳部位は、右側の尾状核であった。左の尾状核はバイリンガルの人たちが一方の言語から他方へスイッチする際に活動する部位であることが知られている。今回、経験に応じたマザリーズのスイッチが右・尾状核に見つかったことで無意識の調節メカニズムを明らかにした。実験、解析、ともに昨年度で終了し、現在論文を執筆中である。そのため、研究内容とその成果は本質的に昨年と同じである。すなわち、私たち大人が子どもに向かって話しかける際、声のピッチが上がり、ゆっくり話す(韻律の変化)。

また、「あんよ」「ねんね」など、幼児向けのことば『育児語』を多用する(語彙の変化)。これらを総称して「マザリーズ」と呼ぶが、子どもの言語発達に合わせて親もマザリーズを変化させることが知られている。前言語期の乳児に対しては、主に韻律の変化が顕著である。子どもが二語文期に入ると、マザリーズの韻律が低下するが、育児語は依然使われる。そして子どもが小学校に入る頃には、親はマザリーズの使用を止め、成人向け発話と変わらなくなる。このように、子どもの言語能力に合わせたコミュニケーションを即座に実現する「モード切替スイッチ」は脳内のどこにあるのだろうか?私たちは意識せずにマザリーズを使うため、無意識の動作に関係するとされる皮質下構造に着目した。被験者は以下の4群である。(1)親経験のない女性15名、(2)喃語期乳児の母親20名、(3)二語文期幼児の母親16名、(4)小学一年生児童の母親18名である。音声刺激は、韻律と語彙に関してそれぞれマザリーズと成人向け発話を用意し、2×2の要因配置をなす4種類の音声を被験者に提示した。得られたデータを解析し、母親の経験に応じてダイナミックに変化する脳部位の同定を試みた。すなわち、次の4条件を満たす脳部位を明らかにした。(1)親経験のない女性では、韻律と語彙に関して主効果および交互作用なし。(2)喃語期乳児の母親では韻律のマザリーズにのみ主効果があり、交互作用はなし。(3)二語文期幼児の母親では交互作用効果あり。(4)小学一年生児童の母親では、主効果および交互作用なし。同定された脳部位は、右側の尾状核であった。左の尾状核はバイリンガルの人たちが一方の言語から他方へスイッチする際に活動する部位であることが知られている、今回、経験に応じたマザリーズのスイッチが右・尾状核に見つかったことで無意識の調節メカニズムを明らかにした。
乳腺内物質動態制御に着目した新規乳がんリスク因子の実験的検証と関連分子機構の解明

近年、我が国の乳がん患者を対象とした疫学調査が実施され、ヒトABC輸送体ABCC11の野生型アレルが乳がんリスク・予後不良と正に相関するという知見が報告されている。ABCC11が排出型輸送体であることを踏まえると、ABCC11を介した乳腺内への物質放出が表現型の獲得に関連している可能性が考えられたが、その是非は明らかとなっていない。そこで本研究は、この仮説を検討することを目的として立案された。本研究により、動物モデルや細胞系を用いてABCC11を介して乳汁中に放出される物質を探索するための準備が整い、今後の研究の発展が期待される。本邦の乳がん患者を対象とした疫学調査により、ヒトABC輸送体ABCC11が乳がんリスク・予後不良と正に相関することが見出されたが、このことを裏付ける分子機構は明らかとなっていない。申請者は、「ABCC11による乳腺内の物質動態制御が、乳がんに薬剤耐性を与えるだけでなく、乳腺の増殖性を亢進させることで、乳がんリスクの増加・予後の増悪にも寄与する」と考えた。本研究は、この仮説を実証し、関連する分子機構の解明を目指すものである。得られる成果は、未だ不明な点が多い乳がんの発症・増悪機序の解明につながる基礎研究としての学術的価値のみならず、乳がんリスクや予後の個人差予測といった臨床的側面においても大きな重要性・発展性を持つことが期待される。研究開始年度に当たる本年度(平成27年度)には、ABCC11トランスジェニックマウスと野生型マウスとを用いたメタボローム差異解析を行うための準備を進めた。実験動物の血液や分泌液を用いた検討により、ABCトランスポーターの有無が物質の体内動態に与える影響をメタボローム差異解析によって評価する実験系を構築することができた。ABCC11トランスジェニックマウスおよび野生型マウスの乳汁試料は採取済みであり、メタボローム解析を行うために必要となる、適切な前処理条件の検討を進めている。また、ABCC11トランスジェニックマウス(雌マウス)を野生型マウスと共に通常飼育することで、生存率や乳がんリスクに違いがあるかどうかを検討している。また、代表的な極性細胞であるMDCKII細胞を用いてABCC11安定発現株を樹立することに成功し、5-FU(抗がん剤)耐性があることを確認した。生存率や乳がんリスクに関して、ABCC11トランスジェニックマウスと野生型マウスとの違いに関する検討が進行中であることに加え、メタボローム差異解析に必要となる実験系を構築することができたため。本邦の乳がん患者を対象とした疫学調査により、ヒトABC輸送体ABCC11が乳がんリスク・予後不良と正に相関するという知見が報告されている。しかし、このことを裏付ける分子機構は明らかとなっていない。ABCC11は、その基質となる薬物の膜輸送を担う薬物トランスポーターとして機能するだけでなく、ヒトのアポクリン分泌腺の性状を決定する因子のひとつであることが近年分かってきた。研究代表者らは、乳腺がアポクリン腺様式の分泌腺であることを踏まえ、ABCC11による乳腺内の物質動態制御が、乳がんに薬剤耐性を与えるだけでなく、乳腺の増殖性を亢進させることで、乳がんリスクの増加・予後の増悪にも寄与するのではないかと考え、本研究を着想した。本研究では、ABCC11発現細胞モデルおよび動物モデル(ABCC11トランスジェニックマウス)を用いたABCC11を中心とする生理(機能)解析を行うための準備を進めた。これまでに、(1)ヒト臨床検体に発現する野生型ABCC11タンパク質を免疫ブロッティング法で検出することに成功し、論文発表した。同手法による当該タンパク質の検出はこれまで報告がなく、適切な抗体も市販されていなかったため、今後の研究の推進に重要な知見であると考えられる。(2)非ターゲットメタボロミクス手法を用いた差異解析ならびに構造情報の取得に必要な実験系を確立し、ABC輸送体の新たな基質探索に応用できることを示した。関連する成果は論文発表済みであり、ABCC11トランスジェニックマウスの乳汁採取に関する実験系も確立できたため、今後の研究の発展が期待される。また、研究分担者との協力の下、ABCC11タンパク質安定発現細胞株を樹立することに成功した。現在、汎用性が高いと思われる細胞種について、コロニー選別を行っているところである。研究二年度目となる次年度(平成28年度)には、一年度目に構築されたメタボローム差異解析実験系を用い、ABCC11依存的に乳汁中に分泌される物質の探索を進めるとともに、遺伝子改変動物や培養細胞を用いた検討によりABCC11が乳がんリスク増悪因子として機能するかどうかを検討する。

医歯薬学網羅的成分解析に使用している質量分析機器の故障・修理が相次ぎ、本研究に関する実験が行えなかった時期があるため。現在は当該機器の修理は完了している。平成27年度と同様、各種試薬や実験動物購入費用などの消耗品費として主に使用することになるが、一部は得られた研究成果を学会において発表するための旅費、国際誌への論文投稿のための校閲費・印刷費・研究成果投稿料としての謝金・その他の費用として使用する予定である。自己紹介(研究室ホームページ内平成27年3月31日現在)
核融合炉ダイバータ実現に向けた高耐久性タングステン材料の開発

米国のオークリッジ国立研究所で原子炉で照射した試験片の照射後の機械特性評価試験(硬さ測定、引張り試験等)を実施した。原子炉で500°Cおよび800°Cで約1.1dpaの照射を行った試料の硬さを室温で測定後、500°Cと700°Cにて引張り試験を行い、強度と伸びを測定した。破断面の観察から破壊モードも調べた。その結果、応力除去処理を施した試料では、純Wではほとんど伸びを示さず脆性的に破壊したが、カリウム(K)ドープWおよびKドープしたW-3%レニウム(Re)合金では、非照射材とほぼ同じ程度(数%)の伸びが見られ、破壊モードも絞りが見られるなど延性的な挙動を示した。一方で照射前に再結晶させた場合、Kドープ3%Reにおいても弾性範囲内で脆性的な破壊が見られた。応力除去処理により、照射硬化で強度が2倍に増加したにも拘わらず、ほぼ同じ伸びを示すことが明らかとなり、この組織制御により、800°C・1dpaの照射でも延性が保たれるW材料を開発することができた。これらの照射試料を日本に輸送し、さらに高温で試験を行うべく製作していた、1400°Cまでの引張り試験が可能な試験機を、東北大工学研究科のRI実験室にて立ち上げた。これを用いて、核融合炉条件下で生成される濃度の20appmのHeを、高エネルギー加速器で注入し、照射後の熱処理による組織発達の挙動と、引張り試験による機械特性への影響を調査した。その結果、この程度のヘリウム量で、通常は応力除去処理状態の微細組織が回復し再結晶してしまう1200°Cの温度条件下でも加工による粒内のセル構造がほとんど変わらず、さらに1500°C・1時間という300°C以上高い温度でも若干の硬さの回復はあるものの、応力除去処理による粒内の細かなセル構造が安定に保たれるというこれまでにない新たな知見を得た申請時の予算を減額されたことで、所期の計画にあった試験器の完成が2018年度にずれ込んだが、順調に立ち上げることができ、さらに放射化した試料を安全に熱処理および引張り試験ができるようになった。これを用いてHe注入した試験片における照射欠陥を含む試料における高温条件下での組織安定性と引張り試験を行い、目標とする照射材料の特性評価が可能であることを示した。原子炉照射材で課題となっていた中性子スペクトルによる核変換元素の生成量の違いに起因する照射誘起偏析の挙動や、それによる照射硬化の挙動についての解析をアトムプローブを用いて行うことができ、はじき出しによる照射欠陥集合体と照射誘起による核変換生成元素であるレニウムやオスミウムの濃化クラスターや析出物の分布を解析可能であることを示し、これらを論文として投稿し、出版した。米国の原子炉における開発材料の照射後試験もこれまで順調に進んでいる。一方、当初想定していなかった低濃度のHe注入による加工組織の安定化作用を新たに見つけることができ、新たな研究の展開が図られつつある。2019年度においては、最も高い温度の1100°Cで照射した試料の硬さ測定や引張り試験といった照射後試験を進めるとともに、これらの機械特性を示すメカニズムを透過電子顕微鏡による微細組織観察を行うことで進めていく計画である。またこれらの照射試験片を順次日本に輸送し、完成させた高温引張り試験が可能な試験機を用いて、核融合炉で想定される運転温度である1100°C1300°Cの領域における機械特性や再結晶の挙動を調査する計画である。2018年度に明らかとなった核変換HeによるW材料の加工組織の安定化作用について、2019年度においてさらに研究を進める。特に低濃度側、つまり運転初期におけるHeの濃度レベルで、Wの照射下および照射後における延性保持に有効とされる応力除去処理で導入される粒内のセル組織がどこまで安定であるのかについて調査を進めていく。原子炉を使ったタングステン材料の中性子照射試験が終了し、照射キャプセルの取り出し、解体および試験片の選別などの工程が米国のオークリッジ国立研究所で順調に進んでいる。照射した試験片の確認とともに、照射後の機械特性評価試験(硬さ測定、引張り試験、微細組織観察等)の計画を立案した。原子炉での照射期間(3ヶ月)と同じ温度履歴(800°C、1100°C)をもつ試験片の作製を行い、照射の無い条件下における温度履歴による組織変化(回復と再結晶)の挙動を明らかにした。特に今回の標準材である純タングステン材では、800°Cでは3ヶ月間でも硬さや結晶粒組織変化が生じなかったのに対し、1100°Cでは3ヶ月間で初期の硬さの回復、再結晶化が進むことを明らかにした。一方合金化などで組織制御した材料では、Kドープ材では1100°Cで回復が起こったものの、再結晶は純Wよりも進行が遅く、KドープとRe添加材では再結晶そのものがほとんど起こらなかったことが分かった。最高1100°Cまでの温度領域における標準材と開発材料における再結晶挙動を明らかにし、国際会議(ICFRM-18)で報告した。照射中の核変換によるReの発生と照射誘起析出の挙動について、金研大洗施設において、過去の照射材を使って、Reクラスターの形成挙動と微細組織変化、照射硬化との関係を明かにして、国際会議(ICFRM-18、ITC-APF)および国内会議(原子力学会、金属学会等)で発表し、現在J.NuclearMaterialsに投稿中である。