hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
心筋細胞必須シグナル伝達分子の解析と臨床応用

1.心筋特異的Smad1高発現マウス(Smad1 TG)を作成し、虚血再灌流モデルを作成した。Smad1 TG群ではコントロールに比して有意に梗塞サイズが小さく、TUNEL染色とDNAラダー法による検討で梗塞部位のアポトーシス細胞の減少が、ウエスタン法によりcaspase3の活性低下が観察された。さらにSmad1 TGではBcl-xL蛋白の発現が有意に上昇しており、このことがアポトーシス抑制の機序と考えられた。またTGおよびコントロールマウスより左心室を取り出し、それぞれRNAを調整し、Mouse 5K array(5080遺伝子)を用いてDNA microarrayを施行した。2倍以上の発現増強ないしは減少している遺伝子群を約200個同定した。これらの遺伝子群中に直接アポトーシスに関連するものはなく、Smad1-Bcl-xLによる心不全の病態制御における重要性が明らかとなった。2.LIF-gp130シグナルでチロシンリン酸化されるアダプター分子の一つであるGab1(Grb2 associated binder-1)はPHドメインと多数のチロシン残基を分子内に有し、SH2ドメインを二つ分子内に有するチロシンホスファターゼであるSHP2と結合し、MAP kinaseやPI 3-kinaseなどのシグナル伝達の調節に関わるとされている。Gタンパク質共役型受容体を介して心肥大を来す代表的なアゴニストのノルエピネフリン,エンドセリン,アンギオテンシンIIで培養心筋細胞を刺激してもGab1とSHP2のチロシンリン酸化は全く見られず、LIF-gp130シグナルによって活性化されたGab1とSHP2がその複合体形成を介してMAP kinaseの一つであるERK5の活性化を誘導し、心筋細胞の長軸方向への伸長を制御することを明らかにし、容量負荷による心筋リモデリングへの関与を示唆した。1.Stat3心室筋特異的欠損マウス(STAT3CKO)を作製し、解析した。生後約5ヶ月のSTAT3CKO左心室の心筋間質および血管周囲に線維化を認め、TGF-β1および3の発現増強が確認された。ラット培養心筋細胞(CM)に6時間の伸展刺激を与えてTGF-β1の発現を観察したところ有意な増加が観察された。次にStat3ドミナントネガティブアデノウイルス(dnStat3AD)感染後、伸展刺激をしたところTGF-β1の発現がさらに増加していた。これよりCMにおいて伸展刺激により誘導されるTGF-β1はStat3により調節されていると考えられ、STAT3CKOにおいても生理的な圧負荷刺激により活性化されるStat3を介した情報伝達系が過剰な心筋間質の線維化を抑制するが示唆された。2.アダプター分子Gablによる心筋の肥大制御:Gablの野生型(GablWT)およびSHP2結合モチーフのチロシンをフェニルアラニンに置換した変異体(GablΔSHP2)を組み込んだアデノウイルスを作成。LIFによる心肥大に特徴的な心筋細胞の長軸方向の伸びがGablWTでは約1.2倍に増加していたが、GablΔSHP-2では長軸方向の伸びは有意に抑制されていた。LIF刺激によるERK5については、GablWTの発現下でその活性化が増強し、GablΔSHP2の発現下では抑制されていた。さらにGablWTの前処置で観察されたLIF刺激によるBNPの発現誘導はGablΔSHP-2存在下ではほぼ抑制され、反対にskeletal actinの発現はGablWT存在下でGablΔSHP-2に比して有意に抑制されていた。以上より、LIFによる容量負荷型心筋肥大においてアダプター分子GablとSHP-2の相互作用を介したシグナル情報伝達機構が重要であることが示唆された。1.心筋

特異的Smad1高発現マウス(Smad1 TG)を作成し、虚血再灌流モデルを作成した。Smad1 TG群ではコントロールに比して有意に梗塞サイズが小さく、TUNEL染色とDNAラダー法による検討で梗塞部位のアポトーシス細胞の減少が、ウエスタン法によりcaspase3の活性低下が観察された。さらにSmad1 TGではBc1-xL蛋白の発現が有意に上昇しており、このことがアポトーシス抑制の機序と考えられた。またTGおよびコントロールマウスより左心室を取り出し、それぞれRNAを調整し、Mouse 5K array(5080遺伝子)を用いてDNA microarrayを施行した。2倍以上の発現増強ないしは減少している遺伝子群を約200個同定した。これらの遺伝子群中に直接アポトーシスに関連するものはなく、Smad1-Bc1-xLによる心不全の病態制御における重要性が明らかとなった。2.LIF-gp130シグナルでチロシンリン酸化されるアダプター分子の一つであるGab1(Grb2 associated binder-1)はPHドメインと多数のチロシン残基を分子内に有し、SH2ドメインを二つ分子内に有するチロシンホスファターゼであるSHP2と結合し、MAP kinaseやPI 3-kinaseなどのシグナル伝達の調節に関わるとされている。Gタンパク質共役型受容体を介して心肥大を来す代表的なアゴニストのノルエピネフリン,エンドセリン,アンギオテンシンIIで培養心筋細胞を刺激してもGab1とSHP2のチロシンリン酸化は全く見られず、LIF-gp130シグナルによって活性化されたGab1とSHP2がその複合体形成を介してMAP kinaseの一つであるERK5の活性化を誘導し、心筋細胞の長軸方向への伸長を制御することを明らかにし、容量負荷による心筋リモデリングへの関与を示唆した。
振動による凝着力緩和を利用した自動微小物体マニピュレーションシステムの開発

小型電子部品組立,医療,生物,製薬など多岐に渡る分野において,人の手を介さずに,大量処理,繰り返し処理,高速・高精度処理を可能にする微小物体操作手法の開発が望まれている.そこで,本プロジェクトでは,先に提案している振動を用いた凝着力緩和手法をもとに,この操作の自動化を目指す.以上のような目的のもとに研究を行い,以下のような成果を得た.1.画像により,凝着状態を判別する手法を確立した.凝着状態判別のための振動検出には通常レーザー変位計を用いる.しかしながら,限られた特定の領域しか確認できない,遮断物がある場合は凝着状態を判定できない,といった問題点が生じる.そこで画像により,振動のぶれを検出し,それに基づき凝着状態を推定する手法の確立を行った.2.上記,画像により凝着状態を判別する手法を用いて,自動マイクロマニピュレーションのためのシステムを構築し,微細操作の自動化に成功した.3.レーザー変位計を用いずに凝着状態を判別する別の手法として,圧電素子を計測器として用いる手法を構築した。また,より精密な操作を実現することを目的に,加振用圧電素子に加振用信号と直流電圧成分の合成波を加えることにより,凝着力を緩和しながら精密に操作する手法を構築した.以上二つのシステムに基づき,大雑把にしか判別できていなかった凝着状態を精密に判別する手法を構築した.エンドエフェクタを対象物に押し付ける量の変化に従って変化する1次モードのピーク周波数に着目し,そのシフト量から凝着状態を判別する手法を構築した.4.振動を用いた微細物操作用機器の一つである,脳血栓治療用撹拌器の開発を行った.撹拌効果の評価指標の確立,撹拌効率向上のための撹拌器設計を行った.小型電子部品組立,医療,生物,製薬など多岐に渡る分野において,人の手を介さずに,大量処理,繰り返し処理,高速・高精度処理を可能にする微小物体操作手法の開発が望まれている.しかしながら,微小物体操作の自動化は全く進んでいない.そこで,本プロジェクトでは,先に提案している振動を用いた凝着力緩和手法をもとに,この操作の自動化を目指す.以上のような目的のもとに研究を行い,以下のような成果を得た.1.振動を用いた凝着力緩和手法の周波数特性について実験・解析を行った.振幅が非常に小さい場合を除き,どの共振周波数の振動を用いても凝着力緩和効果を得ることができることがわかった.2.物体を把持する場合,物体に対してエンドエフェクタを押し付けることになる.この押し付け量が大きいと,凝着力緩和効果が得られなくなることがわかったその臨界押し付け量は振動モードにより異なることもわかった.3.凝着力緩和手法を用いてピックアンドプレイス作業(マイクロテレオペレーション作業)を行う際の人間の動作解析を行った.習熟者と初心者の動作を比較解析することにより,動作の習熟度判定方法を開発するとともに,ピックアンドプレイス操作を行うための理想軌跡(理想動作のデータ軌跡)を抽出した.4.振動を用いた微細物操作用機器の一つである,脳血栓治療用撹拌器の開発を行った.患部において,血栓溶解剤を注入・撹拌することで迅速な血栓溶解を実現する機器である.撹拌は振動により行う.このシステム開発を目的に,撹拌効果の評価指標の確立,撹拌効率向上のための撹拌器設計を行った.小型電子部品組立,医療,生物,製薬など多岐に渡る分野において,人の手を介さずに,大量処理,繰り返し処理,高速・高精度処理を可能にする微小物体操作手法の開発が望まれている.そこで,本プロジェクトでは,先に提案している振動を用いた凝着力緩和手法をもとに,この操作の自動化を目指す.以上のような目的のもとに研究を行い,以下のような成果を得た.1.画像により,凝着状態を判別する手法を確立した.凝着状態判別のための振動検出には通常レーザー変位計を用いる.しかしながら,限られた特定の領域しか確認できない,遮断物がある場合は凝着状態を判定できない,といった問題点が生じる.そこで画像により,振動のぶれを検出し,それに基づき凝着状態を推定する手法の確立を行った.2.上記,画像により凝着状態を判別する手法を用いて,自動マイクロマニピュレーションのためのシステムを構築し,微細操作の自動化に成功した.3.レーザー変位計を用いずに凝着状態を判別する別の手法として,圧電素子を計測器として用いる手法を構築した。また,より精密な操作を実現することを目的に,加振用圧電素子に加振用信号と直流電圧成分の合成波を加えることにより,凝着力を緩和しながら精密に操作する手法を構築した.以上二つのシステムに基づき,大雑把にしか判別できていなかった凝着状態を精密に判別する手法を構築した.エンドエフェクタを対象物に押し付ける量の変化に従って変化する1次モードのピーク周波数に着目し,そのシフト量から凝着状態を判別する手法を構築した.4.振動を用いた微細物操作用機器の一つである,脳血栓治療用撹拌器の開発を行った.撹拌効果の評価指標の確立,撹拌効率向上のための撹拌器設計を行った.
SiCバッファー層を用いたSi基板上へのダイヤモンド薄膜の成長

本研究の目的は安価なSi基板上にSiC(シリコンカーバイド)/ナノ結晶ダイヤモンド(NCD)ダイオードデバイスを製作し、将来のパワーデバイス応用への基盤技術を確立することにある。p型Si基板上にSiC薄膜を成長させ、その上にn-NCDを成膜することによりpnダイオードを製作する事に成功した。本研究の目的は安価なSi基板上にSiC(シリコンカーバイド)/ナノ結晶ダイヤモンド半導体パワーデバイスを製作する基盤技術を確立することにある。21年度は、マイクロ波プラズマCVD装置を用いて、p型Si基板上にSiC薄膜を成長させ、さらにその上にn型ナノ結晶(μc)ダイヤモンド薄膜を成長させるための最適化条件確立およびデバイス製作のための基礎実験を行なった。Si基板上の3C-SiC/ダイヤモンド薄膜の成長1.SiCの結晶成長第一段階として、マイクロ波プラズマCVD装置でメタンガスを用いてSi基板上を炭化させることにより、SiC薄膜を成長させる最適条件を確立した。SiC薄膜の評価にはRHEED,X線回折、XPS・SIMS等の表面分析などを用いて評価を行った。2.ナノ結晶(μc)ダイヤモンドの結晶成長Si基板表面を炭化させSiC薄膜を成膜した後に引き続き、μcダイヤモンド膜の成長を行なった。μcダイヤモンド膜の成膜の最適条件はSi基板上のそれとはやや温度などが異なる事が分かり、その最適条件をSiC基板を用いて見出した。また、デバイスの基礎実験として、p型Si基板上にn型μcダイヤモンド膜を成長させ、pnダイオードを製作することに成功した。今後は整流比の高い高性能なデバイスを製作するために、p型Si基板上にSiC膜をいかに整合性をもって成膜し、n型μcダイヤモンド膜成長条件の最適化を図ることを予定している。本研究の目的は安価なSi基板上にSiC(シリコンカーバイド)/ナノ結晶ダイヤモンド(NCD)ダイオードデバイスを製作する基盤技術を確立することにある。22年度は、マイクロ波プラズマCVD装置を用いて、p型SiC基板上にn型NCD薄膜を成長させるための最適化条件確立およびpnダイオード製作を行なった。1.p型SiC基板上へのNCD成長pnダイオードのリーク電流を押さえ、特性を向上を図るために、p型Sic基板上にNCD膜の成長を試みた。耐圧も300Vと高く、300°Cまで動作できる非常に良いダイオードを製作することができた。2.Si基板へのSiC薄膜の成長基板温度750°CのSi(001)基板上にエチレンガスを流して表面の炭化を行い、その後、同温度でトリメチルシラン(CH3)3SiHガスを用いて、3C-SiC膜の成長を行った。炭化の時点ではSi基板表面に逆ピラミッド型のボイドができてしまうため、解決策として、溝(アンジュレーション)を施したり、またSi(110),(111),(211)などのジャスト基板と共にoff基板上などにもsicの成長を試みた。21年度で見出した最適条件で、p-Si基板上に成長したSiC上にn-NCD薄膜を成長させ、pnダイオードを製作した。現時点で比較的良好なダイオード特性が得られた。本研究の目的は将来の安価なパワーデバイスを目指して、安価なp型Si基板上にSiC(シリコンカーバイド)/n型ナノ結晶ダイヤモンド(NCD)薄膜を成膜し、高耐圧のpnダイオードデバイスを製作する基盤技術を確立することにある。23年度に生じた「熱CVD成膜装置」の加熱ヒーターの不具合を改造することにより解決し、p型Si基板上にSiC薄膜を成長させるための最適化条件確立および、その上にnーNCDを成膜することによりpnダイオード製作を行なった。1. p型Si基板へのSiC薄膜の成長:基板温度750°CにおいてSi(001)基板上にエチレンガスを当てて表面の炭化を行い、その後、基板温度800°C温度でトリメチルシラン(CH3)3SiHガスを用いて、3CーSiC膜の成長を行った。750°Cの炭化ではSi基板表面には逆ピラミッド型のボイドができないことを見出した。しかし、結晶性などの膜質はまだ改善の余地があり、今後もまだ最適条件を見いだして行く必要がある。結晶評価にはXRD、FTIR(赤外吸収)、ラマン分光、SEMなどを用いて評価した。2.p型Si基板/SiC薄膜上へのNCD成長:上記で見出した最適条件で、pーSi基板上に成長したSiC上にnーNCD薄膜を成長させ、pnダイオードを製作した。研究終了時点で整流比約150程度のダイオード特性(室温)が得られた。NCDはマイクロ波プラズマCVD法により形成し、成膜条件はCH4:N2:Ar=2:60:138の比でガスを使用し、成膜時間:120min、圧力100Torr、基板温度830°Cで統一した。また、スパッタリング法によりNi電極を形成した。

今後、pnダイオードのリーク電流を押さえ、特性を向上を図るためには、p型Si基板上のSiC薄膜のさらなる結晶性向上が不可欠である。23年度が最終年度であるため、記入しない。
大地震の予報を受けた都市における対策決定方法に関する研究

現段階の地震予知技術では、確実な予知情報の提出は期待できず、事前対策を決定する際には、予知情報の不確実性を考慮に入れ、定量的に取扱うことが必要となる。予知情報の内容としては、地震のマグニチュード・震源位置・発生時期が、ある程度の幅を持った値として与えられるものと予想され、これらは確率分布の形で表現できる。これから、着目地域での地震動強さがやはり確率分布の形ではあるが求められる。対策は汎用性を持たせるために一般的にモデル化されたものとして扱うことにし、対策の対象となるシステムでは、施される対策のレベルで、地震動強さに対する被害率が変化するという考えで被害軽減効果の違いを表現した。これらにより予知情報に従う地震が発生した時の着目システムでの被害予測ができる。対策費は対策のレベルの違いで変わるが、この対策費と被害額の和を損失と定義した。このとき、対策の開始・完了時期と地震発生時期の前後関係が損失に及ぼす影響は大きいであろう。この地震発生時期に対する損失の期待値を求める。以上のような流れで損失を求めたのだが、最適対策の決定には、決定理論における期待損失最小化基準を採用し、損失の期待値が最小になるものが最適であると定義し、このような対策を決定する。ここで提案した対策決定手法はあくまで一般的にモデル化された対策であり対象システムについてのものではあるが、例えばある現実の対策・システムを選んだ場合にでも、いくらかの検討と準備のもとで本手法を利用して最適対策を決定することが可能となるであろう。また、手法に組み込まれている個々の要因が対策決定に与える影響を、シミュレーションを通して検討することもできるために対策側から地震予知情報等に関する重要度を規定・要求できることにもなるであろう。
IVR専属放射線サポートチームによる線量値に基づいた患者被曝管理体制の確立

IVR専属放射線サポートチームの有用性を検証した。まずガラス線量計素子を多数配置したRADIREC.システムにより、頭頸部血管造影時の水晶体防護板による水晶体の被曝低減効果を明らかにした。また、肝細胞癌患者の肝動脈化学塞栓療法時のガフクロミックフィルムを用いた患者被曝マップを活用することでハイリスク患者の抽出に有用であった。すなわち、IVR専属放射線サポートチームは、線量値に基づいた患者被曝管理体制の構築に有用であることが示された。IVR専属放射線サポートチームのメンバーとして放射線科医、診療放射線技師、インターベンションエキスパートナースが現在参加している。治療前、後で毎朝カンファレンスを行い放射線による障害の報告、被ばく低減の意見交換を行っている。個人被ばくデータ管理システムは頭部と腹部領域で現在運用しており、測定データをDICOM情報として血管造影検査に登録して活用している。次世代IVR診療の質的・量的効果の検証に関しては、現在行っている自施設の活動を、第5回INE会のランチョンセミナーで100名程度の主としてインターベンションエキスパートナースに対して発表「IVRにおける被ばくのアップデート&自施設の取り組み」を行い、講演後のアンケートによりインターベンションエキスパートナースの講義受講前と後の意識変容を確認している。患者の被ばく状況を見える化することで、医療従事者へ与える影響が明らかとなった。測定および患者被ばくデータ管理システムの体制がほぼ安定して確立できている。IVR専属放射線サポートチームとして治療前後にディスカッションしているが、他科の医師・病棟看護師の組み込みを予定している。頭部以外にも腹部におけるIVR被ばく線量の測定および患者被ばくデータ管理システムに関して頭部と同様に行えるようになってきている。専属放射線サポートチームのメンバーとして放射線科医、診療放射線技師、インターベンションエキスパートナースに加え、各科主治医も参加している。治療前、後でカンファレンスを行い放射線による障害の報告、被ばく低減の意見交換を継続して行った。患者の被ばくデータ蓄積は順調に行えている。また、得られたデータから、水晶体防護の必要性があることが分かったため、頭頸部血管造影検査における水晶体防護板を作成し、その検証を開始した。まずファントムおよびシミュレーションによる被ばく低減効果を検証した後に、実際の臨床の頭頸部血管造影検査時に使用し、防護版の作成前のデータと比較検討をおこなった。分析した結果、実際の患者でも水晶体への被ばく低減が証明できた。この件について様々な学会で発表を繰り返し、参加者からの意見を参考にし、現在論文化中である。また、腹部のIVR治療での被ばく低減法のデータの継続的な蓄積による成果を学会発表した。現在、新たな被ばく測定器具の作成と試験運用を行ってデータを蓄積中であり、今後まとまり次第発表予定である。また、現在行っている自施設の活動を、主に診療放射線技師が参加する第11回北九州血管造影勉強会で発表を行った。治療疾患や患者の体型、治療者の経験年数により被ばく量が大きくことなることが分かった。患者被ばく低減を実現するために、血管内治療シミュレーション機器の被ばくシミレーションソフトを活用して、術者の治療前の被ばく教育による被ばく低減効果を検証後、実際の医療現場での被ばく低減効果を検証する予定である。被ばくデータ管理システムの構築が安定して行えるようになった。その結果、被ばく防護低減について検証ができ、データ収集・蓄積が可能となった。その成果である頭頸部血管造影における水晶体防護の効果について学会発表を行い、現在論文化中である。腹部IVRの被ばくデータを集計・分析、学会発表を行い、現在論文化中である。専属放射線サポートチームのメンバーとして放射線科医、診療放射線科技師、インターベンションエキスパートナースに加え、主治医も参加している。治療前および治療後でカンファレンスを行い、治療内容や臨床経過に加え、放射線による障害の有無の報告、被ばくが多かった事例について検証を継続して行った。また、得られたデータを検証し、頭頸部血管造影における水晶体防護版による被ばく低減の検討を開始した。まず水晶体防護版のサイズ、位置に関して人体ファントムおよびシミユレーションによる被ばく低減効果を検証した。その後、実際の臨床現場の頭頸部血管造影検査時に使用し、防護版の作成前に蓄積したデータと作成後のデータで比較検討を行った。ただし、症例数が少なく、様々な疾患におけるデータ蓄積を継続して行っている。また、腹部領域では、繰り返し治療を行う肝細胞癌患者のデータ解析を行い、椎体骨や複数の照射野が重ならないようすることで、被ばく低減に効果的であることも分かった。対外的な活動として、自施設の活動を、主にインターベンションエキスパートナースが参加する第5回INE会や、主に診療放射技師が参加する第11回北九州血管造影勉強会で発表を行った。INE会では100名のアンケート調査を行い、各施設の現状と発表後の意識変容の確認ができた。今後予算が新たに得られれば、血管内治療シミュレーション機器の被ばくシミュレーションソフトを活用して、IVR経験年数の違いや対象疾患の違いなどの分析であったり、臨床現場に入る前の学生、研修医、技師、看護師に対する被ばく低減教育に活用し、有用性を示すことを予定している。

また、肝細胞癌患者の肝動脈化学塞栓療法時のガフクロミックフィルムを用いた患者被曝マップを活用することでハイリスク患者の抽出に有用であった。すなわち、IVR専属放射線サポートチームは、線量値に基づいた患者被曝管理体制の構築に有用であることが示された。患者のIVR被ばくデータを引き続き蓄積する。今までの得られた情報から被ばく低減法を実践し検証する。具体的には、頭部の検査では、水晶体防護装置を作成し、現在蓄積したデータと水晶体防護を開始した後のデータを比較し、水晶体への放射線被ばく低減の実証を行う。腹部の検査でも、測定と患者被ばくデータ管理システムが安定・継続して行えるように整備する。他施設での運用を含め、腹部IVRにおける被ばく低減法を確立する。すでに学会発表を行った成果について論文化する。並行して、さらなる被ばく低減をはかるため血管内治療シミュレーター装置を用いて患者被ばく低減への効果について検証を予定である。放射線医学出張回数が当初の予定より少なかったため。予定していた国際学会の参加を見送ったため。また、消耗品の支出が抑えられたため。発表や打ち合わせに当てる。学会参加費、旅費および消耗品・備品に使用する予定である。
阪神大震災における大被害分譲マンション復興過程の全貌

平成10年度は、阪神大震災で甚大な被害を受けた分譲マンションの復興過程の動態を、分析・評価するためのドキュメンテーション技法--CS-ISモデル--を開発した。具体的には、復興過程における各関与主体、および、マンション全体としての意思決定をCED変換モデルで表し、復興方法--建替か補修か--に至るまでの意思決定のパスを、コミットメントレベル(Commitment-level Space)、社会的共有性(Information-processing Space)の二次元平面上に表すものである。ここで、コミットメントレベルとは、復興方法の決議までにクリアしなければならない段階であり、社会的共有性とは、マンション復興に関する住民間の認知・評価などの共有の程度である。復興方法をめぐって住民間にコンフリクトが顕在化したマンションについて、このCS-ISモデルを適用したところ、分譲マンション復興には二つのロジックが存在し、それらが絡み合って復興が進捗していたことが明らかになった。すなわち、公的(法的)には分譲マンションの復興は、「客観的な被害程度の確定→復興方法の選択・決定」という因果のロジックに従ってなされるものとされている。しかし、実際には、「客観的な被害程度」自体が、経済力などがさまざまである住民をはじめ、利害関心を異にする関与主体たちによる社会的構成の産物であることが明らかになった。このことを踏まえて、分譲マンション復興を成功させるには、復興初期において復興過程の全体像を見通しておく必要があることを指摘し、その実現のための制度的、実務的提言を行った。平成9年度は、阪神大震災で大被害を受けた分譲マンション41棟を対象とした実態調査を行った。それぞれの復興過程を5パターンに類型化したところ、絶対建替(被害甚大で建て替えざるを得ない)が3棟、早期解体(住民の意見が建替で一致、建替決議前に解体着工)が10棟、建替一枚岩(住民の意見が建替で一致)が8棟、補修一枚岩(住民の意見が補修で一致)が13棟、建替か補修かをめぐる住民間コンフリクトが顕在したケースは7棟であった。つまり、多くのマンションでは、被災から復興まで、住民の意見はほぼ一枚岩であって、いかに建替や補修を実現するかということが焦点となっていた。そして、建替と補修のどちらを選択するかは、かなりの程度、被害程度に依存していた。具体的には、1戸当たりの補修見積金額が300万円以下なら補修、それ以上なら建替を選択するケースが多かった。一方、コンフリクトの生起には、主に2つのパターンがあることが明らかになった。第1は、当初は建替方向で意見が一致していたが、既存不適格問題、資金調達問題などで建替計画が行き詰まり、補修方向に方針転換したケースであり、第2は当初から建替か補修かをめぐって住民間に対立が顕在しているケースである。後者の復興過程について詳細に調べた結果、復興手段を決める上での客観的指標と目される被害程度自体、住民をはじめとする関係者たちの合意形式の産物としての社会的現実であること、そこに齟齬がある場合に解決が著しく困難な対立の構図が現れてしまうことが、見出された。
負に荷電し硫黄原子への異常求核付加に関する研究

分子内塩(2)の硫黄原子への異常求核付加:1-クロロ-2,2-ビス(ジエチルアミノ)エチレン(1)と単体硫黄から調製した(2)に,RMgXあるいはRLiを加えると,速やかに反応が進行し,チオラート(3)を与えた.反応液にMeIを加えると,(3)がメチル化されたジチオアセタールが高収率で単離された.また,t-BuMgClならびにt-BuLiとの反応の詳細な生成物の分析に基づき,1電子移動によるラジカル対の生成とその再結合により(3)の生成をもたらすラジカル機構を提案した.ジチオカルボキシラードを負極とする1,4-双極子系の合成:1,3-ジメチル-2-メチレンイミダゾリジン(4)への二硫化炭素の付加を検討したところ,1,4-双極子化合物(5)が熱的に安定な結晶として合成された.また,1,3-ジメチル-2-イソプロピリデンイミダゾリジン(6)と二硫化炭素より合成した1,4-双極子化合物(7)は,DMADと室温で速やかに反応するが,当量のDMADでは,1,3-ジチオール(8)が生成し,2当量のDMADでは(8)とともにc-ジチオラクトンが生成した.PhN-C-Sを負極とする1,4-双極子系の合成:PhN-C-Sを負の極とする安定な結晶性の1,4-双極子系を(4)あるいは(6)とPh-N=C=Sの反応を利用して合成した.この系では,溶液中,1,4-双極子化合物(9)とチオアミドとの平衡混合物として存在することが1H NMRにより示された.また,(9)はDMADに対し,典型的な1,4-双極子として働き,d-チオラクタムを定量的に与えた.分子内塩(1)のセレン同族体の合成と性質:(1)と単体セレンとの反応による含セレン分子内塩の合成を試みたが,8員環ヘキサセレノカンが得られた.また(4)とSe2Cl2のEt3N存在下の反応では,含セレン分子内塩が中程度の収率で得られた.1-クロロ-2,2-ビス(ジエチルアミノ)エテンと単体硫黄の反応より得られる1,3-双極子構造を持った分子内塩(1)にGrignard試薬や有機リチウム試薬を反応させ,引き続きヨウ化メチルと反応させたところ,高収率でジチオアセタール(2)が得られた.本反応が一電子移動機構で進行することを明らかにした.つぎに,1と一電子酸化剤であるNOPF_6を反応させたところ,二量化した後に一つの硫黄が脱離したビス力ルベニウム塩が高収率で得られた.一方,1と一電子還元剤であるリチウムナフタレニドを反応させた後ヨウ化メチルと反応させたところ,2が得られた.また,1のヒドリド還元も同様に進行することがわかった2-メチレン-及び2-イソプロピリデン-1,3-ジメチルイミダゾリジン(3及び4)と二硫化炭素の反応より,1,4-双極子構造を持った分子内塩の合成に成功した.分子内塩のX線構造解析の結果,イミダゾリジン環が平面構造を持つこと,カルベニウム炭素と硫黄間の非結合距離が炭素と硫黄原子のvan der Waals半径の和よりも小さく両原子間で相互作用が存在することがわかった.分子内塩をDMADと反応させたところ,1,4-双極環化付加反応は進行せず,イミダゾリジン環を持たない五員環1,3-ジチオールと七員環ジチオラクトンが得られた.一方,3及び4とフェニルインチオシアナートを反応させたところ,硫黄と窒素原子がアニオン末端になった分子内塩が高収率で得られた.分子内塩のX線結晶構造解析の結果,陰イオンは硫黄上に局在化していること,硫黄原子とカルベニウム炭素間で吸引性相互作用をしていることがわかった.DMADとの反応では,7の場合とは異なり,1,4-双極環化反応が進行し六員環生成物が定量的に得られた.分子内塩(2)の硫黄原子への異常求核付加:1-クロロ-2,2-ビス(ジエチルアミノ)エチレン(1)と単体硫黄から調製した(2)に,RMgXあるいはRLiを加えると,速やかに反応が進行し,チオラート(3)を与えた.反応液にMeIを加えると,(3)がメチル化されたジチオアセタールが高収率で単離された.また,t-BuMgClならびにt-BuLiとの反応の詳細な生成物の分析に基づき,1電子移動によるラジカル対の生成とその再結合により(3)の生成をもたらすラジカル機構を提案した.

ジチオカルボキシラードを負極とする1,4-双極子系の合成:1,3-ジメチル-2-メチレンイミダゾリジン(4)への二硫化炭素の付加を検討したところ,1,4-双極子化合物(5)が熱的に安定な結晶として合成された.また,1,3-ジメチル-2-イソプロピリデンイミダゾリジン(6)と二硫化炭素より合成した1,4-双極子化合物(7)は,DMADと室温で速やかに反応するが,当量のDMADでは,1,3-ジチオール(8)が生成し,2当量のDMADでは(8)とともにc-ジチオラクトンが生成した.PhN-C-Sを負極とする1,4-双極子系の合成:PhN-C-Sを負の極とする安定な結晶性の1,4-双極子系を(4)あるいは(6)とPh-N=C=Sの反応を利用して合成した.この系では,溶液中,1,4-双極子化合物(9)とチオアミドとの平衡混合物として存在することが1H NMRにより示された.また,(9)はDMADに対し,典型的な1,4-双極子として働き,d-チオラクタムを定量的に与えた.分子内塩(1)のセレン同族体の合成と性質:(1)と単体セレンとの反応による含セレン分子内塩の合成を試みたが,8員環ヘキサセレノカンが得られた.また(4)とSe2Cl2のEt3N存在下の反応では,含セレン分子内塩が中程度の収率で得られた.
先進プラズマ活用グラフェンナノリボンの革新的応用開発

本研究では,プラズマパラメター等の様々な合成条件を変化させた系統的な実験結果と,分子動力学シュミレーション,及び相図の理論的解析による結果との密接な対比を通じ,本手法におけるグラフェンナノリボン合成機構の解明に成功した.また,本合成機構に基づき精密な合成条件の最適化を行った結果,センチメーターオーダーの基板全面に1,000,000本以上の架橋グラフェンナノリボンを90%以上の高効率で合成することに成功した.この様な架橋グラフェンナノリボンの大面積合成を実現したのは,本成果が初めてのものであり,グラフェンナノリボンを利用した革新的応用の実現につながる非常に重要な成果である.三年計画の一年目である今年度はグラフェンナノリボン合成機構におけるプラズマ効果の解明に特化した研究を行った.熱CVDとプラズマCVDの比較を通じたプラズマ効果の検討を行った結果,本手法における最大の特徴の一つであるニッケルの蒸発量(グラフェンナノリボンの析出と同時に発生)に関して極めて興味深い結果が得られた.合成温度を700°Cから1000°Cの範囲で固定し,各温度条件におけるCVD後のニッケル蒸発量を熱CVDとプラズマCVDにおいて比較した結果,熱CVDでは800°C付近で急激なニッケル蒸発が観測されるのに対し,プラズマCVDの場合は, 900°Cの時点でも極めて低いニッケル蒸発率を有することが判明した.ニッケルー炭素混合物質におけるニッケルの沸点は,炭素混入量が増えるにつれ上昇する傾向があることが,これまでの他のグループによる研究により報告されている.従って,本手法においては,プラズマにより高密度の炭化水素活性種が生成され,高効率でニッケル中に炭素供給が行われた結果,ニッケル中炭素濃度を熱CVDの場合に比べ格段に高めることができたと考えられる.これにより,グラフェン析出に必要とされる比較的高い温度条件(900°C以上)においても,ニッケル薄膜を蒸発せずに触媒として機能する固体状態に保持することが可能となったため,ニッケルナノバーからのグラフェンナノリボン合成が実現したと説明できる.このモデルは,熱CVDではニッケルナノバー構造が壊れてしまいグラフェンナノリボンが合成できないという結果とも一致するものである.三年計画の二年目にあたる今年度は,前年度までに明らかにした,グラフェンナノリボン(GNR)合成におけるプラズマ効果に関する研究をさらに発展させ以下の成果を得た.(1)前年度までの結果は,プラズマCVDによりNi中に炭素が固溶し, GNR合成に必要不可欠な触媒である“Niナノバー"の高温安定性が改善される可能性を示唆していた.一方で, Ni中炭素濃度に関する直接的な測定,及び架橋GNRの析出機構等に関してはまだ不明な点が多く残されていた.そこで, X線光電子分光測定により, Ni中における炭素濃度の深さ分布を測定したところ,熱CVDではNi表面にわずかに炭素が吸着している程度であるのに対し,プラズマCVDの場合,表面から深い位置においても10%以上の炭素が存在することが判明した.このことは,前年度予測したプラズマによる高効率炭素供給の正当性を実証するものである.また, NiーC系の相図を用いて, GNR合成に関する統一的モデルの構築を試みた.相図を用いることにより, Ni中の炭素濃度上昇に伴い,固ー液相の相転移温度閾値が上昇することが判明した.これは,プラズマにより高効率で炭素供給が行われたNiがより高い温度耐性を持つ実験結果と一致している.また,冷却過程においてGNRが析出する場合,グラフェン形成に伴いNi中の炭素濃度が著しく減少することが考えられる.前述の通り,低炭素濃度のNiは高温耐性が劣化するため,不安定な液相に相転移し,結果としてGNR下部から消失し架橋GNR構造が形成されると説明できる.このように,プラズマCVD中の架橋GNR合成モデルを提唱することに成功した.(2)上記合成モデルをもとに合成条件を最適化した結果, GNRの合成効率を90%以上に高効率化することに成功し,さらに約400本のGNRを高密度で配列合成したGNRアレーの形成に成功した.三ヶ年計画の最終年度にあたる今年度は,架橋グラフェンナノリボンの統一的合成モデル化と大規模集積回路の実現に向けた研究を行い以下の成果を得た.(1)架橋グラフェンナノリボンの統一合成モデル化前年度までの研究により,本手法によるグラフェンナノリボンの合成において,プラズマ反応場におけるニッケルナノバー触媒への炭素の高効率供給が重要であることが判明した.またその後ニッケルナノバーが液体状となりグラフェンナノリボンが析出合成することが明らかとなっていた.一方で,最終的に架橋構造のグラフェンナノリボンが形成される理由に関しては未解明のままであった.これに対して,分子動力学シュミレーション,及び相図を用いた理論解析を行った結果,グラフェンの析出過程において,ニッケルナノバーが液体状となり,それらがプラトーレイリー不安定性により液滴に分裂し,その後界面エネルギーの大小関係によりニッケル液滴がグラフェンナノリボン両端方向へ移動することにより,ニッケル粒子を架橋した構造のグラフェンナノリボンが合成されることが判明した.これにより,本手法で合成されるグラフェンナノリボンの統一的合成モデルを提唱することに成功した.(2)グラフェンナノリボンの大規模集積回路形成上記の通り,本手法による架橋グラフェンナノリボンの合成機構が明らかになった.そこで,この情報をもとにプラズマCVD条件(プラズマ生成電力,プラズマ照射時間,ガス混合比,ガス圧力,加熱・冷却速度等)の詳細な最適化を行った.その結果, 2x2cm角の基板上一面に1,000,000本以上の架橋グラフェンナノリボンを大規模集積化合成することに世界で初めて成功した.

この成果により,本研究で開発した架橋グラフェンナノリボンを用いた実用デバイス化の可能性が大いに高まったと言える.本研究では,プラズマパラメター等の様々な合成条件を変化させた系統的な実験結果と,分子動力学シュミレーション,及び相図の理論的解析による結果との密接な対比を通じ,本手法におけるグラフェンナノリボン合成機構の解明に成功した.また,本合成機構に基づき精密な合成条件の最適化を行った結果,センチメーターオーダーの基板全面に1,000,000本以上の架橋グラフェンナノリボンを90%以上の高効率で合成することに成功した.この様な架橋グラフェンナノリボンの大面積合成を実現したのは,本成果が初めてのものであり,グラフェンナノリボンを利用した革新的応用の実現につながる非常に重要な成果である.今年度の予定では,グラフェンナノリボン集積化に向けたドーピング制御等を実施する予定であった.一方で,研究を進めていくにつれ,これらの高集積デバイス実現には多数のグラフェンナノリボンを高効率で基板上に合成する技術が必要不可欠であるという課題を認識するに至った.そこで,今年度は,ドーピング技術の確立の前段階として,集積化において必須の合成効率向上という課題に対する実験を行った.合成モデルの構築,及びそれに基づく条件最適化の結果,約400本のグラフェンナノリボンを90%以上の効率で合成することに成功した.この成果は,今後の集積化デバイス実現に向け非常に大きな成果と言えるため, "おおむね順調に進展している"と判断した次第である.27年度が最終年度であるため、記入しない。プラズマエレクトロニクス今年度実施予定だったドーピングによるグラフェンナノリボントランジスタの伝導特性制御に関する研究を行い,さらに今年度確立した超高効率グラフェンナノリボン合成技術を用いて,最終目標であるグラフェンナノリボンを用いた集積デバイスの動作実証を行う.今年度の目標は,グラフェンナノリボン構造(特にリボン幅)を決定している要因を明らかとすることであった.グラフェンナノリボンの幅は,バンドギャップを決定している直接的要因であることから,リボン幅を決定している要因の特定は,グラフェンナノリボンのデバイス応用に向けて重要な課題である.今年度はこの目的のもと,グラフェンナノリボン合成機構解明に向けた実験を行った.その結果,プラズマによる高効率度炭化水素供給がグラフェンナノリボン合成において重要な要因であることが判明した.グラフェンナノリボン幅を決定している直接的要因の特定には至っていないものの,今年度明らかにしたプラズマ効果を積極的に活用することで,グラフェンナノリボン幅を決定している要因の特定はもちろん,ナノリボン幅の精密制御を通じたバンドギャップ制御も実現可能であることから,今年度はおおむね計画通りに進展したと判断した次第である.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。
イノシトール三リン酸受容体ファミリーとシグナル伝達における生理機能の多様性

IP_3受容体ファミリーに属するタイプ1、タイプ2、タイプ3受容体のcDNAクローニングとその構造機能解析を行い、IP_3誘導カルシウム放出チャネルの分子構造の全貌を明らかとした。組換えIP_3受容体cDNAを大腸菌や培養細胞で形質発現させ、受容体の機能ドメイン(リガンド結合部位、カルモジュリン結合部位、アスパラギン結合型糖鎖結合部位、チャネル部位)の構造を明らかにし、タイプによる構造と機能制御の多様性を明らかにした。また、タイプ特異的核酸プローブや抗体を用いて、各タイプの細胞・組織における特異的な発現分布を明らかとし、関わる生理機能がタイプ毎に異なることを示唆した。各タイプのマウス及びヒト染色体上の遺伝子座を決定した。また、本研究では研究が進んでいるタイプ1をさらに多角的に解析した。前骨髄細胞株HL-60の分化誘導や神経芽細胞株SH-SY5Yの慢性的ムスカリン刺激におけるタイプ1の発現調節機構を解明した。精製したタイプ1受容体を人工脂質二重膜腔に再構成して、単一タイプのIP_3誘導カルシウム放出のキネティクスを解析した。タイプ1遺伝子プロモーターと大腸菌β-ガラクトシダーゼ遺伝子(lacZ)の融合遺伝子をトランスジーンとして発現するトランスジェニックマウスを作製した。これにより、タイプ1遺伝子発現を発生から個体活動を通してβ-ガラクトシダーゼ活性により容易に視覚化できるシステムを開発した(X-gal染色など)。更に、IP_3受容体以外のカルシウム増加に関わる各種機能分子(電位依存性カルシウムチャネル、リアノジン受容体、グルタミン酸受容体)の脳内発現を明らかとし、脳神経系における細胞内カルシウム動態の多様性を示唆した。本研究によりIP_3受容体ファミリーの基本的な分子構造と機能制御の多様性および細胞・組織における発現分布の多様性が明らかとなった。これら多角的な研究成果は、IP_3誘導カルシウムシグナリングの多種多様な生理機能における役割を今後さらに解明する上で重要な手掛かりを与えた。イノシトール3リン酸(IP_3)受容体(IP_3R)を介したCa^<2+>シグナル伝達の生理機能には組織・細胞により多様性があり、それはIP_3受容体の分子自体の多様性とそれらの細胞内局在の多様性にある程度起因すると考えられる。この考えに基づいて、分子と細胞局在の多様性と生理機能について研究した。1.ヒトのIP_3Rファミリーのタイプ1、タイプ2とタイプ3の3種のcDNAのクローニングに成功し、全一次構造を決定した。今後それぞれにつき受容体活性、チャネル活性、組織分布・細胞内局在を解析し、生理機能におけるIP_3/Ca^<2+>シグナル伝達機能の多様性を明かにする。2.IP_3RのCa^<2+>放出チャネルとしての基本構造(小胞体膜貫通様式、アスパラギン酸結合型糖鎖付加部位)の解析した。また、カルモジュリン結合部位を同定した。3.発生分化での細胞分裂実験がしやすいゼノパスからタイプ1 IP_3R cDNAをクローニングし、oocyte maturationにタイプ1 IP_3Rが重要であることを明かにした。4.タイプ1 IP_3RmRNAのマウス脳内発現分布をin situ hybridization法で解析した。タイプ1受容体は脳内IP_3Rのメジャータイプで全域に渡って発現するが、タイプ2とタイプ3の発現は極めて弱かった。5.中枢神経系においてIP_3/Ca^<2+>シグナル伝達に関与する代謝型グルタミン酸受容体mGluRタイプ1αのマウス脳内分布をタイプ1 IP_3Rの分布と免疫組織化学的に比較検討した。かならずしも一致しないことは、双方の受容体タイプの多様性から説明できるかも知れない。

6.IP_3Rとともに細胞内膜系Ca^<2+>放出チャネルであるリアノジン受容体ファミリーの3種のタイプと、形質膜からCa^<2+>流入をもたらす電位依存性Ca^<2+>チャネルの脳内発現を解析し、IP_3Rと比較した。IP_3受容体ファミリーを構成するタイプ1、2、3の分子構造、機能、発現分布の多様性について研究した。1.ヒトからタイプ1、2、3受容体cDNAをクローニングし構造を決定した。2.IP_3受容体の構造・機能相関について研究した。アミノ酸置換変異を導入した組換えIP_3結合部位を大腸菌で発現させ、[^3H]IP_3結合に関わるアミノ酸配列を解析した。カルモジュリンがLys1564-Arg1585の22アミノ酸と結合することを明らかにした。タイプ2も相同部位でカルモジュリンと結合するタイプ3は結合しなかった。アスパラギン結合型糖鎖結合部位は2475と2503の2つのAsnに存在することを明らかにした。部位特異的抗体を用いた免疫電顕で膜貫通トポロジーを検討し、6つの膜貫通断片とひとつのポア断片からなるチャネル構造モデルを提唱した。3.各タイプmRNAのマウス末梢組織における発現分布をin situハイブリダイゼーション法で解析した。タイプ1は各種平滑筋細胞や第二次卵母細胞等に強く発現し、タイプ2は顎下腺小葉内導管の上皮、腎細尿管、輪卵管の上皮、卵巣の顆粒膜細胞と顆粒膜黄体細胞、精巣上体導管の上皮等に発現し、タイプ3は小腸上皮、唾液腺や膵臓の外分泌腺細胞、胃腺上皮等に発現していた。このことは、細胞種毎に多様なIP_3/カルシウムシグナリングを示唆している。今後、タイプ毎の細胞内の分布様式を解析する必要がある。4.タイプ1遺伝子のプロモーターの制御でlacZ遺伝子が発現する組換え融合遺伝子(トランスジーン)を作製し、トランスジェニク・マウスを作製した。典型的なIP_3受容体の発現分布に類似したトランスジーン発現をする2系統を確立した。現在、発生分化や形態形成段階での発現パターンについて解析している。
機械平面形状計測のための多点変位同時測定デバイスの開発

機械加工平面の高精度オンマシン形状計測を目的とした3点ないし5点の変位を同時計測可能なマルチセンサデバイスを設計した.このデバイスを実現にするために必要となる大型MEMSデバイスの製作プロセスを開発し,目的の機能を達成するデバイスを試作した.多数の真直形状測定データを繋ぎ合わせて平面形状を再現する方法を提案し,デバイスのセンサ配置にあわせたデータ処理プログラムを作成した.さらにこの平面形状測定法の誤差特性をモンテカルロシミュレーションにより明らかにした.本研究は,高精度平面の真直形状計測ならびに平面形状計測に用いるためのカンチレバー式多点変位同時測定デバイスをMEMS製作技術により実現することを目的としている.平成25年度はこれまで別々に行ってきた3つの加工プロセス,すなわち計測デバイスの探針製作・変位検出回路製作・外形製作を統合するプロセスの確立をめざして研究を行った.当初はアルミ配線を溶解しない特殊配合の薬液を用いての加工を試みたが,長時間のエッチングを要する当デバイスの製作には適合せず,回路が溶解してしまう結果となった.この問題に対処するため当初の予定を変更し,製作済みの配線上にスパッタリングによるシリコン酸化膜と水ガラスからなる多層コーティングを施し,溶解から守る方法を新たに導入し,デバイス製作の目途を立てることができた.さらに,長時間エッチング時のエッチング面の荒れを改善する方法として,通常のエッチング液(主エッチング剤(TMAH),イソプロピルアルコール(IPA),水の混合液)とは別に,IPAを配合しない別組成の薬液を用意し,それらを交互に用いることで表面荒れの少ない加工を行えることを新たに見出した.それに加え,表面荒れが薬液中の気泡の流れからも生じていることを確認し,それに対処するための保持冶具を製作した.5点法用のデバイスについては3次元CAD上での有限要素法解析により各部寸法を決定し,それに基づくマスクの製作,外形形状打ち抜きの条件出しまでを実施した.デバイス評価用装置については,製作中のデバイスを模擬した変位センサの試験評価が可能な装置を製作し,それに合わせて組んだ真直形状測定用プログラムと合わせることで真直形状測定が可能であることを確認した.本研究は,高精度平面の真直形状計測ならびに平面形状計測に用いるためのカンチレバー式多点変位同時測定デバイスをMEMS製作技術により実現することを目的としている.平成26年度はデバイス製作の効率化と歩留まりを改善するためのプロセスの実験条件出しを行った.デバイス製作では,まずひずみ検出部と回路を製作した後,その後のプロセスで回路が溶解することを防ぐために水ガラス層とシリコン酸化膜層を複数塗り重ねた保護膜を形成する.この保護層を3層,5層とした場合,およびHF処理を施し水ガラスのみ5層積層する方法の塗布の均一性と保護性能の評価を行い,3点法用デバイスの適切な加工条件を見出した.さらに昨年度に引き続き5点法用のデバイスの試作条件出しを行い,平面度測定用5点法用デバイスの試作にも成功した.また,探針の製作に於いて長時間のウェットエッチングを要することが製作歩留まりを低下させていることから,Deep RIEのみにより探針を製作する手法について検討し,製作を試みた.その結果,探針部にあたる凸部の製作には成功した一方,中心部と外周部のエッチレートの違いから外周部が薄くなりすぎる問題も判明した.試作デバイスの耐久性評価,特に探針摩耗の程度を検討するため,板バネを用いた微小荷重検出部を持つ摩耗耐久試験装置を製作した.さらに,3点法真直度測定における各測定データのばらつき,およびゼロ点調整誤差が累積する問題をモンテカルロシミュレーションにより検討した.この結果をもとに,長ピッチ測定を併用した3点法計測法を提案,検討し,誤差累積を軽減できる測定ピッチ選択法を示した.本研究は複数のカンチレバー式変位計を一体としたMEMSデバイスを開発し,それを用いて高精度平面の真直形状計測ならびに平面形状計測を実現を目指すものである.平成27年度はデバイスの感度を向上させるための構造を有限要素法解析により検討した.同一変位に対し検出部により大きなひずみが生じるよう,意図的に応力集中を生じさせるためにカンチレバー根元部に付加した切欠きの形状と寸法,および溝加工の位置とサイズの組み合わせを変えて検討を行った結果,従来の単純な構造に比べ感度のみ重視した場合では5倍以上の向上が見込める見通しを得た.それに加え,複数のカンチレバー変位計間での相互干渉についても検討を行った.従来の構造では変位を加えていない隣接するひずみ検出部にも20%近くのひずみが伝搬し,測定誤差の原因となる恐れがあったが,カンチレバー間のベース部に切欠きを入れることでそれを1%以下に低減できることを示した.データ処理面では,平面度測定用5点法変位計デバイスの構造にあわせたプログラムを作成した.このデバイスの構造上,隣接する測定ライン間で測定ピッチは同じものの,位置は半ピッチのずれが生ずる.これにあわせたデータ処理プログラムを作成し,計測シミュレーションにより正しくデータ処理が行えることの確認と,誤差の累積傾向をモンテカルロシミュレーションにより明らかにした.また,4点法平面測定での新たなゼロ点調整誤差軽減法について提案した.さらに,平成26年度に製作したデバイス探針の摩耗試験装置を改良し,摩擦力測定機構を追加した.走査時の摩擦により生じるカンチレバー保持治具のたわみ角を光学式角度センサにより測定し,機械加工面の一定速走査時の摩擦力の変化を測定した.機械加工平面の高精度オンマシン形状計測を目的とした3点ないし5点の変位を同時計測可能なマルチセンサデバイスを設計した.

このデバイスを実現にするために必要となる大型MEMSデバイスの製作プロセスを開発し,目的の機能を達成するデバイスを試作した.多数の真直形状測定データを繋ぎ合わせて平面形状を再現する方法を提案し,デバイスのセンサ配置にあわせたデータ処理プログラムを作成した.さらにこの平面形状測定法の誤差特性をモンテカルロシミュレーションにより明らかにした.デバイス製作プロセスが安定せず歩留まりが非常に悪い昨年度の状況から,比較的安定的にデバイスを製作できるところまで条件出しが進み,3点法用,5点法用の両方のデバイス製作可能になり,デバイスの改良も検討できるようになっていることから,デバイス試作の面ではほぼ当初計画に沿う進行状況にある.新たに加えたDeep RIEによる探針製作については今後の中心的なプロセスへの採用には至らなかったものの,可能性の検証を行うことができた.学会発表で指摘を受けたデバイス摩耗の問題に対し,摩耗試験装置を追加で製作した.また,個々のデータのばらつきの影響の評価を行うモンテカルロシミュレーションも計画通りに行うことができ,さらに長ピッチを併用することで誤差累積の問題を軽減する方法の検討,最適ピッチを選択する方法についての検討を行えた点は当初の計画より順調に進んでいる.計測工学平成26年度はデバイスの製作についてはほぼ予定通りの成果を得ることができたが,高分解能な形状測定のためにはさらなるデバイスの感度改善が必要である.その方策として,切欠きや溝をカンチレバーに導入して応力集中部を作り,構造的に感度を向上させる方法をFEMシミュレーションにより検討する.さらに,変位測定のためのひずみ検出部を,より感度の高い圧電効果を持つ薄膜に変更することで感度をあげることを試みる.この材料の変更にあたっては,高度な成膜技術を持つ大阪大学の共同利用設備の利用を検討している.また,3点法の誤差シミュレーション,および今回検討した長ピッチ援用3点法を発展させ,5点法による平面測定での形状データの再現プログラムおよび誤差評価につなげる.デバイスの摩耗評価については測定対象となる機械加工面の粗さを変化させた場合,材質を変化させた場合にどのような摩耗特性を示すかを実験により明らかにする.さらに,試験時の荷重のコントロールだけでなく,摩擦力測定も可能なように角度センサを用いた微小摩擦力検出系を装置に組み込む改良を行う.その他の部分には特に問題は無く,研究計画調書に記載の当初計画事項を遂行する.探針製作・検出回路製作,外形製作を統合してデバイス全体を完成させるプロセスについては,研究実績にも記したように,回路を保護しながら探針を製作する過程において当初予定した特殊配合の薬液で対応する方法が適用できなかったものの,新たに導入したスパッタリングによるシリコン酸化膜と水ガラスの多層コーティングにより問題点を克服できたので当初予定からの遅れもほとんどない状態で計画を遂行できている.5点法用平面デバイスの製作については当初計画通りに研究が進展している.デバイス評価用試験装置の製作については,当初計画通りの装置の製作と測定実験まで行った.