hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多様な不規則呼吸パターンに対応する機械学習による標的位置予測システム

本研究では、金属マーカーを用いずに、腹壁の広範な時間的な動きの変化を解析して、肝臓などの腫瘍標的位置を制度よく予測するシステムを開発する。Deep Neural Network(DNN)にて様々な呼吸パターンにおける、腹壁全体の動きと標的位置との関係を学習する。これにより不規則な呼吸でもより正確に標的位置が予測できる。また、新型動態ファントムとボランティアでシステムの評価を実施し実用化に繋げる。2018年度では、株式会社アキュセラと連携して動態ファントムの開発を行った。現在、英文論文を投稿中である。ファントムは胸部、肺、腫瘍、骨からなっている。このファントムにおいて腫瘍は空気圧で駆動する機構により全ての方向に自由に移動することが可能。様々な腫瘍の動きを模擬できる。胸郭の動きが腫瘍部と同時に動作するので、呼吸同期時の患者の動きを再現できる。腫瘍部分にフィルムを3枚直交に配列することが可能で、腫瘍内の線量測定ができる、などの特徴があり、上記特徴で述べた機能をすべてを兼ね備え、放射線治療検証用ファントムの動きの再現で機械的な駆動機構に依らないファントム(人体に近い4D線量計算が可能)は世界初である。また、4DCTデータベースについても東海大学放射線治療科で施行された過去の症例から順調に構築されている。深層学習用のシステムについても構築され、使用されている。体表面の動きの取得にはスペックルパターンを用いた4D体表面監視システムを用いるが、すでに臨床装置として乳腺腫瘍の息止め照射などに用いる目的で導入されている。呼吸検出機能もあり、体表面の時間変化データを取得することができる。利用可能な体表面データをデジタル的に取得するためには通常の臨床利用だけでなく研究用に方法開示が必要だが、取得している。ファントム作成、論文化などの成果が出ている。今後、呼吸移動データを4D-CTから再構成された体表の動きをメッシュ化し、標的の動きとともに処理可能なデータとする、などの課題がある。最終年度として成果につなげる予定である。本研究では、金属マーカーを用いずに、腹壁の広範な時間的な動きの変化を解析して、肝臓などの腫療標的位置を制度よく予測するシステムを開発する。また、新型動態ファントムなどでシステムの評価を実施し実用化に繋げる。体表面の動きの取得にはスペックルパターンを用いた4D体表面監視システムを用いた。英国の開発元に打診しデータ提供方法の公開の承諾を得て、体表面データをデジタル的利用可能な状態で取得することができた。東海大学にて4D-CTの呼吸移動データを蓄積しているので、学習データとしてデータベース化した。標的位置予測システムにはDeep Neural Network (DNN)技術を用いるので、その利用方法について検討した。また、基礎実験に用いる、新型動態ファントムについても、空気圧によって変形可能で極めて人体に類似した構造として、4次元で腫瘍と体表面の動きを再現させるファントム4-dimensional target-moving phantom(Multi-cell 4Dファントム)を開発して、学会などに発表している。今後の研究が加速されるものと思われる。29年度の研究計画にほぼ基づいた進展状況であり順調に推移している。AI研究でしばしば問題になるボトルネックは教師データの不足である。効果的な予測を可能にするには、現状でもデータが足りない。今後少ないデータを人工的に変形させるなどで拡張を図る。理由:講師招聘の謝金に使用予定であったが、来年度に延期したため。

使用計画:講師招聘、謝金として使用予定ハードウェア購入の予定であったが既存品で代用できることが判明したため。次年度の使用計画としては、カメラ画像の取得インターフェイスの作成などに使用する予定である。
AADACの毒性学的および病理学的意義の解明

加水分解酵素アリルアセタミドデアセチラーゼ(AADAC)は様々な医薬品の脱アセチル化反応を触媒する。一方、医薬品、環境物質、食事由来成分や内因性化合物は、体内でN-アセチル基転移酵素(NAT)によりアセチル化されることでその性質が大きく変化する。これまでアセチル化反応を触媒するNATに注目され研究がなされてきたが、脱アセチル化を触媒するAADACもアセチル体の生成程度に寄与すると考え、AADACの機能解明により外因および内因性化合物の脱アセチル化を介した体内動態変化を理解し、毒性学的および病理学的意義を明らかにすることで、創薬および疾病治療に有益な基盤情報を構築する。
実験的神経膠腫における新生血管の形態学的・機能的変化と細胞外骨格の関連性について

ヒト神経膠腫の組織学的特徴の1つである糸球体様血管(GBV)の生物学的性質は不明の点が多い。本研究は実験的にラット神経膠腫を作成し、その中に形成されるGBVとその他の血管(非GBV)について細胞動態並びに特異蛋白発現の特色の解明を第1の目的とした。その結果、1.大脳・脊髄に形成された占拠性膠腫の57%にGBVがみられた。2.GBVは星状膠腫、異型膠腫、原始神経上皮腫など複数の組織像が混在する混合型膠腫に多く出現した。3.GBVのS期細胞標識率は非GBVよりも有意に高値であり、この標識率はその部位の腫瘍細胞よりも高値を示す例が多かった。4.GBVは第VIII因子関連抗原の発現が亢進していた。5.GBVは充実性腫瘍細胞増殖部位、腫瘍内小嚢胞形成部位および第IV型コラ-ゲンの増生を伴う腫瘍内間葉組織にも形成されていた。以上より、GBVは膠腫内に選択的に形成されるが、膠腫の組織型及び増殖能と直接的相関は示さず、腫瘍細胞の蛋白分泌、腫瘍細胞の変性壊死、間質結合織や細胞外骨格の増生などに伴う反応性変化であることが示唆された。本研究目的の第2は、GBVの機能にも直結する形態的特徴の解析であった。脳血管鋳型法を用いたGBVの三次元構築は、細動脈から分枝した毛細血管・細静脈構造をとる小血管が塊状に屈曲蛇行し静脈系に連続していた。これら小血管は胎生期脳血管新生の際の吻合様式と同様の構築を示した。すなわちGBVは上述の腫瘍細胞や間葉系細胞から分泌された蛋白などに誘導される腫瘍内血管の限局性過形成による異常血管網と考えられた。本研究目的の第3は、これら蛋白の証明とその遺伝子発現を検討するための技術開発であった。現在までヒト神経膠腫に発現するGFAP遺伝子のcDNAがクロ-ニングされ、塩基配列の決定が可能になった。今後の重要課題である第3の目的遂行に向けて大きな展望が開かれてきた。
泌尿器科癌における癌抗原提示に関する分子生物学的検討（癌免疫療法への応用）

1.膀胱癌における癌抗原の発現の検討膀胱癌の癌細胞株および手術摘出標本を用いて、癌抗原の関連遺伝子(MAGE)のmRNAの発現をRT-PCRにより検討した。その結果、膀胱癌細胞株(HT-1376,HT-1197など)においてMAGEの発現を認めた。ヒト組織では、正常膀胱粘膜にはいずれのMAGE遺伝子も発現していなかったが、膀胱腫瘍組織(移行上皮癌:39例、扁平上皮癌2例)では、約30%にMAGE遺伝子の発現を認めた。移行上皮癌のgrade別では、grade 1(G1)で0%、G2で21.4%、G3で44.4%に,、扁平上皮癌では50%にMAGE遺伝子の発現を認め、腫瘍の異型度と強く相関していた。stage別では、表在性腫瘍(pT1≧:17.6%)より浸潤性腫瘍(pT2≦:37.5%)で高率にMAGE遺伝子の発現を認めた。2.癌抗原提示機構に関る因子の遺伝子発現および蛋白発現の検討癌抗原提示機構に関る因子として免疫プロテアソームを構成するサブユニットであるLMP-2/7、MECL-1またアクチベーターであるPM28(α、β、γ)の遺伝子発現をRT-PCRで半定量化し検討した。プロテアソームのサブユニット群はほとんどの膀胱腫瘍および正常膀胱粘膜で発現していたが、抗原提示の促進的経路に関与するとされるLMP7およびMECL1は、発現の高いものに予後が良好な傾向を認めた。また、IFN-γにより誘導されるPA28-α、-βは発現の高いものにおいて予後が良好な傾向が認められた。逆にIFN-γにより抑制されるPA28-γは発現の高いものが予後が不良な傾向が認められ、これは浸潤癌(pT2≦)に限った場合でも有意な傾向が認められた。また、浸潤癌の症例においてPA28-αとPA28-γの組み合わせにより患者を分類すると、PA28-αの発現が高くγの発現の低い症例は、経過観察期間中全例生存しており、この逆を示す症例は全例癌死していた。さらに、特異的な抗体を用いて、PA28familyについてwestern blottingおよび免疫染色により蛋白レベルでの解析を行った。膀胱癌cell lineにおける免疫染色では、PA28-αおよびβでは細胞質に強く染まったのに対し、PA28-γでは核に強く染まっていた。膀胱癌組織におけるwestern blottingにおいて核分画と細胞質分画に分けて検討したが、同様の結果が認められた。以上より、膀胱癌における癌抗原の提示およびそれに対する特異的な免疫反応の存在が示唆され、これらの因子が予後に強い影響を与えていることが示唆された。今後は、さらに腎細胞癌において同様の検討を行なっていく予定である。
前立腺誘導因子の研究

1.前立腺を誘導する間充織の部域性の解明ラット胎兒の尿制殖洞を背側と腹側に2分し、それぞれより間充織を分離した。この間充織がそれぞれ背側前立腺と腹側前立腺を誘導しうるか否かを知るため,これらの間充織を膀胱上皮を再結合して器官培養したところ,それぞれから形態学的に同定できる背側前立腺,腹側前立腺が誘導された。そこで,これらの構造が真に前立腺部域特異的タンパクをつくっているか否かをしらべた。方法は前立腺上皮抽出物を高速液体クロマトグラフィ-により分画し,各画分をSDSーPAGE電気泳動後,銀染でポリペプチドを検出した。500本以上のバンドを比較検討した結果,尿生殖洞間充織に結合された膀胱上皮は,膀胱特異的なバンド7本のすべてを失い,代わりに前立腺特異的なバンド16本を発現することがわかった。さらに、背側尿生殖洞との結合では,背側前立腺特異的なポリペプチドが,腹側尿生殖洞との結合では,腹側前立腺特異的ポクペプチドが誘導されるのが明らかとなった(研究発表第1論文)。2.前立腺の発生分化を指令する特異的因子の探索これまで我々の研究から尿生殖洞間充織が前立腺の発生分化を指令するためには少なくとも12時間前に間充織がアンドロゲンによって活性化される必要があるが,尿生殖洞上皮にはアンドロゲンレセプタ-がなく,上皮に効くのはアンドロゲンではないことがわかっている。そこで,アンドロゲン処理によって活性化された尿生殖洞間充織が発現する因子が前立腺誘導因子である可能性がある。この可能性をたしかめるため,胎兒の尿生殖洞間充織のアンドロゲン末処理群,処理群を集め,両者の抽出液を高速液クロで分画し,各画分中のタンパクをSDSーPAGE法により分離し,アンドロゲン処理群にのみ出現するタンパクの存在を見いだした。現在この物質の特性を研究中である。
ST2遺伝子多型による構造変化と病気との関連

ヒトST2遺伝子上の新たな多型が見いだされた。ヒトST2L発現細胞で多型による78番目のアミノ酸の違いがIL-33シグナル伝達系に及ぼす影響を調べたが明確な違いは認められなかった。さらに解離の・さを表す値を測ってみると、A78タイプのST2タンパク質がE78タイプと比べてしっかり結合しているという結果が得られた。この生理的意味と病気との関連について今後さらに検討が必要である。ST2とIL-33の結合に及ぼす多型の影響については、まず精製IL-33タンパク質をBIACOREのCM5チップに固定し、そこにAla78タイプ(以下ST2Aと略す)とGlu78タイプ(以下ST2E)の2種類の精製ST2タンパク質を流す方式を検討した。表面プラズモン反応による相互作用カーブの解析から、結合が速く、解離が遅いタイプの結合であることがわかった。より定量的にKdを測定しようと様々な条件を試みたが、再現性の良い結果が得られなかった。そこでFLAGタグを結合したIL-33を新たに大腸菌で発現させ精製した後、抗FLAG抗体を固定したCM5チップに結合する方法に改めた。現在このチップを用いてST2AあるいはST2EとIL-33の結合特性について解析を試みている。ST2遺伝子多型がIL-33-ST2Lシグナル伝達系に及ぼす影響の解析については、2つのタイプのヒトST2Lを発現するEL-4細胞のstable tansformantsをそれぞれ8クローン樹立した。各々のクローンにおけるST2Lの発現レベルをreal time PCRにて検討したところ、高発現細胞と低発現細胞があることがわかった。ほぼ同程度にST2Lを発現しているクローンを選び、NF-κBの結合部位をもつルシフェラーゼベクターをトランスフェクトしてIL-33で刺激した。IL-33刺激によるNF-κB活性化の程度を2種類のST2Lを発現するクローン間で比較する実験を行なっている。また様々な細胞株での遺伝子多型による2種類のST2遺伝子産物(A型とE型と略す)の発現様式を調べるうちに、当初計画では予想しなかった新たな分子を発見した(未発表)。今後はこの分子(やはりA型とE型が存在する)のIL-33-ST2Lシグナル伝達系に及ぼす影響についても検討を加えていきたい。1.表面プラズモン解析を用いたST2とIL-33の結合の強さの検討ST2の78Alaタイプと78Gluタイプの機能に差があるか検討するためリガンドであるIL-33との親和性をBIACOREを用いて検討した。FLAG抗体をチップに固定し、FLAGタッグをつけたIL-33を結合させ、これに対してST2をアナライトとして結合させる方法では78Alaタイプ、78Gluタイプともに結合を認め、親和性の大幅な差は認められなかった。より精密に親和性を測定法するためには、複数の濃度でST2を反応させる測定法を必要とするが、使用しているBIACORE1000ではチップの再生を必要とする。様々な方式を検討したが、条件設定が困難であったため、シングルサイクルカイネティックス測定の可能な機種を利用する方法を模索した。国内の研究所を検索した結果医科学研究所の津本教授との共同研究を依頼することとなった。2.ST2遺伝子多型がIL-33シグナル伝達経路に及ぼす影響の解析遺伝子多型により細胞外領域の1アミノ酸が異なる2つのタイプのヒトST2Lをクローニングし、哺乳動物細胞用発現ベクターを作製した。このST2L発現ベクターを、浮遊系のヒト培養細胞HeLaS3またはHL-60に導入し、発現細胞株の作製を試みたが、フローサイトメトリー法でST2Lを検出可能な細胞株は得られなかった。そこで、マウス胸腺腫由来EL-4細胞を用いて、ヒトST2Lを常時発現する細胞株を樹立した。3.研究過程で新たに判明した現象ST2Lは細胞膜結合型のIL-33受容体であるが、これを発現する細胞からその細胞外部分が培養液中に放出されることが明らかになった。78Alaと78GluタイプのST2Lで比較したところ、78Gluタイプの放出が多いことが示唆された。ヒトST2遺伝子産物には、細胞外領域に相当する78番目のアミノ酸がEまたはAになる2つのタイプがある。このアミノ酸変異は、リガンドであるIL-33の結合領域に相当する。本研究では、78番目のアミノ酸の違いが、(1)IL-33とST2の結合の強さに影響するか、(2)IL-33シグナル伝達系に影響するかについて調べた。(1)分泌型のST2の全長(A78タイプとE78タイプ)にV5エピトープタグとヒスチジンタグをつけたタンパク質をHEK293細胞で発現させニッケルカラムでST2を精製した。IL-33はT7タグとヒスチジンタグ付きで大腸菌で発現し、同じく精製した。

IL-33をCM5チップに固定した場合は、アナライトのST2をはがしてチップを再生する過程に問題があり、正確な計測ができなかった。アナライトをはがす操作なしに計測できる装置をもつ医科学研究所の津本教授の研究室に測定を依頼した。E78タイプがA78タイプよりKdが約3倍大きいという結果であった。(2)E78タイプとA78タイプをコードするヒトST2L発現ベクターをマウス胸腺腫由来細胞にトランスフェクションした後、抗生物質を用いてST2L発現細胞のクローンを選抜した。ヒトIL-33でST2L発現細胞を刺激した後、経時的なMAPキナーゼとNF-κBの活性化をウエスタンブロット法により検出した。リン酸化されたJNK、p38、ERK、およびリン酸化されたNF-κBp65は、E78タイプとA78タイプのいずれにおいても、刺激15分後から検出され、その後徐々に活性化は減弱した。しかしながら、E78タイプとA78タイプにおけるIL-33シグナル伝達経路の活性化に明確な違いは認められなかった。これらの結果から、78番目のアミノ酸変異は、IL-33シグナル伝達系に影響を及ぼさないことが示唆された。(1)当講座に設置されているBIACORE1000が第一世代の機器であり、カイネティックス解析能に限界があることが判明した。(2)ヒト由来細胞を用いてヒト受容体型ST2Lを常時発現するstable transformantを樹立しようと努力したが、細胞の相性が悪いためか成功しなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。(1)シングルサイクルカイネティックス測定の可能な機種を利用する方法に転換することにした。国内の研究所を検索した結果医科学研究所の津本教授との共同研究を依頼することとなった。(2)昨年度にマウスの細胞を用いて樹立したヒトST2L発現細胞株を用いて、IL-33刺激後のMAPキナーゼやNF-kappaBの活性化と、各種サイトカイン遺伝子の発現変化を、ウエスタンブロット法およびリアルタイムPCR法により調べる。
中学校出前授業のための環境・エネルギー教材の開発

燃料電池教材の開発と中学校出前授業の実践固体高分子型燃料電池を中学校に持ち込み、出前授業を行えるように教材開発を行った。またパワーポイントで燃料電池の解説資料も合わせて作成した。さらに固体酸化物型燃料電池の教材として、電解質をSDC、電極材料に白金を用いた、ライターで直接発電が可能な固体酸化物型の燃料電池教材の開発に取り組んだ。またこれらの燃料電池の特性を測定することのできるインピーダンスアナライザーを整備し、中学校の出前授業先から、学内の実験室の実験風景をインターネット経由でライブ中継ができる設備も整備した。作成した上記の教材を用いて以下の中学校出前授業を開催した。出前授業開催実績(1)平成18年度荒川区立第3中学校先端科学探求教室,走査型電子顕微鏡で見るミクロの世界,平成19年1月29日午後1時30分午後3時20分,参加人数20名(2)平成18年度荒川区立第3中学校先端科学探求教室,燃料電池を作ろう!,平成19年1月26日午後1時30分午後3時20分,参加人数20名上記に加え出前授業への導入を目指し、市販品の約1/40のコストで溶融体型酸化物超伝導体の合成に成功し、磁気浮上実験を行った。具体的にはいくつかの市販の燃料電池の学習セットを詳細に比較検討し、燃料電池のランニングコスト、使いやすさ、汎用性などを検討した結果、中村理科機器社製の燃料電池セットを教材として採用した。しかしながら購入した教材をそのまま出前授業に使用するには中学生には難解なため、写真入りの燃料電池の組み立てと実験マニュアルを作成し、実際の出前授業で使用できるようにした。作成した教材と固体酸化物型燃料電池のセットならびに校内で所有していた直流安定化電源を各5台ずつ用意し、これらを出前授業用の実験教材として、台車に積み自由に持ち運べるように設備を整えた。出前授業開催実績1平成18年度荒川区立第3中学校先端科学探求教室、走査型電子顕微鏡で見るミクロの世界、平成19年1月29日午後1時30分午後3時20分、参加人数20名2平成18年度荒川区立第3中学校先端科学探求教室、燃料電池を作って学ぼう!、平成19年1月26目午後1時30分午後3時20分、参加人数20名燃料電池教材の開発と中学校出前授業の実践固体高分子型燃料電池を中学校に持ち込み、出前授業を行えるように教材開発を行った。
線形符号の重み構造解析及び誤り特性の良い符号探索に関する研究

線形符号の局所重み分布の効率がよい計算法の開発を行った.記号位置置換を活用し部分符号の剰余類を局所距離分布への寄与が同一のもので分類する方法を基本とした計算法を開発した.また,剰余類内での記号位置置換不変性を有効に用いる方法も考案した.さらに,トレリス構造を活用して,計算量の削減を図り,半分程度に削減した.BCH符号やリード・マラー符号では,拡大符号のほうが広いクラスの記号位置置換不変性をもち,局所距離分布の計算が容易になる.拡大符号の局所重み分布から,元の符号の局所重み分布を求めるのに有用ないくつかの理論的な知見を得て,拡大符号から元の符号の局所距離分布を計算する方法を考案した.さらに,リード・マラー符号に関して,より低次のリード・マラー符号でコセット展開したときの各コセットの局所重み分布への寄与について,いくつかの理論的知見を得た.これらを用いて,符号長128や256の符号の局所重み分布を求めた.特に,符号長256の3次のリード・マラー符号である(256,93)符号について,局所重み分布を計算することができた.また,局所重み分布を用いて,復号誤り率に関するSeguin下界が改良できることを示した.次に,誤り特性の良い符号の探索に関する成果について述べる.最大距離分離符号であるリード・ソロモン符号の2元イメージのうちに,最小距離が大きい符号が含まれている可能性が高い.このクラスを含め,探索を行った.復号複雑度も重要な符号の評価尺度であるため,探索にあたっては最尤復号法の復号複雑度が小さいことも探索条件としている.このために,2元展開したときにトレリス複雑度が小さくなるようなビット配置を考案した.有限体GF(256)やGF(64)上の符号について探索を行い,連接符号の内部符号として適当な(64,40)符号として,いくつか良い符号をみつけることができた.線形符号の局所重み分布の効率がよい計算法の開発を行った.記号位置置換を活用し部分符号の剰余類を局所距離分布への寄与が同一のもので分類する方法を基本とした計算法を開発した.また,剰余類内での記号位置置換不変性を有効に用いる方法も考案した.さらに,トレリス構造を活用して,計算量の削減を図り,半分程度に削減した.BCH符号やリード・マラー符号では,拡大符号のほうが広いクラスの記号位置置換不変性をもち,局所距離分布の計算が容易になる.拡大符号の局所重み分布から,元の符号の局所重み分布を求めるのに有用ないくつかの理論的な知見を得て,拡大符号から元の符号の局所距離分布を計算する方法を考案した.さらに,リード・マラー符号に関して,より低次のリード・マラー符号でコセット展開したときの各コセットの局所重み分布への寄与について,いくつかの理論的知見を得た.これらを用いて,符号長128や256の符号の局所重み分布を求めた.特に,符号長256の3次のリード・マラー符号である(256,93)符号について,局所重み分布を計算することができた.また,局所重み分布を用いて,復号誤り率に関するSeguin下界が改良できることを示した.次に,誤り特性の良い符号の探索に関する成果について述べる.最大距離分離符号であるリード・ソロモン符号の2元イメージのうちに,最小距離が大きい符号が含まれている可能性が高い.このクラスを含め,探索を行った.復号複雑度も重要な符号の評価尺度であるため,探索にあたっては最尤復号法の復号複雑度が小さいことも探索条件としている.このために,2元展開したときにトレリス複雑度が小さくなるようなビット配置を考案した.有限体GF(256)やGF(64)上の符号について探索を行い,連接符号の内部符号として適当な(64,40)符号として,いくつか良い符号をみつけることができた.線形符号の局所重み分布の効率がよい計算法の開発を行った.記号位置置換を活用するため部分符号の剰余類を局所距離分布への寄与が同一のもので分類する方法を基本とした計算法を開発した.さらに,トレリス構造を活用して,計算量の削減を図り,半分程度に削減した.また,剰余類内での記号位置置換不変性を有効に用いる方法も考案した.BCH符号やリード・マラー符号では,拡大符号のほうが広いクラスの記号位置置換不変性をもち,所距離分布の計算が容易になる.これらの符号について,拡大符号から元の符号の局所距離分布を計算する方法を考案した.開発した計算法により,符号長127の情報記号数50以下の原始BCH符号やその拡大符号,符号長128,3次のリード・マラー符号などの重み分布を求めた.さらに,線形符号とその偶部分符号の局所重み分布の関係も明らかにした.重み分布そのものを計算するのが困難な符号について,最小重みの符号語数を求める方法を検討し,最小距離10程度の符号の最小重み符号語数を計算するプログラムを作成した.誤り特性のよい符号の探索に関しては以下のように準備をはじめ,いくつかの成果が出始めている.リード・ソロモン符号は同じ符号長,情報記号数のうちで最小距離が最大であるので,その2元イメージのうちに,最小距離が大きい符号が含まれている可能性が高い.このクラスを含め,探索を始めた.

復号複雑度も重要な符号の評価尺度であるため,探索にあたっては再帰的最尤復号法の復号複雑度が小さいことも探索条件としている.有限体GF(256)やGF(64)上の符号について探索を行い,連接符号の内部符号として適当な(64,40)符号として,いくつかよい符号をみつけることができた.前年度に引き続き,線形符号の局所重み分布計算について,効率がよい方法の開発を行った.符号とその拡大符号を比較すると,局所重み分布の計算は拡大符号のほうが比較的容易である.拡大符号の局所重み分布から,元の符号の局所重み分布を求めるのに有用ないくつかの理論的な知見を得た.また,リード・マラー符号に関して,より低次のリード・マラー符号でコセット展開したときの各コセットの局所重み分布への寄与について,いくつかの理論的知見を得た.特に,バイナリーシフトと呼ばれるビット位置置換による不変性を用いることで,局所重み分布計算の計算量を約1/n(nは符号長)に減らせることを見出した.さらに,トレリス構造を活用して,局所重み分布計算の計算量の削減を図り,半分程度に削減することができた.これらを利用することにより,符号長256の3次のリード・マラー符号,及びその符号を拡大符号とする符号長255の巡回リード・マラー符号について,局所重み分布を計算することができた.最小重みの符号語数を求める計算法についても,バイナリーシフトによる不変性は有効であることを示した.不変性をもつBCH符号やリード・マラー符号について,これに基づき,より高速な計算法を考案した.誤り特性のよい符号の探索については,昨年度に引き続き,リード・ソロモン符号の2元イメージを対象として探索を続けた.さらに,リード・ソロモン符号以外の非2元符号の2元イメージにも対象として探索を行った.本研究の研究期間を通じた探索における結果をまとめ、いくつかの知見が得られた.
統合失調症の社会適応能力を測定するパフォーマンステストの開発

統合失調症の症状のうち認知機能障害は、社会適応と強く相関しており重要な要因である。特に認知機能で社会適応と相関する要因は発散的思考が指摘されている。この発散的思考は言語性課題を用いたIdea Fluency Test(IFT)と非言語性課題を用いたDesign Fluency Test(DFT)が使用されてきたが、申請者は共同研究者とともに言語性課題と非言語性課題を統合して測定することのできるThe Tinkertoy Test(TTT)を修正した修正版TTTを開発してきた。本来、TTTはLezakが遂行機能検査として開発した検査であり,検査成績が社会生活を反映する生態学的妥当性を有する可能性が指摘されている。そこから着想を得て、修正版TTTが統合失調症患者の社会適応を測定するパフォーマンステストとして有効なのかを明らかにすることを目的とした。平成30年度に横断的研究を行った。取得データとして、基本情報(性別、年齢、教育期間、罹病期間、CP換算値)、精神症状(PANSS)、神経認知機能(BACS日本語版)、発散的思考(IFT・DFT)、修正版TTTと社会生活能力(GAF・LSP-39)の取得が終了している。今後、横断的データに基づき論文作成を行う。さらに縦断的研究は、協力施設の倫理委員会の許可を得て研究協力施設の協力の下、対象者募集と平成30年度から前倒しで介入プログラムを開始することができている.平成3132年度は縦断的研究を継続していく。また、修正版TTT実施時の脳血流反応の関連も検討していく。以上より進捗状況は順調である。現在、協力施設は1施設であるが、開始時期を早めたことで順調な進捗状況である。今後,複数施設の協力を得てさらに研究対象者のリクルートをすすめる。また、平成31年度は修正版TTT実施時の脳血流反応の関連を検証する準備を行う。
3,4次元多様体の分岐被覆表示と不変量

これまでの研究において,3次元多様体の位相不変量を,その分岐被覆表示を使って構成する方法について主に考察してきました.また,この構成方法の一つとして,3次元多様体の基本群から有限群への準同型の個数が位相不変量となるアイデアを応用し,いくつかの数式によって書き下される条件を満たす写像として,位相不変量を構成するレシピを考案しました.本年度の研究では,実際にその条件を満たす写像が存在するかどうかという問題について,プログラム計算による手法でこれを調べる研究を行ってきました.また,新たな一つの不変量の構成方法として,3次元多様体の基本群からアーベル群へのねじれ準同型の個数を数えるような不変量を,分岐被覆表示を使って構成することについて考察しました.さらに,3次元多様体について,3次元球面への分岐被額写像を使って分岐被覆表示か与えられているように,次元を一つ上げた4次元PL多様体についても分岐被毅表示を与えることができないかという問題について,研究を行ってきました.これまでの研究の副産物として,有限群に依存する3次元多様体のダイクグラフーウィッテン不変量と,カンドルという集合に依存する結び目のシャドーコサイクル不変量の間にある関係式が成立することが分かっていましたが,今年度はこの関係式のアイデアを応用して,これまでに見つけられていないようなカンドルのコサイクルを計算する問題について考えました.これらの研究については現在も続行中であり,結論がまとまり次第発表する予定です.3次元多様体の表示方法のひとつである分岐被覆表示を使って,3次元多様体と,結び目,曲面結び目の位相不変量について考察した.まず,分岐被覆表示を使って構成される3次元多様体の不変量のレシピを得た.このレシピでは,ある条件を満たすような写像のペアに対し,不変量がひとつ与えられる.はじめに3次元多様体の基本群から有限群への表現と対応するような,カラーリングによる不変量を,分岐被覆表示を使い定義した.さらに条件を満たす2つの写像のペアを使い,各カラーリングにアーベル群の元による状態を持たせる枠組みを作り,この統計和をとることで不変量を構成した.次に,このレシピに従って構成される不変量を具体的にひとつ与えた.これは,条件を満たす写像のペアを実際に見つけることで与えられたが,これを使って構成される不変量がDijkgraaf-Witten不変量を表すことが分かった.この結果により,Dijkgraaf-Witten不変量を,平面上の図式である分岐被覆表示を使って,より簡明な組み合わせ的手法によって再構成できたことになり,その不変性の別証明を得た.また証明においては,3次元多様体の分岐被覆表示から,図式の交点を含む分解と対応付けられる単体分割を得るアルゴリズムを構築した.さらに上の結果を用いることで,古典的結び目,曲面結び目,3次元多様体といった異なる対象の不変量の間の関係を得た.結び目の図式である分岐被覆表示を使って再構成されたDijkgraaf-Witten不変量が,ある条件の下で,群とその3コサイクルに付随するカンドルとその3コサイクルを用いた,結び目のシャドーコサイクル不変量をも表すという事実を得た.さらにこのシャドーコサイクル不変量が,その結び目を4次元空間内でツイストスパンして得られる曲面結び目のカンドルコサイクル不変量を表すことが分かり,これら三つの不変量が一致するという事実に至った.これまでの研究において,3次元多様体の位相不変量を,その分岐被覆表示を使って構成する方法について主に考察してきました.また,この構成方法の一つとして,3次元多様体の基本群から有限群への準同型の個数が位相不変量となるアイデアを応用し,いくつかの数式によって書き下される条件を満たす写像として,位相不変量を構成するレシピを考案しました.本年度の研究では,実際にその条件を満たす写像が存在するかどうかという問題について,プログラム計算による手法でこれを調べる研究を行ってきました.また,新たな一つの不変量の構成方法として,3次元多様体の基本群からアーベル群へのねじれ準同型の個数を数えるような不変量を,分岐被覆表示を使って構成することについて考察しました.さらに,3次元多様体について,3次元球面への分岐被額写像を使って分岐被覆表示か与えられているように,次元を一つ上げた4次元PL多様体についても分岐被毅表示を与えることができないかという問題について,研究を行ってきました.これまでの研究の副産物として,有限群に依存する3次元多様体のダイクグラフーウィッテン不変量と,カンドルという集合に依存する結び目のシャドーコサイクル不変量の間にある関係式が成立することが分かっていましたが,今年度はこの関係式のアイデアを応用して,これまでに見つけられていないようなカンドルのコサイクルを計算する問題について考えました.これらの研究については現在も続行中であり,結論がまとまり次第発表する予定です.
生涯スポーツ体系の構造と変動に関する日英比較研究

本研究の目的は、英国における教育改革や社会制度の見直しがこれまでの生涯スポーツ体系にどのような制度的変化を与え、実際にどのような影響を及ぼしているかを明らかにすることである。また、その成果をわが国における生涯スポーツの推進体制および政策に適用して歴史社会学的に比較考察し、低成長経済下で予測されるこれからの生涯スポーツの推進体制のあり方について、学校体育部門を含めて明らかにすることである。初年度は、主に英国関連資料を収集し、データベース化するとともに、英国の社会教育部門のスポーツ関連事業の変化から生涯スポーツ体系の構造的変動の背景およびその実態を明らかにした。また、それとの比較からわが国の生涯スポーツの特徴が単なる実務教育のレベルでとらえられるのではなく、福祉型社会の重要な内容を構成し、その一環として位置づけられることがより一層明らかになった。2年目には、わが国の生涯スポーツ体系のうち、高等学校と大学の段階における体育の実態と生涯スポーツへの意識、制度、役割について考察した。また、英国については、1988年以降の教育改革の動向と学校体育の変容について主に考察した。その結果、英国では、わが国の昭和30年代前半から高度経済成長期にかけてみられた技術認識学習への偏重と、集団スポーツの重視を通じた社会統合の象徴としてのスポーツの重視といった手段的発想がみられるようになってきている。一方、わが国の学校体育は、生涯スポーツへの志向をますます強め、スポーツライフの創造的学習を目標化する方向を持つが、高等学校の生徒のスポーツ志向は各階層、場面でより一層複雑化し、大学と地域スポーツとの関連においても同様な傾向がみられる。これらの複雑な諸相をどのように生涯スポーツ体系に組み込みながら、多様な施策を展開していくのかが課題となっている。2年計画の初年度は、主に英国文献関連資料の収集と整理、データベース化を中心にE-メイル等を利用した情報ネットワークの確立と情報収集を行った。また、英国自体の生涯スポーツ体系に大きな影響を及ぼす教育制度改革の行方やその構造的要因である社会経済的変動に関する専門的知識の供与を教育学、教育社会学、社会学、経済学、政治学等の専門研究者に求めた。現時点では、英国の生涯スポーツ推進の柱である成人・継続教育のスポーツ部門に教室開設の減少が他の趣味的分野の減少と共にみられ、それと反比例して実務的、資格取得的分野の教室の増設が各カウンシルで顕著にみられる状況にある。教育制度の改革と相俟って、英国では明らかにマイノリティや経済的弱者に対する長期的な福祉政策を切り捨てる傾向がみられ、このことが生涯スポーツのシステムをこれまで支えてきた地方教育当局やスポーツカウンシルのスポーツ政策に対しても影響を及ぼしていると推察される。本来、英国の生涯スポーツ体系は階級社会を前提とする労働者階級へのスポーツ文化の下降現象をどのように保障するのかが大きな課題であったことがデータベース化を通じて、歴史社会的に明らかになりつつある。一方、わが国の生涯スポーツ体系は、余暇社会・高齢化社会等の産業構造や人口構造の変動を前提とした組織や制度づくりを行っており、英国のような階級的融合は意識されていない。しかし、学校完全5日制や地域社会の再編への構造的変動は、世代間格差や対立に対する新たな世代間融合への必要性を問うている。このようなスポーツの公共性に対する新たな課題と共に、財政的必要性と生涯スポーツの可能性が問い直される状況が生まれていると言えよう。2年計画の2年目は、主にわが国の生涯スポーツ体系のうち、高等学校と大学の段階における体育の実態と生涯スポーツへの意識、制度、役割について考察した。また、英国については、現地資料の情報収集をインターネットを通じて積極的に行うとともに、1988年以降の教育改革の動向と学校体育の変容について主に考察した。

英国におけるナショナル・カリキュラムの導入と学校体育への影響は、学校体育のみならず英国のこれまでの生涯スポーツ体系、とくに学校期における地域スポーツクラブと課外のスポーツクラブとの関係について見直しを求めるとともに、中等教育資格修了試験(GCSE)との関係がより密接に両者に影響及ぼす状況になりつつあることが理解された。すなわち、英国の生涯スポーツ推進の柱である学校体育や子どものスポーツ全般においても地方の教育自治権の衰退と反比例して、実務的、資格取得志向的な内容の取り扱いがみられるようになってきているということである。1995年には、ナショナル・カリキュラムの改訂版が出されているが、その後の動向をみる限り、わが国の昭和30年代前半から高度経済成長期にかけてみられた技術認識学習への偏重と、集団スポーツの重視を通じた社会統合の象徴としてのスポーツの重視といった手段的発想がみられるようになってきている。一方、わが国の学校体育は、生涯スポーツへの志向をますます強め、スポーツライフの創造的学習を目標化する方向を持つが、高等学校の生徒のスポーツ志向は各階層、場面でより一層複雑化し、大学と地域スポーツとの関連においても同様な傾向がみられる。これらの複雑な諸相をどのように生涯スポーツ体系に組み込みながら、多様な施策を展開していくのかが課題となっている。
河川底生動物のゲノムワイド遺伝子発現解析による地球温暖化への適応と脆弱性の評価

【研究背景】膨大なゲノムには水質・水温・流速等の様々な環境因子の自然選択を受けた遺伝子が数多く存在する。この環境選択性遺伝子を同定できれば,生物の適応的進化の理解が促進される。この遺伝子と環境を直接関連付ける適応的進化の理解により,将来の気候変動や土地利用変化などの環境変化後の遺伝的多様性の劣化をより正確に予測することが可能となる。【研究目的】水温の変化に敏感な河川水生昆虫カワゲラを対象に,日本列島の寒冷亜熱帯の気候勾配に沿った適応的なRNAレベルの遺伝構造の変化を調べて,将来の気候変動(地球温暖化)に伴う遺伝的多様性の劣化や種の絶滅の可能性を予測する.【方法】札幌,仙台,岐阜,松山の日本列島の気候条件に沿った4地域の流域において,河川水生昆虫カワゲラの幼虫個体を採取した。生物個体の採取と共に,遺伝的な適応に関係する可能性のある気温・水温・流速・河床材料などの物理的環境の現地調査,GISを使った土地利用状況(農地,山林等)や都市化率の定量化など,環境条件を多岐に渡って調査した。さらに,次世代シークエンサー(HiSeq 4000)を使ったゲノムワイドのトランスクリプトーム解析により,DNAから翻訳されたmRNAライブラリーの配列データを取得した。【結果および考察】次世代シーケンス解析から353,352配列が得られた.その内,BLAST検索でヒットしたのは1732配列,411個の遺伝子がアノテーションされた.地域間において共通の遺伝子領域は1つのみだったが,特異な遺伝子領域は390個とはるかに多かった.特に札幌では他3地域より約40個多い131個の遺伝子領域が特異だった.アノテーションされた遺伝子領域が札幌において143個で他3地域より40個以上多かったことから,極端な環境状態に適応するためにカワゲラはより多くの遺伝子を発現する必要があると推測された.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。【河川底生動物のフィールド採取】日本列島の南北の気候勾配に沿った4地域(札幌,仙台,岐阜,松山)の23河川地点において,計47種のカワゲラの幼虫標本を採取した。サンプリングはキックネット法で行い,採取したサンプルはRNAlaterに保存して実験室に持ち帰った。調査を行った23地点において気温・水温・流速・水深・積雪深などの環境データも取得した。実験室に持ち帰ったサンプルは実態顕微鏡下で種を同定した。遺伝子解析は,気候勾配に沿った遺伝子発現パターンを比較を行うために,日本広域の4地域から共通して採取された7種を対象にして実施することになった。【ゲノムワイド遺伝子発現解析】採取したカワゲラ標本から個体ごとにRNAを抽出してRNA-seq解析にかけるライブラリーを作成した。まず,採取試料をペッセルですりつぶして抽出したRNAを逆転写でcDNAに変換した。その後,個体ごとの遺伝子発現を次世代シークエンシング解析をするために,cDNAを制限酵素で断片化し,その3`と5'の両末端に各個体の認識タグ配列コードを含む約50塩基長のアダプター配列を連結(ライゲーション)した。この作成されたライブラリーは次年度初頭に次世代シークエンサーで解析される見通しである。また,RNAseqデータが得られた後のアライメントを行う際のゲノム配列の参照データを取得するために,同じカワゲラ種のゲノムシークエンシングデータを次世代シークエンサーで取得することができた。当初の予定通り,サンプルの収集とRNAseq解析のライブラリー作成を完成できた。また,バイオインフォマティクス解析の際に必要になる参照ゲノム配列データも取得することができた。概ね順調に進捗していると言える。【結果および考察】次世代シーケンス解析から353,352配列が得られた.その内,BLAST検索でヒットしたのは1732配列,411個の遺伝子がアノテーションされた.地域間において共通の遺伝子領域は1つのみだったが,特異な遺伝子領域は390個とはるかに多かった.特に札幌では他3地域より約40個多い131個の遺伝子領域が特異だった.

アノテーションされた遺伝子領域が札幌において143個で他3地域より40個以上多かったことから,極端な環境状態に適応するためにカワゲラはより多くの遺伝子を発現する必要があると推測された.次世代シークエンシング解析で得られたデータをパイプラインを用いバイオインフォマティクス解析を行う。そして,ゲノム中で気候環境勾配に沿ってmRNAのコピー数(発現の強さ)が相対的に高まった(低下した)遺伝子を気候環境に適応的な遺伝子として同定する。バイオインフォマティクス解析に必要なコンピューターリソースはドイツの共同研究機関にも協力を得て,計算時間の短縮に努める。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
光受容タンパク質を利用した遺伝子活性制御の試み

光受容タンパク質であるクリプトクロム(CRY)に着目し、CRYを利用した光による遺伝子活性制御を試みた。光センサーとしてのCRYの解析のためにまず、種々の動物に由来するCRYの解析を行った。各種動物(アフリカツメガエル、ウズラ、ゴマアイゴ等)よりクリプトクロム遺伝子の全長cDNAを単離した。これらのCRYは概日時計タンパク質であるBMALやCLOCKと相互作用する可能性が考えられるため、まず、哺乳類細胞を用いた転写アッセイによる転写制御の有無を解析した。その結果、アフリカツメガエルのCRY1, CRY2は転写を抑制したものの、アフリカツメガエルCRY4,ゴマアイゴCRY1, CRY3は転写を抑制しなかった。このことは、これらが概日時計とは異なる機能に関わる可能性を示唆している。そこで、ゴマアイゴの脳において発現を調べたところ、月周時計に関与する可能性が見いだされた。これと並行して、ニワトリのCRYと相互作用する分子をツーハイブリッドスクリーニングにより探索した。その結果、複数のCRYの相互作用分子を単離することができ、これらをCRIP1-5と命名した。CRYとCRIPの相互作用を利用し、真核細胞である酵母において任意の遺伝子のスイッチングに成功した。上記のように本研究では、CRYの新機能の糸口をつかむと同時に、光依存的な遺伝子発現調節システムを構築し、新たにスイッチの候補となる分子を同定することに成功した。光によってタンパク質や遺伝子の活性を制御する実験系は、これまでに実用化されているものが少なく、実現すれば、任意の遺伝子やタンパク質の機能を、これまでにない精度で計測・分析することが可能になり、生命科学分野における画期的新技術を提供する。そこで本研究では、申請者らがこれまでに同定したクリプトクロムを用いて真核培養細胞等において、任意の遺伝子やタンパク質の活性を光によって制御する系を構築することを目的とした。研究計画書に基づき、初年度にはまず、酵母のツーハイブリッド系を利用して、クリプトクロムと光依存的に相互作用する分子を探索した。ツーハイブリッド系によるスクリーニングのためにまず、新規のニワトリクリプトクロム分子が大量に発現するヒヨコの網膜よりcDNAライブラリーを作成した。そこで次に、クリプトクロムと相互作用する分子を探索した結果、光依存的に解離・結合する分子を同定することができ、CRIPsと命名した。CRIPとクリプトクロムを含む酵母は、暗所で生育するが光によって生育が停止した。この性質について光強度依存性および光波長依存性を比較したところ、光による生育阻害は青色光において顕著であり、数十ルクスの非常に弱い光によっても十分に阻害されることがわかった。これらの結果は、本システムが真核細胞である酵母において光スイッチとして機能し得ることを示している。上記の結果と並行して、クリプトクロムとCRIPの網膜内での発現部位を検討したところ、網膜神経節細胞において共発現していることが判明し生体内においても相互作用していると推定された。最近の研究によって、クリプトクロムは光受容のみならず、光のエネルギーを利用して磁気を受容センサーとして機能することも判明しつつあり、本研究の結果は、クリプトクロムを光あるいは磁気センサーとして利用するための基礎研究として重要な成果と考えられる。申請書に記載の研究計画に基づき、以下の研究を行った。種々の動物に由来するCRYのcDNAを用いた解析を行うためにまず、各種動物(アフリカツメガエル、ウズラ、ゴマアイゴ等)よりのクリプトクロム遺伝子の全長cDNAを単離した。これらのクリプトクロムは概日時計タンパク質であるBMALやCLOCKと相互作用する可能性が考えられるため、まず、哺乳類細胞を用いた転写アッセイによる転写制御の有無を解析した。その結果、アフリカツメガエルのCRY1,CRY2は転写を抑制したものの、アフリカツメガエルCRY4,ゴマアイゴCRY1,CRY3は転写を抑制しなかった。そこで、ゴマアイゴの脳において発現を調べたところ、月周時計に関与する可能性が見いだされた[Fukushiroet al.(2011)]。

次に、ニワトリのCRYと相互作用する分子をツーハイブリッドスクリーニングにより探索した。その結果、すでに初年度において得られていたCRY4の相互作用分子(CRIP1-3)に加えて、CRY1,CRY2と相互作用する分子のcDNAを単離することができ、これらをCRIP4,CRIP5と命名した。これと並行して、初年度に構築した光による遺伝子制御系を高等真核細胞で実現するために、cCRY4に蛍光タンパク質およびK-ras4Bの膜結合配列を付加し、膜への結合解離を可視化した。今後はCRIPを膜から光依存的に解離させるための各種の条件設定を行う予定である。上記のように本研究では、光依存的な遺伝子発現調節システムを改良すると共に、新たにスイッチの候補となる分子を同定することに成功した。
反応焼結による立方晶窒化ホウ素ーダイヤモンド複合焼結体の作製

ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素(cBN)からなる複合焼結体は工具やヒ-トシンク基板への応用が期待される.本研究ではhBN粉末にダイヤモンド種子結晶を添加し,hBNからcBNへの誘発転移反応を利用する反応焼結法により,CNBマトリックス中にダイヤモンドが均一に分散した複合焼結体を作製することを目的としている.2年間にわたり,反応焼結条件の最適化と焼結体の組織制御および特性評価,さらに揮発性触媒の効果について研究し,次の成果を得た.1)反応焼結条件の最適化:hBN粉末にダイヤモンド種子粉末を0ー90wt%配合し,これに各種揮発性触媒を添加し,超高圧装置を用いて,6ー7.5GPa,1300ー1700°C,0ー30minの条件で高圧高温処理した.その結果,cBNの最適焼結条件は7GPa,1700°C,15ー30minであることで判明した.2)焼結体の組織制御と特性評価:hBNからcBNへの転換率は,ダイヤモンド種子の粒径の減少および添加量の増加に伴い向上した.焼結体組織は種子粒径の減少とともに微細化した.焼結体の硬度はダイヤモンド添加量の増加とともに増加するが,cBNーダイヤモンド粒間結合が比較的弱いので焼結体の靭性が低下した.30wt%ダイヤモンド添加(平均粒径:1.5μm)の場合,hBNからcBNほの転換率が99%,相対密度99%,微小硬度5100kg/mm^2以上のcBNーダイヤモンド系複合焼結体が得られた.3)揮発性触媒の効果:上記の最適条件で,揮発性触媒として0ー30wt%のNH_4NO_3,NH_4Cl,NH_2NH_2を添加して触媒効果を比較した.NH_4NO_3およびNH_4Clを過剰に添加すると触媒中の非アンモニウム基による焼結体特性の劣化が認められた.cBNへの転換に要する活性化エネルギ-は,いずれの場合も200ー230kj/molであり,触媒無添加の場合に比べてかなり少さかった.以上から,高温高圧下で分解生成した触媒中のNHx成分がhBNからcBNへの転換に必要な結合の切断・再結合に寄与しているものと考えられた.ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素(cBN)からなる複合焼結体は工具やヒ-トシンク基板への応用が期待される.本研究ではhBN粉末にダイヤモンド種子結晶を添加し,hBNからcBNへの誘発転移反応を利用する反応焼結法により,CNBマトリックス中にダイヤモンドが均一に分散した複合焼結体を作製することを目的としている.2年間にわたり,反応焼結条件の最適化と焼結体の組織制御および特性評価,さらに揮発性触媒の効果について研究し,次の成果を得た.1)反応焼結条件の最適化:hBN粉末にダイヤモンド種子粉末を0ー90wt%配合し,これに各種揮発性触媒を添加し,超高圧装置を用いて,6ー7.5GPa,1300ー1700°C,0ー30minの条件で高圧高温処理した.その結果,cBNの最適焼結条件は7GPa,1700°C,15ー30minであることで判明した.2)焼結体の組織制御と特性評価:hBNからcBNへの転換率は,ダイヤモンド種子の粒径の減少および添加量の増加に伴い向上した.焼結体組織は種子粒径の減少とともに微細化した.焼結体の硬度はダイヤモンド添加量の増加とともに増加するが,cBNーダイヤモンド粒間結合が比較的弱いので焼結体の靭性が低下した.30wt%ダイヤモンド添加(平均粒径:1.5μm)の場合,hBNからcBNほの転換率が99%,相対密度99%,微小硬度5100kg/mm^2以上のcBNーダイヤモンド系複合焼結体が得られた.3)揮発性触媒の効果:上記の最適条件で,揮発性触媒として0ー30wt%のNH_4NO_3,NH_4Cl,NH_2NH_2を添加して触媒効果を比較した.NH_4NO_3およびNH_4Clを過剰に添加すると触媒中の非アンモニウム基による焼結体特性の劣化が認められた.cBNへの転換に要する活性化エネルギ-は,いずれの場合も200ー230kj/molであり,触媒無添加の場合に比べてかなり少さかった.以上から,高温高圧下で分解生成した触媒中のNHx成分がhBNからcBNへの転換に必要な結合の切断・再結合に寄与しているものと考えられた.ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素(cBN)からなる複合焼結体は精密加工工具やヒ-トシンク基板への応用が期待される.本研究ではhBN粉末にダイヤモンド種子結晶を添加し,hBNからcBNへの誘発転移反応を利用する反応焼法により,cBNマトリックス中にダイヤモンドが均一に分散した複合焼結体を作製することを目的としている.本年度は,主として反応焼結によるcBN単相焼結体およびcBNーダイヤモンド複合焼結体の作製条件を検討し,次の成果を得た.1)反応焼結によるcBN単相焼結体の作成