hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多発性硬化症の神経障害における病態解明と新規治療法の開発

神経機能分子LOTUSの免疫系における機能と神経系における動態を明らかにした。免疫系においては、LOTUSが結合するリンパ球上の未知の分子Xがサイトカインの分泌に係わることで多発性硬化症の病態に関与していることを明らかにし、神経系では多発性硬化症の神経炎症惹起よるLOTUSの発現変動をmRNAレベルで明らかにし、炎症が神経変性を引き起こす機序の一端を突き止めた。さらに、プロテオミクス解析を行い未知の分子Xの候補を同定した。これらの結果は免疫系と神経系の両面から統合した治療行うための治療ターゲットを提示することにつながり、これまでにない新たな治療法開発につながる大きな成果である。我々はLOTUS遺伝子欠損(LOTUS-KO)マウスとLOTUS過剰発現(LOTUS-TG)マウスを作成し、これらのマウスに実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)を誘導してその臨床症状の比較を行い、LOTUS-TGマウスにおいてEAEの発症初期の段階でLOTUS-TGマウスが重症化し、逆にLOTUS-KOマウスでは軽症であることを明らかにした。さらに、EAEを発症したマウスのCD4陽性Tリンパ球にLOTUSが作用し、炎症性サイトカインの産生を促進させることを明らかにした。LOTUSの作用分子としてNogo受容体が明らかにされ、また近年リンパ球上にもNogo受容体が発現していることが明らかにされたことから、LOTUSによるリンパ球への作用はNogo受容体を介して効果が発揮されていると考え、Nogo受容体欠損マウスを作成し、EAEの表現型およびCD4陽性T細胞の解析を同様に行ったところ、Nogo受容体の欠損の有無に関わらず、LOTUSはCD4陽性T細胞に結合・作用し、炎症性サイトカインの産生を促進させた。これらの結果より、LOTUSはNogo受容体以外の未知の結合分子に作用し、免疫系の増悪に関与する可能性が示唆された。これらの知見は、神経機能分子が免疫系にも作用し病態形成に重要な役割を果たしていることを示す重要な発見である。我々はこれまでに、多発性硬化症患者の病勢に一致して髄液中LOTUS濃度が変動することを明らかにしており、本研究によりその変動と病態との関りの一端を明らかにしたとともに、神経系と免疫系の制御によるこれまでにない治療法開発において重要な分子基盤となることが示唆されるLOTUS遺伝子改変マウスのEAE表現型の解析はほぼ終了し、さらにCD4陽性細胞に対するLOTUSの免疫系にたいする機能解析については、炎症性サイトカインの解析、LOTUSとCD4陽性細胞の結合解析もほぼ終了した。Nogo受容体との関係についても、Nogo受容体欠損マウスにおける表現型の解析はほぼ終了し、Nogo受容体欠損のCD4陽性T細胞に対する炎症性サイトカインの解析、LOTUSとCD4陽性細胞の結合解析もほぼ終了した。さらに、Nogo受容体ではない未知の結合分子について、質量分析を行い候補分子を複数同定するに至っている。LOTUS-KOとLOTUS-Tgマウスを用いて、多発性硬化症のモデルマウスであるEAEマウスを作製しその表現形を確定するとともに、EAEマウスからT細胞を採取しLOTUSと反応させることで炎症性サイトカインの分泌を促進させることをex vivoで明らかにした。さらに、LOTUSがアンタゴニズムを発揮する受容体であるNogo受容体のKOマウスを用いて同様の実験を行ったところ、LOTUS-KOマウスと同様の結果は得られず、野生型マウスと同様の臨床経過とサイトカイン分泌パターンを呈することが明らかとなった。これらの結果から、我々はLOTUSは神経細胞だけではなく、T細胞にも作用し炎症反応を増悪させる可能性を明らかにしたとともに、その分子メカニズムは既知のNogo受容体を介するシグナル伝達ではなく、未知の受容体を介することが明らかとした。この未知の受容体を同定するため、Streptavidin-Binding Peptide (SBP)タグをつけたリコンビナントタンパクを作製し、活性化リンパ球に発現するタンパクをpull downし、クロスリンカー法を用いて固定し、質量分析を行うことでLOTUSの結合タンパクの同定を試みた。その結果、bait, pull down, negative controlの3つをデータベース検索し、FDR<0.01, score≧50で同定タンパクを抽出したところ、139の候補タンパクが同定された。これらの候補タンパクの解析を行い、LOTUSの未知の結合タンパクを明らかにしつつある。さらに、炎症により髄液中LOTUSが減少する機序をモデルマウスを用いた実験を行い検討した結果、炎症によりmRNA、タンパクの発現が低下することを明らかにした。これらの成果は、軸索関連分子と炎症の関連が明らかとなり、神経系と免疫系の療法に係わる新たな治療につながる成果である。

LOTUSがCD4陽性細胞に対して機能することを最終的に確認するために、EAEを発症したマウスからCD4陽性細胞を分離し、野生型マウスもしくはLOTUS遺伝子改変マウスに移植しその臨床経過の観察を行う。また、LOTUSの未同定の結合分子を同定し、その候補分子の機能阻害を行うことによりEAEの炎症制御効果についてin vivo, in vitroにおいて検証を行う。これと並行して、LOTUSの軸索変性制御効果について、初代培養を用いた実験系により検討を行う。そして、最終的にはその治療を同時に行うことによる病態制御効果の確認を行い、あらたな治療法としての彼末威を検討する神経免疫、神経変性効率よく試薬を使用した結果、試薬の使用量を節約することができたため、購入量が一部予定よりも下回ったため。必要試薬の購入費として使用する。
日本人歯周病患者を対象とした抗菌ペプチド遺伝子の多型解析と疾患感受性の検討

歯周病患者および健常者103名のDNAを用いて、カルプロテクチン、β-ディフェンシン-1およびラクトフェリンの既知の7SNPsについて遺伝子多型解析を行った。その結果、β-ディフェンシン-1のrs1800972 C/ C保有者において、中等度重度慢性歯周炎のリスクが有意に高かった(オッズ比=3. 692)。また被験者の一部から歯肉溝滲出液を採取してβ-ディフェンシン-1を定量した結果、rs1800972 C/ C保有者のβ-ディフェンシン-1濃度が有意に低かった。《概要》当該年度は、SNPを解析するための手段であるインベーダー法についてInvader Oligoやプローブなどの条件設定を試み、測定系の構築を行った。これにより次年度以降はルーチン作業でSNP解析が実施できる。対象遺伝子はカルプロテクチン、β-ディフェンシン、ラクトフェリンの3種類の抗菌ペプチドから、病態との関連性が高いと思われる7SNPsを選択した。そして被験者をリストアップして末梢血を採取、血液からDNAを抽出した。《具体的内容》(1)徳島大学病院を受診した日本人で、侵襲性歯周炎患者、中程度以上の慢性歯周炎患者、および健常者ボランティァを被験者とし、十分な説明を行った後、患者から同意書を得た上で本研究に参加してもらった。そして被験者の口腔内診査およびエックス線撮影を行った。(2)被験者より末梢血約5mlを採取し、臨床検査会社(株式会社ビー・エム・エル;以下BML)に委託して血液からDNAを抽出した。当該抽出DNAはインベーダー法の分析試料として冷凍保管した(現在97名分)。(3)カルプロテクチン、β-ディフェンシンおよびラクトフェリンの3種類の抗菌ペプチドから7SNPsを解析対象に絞った。SNPの解析方法はインベーダー法とし、前出のBMLと共に各SNPについてそれぞれのInvader Oligoやシグナルプローブを設定を試み、測定系を構築した。次年度より、順次インベーダー法を用いてSNPの解析を行って行く予定である。《概要》平成21年度に、カルプロテクチン、β-ディフェンシン、ラクトフェリンの3種類の抗菌ペプチドから、病態との関連性が高いと思われる7SNPsを対象遺伝子に選択した。そしてSNPを解析するための手段であるインベーダー法についてInvader Oligoやプローブなどの条件設定を行い、測定系を構築した。また被験者98名から末梢血を採取、血液からDNAを抽出した。当該年度(平成22年度)はその測定系に改良を加え(カルプロテクチンについてはPCR法をメインに構築した)、抽出DNAを用いてルーチン作業でSNPs解析を実施した。《具体的内容》(1)被験者98名の末梢血から抽出したDNAについて、構築した測定系を用いて各SNP(カルプロテクチン3SNPs、β-ディフェンシン3SNPsおよびラクトフェリン1SNPs)の解析を行った。現時点で、被験者の全ての解析データがそろった訳ではないが、ほぼSNPs解析は終了した。(2)被験者の臨床データ(口腔内診査およびエックス線撮影から得られた情報)をデータベース化した。(3)被験者の一部から歯肉溝滲出液を採取した(次年度抗菌ペプチドを定量予定)。次年度は、被験者の歯肉溝滲出液中に発現している上記抗菌ペプチドを市販のELISAキットを用いて定量する。そして被験者のDNAから得たSNPs解析結果および臨床データ(歯周病の重篤度)と照合する。昨年度までに被験者(歯周病患者および健常者)103名の末梢血からDNAを抽出し、またカルプロテクチン3SNPs、β-ディフェンシン3SNPsおよびラクトフェリン1SNPの測定系(インベーダー法)を構築した。本研究の最終年度である平成23年度は構築した測定系を用いて上記7SNPsのついて解析を行った。そして被験者の臨床データ(口腔内診査およびエックス線撮影から得られた情報)と照合した。その結果、[慢性歯周炎(重度)+(中等度)」VS「慢性歯周炎(軽度)」における、β-ディフェンシンSNPのrs1800972遺伝子多型について、rs1800972「C/C vs other」でOR(オッズ比)=3.692、95%信頼区間:1.11413.114が得られた。これは「C/C保因者はC/C保因者以外に比べて歯周病が3.692倍重症化する」ことを意味する。また、rs1800972「C/G vs other」でOR=0.219、95%信頼区間:0.0570.753が得られた。

「C/G vs other」は「C/G vs (C/C+G/G)」であり、ヘテロ型はホモ型に比べて歯周病のリスクが0.219倍であることを意味する。しかしG/G保有者は1名であるのでヘテロ型とホモ型とを単純に比較することはできない。またヘテロ型と両ホモ型の比較で有意差が出る場合は生物学的な説明が難しい。一方、本年度は被験者の一部から歯肉溝滲出液を採取し、被験者の歯肉溝滲出液判と発現しているβ-ディフェンシンを市販のELISAキットを用いて定量した。その結果、rs1800972「C/C vs othe到で歯肉溝滲出液中のβ-ディフェンシン濃度に有意な差が得られた。それ以外のカルプロテクチン3SNPs、β-ディフェンシン2SNPsおよびラクトフェリン1SNPsについては同じ解析手法で、「有意差あり」と出たものは無かった。パラメーター解析(年齢、Bone Loss ; BL、BOP、PPD、CAL)では、有意差のある結果は得られなかった(rs1800972「C/C vs other」とBLとの解析でp=0.0816、「C/G vs other」とBLとの解析でp=0.0678であった)。さらに、β-ディフェンシンのSNPs(rs11362、rs1800972、rs1799946)はハプロタイプを形成していたので、ハプロタイプでジェノタイプと同様の解析を行ったが、有意差のある結果は得られなかった。
海底熱水噴出孔における流体流量の定量的観測方法の開発研究

本研究では、これまでになかった熱水流量の定量的観測方法の開発を行い、実際の深海底における熱水噴出孔にて長期間観測を行うことで、熱水鉱床の「生産量」を定量的に評価するための手法を創出することを目的としている。初年度となる平成30年度においては、実験室における研究に加え、実環境におけるフィジビリティースタディーを先行して行い、開発した手法の適用可能性について検討を行った。実験室における研究では、流動構造を考慮した定量的な流量の導出に取り組み、実験体系の構築および改良を進めた。実験体系として常温常圧下の透明円筒容器を採用し、超音波による計測と並行してその対となる光学計測を行い、それらの結果を比較することで計測の妥当性について担保しながら評価を進めた。その結果、計測対象となる流動場の超音波流速分布計測法による計測結果の特性について知見を得た。また、調査航海研究の機会に恵まれたため、当初の予定から先行して実環境におけるフィジビリティースタディーに取り組んだ。調査航海は沖縄トラフ域にて行い、複数の熱水孔における計測を行った。計測に用いるための深海用の計測機器を構築し、その予備検討を十分に行ったため、実利用においても円滑な計測を行う事が出来、工学的な知見を得ることも出来た。これらの結果から、熱水流動構造を実深海において捉えることに成功した。航海においては超音波流速分布計測計による計測のみならず調査艇からの貴重なデータも多く得ることが出来たことから、詳細な分析による新知見や将来に向けた課題点の抽出をが期待される。当初予定していた実験室での検討のみならず、実際の深海における海底熱水流動の計測を行い、本研究が目的とする計測の実現という大きなハードルを乗り越えたことは、工学的知見という観点からも特筆すべき事である。加えて、元々目的としていた流動場の検討自体も計画通り進捗していることから、上記の評価とした。初年度において捗捗しい進展が見られたが、その詳細な分析についてはまだ行われていない。従って、得られたデータについて実験室での試験を交えながら検討を進め、現象の分析や実際の環境における課題点の抽出および解決策の検討を進める。また、熱水流動に対する外部要因についても分析を進めることで、本研究が目的とする観測手法の堅牢性についても評価を行う必要がある。当初予定していた実験室での検討に加え、実深海における研究を行ったが、実験室での検討で予定していた内容を一部繰り越した上で、今年度の研究において明らかとなった課題点を解決するために必要となる実験を次年度に行うため。
水産有用魚種の超音波聴覚と反応行動に関する研究

超音波聴覚を有する魚類が近年発見され,水産資源探査用の超音波が,魚群を威嚇し,資源量の過小推定を引き起こす可能性が指摘されていた。そこで,我が国沿岸に生息する水産有用魚種の超音波聴覚を音刺激に対する魚類頭頂部への誘発電位(聴性脳幹反応)を利用して計測し,音響資源計測における魚類行動への潜在的な影響を調べた。超音波領域における聴覚の確認実験を行うため,低周波音の再生に適した現有の聴性脳幹反応計測システムに,超音波対応の小型のトランスデューサーを加え,水中で超音波の再生ができるよう改造した。また,大型魚での実験を容易にするため,電極を魚類頭部に接着し絶縁して,水中においても聴性脳幹反応の記録ができる技術を開発した。さらに,超音波領域まで良好な増幅特性を有するパワーアンプと,超音波再生用のトランスデューサーを組み合わせて,超音波暴露実験が可能なシステムを構築した。このシステムを用いて,マイワシ,カタクチイワシ,イカナゴ,マコガレイで超音波聴覚を計測した。いずれの種類も,低周波音に感度があったが,超音波は感受しなかった。このため,超音波聴覚はニシン科魚類のなかでも限定的な種に存在する可能性が示唆された。なお,マコガレイを除く上記の魚種においては,これまで聴覚感度そのものが未計測であったため,新しい知見を得た。すなわち,マイワシは海産魚のなかでは比較的高い1kHzで感度が良く,音波を鰾で感受していた。イカナゴは,数百Hzの低周波領域を聴くことができるが,聴覚感度は低いことが明らかになった。この研究の副産物として,水中における聴性脳幹反応の計測手法が確立された。この手法を応用すれば,稚魚から大型魚までの様々な魚の聴覚感度を,船上の水槽や生け簀などの現場環境で計測できると期待される。超音波聴覚を有する魚類が近年発見され、水産資源探査用の超音波が、魚群を威嚇し、資源量の過小推定を引き起こす可能性が現実的なものとなった。そこで、我が国沿岸に生息する水産有用魚種の超音波聴覚を、音刺激に対する魚類頭頂部への誘発電位である聴性脳幹反応を利用して計測し、あわせて、超音波暴露実験により逃避反応行動が誘発される音圧レベルを特定することを計画した。本年度は、超音波領域で魚類の聴覚と反応行動を計測するシステムを作成した。まず、低周波音の再生に適した現有の聴性脳幹反応計測システムに、超音波対応の小型のトランスデューサーを加え、水中での再生ができるよう改造した。また、超音波領域まで良好な増幅特性を有するパワーアンプを購入し、超音波再生用のトランスデューサーと組み合わせて、超音波暴露実験を行うシステムを構築した。さらに、実験に用いた音圧を校正するため、広帯域水中マイクロホンと専用増幅器で構成される超音波信号モニタリングシステムを構築した。これにより、200kHzまで、ほぼ一定の受音特性を有し、暴露音圧を正確に計測することができるようになった。一方、小さな水槽中での音場解析を行い、暴露した音の音圧および周波数特性をよい精度で制御できるようにした。この結果は、専門の国際誌に掲載された。また、これまで魚類の頭部を水面すれすれに固定して行わなければならなかった、聴性脳幹反応の実験を容易にするため、生体用ボンドで頭頂部に電極を接着し絶縁して、水中においても聴性脳幹反応の記録ができる手法を開発した。これにより、大型魚でも聴性脳幹反応の計測が容易となった。
グラフェン表面プラズモンを用いたテラヘルツ広域帯電磁波発振器と増幅器の研究開発

周期構造を持つ金属板の上を電子バンチが通過するとき、テラヘルツ波が放射される。これはスミス・パーセル放射として知られている。申請者らは、金属の周期構造体と誘電体や電気新材料と呼ばれるグラフェンなどの組み合わせにより構成された複合放射構造体を研究対象として、スミス・パーセル放射とは別に、強いテラヘルツ波発生を目標として研究してきた。過去二年間、グラフェンによる表面プラズモンポラリトンの励起原理、誘電体を用いたグラフェンプラズモンポラリトンから放射電磁モードへの転換過程、グラフェンプラズモンポラリトンと周期構造体表面電磁波とのカップリング効果、誘電体と金属周期スリットとの結合により発生した新たな放射物理現象などを研究した。これらの研究結果を踏まえ、従来に考えていない新型な放射物理を基づいた複合放射構造体を設計し、最終年度に、実験を行った。複合放射構造体における構築した電磁方程式を基にして様々なパラメータを用いて大量な理論計算を行った。理論予測、放射構造体製作の難易度及び検出器感度の帯域を総合的に検討すると、金属スリットの周期長、溝幅、深さmをそれぞれ選出し、基板の材料をシリコンとすることを決めた。変形しにくいことや加工しやすことなどの考えにより、金属周期スリットの材料はステンレス鋼を選択し、レーザー加工の方法で周期スリットを製作し、金属周期スリットをシリコンプリズムの表面に固定して複合放射構造体を完成した。既存の電子線発生装置を活用して検証実験を実施した。フェムト秒レーザーパルスを陰極に照射してから発生した電子バンチにより新型電磁放射を励起し、その電磁放射はボロメータを検出器として構成された計測系で検出した。これらの成果を活用すると、小型化、高効率テラヘルツ波放射源の開発が期待できる。申請者らは提案した放射構造体について理論解析とシミュレーション検証を行った。放射構造体は、誘電体、金属スリットを包含した機構に、グラフェンシートを導入する構造とする。低エネルギー電子線と相互作用させると、構造体に表面プラズモンポラリトンや擬似表面プラズモンなど様々な物理メカニズムがあり、その組み合わせた効果により生じた新しい物理現象を探求した。代表的な研究結果は下に記述する。グラフェンの表面プラズモンポラリトンは外部に放射できない表面電磁モードであり、電磁エネルギーはそのままでは取り出せない。そのため、テラヘルツ波放射を実現するには表面モードから放射モードに転換するアプローチが重要な課題である。我々は理論解析により、プラズモンポラリトンを放射できるチェレンコフモードに転換する手法を提出した。グラフェンシートを貼った誘電体基板の両側に金属側壁を加えると、電磁界の境界条件が変わるため、非放射電磁モードの一部は放射モードになり、チェレンコフ放射として放出することができる。誘電体と金属スリットを結合した構造を解析した。構造体の寸法や、誘電体材料を揃えると、新しい電磁モードが励起できるとわかった。この電磁モードは真空中に放射しない、誘電体中に放射するという特徴を明らかにした。また、この特徴を活用して従来の手法と異なる基本波放射スミス・パセル自由電子レーザーを提案した。更に、理論解析と電磁界シミュレーションコードを用いてこの提案を実現する可能性を検証した。電子線はグラフェンと周期的に配列された金属スリット表面を通過する際に、グラフェンの表面電磁モードと、スリットの表面モードが同時に励起される。励起された電磁モードの周波数は、電子線エネルギー、グラフェンの物性、基板の材質、金属スリットの周期長に依存し、その関係を理論解析により明らかにした。この解析結果を用いて構造体のパラメータを調整してテラヘルツ帯域に発生する電磁波放射構造体を設計した。放射しない表面電磁モードは、周期的に配列された金属スリットを通って放射できるスミス・パーセルモードに転換できると推測し、理論解析を行った。電子線により表面電磁モードを励起し、それによりスミス・パーセル放射モードを励起する物理メカニズムを明らかにした。それとともに、励起されたスミス・パーセル放射の空間分布、放射強度、指向性などを調べた。また、非線形物理現象が起こることにより、表面電磁モード高調波の周波数で放射することも検証した。テラヘルツ帯域のプラズモンポラリトンの電磁エネルギーを放出する方法は、テラヘルツ波を利用する上で重要な課題である。我々は金属側壁の効果により放射できるチェレンコフモードに転換する手法を提案した。基板の両側に金属側壁を加えると、電磁界の境界条件が変わり、プラズモンポラリトン非放射電磁モードの一部は放射モードになり、誘電体基板の中で放出することを解明した。金属側壁の三次元効果、分散特性、電磁モードの転換と放射物理を明らかにした。理論解析とシミュレーションを結合して提案した放射構造体に存在する放射可能な固有電磁モードを予測した。この電磁モードを活用すれば、従来の回折電磁放射と共鳴でき、新型電磁放射メカニズムを引き起こす可能性がある。固有電磁モードは放射構造体の寸法や誘電体基板、グラフェンに依存する。理論シミュレーションにより、その依存性と電磁モードの放射特徴を明らかにした。これを持って共鳴放射発生の条件を調べ、放射メカニズムを理解した。共鳴放射を実現させると、周期構造放射体から従来の回折電磁放射強度により数百倍程度を向上すると期待できる。理論シミュレーションを用いて放射体の寸法を設計し、レーザー加工により放射構造体を制作した。加工寸法は数十ミクロン程度のため、レーザービーム集光、発熱効果などは加工精度に影響を与え、精度の高い加工は難しい。加工技術を模索して実験できるような放射体を作成した。固有モード検証実験を展開した。

既存のテラヘルツ光源を用い、透過計測系を構築し、放射体サンプルの透過特性を計測した。実験結果を解析することにより、固有電磁モードを確認し、理論予測と一致することがわかった。また、電子ビーム発生装置に置ける放射実験用の計測系を構築した。この電子ビーム発生装置により、超短時間(フェムト秒級)の電子バンチが発生でき、電子バンチが放射構造体と相互作用すると電磁放射を放出する。この電磁放射を詳しく調べるため、THz-TDSと呼ばれる計測システムを構築した。計測系の正常動作を確認するために、レーザー照射結晶によりテラヘルツ波発生システムも構築した。これまで、計測系を正常に動作することを確認した。放射構造体に存在する固有電磁モードは、従来の回折電磁放射と共鳴させると、相互作用が強調され、通常のスミス・パーセルやチャレンコフ放射装置により強い電磁波放射が期待される。理論解析とシミュレーションの手法を併用して、共鳴メカニズム、相互作用過程、従来と異なる電磁放射を解析し、共鳴条件を明らかにした。既有のテラヘルツ波光源を基づいた実験装置を構築し、放射体に存在する一部の固有電磁モードを検証した。その上、共鳴現象を確認し、理論解析の結果を整合して放射物理を明らかにした。また、電磁放射モードの放射方向性、偏光特性などを計測し、放射構造体パラメータとの依存性を解明した。既存の低エネルギー(数十keV)電子線実験装置を活用して電子線励起電磁波放射発生、計測システムを構築した。これにより、放射構造体によるテラヘルツ放射の実験研究を展開できる。放射体により、様々放射物理で電磁波を放出する。各々の電磁波放射を判別するために、放射の時系列を計測できるような計測系を構築した。この実験装置を活用すれば、新型共鳴放射現象を観測でき、放射特徴や放射メカニズムなどを解明することが期待される。周期構造を持つ金属板の上を電子バンチが通過するとき、テラヘルツ波が放射される。これはスミス・パーセル放射として知られている。申請者らは、金属の周期構造体と誘電体や電気新材料と呼ばれるグラフェンなどの組み合わせにより構成された複合放射構造体を研究対象として、スミス・パーセル放射とは別に、強いテラヘルツ波発生を目標として研究してきた。過去二年間、グラフェンによる表面プラズモンポラリトンの励起原理、誘電体を用いたグラフェンプラズモンポラリトンから放射電磁モードへの転換過程、グラフェンプラズモンポラリトンと周期構造体表面電磁波とのカップリング効果、誘電体と金属周期スリットとの結合により発生した新たな放射物理現象などを研究した。これらの研究結果を踏まえ、従来に考えていない新型な放射物理を基づいた複合放射構造体を設計し、最終年度に、実験を行った。複合放射構造体における構築した電磁方程式を基にして様々なパラメータを用いて大量な理論計算を行った。
国際建設業者の経営戦略と産業組織のダイナミクスに関する地理学的研究

本研究を通じて,主に以下の2つの成果が得られた.第1に,国際建設業に関する既存研究の体系的なレビューを行い,当該分野の視角と手法,研究成果と課題を整理した.第2に,この産業における最も有力な資料である,ENR誌のTop International Contractors調査の資料精査とデータベースの作成を行い1970年代末期以降のこの業界の動態を定量的に把握し,同誌の解説記事やその他の文献資料を参照しながら,その解釈を行った.本研究を通じて,主に以下の2つの成果が得られた.第1に,国際建設業に関する既存研究の体系的なレビューを行い,当該分野の視角と手法,研究成果と課題を整理した.第2に,この産業における最も有力な資料である,ENR誌のTop International Contractors調査の資料精査とデータベースの作成を行い1970年代末期以降のこの業界の動態を定量的に把握し,同誌の解説記事やその他の文献資料を参照しながら,その解釈を行った.4年間の計画期間の初年度である平成21年度は(1)国際建設業者に関するデータの整備・解析及び(2)建設経済学における既存研究のサーベイを行なった.まず,(1)についてであるが,現在利用可能なデータのうち,最も包括的で信頼性が高いENR(McGraw-Hill)誌の業者別海外受注額等のデータ(『The top 225 international contractors』)を入手しうる全年次について(19782008年度)収集・整理し,データベースが完成した.しかし,この間において業者の統廃合が相当数見られるなど丁寧な数値の精査が必要であることも判明した.また,『The top 225 international contractors』は,各建設業者に対するアンケート調査に基づいて作成されたデータであるため,年度毎の回答状況や景気・為替レート等の影響などについてENR誌の当該記事の検討や各社の沿革の整理,周辺資料との突き合わせなどの作業も必要となる,これらの作業は次年度に進めていくことになる.概ねの目処がつきしだいポスター形式での学会発表を予定している.次に,(2)についてであるが、建設経済学の諸論文(Construction Management and Economics誌など)・テキスト(Myers, D.2008. Construction Economics(2nd ed.).など)の精読・検討作業を進めているが,当初,検討を予定していた著作のうち刊行時期が遅れ,まだ入手できていないものもあり,こちらも,まだ作業途中である.ただし,経済成長と国内経済における建設業の関係を論じたRanko Bonの一連の研究など,本研究と関係の深い成果も得られており,引き続き文献の渉猟を進めていき,平成22もしくは23年度にこの分野の地理学的視点からみた展望論文の作成を目標に研究を続けていきたい.4年間の計画期間の2年目である平成22年度は,前年度に作成したENR誌の業者別海外受注額等のデータベースを更新すると共に,この資料に関するENR誌での解説記事の読み込みと整理の作業を進めた.この作業により1980年代以降において,国際建設業者がどのように展開し,その背景としてどのような要因が作用していたのかを概観することができた.また,前年度より継続して英語圏における建設経済学に関する諸論文・テキストの整理・検討作業を進め,(1)建設経済学というディシプリンの成立の背景と現状,(2)経済発展段階と建設需要の関係性,(3)国際建設業者の概念とその競争戦略,の3点を中心に検討を行った.建設経済学は,日本同様に工学を中心に成立している研究分野である.建設経済学の注目すべき研究領域の1つは,経済発展段階と建設需要の関係性に関する分析であり,経済発展の初期の段階において国民経済に占める建設業生産の比重は高まっていくが,安定成長段階になると新規建設需要の縮小や維持・管理工事へのシフトによってこの比重は低下に転じることが主張され,その検証が行われてきた.また,本国外で工事を受注・施工する国際建設業者の実態とその競争戦略に関する研究も近年,盛んに行われている.地理学的な視点からみて特に興味深い知見は,(1)現地生産を必要とする海外工事では言語や労働・商慣行などの文化的距離が重要な意味を持っている,(2)開発援助などを通じた個別の国家間関係が国際建設業者の成立基盤の一端を担っている,という2点である.4年間の計画期間の3年目である平成23年度は,前2年間を通じて作成したENR誌の調査による業者別海外受注額等のデータベースを更新すると共に,この資料に関するENR誌での解説記事の読み込みと整理の作業を進めた,また,国際建設業を扱った様々な文献資料の検討を行い,その内容についてENR誌調査のデータベースや解説記事との相互検討を行い,知見の精緻化を図った.これらの分析を通じて,1970年代末期以降において,国際建設業者がどのように展開し,その背景としてどのような要因が作用していたのかを明らかにするとと共にこれらの資料の精度や利用可能性についても考察した.この成果については,日本地理学会秋季大会においてポスター発表を行った.また,前2年度に渡って行ってきた英語圏における建設経済学に関する諸論文・テキストの整理・検討作業の成果を取りまとめ,地理科学学会春季大会において口述発表すると共に学術雑誌に投稿・受理され,現在印刷中である.日本での研究蓄積が非常に弱い分野であるため,この論文の公刊後に前記した資料分析の成果を学術論文に取りまとめることを予定している.

また,これらの成果を組み入れながら,地方行財政に関するテキストの中で,地域経済と公共事業との関係に関する章を執筆した.以上の成果は,前記したような状況にある日本の建設業の産業研究に対して,一定の理論的・経験的貢献をなすものであると思われる.また,戦後の日本の経済発展過程と建設業の動態との関係性を位置づけ,日本の経験を相対化していくための作業においても着実な前進を遂げることができたと考えている.4年間の研究期間の最終年度である平成24年度は,データベースの更新と補足調査を交えながら成果の発表と公刊を行った.まず,前3年度に渡って行ってきた英語圏における建設経済学に関する諸論文・テキストの整理・検討作業の成果が査読を経て『経済地理学年報』誌に掲載された.また3年間にわたって整備・更新を続けてきたENR誌Top International Contractors調査のデータの解析結果と,同誌の解説記事や既存研究の検討を踏まえた解釈を7月の経済地理学会関東支部の例会で報告した.この場での議論を踏まえた知見の骨子は学術論文にまとめられ現在,投稿中である.4年間の研究期間を通じて建設経済学という日本ではほとんど浸透していない分野の成果を地理学的な視点より整理・紹介し,これらの枠組みを援用しながら戦後の国際建設業の地理的な動態を明らかにし,説得的な説明を示すことができた.このことにより地理学のみならず,建設業の産業研究全体に対して学術的な貢献をなすことができたものと考えている.しかし,国別の,さらには個別の国際建設業者に関する分析については多様な資料の収集を進めることができたものの,まだ成果を発表・公刊する段階には至っていない.また,多国籍企業論などの周辺分野の知見の検討やその上での理論構築についても十分な成果を挙げるまでには至らなかった.これらについては今後,検討と考察を進め,成果を発表していければと考えている.資料分析の成果は昨年度中に公刊する予定であったが,作業の遅れから本年度にずれこみ,当初予定していた海外事例調査の予備調査を実施することができなかった,次年度は,時間的制約も踏まえ,事例を絞り込むことも念頭におきつつ,集中的な現地調査の実施を予定している.24年度が最終年度であるため、記入しない。当初の研究計画の通りに,3年間にわたって実施してきた既存研究の成果に関するサーベイと,利用可能な統計・資料の体系的・網羅的な収集・分析作業を踏まえた論点および調査手法に基づいて,次年度は適切かつ効果的な事例研究を実施していきたいと考えている.24年度が最終年度であるため、記入しない。
遺伝子改変マウスを用いた急性膵炎発症機序の解明

急性膵炎におけるオートファジーの意義と急性膵炎の発症機序を明らかにするために、Psti/Atg5ダブル欠損マウスと膵特異的Atg5欠損マウスを作成し、解析した。1)膵外分泌刺激時には、オートファジーの結果トリプシンが生成するが、通常はPSTI活性によりトリプシン活性は阻害されて膵障害は生じない、2)過剰な膵外分泌刺激によりトリプシン活性がPSTIの制御活性を超えると、連鎖的に膵消化酵素が活性化されて膵が障害される、という結論を得た。膵炎発症におけるトリプシノーゲンの活性化(トリプシン生成)とトリプシンインヒビターによるトリプシン活性の制御(活性阻害)の重要性を解析するために、膵腺房細胞内における内因性トリプシンインヒビターであるpancreaticsecretory trypsin inhibitor (PSTI)の発現欠損マウスを作成し解析した。同マウスでは、生後、膵腺房細胞内にトリプシン活性が出現して、同細胞が空胞変性に陥り消失した。その過程には分泌蛋白の処理機構のひとつであるオートファジーの機構が関与していた。次に、膵炎発症におけるオートファジーの意義を明らかにするために、膵腺房細胞特異的にオートファジー惹起遺伝子をノックアウトしたマウス(膵特異的Atg欠損マウス)を作成し解析した。野生型マウスに過剰な膵外分泌刺激をかけた場合には、膵腺房細胞内にトリプシン活性が出現し膵障害が惹起されたのに対し、膵特異的Atg欠損マウスでは、過剰な膵外分泌刺激をかけても膵腺房細胞内にトリプシン活性は出現せず膵障害も惹起されなかった。以上の結果は、1)膵外分泌刺激時には、分泌蛋白の品質管理・処理機構としてのオートファジーの結果トリプシンが生成するが、通常はPSTIによりトリプシン活性は阻害されて膵障害は生じない、2)過剰な膵外分泌刺激の結果、生じたトリプシンの活性がPSTIの制御活性を超えると、連鎖的な膵消化酵素の活性化を生じて膵障害を生じる、ということを意味する。これまでの研究で、急性膵炎の発症において、トリプシノーゲンの活性化(トリプシン生成)とトリプシンインヒビターによるトリプシン活性の制御(活性阻害)のバランスが重要であることを明らかにしてきた。また、膵臓内の主要なトリプシンインヒビターであるpancreaticsecretory trypsin inhibitor(PSTI)の発現欠損マウスを作成し解析したところ、同マウスでは、いったん形成された膵臓が、生後、ミルクの摂取とともに、自己消化により消失した。そこで、次に、膵炎発症におけるオートファジーの意義を明らかにするために、膵腺房細胞特異的にオートファジー惹起遺伝子をノックアウトしたマウス(膵特異的Atg欠損マウス)を作成し解析した。野生型マウスに過剰な膵外分泌刺激をかけた場合には、膵腺房細胞内にトリプシン活性が出現し膵障害が惹起されたのに対し、膵特異的Atg欠損マウスでは、過剰な膵外分泌刺激をかけても膵腺房細胞内にトリプシン活姓は出現せず膵障害も惹起されなかった。以上の結果は、1.膵外分泌刺激時には、分泌蛋白の品質管理・処理機構としてのオートファジーの結果トリプシンが生成するが、通常はPSTIの活性によリトリプシン活性は阻害されて膵障害は生じない、2.過剰な膵外分泌刺激の結果、生じたトリプシンの活性がPSTIの制御活性を超えると、連鎖的な膵消化酵素の活性化を生じて膵障害(膵臓の自己消化)を生じる、ということを意味する。
走査トンネル顕微鏡による高温超伝導体のアンドレーエフ反射と擬ギャップの研究

本研究では、ビスマス系銅酸化物Bi2212とランタン系銅酸化物La214とで走査トンネル顕微鏡STMを用いてトンネル分光とアンドレーエフ反射の実験を行い、次のような結果を得た。1)トンネル分光に関する実験では、超伝導転移温床T_cより高温の2つのクロスオーバー温度(T_<max>及びT^*)と関係する2種類の擬ギャップ(LPG及びSPG)が、電子のエネルギー・スベクトルに存在することが明らかになった。2)T_<max>付近から発達するLPGは、低温(T<<T_c)の超伝導ギャップΔより34倍程度大きく、一方、T^*付近から発達するSPGは、Δとほぼ同じ大きさである。また、DがT_cではなくT^*でスケールされることも明らかになった。3)一方、アンドレーエフ反射の実験では、アンドレーエフ・ギャップ、すなわち、コヒーレントな運動状態にある電子対の形成に起因するエネルギー・ギャップΔ_<eff>は、T_cでスケールされることが示唆された。以上の結果は、角度分解光電子分光(ARPES)の実験で報告されているk-空間における擬ギャップの発展に関する知見を考え合わせると、T_c以下でk-空間のコールド・スポット部分((π/2,π/2)付近)に形成されるエネルギー・ギャップの大きさがΔ_<eff>程度になること、そして、コールド・スポット部分のホールが超伝導の発現(電子(ホール)対コヒーレンスの長距離秩序)に深く係っていることを意味しており、高温超伝導の機構に関する興味深い知見を与えている。銅酸化物高温超伝導体の従来型超伝導体と異なる最も興味深い特徴の1つは,擬ギャップの発達が顕著となる低キャリア(ホール)濃度領域で超伝導転移温度Tcを決める特性エネルギーが,ホール濃度pと超伝導ギャップΔ_0の積pΔ_0となることである。この原因を明らかにするため,本研究では,走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて,ビスマス系(Bi2212)及びランタン系(La214)銅酸化物超伝導体における超伝導電子対のコヒーレンス・エネルギーを反映するアンドレーエフ・ギャップを測定し,これがpΔ_0でスケールするかどうかを調べている。これまでに,ホール濃度p0.16のLa214のアンドレーエフ・ギャップが低温(T<<Tc)において明らかなった。そして,現在,このホール濃度依存性を詳しく調べている。また,Bi2212におけるトンネル・スペクトルの測定から,超伝導ギャップとほぼ同じスケールの擬ギャップが平均場の超伝導臨界温度付近から徐々に発達していくことを明らかにした。これは,擬ギャップが超伝導の何らかの前駆現象であることを示唆する興味深い結果で,擬ギャップの起源と関連する重要な成果であると考えられる。今後は,トンネル・スペクトルやアンドレーエフ反射の詳細な温度変化の測定から,Tc近傍におけるエネルギー・ギャップの発達の様子を詳しく調べて擬ギャップの起源を明らかにし,Tcを決める特性エネルギーがpΔ_0となる超伝導転移機構の解明に迫る。本研究では、高温超伝導体の超伝導転移に関与する特性エネルギー、すなわち、コヒーレントな運動状態にある電子対形成に起因するエネルギー・ギャップΔ_<eff>を明らかにするため、このエネルギー・ギャップを反映すると考えられているアンドレーエフ反射の実験(アンドレーエフ・ギャップの測定)をLa214とBi2212で走査トンネル顕微鏡STMを用いて行った。得られた結果を以下に記す。1)La214とBi2212においてd波超伝導体のアンドレーエフ反射に特徴的な束縛状態(アンドレーエフ束縛状態)が観測され、その温度変化が詳しく調べられた。この実験により、アンドレーエフ束縛状態は超伝導揺らぎ(電子対コヒーレンス)が急速に発達し始めるT_cより2割程度高温から出現することが明らかとなり、アンドレーエフ反射に見られる"アンドレーエフ・ギャップ"はコヒーレントな運動状態にある電子対の形成に起因するエネルギー・ギャップΔ_<eff>を反映することが示された。

2)また、La214のアンドレーエフ・ギャップ、すなわち、コヒーレントな運動状態にある電子対の形成に起因するエネルギー・ギャップΔ_<eff>が、電子のエネルギー・スペクトルにおけるギャップΔ_0より34割程度小さく、BCS平均場理論でT_cから期待される値とほぼ同程度であることが分かった。高温超伝導体では、Δ_0が擬ギャップの開き始める温度T^*からBCS平均場理論で期待される値にほぼ一致することが知られている。以上の結果1)と2)から、本研究では、T^*とT_cに関係する2種類のエネルギー・ギャップ(Δ_0とΔ_<eff>)が存在するという、高温超伝導体の大きな特徴が明らかになった。
無鉛半田合金とその鋳造製品の開発

本国際研究では、加熱鋳型を用いた連続鋳造法OCCプロセス及びOSCプロセスによる一連の素材開発研究の一つと位置付け、鉛を排除した無鉛半田合金とその鋳造製品の開発の基礎研究を目的として行ったものである。OCCプロセスは一方向凝固過程により一方向整列組織もしくは単結晶からなる鋳塊を連続的に得ることが可能であり、無鉛半田合金材の基本金属である純ビスマスまたは純亜鉛を用いた単結晶作製の実験では、これらのOCC単結晶線は線軸方向の結晶方位の違いにより塑性加工に異方性を示すことが明らかとなった。純ビスマスにおいては線軸方向と結晶の劈壊面角度が60度以上の傾きを有する場合は全く延性を示さず、一方、50度以下の場合には極めて高い延性を示すことが明らかとなり、亜鉛についても同様の結果が得られた。また、OCCプロセスにより得られたSn-Bi共晶合金材から、溝ロールを用いた塑性加工によって細い半田合金線の製造が可能であることが示され、従来脆く塑性加工性に乏しい無鉛半田材も組織制御により、その組織の整合性から機械的性質及び塑性加工性を格段と向上させることが可能であることが明らかとなった。さらに、無鉛半田合金のように構成金属、相の比重差凝固過程中に成分偏析を起こしやすいような合金系においても、OCCプロセスは成分偏析の無い均質な鋳塊を作製できることも明らかとなった。以上のことから、従来のインゴット鋳造法や連続鋳造法で得られた鋳塊を素材として圧延、線引き、押出し等の塑性加工では細線製造が困難であった低融点の無鉛半田材においても、OCCプロセスによる製造は有益な方法であると結論付けられる。1.無鉛半田合金組成の検討結果(1)現在考えられているSn-Ag,Bi,In,Sb,Zn系2元合金の中では、無害性,コスト,融解温度等からの総合的な判断でSn-Bi系合金が有望である。しかしながら,生産性,特にマイクロ接合等に用いられる細線や薄い箔等を製造できる技術が開発されていない。また、疲労などに対する接合性の問題も未解決である。2.無鉛半田材のOCC及びOSCプロセスによる連続鋳造結果(1)OCC及びOSCプロセスを用いたSn-2080mass%Bi合金の連続鋳造をおこなったところ、いずれの組成の合金でも連続鋳造が可能であった。しかしながら、Bi含有量が増加するに従って熱伝導度が急激に低下するため、鋳造速度を遅くする必要があった。(2)共晶点近傍の組成では均質な半田材が得られていたが、Bi含有量が多くなると初晶Biが溶湯との比重差により変析しやすくなることが明らかとなった。また、共晶点近傍では比較的塑性加工性や機械的性質の良好な鋳造材となり、細線や箔の素材となる可能性があるが、過共晶側では延性が低下し実用には適さない脆性材料となった。1.無鉛半田合金組成の検討結果(1)Sn-Ag,Bi,In,Sb,Zn系合金の中で,現在開発研究が盛んに行われているのはSn-AgとSn-Bi系合金を基本組成とした半田材料である.これらの合金に第3元素を添加する事による性質改善が主な研究内容である.その他の合金系はコスト,融解温度,疲労強度,濡れ性,時効特性等の観点から一般材として使用することは難しいと考えられている.(2)北米での開発状況は,昨年の報告で示したNCMSレポートから大きな進展が見られていないようであるが,日本と同様にSn-AgとSn-Bi系合金半田の開発が主流のようである.2.無鉛半田材のOCC及びOSCプロセスによる連続鋳造結果(1)昨年に引き続きSn-Bi共晶合金線の連続鋳造を行った結果,安定した条件で一方向

凝固共晶組織からなる線材を作製できることが明らかとなった.また,鋳造速度を速くすることにより機械的性質等を向上させることが可能であった.(2)溝ロール圧延加工により直径3mm線材から0.6mm線材の作製を行った結果,室温において一般材では加工時の破断により歩留まりが20%以下と低かったのに対しOCC材は80%以上と高い値を示した.さらに,ロール温度を40°Cとした場合では,一般材は40%程度であったがOCC材は100%と高く,全く加工中の破断は起こらなかった.(3)溝ロールによるOCC加工細線は,割れ等の欠陥が無く線径1mm以下においても60%以上の伸びが見られ,十分実用に耐えることが明らかとなった.
自宅に閉じこもりがちな通所サービス利用者の特性と予後への影響に関する研究

通所サービスを利用する要支援1・2、要介護1の方69名を対象に、サービス利用時以外での外出状況について調査を行なった。外出が週に1回程度未満の群は、そうでない群に比べて日常生活動作能力が低い、外出時の移動範囲が狭い、自身の健康感が低い、家事や趣味などの活動が少ない等の特徴があることが分かった。また、閉じこもりがちな群はそうでない群に比べて、有意な差はなかったが1年後に死亡や入院等となる傾向が若干見られた。<調査対象者・調査期間>調査は、愛知県および岐阜県の通所リハビリテーション、通所介護施設4ケ所にて、週13回通所サービスを利用する要支援1・2および要介護1の方を対象に実施した。対象者は、上記の条件に合致した124名のうち、重度の高次機能障害や認知症を有さず、同意が得られた69名であり、1対1の面接形式で調査を行なった。調査期間は平成19年8月から10月であった。<分析>分析はSPSS15.0Jを使用した。2群間の比較にはMann-whitney検定を用い、危険率は5%未満とした。<結果>回答が得られた69名について、サービス非利用日の屋外に出る頻度で分類したところ、「2,3日に一度外出する」以上の群間の回答に有意な差はなかった。よって、「週1回未満」と回答した群を「閉じこもりがちな群(以下、不活発群)」(N=16)、それ以上の群を「非閉じこもりがちな群(以下、活発群)」(N=53)として比較を行なった。2群間の分析の結果、介護度や年齢、性別、家族構成、認知機能、抑うつ度、通所回数や通所時の活動等に有意な差は見られなかった。一方、不活発群は、日常生活能力度を表すBarthel Indexの平均値が87.1と活発群の94.5に比べ有意に低く(p<0.01)、手段的日常生活活動度は全体的に低かった(p<0.01)。また、自発的に屋外に出た場合の移動範囲も大半が自宅敷地内で、活発群に比べて有意に狭かった(p<0.01)。その他に、不活発群は活発群に比べて、主観的健康観が低く(p<0.01)、友人・知人がいない(p<0.05)、家族に外出を禁止されている場合が多い(p<0.01)、外出が好きではない傾向(p<0.01)、屋内の段差や障害物(p<0.05)や自宅周辺の環境(p<0.01)によって移動が妨げられやすい、読書や趣味活動に消極的(p<0.01)などの特徴がみられた。<調査対象者・調査期間>愛知県・岐阜県に所在する通所サービス施設4ヶ所で、昨年度調査を行なった69名を対象に追跡調査を行なった。死亡、入院・長期入所、追跡不能であった者を除いた56名と1対1の面接形式で調査を行なった。調査期間は平成20年9月から12月で実施した。<分析>初回調査で外出頻度が「週1回未満」であった群(以下、不活発群)と、それ以上の群(以下、活発群)の2群に分けて行なった。2群間の比較にはMann-Whitney検定.とx^2検定を、初回調査と追跡調査の比較はWilcoxonの符号付順位検定を用いた。危険率は5%未満とした。<結果>不活発群で追跡可能であったのは11名で、調査不可能であった5名のうち2名が長期入院・施設入所、1名が死亡であった。また調査後1名が亡くなっている。一方、活発群は45名に追跡調査を行ない、不可能であった8名のうち、2名が長期入院.施設入所、2名が死亡であった。両群を比較したところ、予後に有意な差は見られなかった。しかし、p値は0.06と予後の差に若干の傾向が見られた。2群間の差は昨年度とほぼ同様で、日常生活動作能力や移動範囲、自宅での役割有無等に有意な差があった。一方、初回と追跡調査の比較では、不活発群は身体面や認知面に有意な低下はみられなかった。活発群では、抑うつ度に有意な改善、認知面(HDS-R)と外出範囲に有意な低下が見られた。ただし、HDS-Rの得点平均の減少幅を比べると、両群の差は拡大していた。追跡調査で外出頻度が上昇した初回不活発群の対象者がいる一方で、2回目に不活発群の範囲に入る初回活発群の対象者もいた。後者は、初回で既にFAIやBI、HDS-R等の数値が活発群の平均以下である場合が多く、有意な低下がみられた。
ダイヤモンド三次元マイクロ金型による超高圧下での実験的塑性流動解析

この研究は大気中および、無潤の真空中で、ダイヤモンドの型を使用して、形成されたフィルムの転写品質および金属組織を評価するために、アルミニウムフィルムの圧縮加工を行ないます。超高圧を付加することが可能であるダイヤモンドアンビルのキュレット部に、集束イオンビーム加工観察装置(FIB)を用いて微細三次元キャビティー形状を加工し、高圧塑性加工を行ったアルミニウム箔において、平均結晶粒径が数十μm以上あった結晶粒が1 μm以下に微細化されていることが確認された。超高圧実験に使用される単結晶ダイヤモンドアンビルの平坦部(キュレット部)を、集束イオンビーム(FIB)加工観察装置を用いて自由曲面を有するマイクロサイズの凹形状に加工する。これを高剛性の圧縮成型金型として用い、ダイヤモンド金型が座屈する限界である70300GPa程度の超高圧を負荷し、金属材料やセラミックス材料を無潤滑で圧縮成形を行うことで、世界初のダイヤモンド製マイクロ金型による超高圧下でのマイクロ板鍛造を実現することが本研究の目的である。さらに超高圧下で成形したマイクロ成形体の解析としては、ガラス転移点や相転移などの現象の流動解析等を重点的に実施する。今年度はダイヤモンドアンビルのキュレット部に、単純形状の四角錐を複数個組み合わせたマイクロダイヤモンド凹形状金型を製作した。ナノインプリンティング方式により、四角錐加工形状がナノレベルの加工が実施できていることを確認した。さらに2個のダイヤモンドアンビルを対向して組み合わせ、予備の超硬金型を用いて加圧実験を行ったところ、ダイヤモンドアンビルの平坦部に均等に圧力が作用せず、応力集中によりダイヤモンドアンビルが崩壊してしまった。応力解析の結果、ダイヤモンドの剛性が高いことから、ダイヤモンドの耐久試験であるダイヤモンド通しを接触させて超高圧を負荷することは中止し、当初の目的であるダイヤモンドアンビルに塑性加工可能な物質を挟んで常温下で加圧実験を行うこととした。被加工材に厚さ50μmのアルミニウム箔を面圧1.7GPa、3.42GPa、5.14GPaの面圧で加圧した結果、完全充填に至らないものの、1辺7μmの四角錐の形状を転写することに成功した。今年度は、ダイヤモンドアンビルのキュレット部に、単純形状の四角錐を複数個組み合わせたマイクロダイヤモンド凹形状金型を用いてナノインプリンティング方式により、四角錐加工形状がナノレベルの加工が実施できていることを確認した。さらに2個のダイヤモンドアンビルを対向して組み合わせ、超硬金型を用いて加圧実験を行った。ダイヤモンドの座屈限界まで加圧することはできなかった。この理由は、ダイヤモンド同士が接触すると応力集中によりアンビルの破壊が生じてしまい、応力解析の結果、ダイヤモンドは剛性が高い事が原因であることが判明した。ダイヤモンドの耐久試験であるダイヤモンド同士を接触させて超高圧を負荷することは中止した。そこで、当初の目的であるダイヤモンドアンビルに塑性加工可能な物質を挟んで常温下で加圧実験を行うこととした。被加工材に厚さ50μmのアルミニウム箔を面圧10GPaの面圧で加圧した結果、完全充填し、1辺7μmの四角錐の形状を転写することに成功した。また、アルミニウム箔に対して面圧10GPaで完全充満形状転写加工に成功し、加圧過程で被加工材の流動に伴う材料の結晶粒径が1行程の圧縮加工でナノイサイズに微小化する事を発見し、加圧力との関係を導き出した。被加工材に対して超高圧を付加するために、塑性加工用のダイヤモンド製マイクロ金型を製作することを目的とし、超高圧を付加することが可能であるダイヤモンドアンビルのキュレット部に、集束イオンビーム加工観察装置(FIB)を用いて微細三次元キャビティー形状を加工し、この製作したダイヤモンド金型を使用して、無潤滑条件で大気中および真空中において金属箔に対しての塑性加工を行い、評価を行う。製作したダイヤモンド金型を用いて高圧塑性加工を行った結果、外形寸法は大気中・真空中ともに同じ大きさであり良好に転写されたといえる。しかし、大気中において加工を行った塑性加工品は、金型内に空気が残留したことが原因と考えられ、転写が不十分であった。これに対し、真空中において塑性加工を行うことで、金型内の空気の残留を軽減することができ、転写性の良好な加工品を得ることができた。