hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高効率高温結晶成長その場観察装置の開発

結晶の成長は,時間とともに変化していく複雑な現象である.この複雑な過程を現象ごとに高精度で可視化して,結晶成長に関連する現象を行なえるようにすることが,本研究の目的である.ガリウムヒソ結晶は,半導体結晶として重要であるが,現在その成長メカニズムは良くわかっていない.これは,安定領域がよくわかっていないせいでもあるが,高温で,かつ高圧中で育成されているため,最終的に出来あがった結晶の評価を通してのみ,結晶成長メカニズムの研究を行なってきたせいである.いわば,間接的な手法で研究していたわけで,本研究では,より直接的な研究方法である,上記のその場観察法をガリウムヒソ結晶の成長に適用すべく,装置の開発を行なった.本研究期間内に得られた成果は,次のとおり.1.10気圧, 1000゚Cまでの成長条件にたえうる,その場観察用結晶成長セルを開発した.これにより,成長条件で十分制御しながら,研究が行なえるようになった.2.上記セル用の反射式,赤外偏光顕微鏡システムを完成した.この解像度は,他のX線や,レーザー散乱法での結晶に対比でき,かつ,リアムタイムで観察できる.また,高倍率での観察にすぐれている.3.上記の1, 2を組み合わせ, 200゚C以下での成長,溶解実験をスタートした.予想通り,液と接している成長界面の高解像なパターンが得られた.ただ,より高温実験は現在進めている.また,光学的に得られた観察像のコントラスト増強は,今後の課題である.4.実験のチャンスが少ない宇宙実験にも,このその場観察装置がすぐれていることがわかった.結晶の成長は,時間とともに変化していく複雑な現象である.この複雑な過程を現象ごとに高精度で可視化して,結晶成長に関連する現象を行なえるようにすることが,本研究の目的である.ガリウムヒソ結晶は,半導体結晶として重要であるが,現在その成長メカニズムは良くわかっていない.これは,安定領域がよくわかっていないせいでもあるが,高温で,かつ高圧中で育成されているため,最終的に出来あがった結晶の評価を通してのみ,結晶成長メカニズムの研究を行なってきたせいである.いわば,間接的な手法で研究していたわけで,本研究では,より直接的な研究方法である,上記のその場観察法をガリウムヒソ結晶の成長に適用すべく,装置の開発を行なった.本研究期間内に得られた成果は,次のとおり.1.10気圧, 1000゚Cまでの成長条件にたえうる,その場観察用結晶成長セルを開発した.これにより,成長条件で十分制御しながら,研究が行なえるようになった.2.上記セル用の反射式,赤外偏光顕微鏡システムを完成した.この解像度は,他のX線や,レーザー散乱法での結晶に対比でき,かつ,リアムタイムで観察できる.また,高倍率での観察にすぐれている.3.上記の1, 2を組み合わせ, 200゚C以下での成長,溶解実験をスタートした.予想通り,液と接している成長界面の高解像なパターンが得られた.ただ,より高温実験は現在進めている.また,光学的に得られた観察像のコントラスト増強は,今後の課題である.4.実験のチャンスが少ない宇宙実験にも,このその場観察装置がすぐれていることがわかった.1.高効率結晶育成セルをGaAsの結晶成長その場観察用に製作した。これは、耐圧10気圧、1000°Cの環培下で結晶育成が可能であり、顕微鏡観察に適するようにコンパクトに作られた。2.ガリウムヒソ結晶のその場観察用に、高効率なヒーターとるつぼを作製した。これは上記セルにに適合するものである。3.高温でのその場観察の準備として、室温での結晶内の欠陥を観察可能なように、赤外顕微鏡を新たに試作した。これにより、結晶(ガリウムヒソ)内の転作分布が、鮮明にとらえることができた。また、結晶表面の観察用に、ホフマンEモジュレーション顕微鏡を全く新たに、オリンパス光学(株)と共同で開発した。以上の観察方法は現在室温用に調整されているが、そのまま、高温で結晶が成長している姿を、TV画像としてとらえる光学系として使用できる。以上の実績は、室温では他の研究者による初歩的な例はあるが、世界的に例を見ない研究として評価できるため、次年度では、これらの装置をガリウムヒソを用いた研究に結びつけるることとする。なお、珪酸塩を用いた高温その場観察は、すでにテストずみである。
関数展開法を用いた３次元光導波路デバイスの汎用的なトポロジー最適設計に関する研究

高速大容量通信のための高性能な光デバイスを設計するため、関数展開法を用いた3次元光導波路デバイスのトポロジー最適化について検討を行った。3次元設計を効率化するために、改良等価屈折率法を提案し2次元近似設計の精度を高め、それを初期構造とした効率的な最適化が可能であることを示した。また、伝搬方向に比較的構造変化が緩やかで反射波が無視できる場合に対して緩慢変化包絡線近似有限要素法を提案しその有効性を示した。ADI法に基づくセミベクトル有限差分ビーム伝搬法に基づく最適設計に関する検討を行い、いくつかの設計例を示すとともに、フルベクトル有限要素ビーム伝搬法の安定化を図り最適設計への応用可能性を示した。高速大容量光通信実現のために、そこで用いられる光導波路デバイスの自動最適法について検討を行った。申請者はこれまでにトポロジー最適化による2次元光導波路の自動最適設計法の開発を行いその有用性を示してきたが、本研究ではより実際的な3次元光導波路デバイスに適用可能なようにこの自動最適設計手法を拡張している。光導波路デバイスの設計においては、従来考案されてきた構造の改良や発見的な方法に頼っているが、本手法では、目標とする入出力特性を与えるだけでそれを実現する光デバイスを自動的に発現させることを目的としている。計算機を用いた自動最適設計においては、設計領域内の構造(屈折率分布)を数値パラメータで表現する必要があり、その方法により表現できる構造に制約が生じる。ここでは、トポロジーまで含めた自由度の高い構造最適化を目指しており、申請者がこれまで2次元光導波路デバイスの最適設計に適用してきた密度法あるいは関数展開法を3次元光導波路デバイスに適用可能なように拡張している。ここでは、実際の作製を考えて、面内方向には制約なく任意の構造を発現させ、深さ方向には階段状に屈折率分布が変化するようにしている。また、自動最適設計では目標とする特性が得られるような目的関数を設定し、その目的関数を最小化することで最適構造を得るが、目的関数が多峰的であるときには局所的な最適解に陥ることがしばしば生じる。ここでは、設計の初期段階では中間的な屈折率をとる領域を広くし、緩やかに構造を発現させることによりより大域的な解を探索する検討を行っている。具体的に偏波回転素子、モード回転素子の設計例を通して本手法の妥当性と有効性を検証している。3次元光導波路デバイスの最適設計法の確立を目的として、その基礎となる事項について種々検討を行ってきた。まず、有限な厚みを有する3次元光導波路に対して効率的な最適設計を行うために、初期設計に等価屈折率法を用いた準3次元解析を行うことを目的とし、等価屈折率法の改良を行った。等価屈折率法は弱導波路に対しては比較的有効な方法であるが、強導波路の場合には精度が劣化し、特に干渉型のデバイスにおいてはそのままでは精度が得られないことが多い。ここでの改良により強導波路に対しても比較的良い近似が成り立ち、それにより得られる初期構造を用いて3次元設計することで3次元設計の効率化を図ることができた。また、局所最適解を避けるための大域的な解探索手法を準3次元設計に適用することでより大域的な最適解を探索することを可能にした。さらに、実際の作製を考えながら、深さ方向への構造変化の自由度を高め、深さ方向に階段状に屈折率が変化するような3次元光導波路の設計を可能とした。次年度以降に、設計手法の効率化や実際の作製の際のトレランスを考慮した最適設計法の実現などの検討を行うための基礎となる検討とその有効性を示すことができた。高速大容量光通信実現のために、そこで用いられる光導波路デバイスの自動最適設計法について検討を行った。前年度までに、数値解析に有限要素法と感度解析に随伴変数法を用いたトポロジー自動最適設計法を多層構造を含めた最適設計が可能なように拡張し、3次元導波路の設計が可能であることを示すとともに、その有効性を示してきた。しかしながら、3次元有限要素法解析における計算コストが高く、比較的伝搬距離が短いデバイスの最適設計が主であった。本年度は、まず解析・設計の効率化を図るため、長手方向に緩慢変化包絡線近似を用いた有限要素法を新たに提案し、まず2次元設計においてその有効性を確認した。本手法の適用により、これまで計算機リソースの問題から数十ミクロン程度のデバイスのみを対象としてきたが、長手方向に数千ミクロン規模のデバイスの設計が可能になる。さらに、最適設計によって得られる構造が複雑化することを避けるために、これまでは最適化の反復の一定回数ごとに構造平滑化フィルタを適用していたが、目的関数の中に所望の出力特性に加えて構造平滑化に関する項を加えることで特性の最適化と構造の平滑化を同時に行えることを実証した。従来法では、平滑化を行う際の特性の劣化により解の安定な収束が得られない場合にも、安定な解の収束が得られることを示した。また、これまで偏波の違いについてあまり議論をしてこなかったが、2つの直交偏波に対して同時に最適化を行った偏波分離素子や、複素比誘電率で表される金属媒質が含まれるプラズモニック導波路ダイオードなどの設計例を基礎検討として2次元設計の場合に対して示した。

また、3次元光導波路デバイスの最適設計例として、導波モード分散特性の最適設計についても並行して検討として、軸対称有限要素法を用い、群遅延時間差を低減できる少数モードファイバの設計例を示した。3次元光導波路デバイスの最適設計法の確立を目的として、その基礎となる事項について種々検討を行ってきた。光導波路デバイスの場合、3次元導波路においても構造変化は主に2次元面内であるため、2次元問題として、計算の効率化のための緩慢変化包絡線近似の導入とその有効性の確認、構造平滑化のための目的関数の修正とその有効性の確認、金属などの複素比誘電率を有する材料を用いたプラズモニック導波路デバイスへの本手法の拡張、軸対称有限要素法を用いた解析次元の低減による解析・設計の効率化などの検討を行い今年度の実施計画に対して一定の成果が得られた。さらに、伝搬問題のみならず、目的とする導波モード分散特性を実現するための導波路構造設計にも本手法を拡張し成果を得ることができた。以上より、前年度に開発した3次元光導波路デバイスの設計プログラムを本年度行った検討を基に拡張していくことで、次年度以降において効率的な3次元光導波路の設計法の確立と実際的な光導波路デバイスの設計を行っていくための方針を示すことができた。なお、本研究で得られた成果を基に、国内外の学会において研究報告をするとともに、国内外の論文誌に論文が掲載されている。また、電子情報通信学会の和文論文誌編集委員会から本研究内容に関する招待論文を依頼され、論文が掲載されている。高性能光デバイスの開発のため、数値解析に3次元フルベクトル有限要素法、設計領域内の構造表現に関数展開法、感度解析に随伴変数法、最適解の解探索に最急降下法を用いたトポロジー自動最適設計法の開発を行った。深さ方向に構造の変化を有するような光デバイスの設計のために、関数展開法を多層構造に対応するように拡張した。単に層ごとに異なる関数を用いるだけでは、宙に浮いた構造が出現する可能性があるため、互いに接する層間での論理演算を取ることで必ず下層の構造の上に上層の構造が乗るように改良を行った。具体的に、深さ方向に非対称な構造を有するデバイスの設計例として偏波回転素子の設計を行いその妥当性を確認した。また、これまでの関数展開法に基づく設計では、設計領域にあらかじめ要した有限要素メッシュを更新していなかったが、プラズモニック導波路デバイスの設計においては媒質境界を明確に設定することがより重要となるため、最適化の際の構造の更新ごとに媒質境界に適合した有限要素メッシュを自動生成するようにプログラムを改良し、具体的にプラズモニックデバイスの設計を通してその有用性を示した。これとあわせて、最適解探索に進化的手法の適用も検討し、2次元設計ではあるがその有効性を示し、3次元設計への応用可能性を示した。計算効率化のため、緩慢変化包絡線近似を用いることで伝搬方向の離散化を大幅に緩和する緩慢変化包絡線近似有限要素法の開発も行い、その有用性を示すとともに、具体的なトポロジー最適設計への応用についても設計例を示した。また、強導波路の場合への近似精度を高めた改良等価屈折率法を提案し、3次元設計の初期設計に有効であることを示した。最適設計において生じる構造の複雑化を避けるため、構造平滑化フィルタの導入と特性に影響しない不要な構造を除去するフィルタの導入により最適化構造を単純化できることを示した。高速大容量通信のための高性能な光デバイスを設計するため、関数展開法を用いた3次元光導波路デバイスのトポロジー最適化について検討を行った。
高衝撃性渦キャビテーション気泡のエロージョン機構と気液二相系渦構造

キャビテーション気泡の中でも高衝撃性を示す可能性の高い渦キャビテーションを取り上げ,その衝撃発生の様相そして機構の解明を試みるとともに,特に非定常な渦挙動あるいは気液二相系渦状態にある渦キャビテーションの挙動を詳細に検討した.主な成果としては以下のことがらが挙げられる.まず,三角柱や円柱などの剥離剪断層に生じる交互放出形の渦キャビテーションの挙動,特に衝撃挙動を観察し,衝撃性気泡崩壊が一対の渦のエントレインメント流れを伴う非定常運動によって引き起こされることを明らかにした.また,壁面近傍での気泡崩壊挙動を工夫された装置で観察をし,大きく3種類に分類される渦キャビテーション気泡の崩壊パターンのうち,壁面方向に回転軸をもつAxial-Collapse形がもっとも衝撃が大きく,このパターンが実際に壊食ピットを形成することを実験的に証明した.しかも,そのピットは複数であることを示すことにより,渦キャビテーションの崩壊による1回のアタックは気液二相状態の気泡クラスターの崩壊・衝撃であることを明らかにした.ついで,衝撃性の高いキャビテーション挙動をできるだけ直接捕らえることができるような柔らかい材料をコーティングした壊食試験板を考案し,種々の実験を行い,上述の渦キャビテーションの集団性を明らかにするとともに個々の衝撃痕を観察した.研究の進展と共に放出形の渦キャビテーション気泡が強い衝撃性をもつことが明らかになり,現段階で未解明な軸対称内部流れのキャビテーション衝撃挙動を調べ,この種の剥離渦流れでも放出形の気泡が現れ高い衝撃性を示すこと,気液二相状態の剥離泡中にリエントラント流れが発生し気泡放出に密接に関連すること,そして放出された気液二相渦がリング状を示すことなどを明らかにした.また,本研究成果などを核として,キャビテーション発生および衝撃の観点から既存の研究成果のまとめも試みた.キャビテーション気泡の中でも高衝撃性を示す可能性の高い渦キャビテーションを取り上げ,その衝撃発生の様相そして機構の解明を試みるとともに,特に非定常な渦挙動あるいは気液二相系渦状態にある渦キャビテーションの挙動を詳細に検討した.主な成果としては以下のことがらが挙げられる.まず,三角柱や円柱などの剥離剪断層に生じる交互放出形の渦キャビテーションの挙動,特に衝撃挙動を観察し,衝撃性気泡崩壊が一対の渦のエントレインメント流れを伴う非定常運動によって引き起こされることを明らかにした.また,壁面近傍での気泡崩壊挙動を工夫された装置で観察をし,大きく3種類に分類される渦キャビテーション気泡の崩壊パターンのうち,壁面方向に回転軸をもつAxial-Collapse形がもっとも衝撃が大きく,このパターンが実際に壊食ピットを形成することを実験的に証明した.しかも,そのピットは複数であることを示すことにより,渦キャビテーションの崩壊による1回のアタックは気液二相状態の気泡クラスターの崩壊・衝撃であることを明らかにした.ついで,衝撃性の高いキャビテーション挙動をできるだけ直接捕らえることができるような柔らかい材料をコーティングした壊食試験板を考案し,種々の実験を行い,上述の渦キャビテーションの集団性を明らかにするとともに個々の衝撃痕を観察した.研究の進展と共に放出形の渦キャビテーション気泡が強い衝撃性をもつことが明らかになり,現段階で未解明な軸対称内部流れのキャビテーション衝撃挙動を調べ,この種の剥離渦流れでも放出形の気泡が現れ高い衝撃性を示すこと,気液二相状態の剥離泡中にリエントラント流れが発生し気泡放出に密接に関連すること,そして放出された気液二相渦がリング状を示すことなどを明らかにした.また,本研究成果などを核として,キャビテーション発生および衝撃の観点から既存の研究成果のまとめも試みた.本研究においては,高速液流現象であるキャビテーションにおいて高壊食性として注目されている渦キャビテーション気泡について,その壊食機構を解明することを目的としている.剥離渦を呈する代表的な鈍頭物体として円柱および3角柱を用い,その後流中に発生する渦キャビテーション気泡について既存の試験流路を用いて気泡圧壊時の高衝撃圧発生メカニズムの解明を目的とした計測を行った.まず,既存の2次元流路および高速ビデオ(最高40500駒/秒)と衝撃圧センサーを組み合わせた気泡崩壊挙動-衝撃圧同時計測システムを用いて円柱および3角柱後流に生じる渦キャビテーション気泡の崩壊挙動を詳細に検討し,その本質的違いを抽出しモデル化と分類を行った.大きく2種類の壊食パターンにつながる4種類の気泡分裂・崩壊・衝撃過程の存在を明らかにした.上記と同様の条件の下において,流路壁にアルミ板を貼り付けて気泡崩壊挙動と壊食の瞬間の同時計測を行った.この問題は非常に大事な問題であり計測例が世界的にほとんど無い状況であるが,ここでは同時計測に成功し計測例を数例得た.それらの結果により,一回の渦キャビテーションの崩壊において複数の衝撃ピットが生じる得ること,AXIAL-COLLAPSE-TYPEの渦キャビティには壊食性があることを直接確かめ得たことなどの成果を得た.さらに,壊食用板としてアルミ板のほか,インジウムという可塑性に富む柔らかい材料を真空蒸着あるいはスパッタリングを利用して薄膜コーティングした試験板を用いる新しい方法を試み,その手法の確立を計るとともに,キャビテーション壊食機構の解明に有用な指針を与える結果を得た.今後この結果を更に発展させる準備を進めた.本研究においては,高壊食性として注目される渦キャビテーション気泡の崩壊・衝撃・壊食機構の解明と制御を目的として,キャビテーションを中心とした気液二相系渦構造の解明をも合わせ行っている.

代表的な剥離渦を示す円柱および三角柱をキャビテータとして選び,気液二相状態の渦キャビテーションの高速度ビデオ観察を中心として実験的研究を行った.ビデオ画像解析および流れ場の検討をも行った.剥離渦キャビテーションの機構解明および制御を目的として,円柱に3種類の長さをもつスプリッタ板を取り付け,その影響下での渦キャビテーションの様相およびエントレインメント流れの様相などを観察した.その結果,渦に伴うエントレインメント流れを抑制することによりキャビテーションの発生そして気泡崩壊時の衝撃を大きく抑えられることを明らかにした.合わせて,スプリッタ板上での各種崩壊パターンの存在あるいは近傍の気泡崩壊に伴う連鎖的干渉作用の存在を明らかにした.アルミニウム板,インジウム板,インジウム薄膜板などを用いて壊食実験を行った.その結果,壊食ピット・パターンに種々のタイプがあること,壊食ビットに集団形がありクラウド状渦キャビテーション気泡の挙動と関係づけが可能なこと,壊食ビットに崩壊時の熱発生の影響を受けている可能性が強い痕がみられることなどを明らかにした.さらに衝撃力センサーを作成し高速度ビデオと連動させ,何枚かの気泡最終崩壊映像と衝撃力の同時計測を行い,その壁面に衝突するように崩壊様相の結果を得ることができた.本研究においては,種々のキャビテーション気泡形の中でも高衝撃性を示すものとして注目されている渦キャビテーション気泡に着目し研究を進めた。キャビテーションによるエロージョンに直結する高衝撃を引き起こすものとして,非定常的な流れ場の存在が上げられる。渦キャビテーションの放出がその代表的なものであると予想され,円筒オリフィス内流れ,収縮拡大流路内流れ,スプリッタ板付き円柱まわりの流れを取り上げ,その流路内に生じる剥離渦キャビテーションについて実験的研究を行なった。既存のキャビテーションタンネルおよび気泡崩壊挙動一衝撃圧同時計測システムを用いて上述の流路に生じるキャビテーションのそれぞれに対して発生・成長・崩壊・衝撃発生について詳細な検討,特に剥離渦内に生じた気液二相系渦流れの特異な挙動を調べた。また,角柱などの後流に生じる渦キャビテーション気泡群の発する衝撃によるエロージョンの直接計測を試みて,エロージョン痕について検討した。これらの研究成果によれば,従来,翼形などで示されてきた渦放出挙動が円筒オリフィス内流れのような拘束の強い軸対称内部流れにおいても存在し高衝撃発生に直接関与していること,そしてリエントラント流れと渦放出とのより一般的な関係およびそれらと衝撃との関係の明確に示した。なるべく1回のエロージョンに対応する痕観察を試みた結果,1回の渦キャビテーションの崩壊そしてアタックにより集団状のピット群が現われ得ること,1個のピットの形状はきれいな円錐状をしている場合が多いことなどを明らかにした。
非定型精神病候補遺伝子の分子生物学的研究

内因性精神病の病因に遺伝要因が関与していることは、臨床遺伝学的研究から明らかにされている。しかし精神分裂病、感情障害のいずれにおいてもその遺伝様式は明らかではなく、また分子遺伝学的手法を用いた連鎖、相関研究も行われているが、いまだ一致した結論に至っていない。その一因として遺伝的異種性の存在が考えられる。そこで今回我々は、満田らをはじめとする臨床遺伝学的な研究から、遺伝的背景が異なるとされている非定型精神病を対象として、抗精神病薬の薬理学的特徴として注目されているドーパミンD2受容体(DRD2)に注目し、非定型精神病とDRD2遺伝子との相関研究を行った。さらに豊田らの分類による非定型精神病の下位分類のなかのType1についても相関を検討した。DRD2遺伝子のなかで、5'flanking regionのA-241G多型、-141C Ins/Del多型、エクソン7、コドン311のアミノ酸ではセリンからシステインへのミスセンス変異、Taql A多型を用いて非定型精神病、下位分類のType1と正常対照群との間の相関を検討した。TaqlA多型、セリン、システィン多型、-141C Ins/Del多型では遺伝子型および遺伝子頻度において、非定型精神病と正常対照群、Type1と正常対照群の間に有意差は認めなかった。A-241G多型では遺伝子型および遺伝子頻度において、非定型精神病と正常対照群の間には有意差は認めなかったが、Type1と正常対照群の間で有意差を認めた。(p<0.05)今回の調査では、非定型精神病のType1と5'flanking regionのA-241G多型との間で弱い相関を認めた。有波らによるとA-241G多型のごく近傍にある-141CIns/Del多型のうち-141C Delアレルを組み込んだluciferase reporter plasmidはwild haplotypeである-141CInsアレルに比べると発現量が落ちるが、A-241とG-241との間にはluciferase reporterplasmidでの発現量に差はないとしており、今回の我々の結果が直接非定型精神病の病因の説明することにはならない。5'flanking regionの近傍をさらに探索していく必要がある。今後さらに症例を集積し、また他の候補遺伝子に対する検索も必要である。しかし精神分裂症、感情障害のいずれにおいてもその遺伝様式は明らかではなく、また分子遺伝学的手法を用いた連鎖、相関研究も行われているが、いまだ一致した結論に至っていない。そこで今回我々は、満田らをはじめとする臨床遺伝学的な研究から、遺伝的背景が異なるとされている非定型精神病を対象として、抗精神病薬の薬理学的特徴として注目されているドーパミンD2受容体(DRD2)、セロトニン2A受容体(HTR2A)に注目し、非定型精神病とそれぞれの受容体遺伝子との相関研究を行った。DRD2遺伝子は有波やの報告したSer/Cys変異とTaq1多型を、HTR2A遺伝子はT102C・RFLPを用いて非定型精神病と正常対照群との間の相関を検討した。しかしながらいずれにおいても有意な遺伝相関は認められなかった。すなわちDRD2、HTR2A遺伝子が非定型精神病の発症に直接関与している可能性は低いと考えられた。しかし非定型精神病の症例数が少なく、さらに症例を集積する必要がある。またDRD2、HTR2A遺伝子の他の多型部位についても調査しなければならない。さらに非定型精神病においても下位分類が想定されており、下位分類についても相関を検討する必要があると考えられる。近年諸外国でも精神疾患に対する分子遺伝学的研究が精力的に進められているが、常に遺伝的異種性や症例の選択基準が問題とされている。今回我々が対象とした非定型精神病は臨床遺伝学的な研究から遺伝的に比較的均一な疾患とされている。今後、分子遺伝学的研究を進める際には、臨床的、遺伝学的にできうるかぎり均一な疾患群を対象とする必要があると考えられる。

A-241G多型では遺伝子型および遺伝子頻度において、非定型精神病と正常対照群の間には有意差は認めなかったが、Type1と正常対照群の間で有意差を認めた。(p<0.05)今回の調査では、非定型精神病のType1と5'flanking regionのA-241G多型との間で弱い相関を認めた。有波らによるとA-241G多型のごく近傍にある-141CIns/Del多型のうち-141C Delアレルを組み込んだluciferase reporter plasmidはwild haplotypeである-141CInsアレルに比べると発現量が落ちるが、A-241とG-241との間にはluciferase reporterplasmidでの発現量に差はないとしており、今回の我々の結果が直接非定型精神病の病因の説明することにはならない。5'flanking regionの近傍をさらに探索していく必要がある。今後さらに症例を集積し、また他の候補遺伝子に対する検索も必要である。
ジピリダモ-ル負荷心筋シンチによる川崎病冠動脈後遺症の虚血の評価及び生存性の検討

本研究の目的は1)ジピリダモ-ル負荷を用いたタリウム心筋シンチグラフィーを用いて心筋虚血の検出および定量的検討を行い,従来より用いられているトレッドミル運動負荷試験と比較,2)re-injection法をもちいた心筋細胞の生存性の検討であった.ジピリダモ-ル負荷は心電図モニター下に,0.7mg/kgの負荷を行った.得られたイメージングはSPECT像として表示し,さらにコンピューター解析を用いてseverity score(虚血性病変の重症度の指標)とextent score(虚血性病変の広がりの指標)を算出し,同一症例での虚血部位の時間による経過を観察した.本年度は53例の川崎病と10例の対照群に対してジピリダモ-ル負荷タリウム心筋シンチを施行した.53例中30例はトレッドミル運動負荷も同時に施行した.虚血性変化は心筋シンチで15例,運動負荷で5例に確認された.これらはいずれも冠動脈狭窄病変を有していた.すなわち冠動脈狭窄病変の検出率は,心筋シンチが有意に鋭敏であった.初回検査で明らかな虚血性変化の確認された6例にはseverity scoreとextent scoreによるフォローアップを行い,全例で何らかの虚血性病変の改善を確認した.また,これらの症例にre-injection法を用いると取り込み部位の改善が認められ,心筋細胞の生存性に関しても時間の経過とともに改善していることが示唆された.本法を用いると心筋虚血の有無を非侵襲的に評価することが可能であり,また同一症例に関しては時間的経過と虚血の改善を評価することが可能であった.本研究の目的は1)ジピリダモ-ル負荷を用いたタリウム心筋シンチグラフィーを用いて心筋虚血の検出および定量的検討を行い,従来より用いられているトレッドミル運動負荷試験と比較,2)re-injection法をもちいた心筋細胞の生存性の検討であった.ジピリダモ-ル負荷は心電図モニター下に,0.7mg/kgの負荷を行った.得られたイメージングはSPECT像として表示し,さらにコンピューター解析を用いてseverity score(虚血性病変の重症度の指標)とextent score(虚血性病変の広がりの指標)を算出し,同一症例での虚血部位の時間による経過を観察した.本年度は53例の川崎病と10例の対照群に対してジピリダモ-ル負荷タリウム心筋シンチを施行した.53例中30例はトレッドミル運動負荷も同時に施行した.虚血性変化は心筋シンチで15例,運動負荷で5例に確認された.これらはいずれも冠動脈狭窄病変を有していた.すなわち冠動脈狭窄病変の検出率は,心筋シンチが有意に鋭敏であった.初回検査で明らかな虚血性変化の確認された6例にはseverity scoreとextent scoreによるフォローアップを行い,全例で何らかの虚血性病変の改善を確認した.また,これらの症例にre-injection法を用いると取り込み部位の改善が認められ,心筋細胞の生存性に関しても時間の経過とともに改善していることが示唆された.本法を用いると心筋虚血の有無を非侵襲的に評価することが可能であり,また同一症例に関しては時間的経過と虚血の改善を評価することが可能であった.
高燃焼度金属燃料中のFPの挙動の予測に関する研究

初年度は、U-Zr系合金の熱力学的安定性を評価するため、高温質量分析計を用いて5種類の異なる組成に対し蒸気圧測定を実施し、ウラン及びジルコニウムの活量を求めた。第2年度である昭和63年度においては、初年度に求めた活量データを基に多成分多相系平衡計算コードSOLGASMIXを用いて、主要な核分裂生成物(FP)であるセシウム(Cs)、テルル(Te)及びヨウ素(I)などについて高速炉金属燃料ピン内での化学的存在状態を予測することを試みた。高燃焼度での燃料ピン内を模擬するためのORIGEN2コードにより各種FPの蓄積量を燃焼度の関数として推定し、熱力学データとしてはMALTコードから生成ギブスエネルギー値を入力した。評価されたFPの化学系は、単体、酸化物、ヨウ化物、テルル化物などであり、主要FPの化学形が燃焼度とともにどのように変化するかを推定することができた。特にヨウ素の挙動は燃料-被覆管化学的相互作用(FCCI)の観点から興味深いので、ヨウ化セシウム(GsI)の放射線分解をも考慮に入れ小無と山脇からの方法により炉内でのヨウ素分圧の評価を試みた。その結果、照射の効果によりヨウ素分圧は増加するが、その程度は酸化物燃料ピンの場合で予測される程度よりも小さく、FCCIは軽減されることが予測された。高速増殖炉用金属燃料として有望視されるU-Zr系合金について,熱力学的安定性を評価するために高温質量分析計Naclide12-90HT型を用いて蒸気圧測定を実施した.合金試料としては,全組成領域にわたり5種類の異なる組成を持つものを作製し用いた.これらの各合金試料の蒸気圧測定によっては,ウランの蒸気のみ検出されたので,ウラン蒸気圧を求め,その値を純ウランの蒸気圧と比較することにより,各組成毎にウラン活量を算出した.またジルコニウム活量はウラン活量に基づきα関数法により計算して求めた.ウラン活量は理想溶液より負側に偏っており,特にウラン側で顕著に低い値を示した.混合ギブスエネルギーを評価したが,やはりウラン側の液相で大きく負に極小を示した.このような熱力学的に安定性の高い液体合金相の形成は,軽水炉の過渡時挙動の研究で見出されたVO2とジルコニウムの反応生成物によく対応するものと考えられる.得られた活量の組成に対するプロットから,この合金系の液相線,固相線について従来の不確実な相図を修正すべきデータが得られた.蒸気圧測定によって求められたU-Zr系合金の熱力学的データを基に,この燃料系を用いる高速炉燃料ピン内での照射挙動の予備的な予測を試みた.スエーデンのEriksson教授より入手したSOLGASMIXコード最新版により,多成分多相系平衡計算を行わせ,燃焼度に対するFPの挙動の推定が可能であることの検討を行い,ある程度の見込みを得た.次年度には,主要FPであるヨウ素の化学的挙動を中心に詳しい評価を行う予定である.初年度は、U-Zr系合金の熱力学的安定性を評価するため、高温質量分析計を用いて5種類の異なる組成に対し蒸気圧測定を実施し、ウラン及びジルコニウムの活量を求めた。
胎生期性ホルモンの空間認知能への影響を粘土の造形表現からみた検討

平成20年度は<調査法1>の健常児の作品についてまとめた。方法)健常児の幼児の造形表現の特徴と空間認知を把握するために、可塑性のある粘土を渡し「自由につくるよう」指示し、制作後「何をつくったのか」質問をした。材料)粘土、マッチ、粘土ベラ、粘土板対象者)千葉県流山市立保育所に通う、3歳から6歳までの、のべ502名。調査年月)2007年9月2008年2月。調査時間)約45分60分。幼児自身が完成した、と判断したところで終了した。場所)各保育所にてクラスごとに行った。結果)(1)マッチを用いた作品は「ケーキ」「おだんご」などが男児女児に共通していたが、形態や使い方には性差がうかがえた。(2)モチーフには性差がみられ、女児の装飾性、男児の乗り物など描画表現にも通じる。(3)作品の個数からは男児の少なくダイナミックな表現の傾向が、女児は細かく多くの主題を表現する傾向がみられた。ターナー症候群女児、先天性副腎過形成症女児については、8月12月に個別に同様の調査を実施し、計3名の作品収集を行った。今後の課題として、調査対象者数を増やし、同様の調査、分析を実施し、健常児の男児、女児の調査結果と比較検討を行い、胎生期の性ホルモンの作用の差が空間認知などの脳機能に影響しているか明らかにしていきたい。平成19年度は、主に<調査法1>を実施した。方法)19年度の調査では、健常児の幼児の造形表現の特徴と空間認知を把握するために、可塑性のある粘土を渡し、「自由につくるよう」指示し、制作後「何をつくったのか」質間をした。材料)粘土、マッチ、粘土ベラ、粘土板対象者)千葉県流山市立保育所に通う3歳男児22名、女児22名、4歳男児70名・女児89名、5歳男児90名・女児87名、6歳児66名・56名、のべ502名。作品回収とともに作品の撮影を行った。現在、作品について整理中であり、合わせて、(1)立体造形表現の男性、女性度の評価を(1)モチーフ、(2)装飾性・構図、(3)超現実性・リアリズム、(4)平和性・戦闘性についての得点化から性の度合いを検討する。(2)粘土活動に表れる発達の特徴のスコアリングとして、(1)ちぎる、(2)押す、(3)ヒモ形、(4)おだんご形、(5)おせんべい形、(6)塊をひっぱりひねり出す、(7)複合形、についての分類のための検討を行っている。平成20年度は、ターナー症候群女児、先天性副腎過形成症女児について、同様の調査、分析を実施し、健常児の男児、女児の調査結果と比較検討を行い、胎生期の性ホルモンの作用の差が空間認知などの脳機能に影響しているか明らかにする。
抗体遺伝子のエンハンサー活性と体細胞突然変異発現に関する研究

免疫グロブリンH鎖(IgH)遺伝子の可変領域に高頻度に観察される体細胞突然変異の発現にはIgHのプロモーターとイントロエンハンサー(Eμ)および3エンハンサー(3E)が重要であることが明らかなってきた。特にEμは体細胞突然変異の発現に必須である。このことは遺伝子の転写が体細胞突然変異の発現に密接に関連することを示唆し、脾臓あるいはリンパ節等の体細胞突然変異が発現する組織におけるB細胞のもつEμ活性を調べることは重要であると考えられる。本研究ではEμで発現が制御されるレポーター遺伝子としてクロラムフェニコールアセチルトランスフェラ-を導入したトランスジェニックマウスの脾臓およびパイエル板よりB細胞を細胞表面マーカーを指標にFACSで分画した。B220+CD43+の脾臓B細胞は形質細胞あるいはその前段階であると考えられているが、この細胞では高いCAT活性が認められた。また脾臓およびパイエル板でのPNAni B220+の細胞は、胚中心に存在するB細胞の特色であるが、この細胞群でも高いCAT活性を認めたいことから、体細胞突然変異が活性に発現している胚中心B細胞ではイントロエンハンサーの活性が高い事が推定出来た。免疫グロブリンのH鎖(IgH)遺伝子は5′上流のプロモーターおよびJ-Cイントロンエンハンサー(μEn)とCα遺伝子の下流に存在するエンハンサー(3′En)によって発現が制御されている。我々はこれまでに、これらの制御エレメントが体細胞突然変異の発現に重要な役割をもつことを示してきたが、その分子生物学的意味は不明であった。本研究では次前に作製したIgプロモーターとμEnで発現が制御されるレポーター遺伝子としてChloramphenicol Acetyl Transferase(CAT)を導入したトランスジェニックマウスにおけるCATの発現を指標に、B細胞分化過程におけるμEn活性の変動を調べた。これまでの研究ではμEnはB細胞の全ての分化過程で活性を保持するものと考えられていたが、CAT-マウスから調製したハイブリドーマの多くは在来のIgを産生しているにもかかわらずCATの発現が停止していることから形質細胞ではμEnの活性は抑制されていることが推定された。今後記憶B細胞におけるμEn活性を検討する予定である。本研究では、以前に作成したIgH鎖遺伝子のプロモーターとEμで発現が制御されるレポーター遺伝子としてCAT遺伝子を導入したトランスジェニックマウスのB細胞を用いてB細胞の刺激によるEμ活性の変化を調べた。CATマウスのrestingのB細胞をin vitroで抗μ鎖抗体で刺激するとCAT活性が20-30%に低下した。一方、LPSによる刺激では120-130%の活性を示したことから、B細胞の刺激による分化状態によりEμの転写活性の抑制あるいは増強が見られることが解った。一方、このようにin vitroで刺激したB細胞をAg8-653あるいはNS-1細胞と細胞融合を行いハイブリドーマを調製すると大部分のクローンでCAT活性が認められなかったことから、プラズマ細胞ではEμが停止していることが予想された。さらに、in vivoで抗原刺激後調製したハイブリドーマでは、endogenousのH鎖は産生されているにもかかわらず、CATの発現は停止していることから、これらの細胞においては、Eμは停止しており、3`エンハンサーによりH鎖遺伝子の発現が維持されていることが示唆された。抗原刺激を受けたB細胞は、脾臓やリンパ節で胚中心を形成し、体細胞突然変異が誘導される。このような胚中心B細胞はピ-ナッツレクチン(PNA)との反応性が高い(PNAhi).NP-CGGで免疫したCATマウスの脾臓B細胞をFACSを用いB220陽性PNAhiのB細胞を分画してCAT活性を調べると、活性は増大していることから、体細胞突然変異が活発に誘導されている胚中心B細胞では高いEμ活性が保たれていることが明らかとなった。
東南アジア地域を中心とする自由貿易協定の展開と国内法制度の再構築

本研究め最終年となる本年度は,ベトナムにおける「知的財産法制の整備」及び「伝統的知識」に関する法制度に調査・研究対象を絞り,研究内容の充実を図るとともに,本研究全体の成果をまとめ,「新たな」知的財産法制度の再構築という観点から研究論文を執筆した。本研究を通じて,ベトナムにおける「フォークロアの表現」は,ベトナム社会において重要な地位を占める「文化遺産」であり「文化財」且つ財産的価値を有する「知的財産」として保護すべき存在として理解されていることが明らかとなった。有形・無形の文化遺産を保護する「文化遺産法」は,「文化財」的性質と「知的財産」的性質を同時に内包する文化遺産保護の法的枠組を構成する。加えて,1995年民法典第6部第1章「著作権」が重複適用され,文化遺産の「知的財産」的保護を行っている。「フォークロアの表現」の保護に関する法制度は,「文化財保護」と「知的財産保護」の2つの法制度とが混在する「特別な権利」制度である。ベトナムは,WTO加盟に向けた法整備の一環として1995年民法典を廃止し,2005年に民法典及び知的財産法を制定した。当該法整備にあたり,日本をはじめとして海外からめ支援が行われたが,当該支援を行った諸国や諸機関においても未だ議論の途上にある「フォークロアの表現」の取り扱いについて,2005年知的財産法は,その「知的財産」としての法的保護を明記した。日本は,知的財産推進計画において遺伝資源や伝統的知識,フォークロアの問題の検討を挙げている。ベトナムの「知的財産法制度」は「国際水準」と評価される一方で,その運用は批判されている。日越関係は,2003年の二国間投資協定発効,2007年1月からの経済連携協定締結交渉の開始など,重要性を増している。2005年知的財産法は「フォークロアの表現」の保護制度の先進的な取り組み例であり,そのベトナム社会への受容に関して継続した調査・研究が求められているといえる。国内において資料収集と文献調査を行うと供に、東南アジナ地域における知的財産法制度に関する調査として、ベトナムにおいて資料収集と聞き取り調査を実施した。本年度はこれに平行して、伝統的知識の保護に関連するベトナムの法制度の整備状況に関する文献調査及び実態調査結果の電子化を行い、データベース構築の準備を進めた。具体的な内容は下記の通りである。1.資料収集・文献調査、実態調査(1)自由貿易協定集・知的財産法令集・ベトナム官報の収集(2)伝統的知識に関する国内外の文献調査(3)知的財産法制度を中心とするベトナムにおける法整備の状況に関する文献調査及び聞き取り調査2.文献調査・現地調査の結果・分析文献調査及びベトナムでの聞き取り調査の結果、文化的・社会的地域性が、国内の法制度・司法制度に強く影響していることが明らかになった。ベトナムは、米国との二国間通商協定締結やWTO加盟に向けて、知的財産法制度を含めて国内法制度改革に迫られている。そのため「国際的」又は「西洋的」法制度が整備された状況にあるが、その執行段階では「ベトナム特有の」考え方が強く影響している。ベトナム社会では、儒教的(アジア的)な思考・ホーチミン思想・社会主義的思想等が大きな影響力を持ち、司法の場において法規の「解釈」は行われない。知的財産法を含めた基本法が実務上「適用」されるためには、各監督官庁による施行細則の公布を待たなければならない。ベトナムでは、「西洋的な」法制度が「ベトナム特有の」考え方に基づいて運用されているといえる。本プロジェクトの研究対象である「伝統的知識」が文化的・社会的に形成されるものであることから、これに関連する知的財産法制度の分析は、法制度それ自体だけでなくその運用の面からも同時に検討することが重要となる。3.データベース構築の準備収集資料及び分析結果のデータ入力を行う。国内およびベトナムにおいて資料収集と文献調査を実施し、収集データの分析を行った。分析結果研究会において本年度の研究成果について報告を行い、意見交換を行い、今後の研究手法について議論した。これに並行して本年度の調査成果の電子化を行い、データベース構築の準備を進めた。1資料収集・文献調査、実態調査(1)自由貿易協定集・知的財産法令集・ベトナム官報の収集(2)伝統的知識に関する国内外の文献調査(3)ベトナムにおける知的財産法制度を中心とする法整備の状況に関する実態調査2文献調査・実態調査に基づく研究成果ベトナムでは、海外からの支援を受けて、多国間条約への締結や国内法整備など知的財産法制の整備を進め、2007年1月にはWTOに正式加盟を果たしている。海外からの支援を受けた法整備の結果、法制度自体は「国際水準」を満たしたものとなっている。ベトナム社会においても、「知的財産権」保護の重要性・必要性が認知されつつあり、特にベトナムの知的財産法制度は、今日のグローバル経済社会においても、「国際水準」と合致したものと国内外から認識されている。しかしその一方で、WIPOなどの国際機関でその保護のあり方が議論されている「伝統的知識」について、ベトナムでは重層的な保護制度をとり、「文化財」としてだけでなく、「知的財産権・著作権」としての保護されている。これは、ベトナム社会に強い影響を与えている儒教的(アジア的)な思考・ホーチミン思想・社会主義的思想等が「知的財産法制」に対しても強く影響していることを示す一例であるといえる。

ベトナムでは、「西洋的な」法制度に「ベトナム社会特有」の考え方が組み込まれていると考えられる。ベトナムの法制度の検討には、「経済的」観点に加えて、社会的・文化的な規範意識をも同時に考慮することが重要となる。3研究成果報告(1)国際取引法フォーラム第70回定例研究会報告(2007年1月27日、於東京大学山上会館)「ベトナムにおけるWTO加盟に向けた知的財産法制度の整備状況と課題」4データベースの構築(1)収集資料及び分析結果の電子データ化とそのデータベース化。本研究め最終年となる本年度は,ベトナムにおける「知的財産法制の整備」及び「伝統的知識」に関する法制度に調査・研究対象を絞り,研究内容の充実を図るとともに,本研究全体の成果をまとめ,「新たな」知的財産法制度の再構築という観点から研究論文を執筆した。本研究を通じて,ベトナムにおける「フォークロアの表現」は,ベトナム社会において重要な地位を占める「文化遺産」であり「文化財」且つ財産的価値を有する「知的財産」として保護すべき存在として理解されていることが明らかとなった。有形・無形の文化遺産を保護する「文化遺産法」は,「文化財」的性質と「知的財産」的性質を同時に内包する文化遺産保護の法的枠組を構成する。加えて,1995年民法典第6部第1章「著作権」が重複適用され,文化遺産の「知的財産」的保護を行っている。「フォークロアの表現」の保護に関する法制度は,「文化財保護」と「知的財産保護」の2つの法制度とが混在する「特別な権利」制度である。ベトナムは,WTO加盟に向けた法整備の一環として1995年民法典を廃止し,2005年に民法典及び知的財産法を制定した。当該法整備にあたり,日本をはじめとして海外からめ支援が行われたが,当該支援を行った諸国や諸機関においても未だ議論の途上にある「フォークロアの表現」の取り扱いについて,2005年知的財産法は,その「知的財産」としての法的保護を明記した。日本は,知的財産推進計画において遺伝資源や伝統的知識,フォークロアの問題の検討を挙げている。ベトナムの「知的財産法制度」は「国際水準」と評価される一方で,その運用は批判されている。日越関係は,2003年の二国間投資協定発効,2007年1月からの経済連携協定締結交渉の開始など,重要性を増している。2005年知的財産法は「フォークロアの表現」の保護制度の先進的な取り組み例であり,そのベトナム社会への受容に関して継続した調査・研究が求められているといえる。
ダイヤモンド表面を原子レベルに平坦化するイオンアシスト表面拡散研磨法の開発

ダイヤモンド表面を原子スケールで平坦化するために、光電子制御プラズマイオン源を用いた低速イオンビームの生成機構を調べた。ダイヤモンド表面に水素が吸着することによって光電子が放出しやすくなり、平坦化に適した低速イオンビームを生成できることがわかった。また高価なダイヤモンド基板に替わって、安価なダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜を用いた平坦化実証実験を行うため、DLCの成長メカニズムを明らかにした。ダイヤモンドは高い熱伝導率など優れた特性をもつため、Si基板やGaN基板などの半導体基板と接合することにより排熱応用が期待できる。これを達成するためにはダイヤモンド表面の平坦化が必須のため、本研究では光電子制御プラズマイオン源を用いたダイヤモンド表面の平坦化に挑戦する。本年度は以下の成果を得た。(1)ホウ素ドープされたp型ダイヤモンド基板の光電子制御プラズマ放電特性を測定した。H2雰囲気中のダイヤモンド基板において、光電子制御プラズマの放電電圧を増加させていくとあるところで放電様式がタウンゼント放電からグロー放電に移行する。グロー放電開始後後に放電電圧を低下させてもタウンゼント放電には移行せず、放電電圧-電流特性にはヒステリシスがあることが確認できた。このヒステリシスはSi基板に比べてダイヤモンド基板の方が大きかった。この原因として、グロー放電によりHラジカルが生成し、ダイヤモンド表面に終端してダイヤモンド表面が負性電子親和力(NEA)に移行したためと考えられる。これによりダイヤモンド基板から効率的に電子が供給され、より低い電圧でもグロー放電が維持されたと考えられる。この結果より、ダイヤモンド表面における光電子制御プラズマでは放電維持のためH2ガスの供給が有用であることがわかった。(2)ダイヤモンド表面は研磨により数百nmの溝が存在する。平坦化実験では粗さを制御した基板が必要なため、ダイヤモンドよりも平坦な基板としてSi基板上にCVD成長させたDLCに着目した。ダイヤモンドと比較するため、sp3リッチなDLC成膜条件を探索した。原料ガスのメタン濃度を高くすることでsp3比は増加したが、その一方で含有水素量も増加したため、表面の平坦性は悪くなった。また、基板温度を増加させると水素含有量も減少するが、今度はsp2比が増加することがわかった。本年度の計画通り、ダイヤモンド表面の光電子制御プラズマ放電特性を調べ、ダイヤモンド表面における光電子制御プラズマ生成ではH2ガスの供給が有用であることを見出した。また、イオンエネルギー測定のための分析器も取り付けが完了し、ソフトウェアの開発に進むことができた。それに加え、ダイヤモンド表面と比較するためのsp3リッチDLCの成膜条件を明らかにすることができた。以上のように、当初の計画通り研究が進展していると考えられる。光電子制御プラズマから生成される低エネルギーイオンを用いてダイヤモンド表面を原子スケールで平坦化する方法を開発することを目的とし研究を進めてきた。平成29年度は以下の成果が得られた。(1)これまで光電子制御プラズマから生成され、ダイヤモンド基板に照射されるエネルギー粒子はイオンであると予想していたが、光電子制御プラズマの発光分光観察や放電特性評価の実験から、中性原子の存在が示唆された。中性原子が生成する要因として、光電子制御プラズマに特有の空間電荷効果が考えられる。ダイヤモンド基板近傍に生成された空間電荷層にイオンが侵入した場合、電荷交換によってイオンが中性化する。このため、基板には中性原子が衝突することとなり、基板からの持続的な電子放出(ガンマ作用)が抑制されることが実験で確かめられた。イオン照射による平坦化では、絶縁体であるダイヤモンド表面のチャージアップによるイオン照射量低減が問題となり、平坦化に支障があると懸念されていたが、この問題を一気に解決できる目処がたった。(2)sp2/sp3結合が混在したダイヤモンドライクカーボン膜は機械コーティングなどに利用されているが、その平坦化も重要な課題である。そのため、平坦なDLCコーティング膜合成方法とその解析評価手法の開発を行った。Ar希釈メタンを用いたDLC合成では、Arイオンによるスパッタリングとメチルラジカルによる膜成長の競合過程であることがわかった。平坦なDLC膜を形成するためにはイオンスパッタリングを抑制すればいいため、光電子制御プラズマによる低エネルギーイオンが有用であると考えられる。一方で低エネルギーイオンを用いるとDLC中の水素含有量が増加し、DLCの硬さが低減してしまう問題があったが、原料にCO2を混ぜることによってDLC膜中の水素含有量を低下できることがわかった。これまでの成果を踏まえ、平成29年度の目標を以下の通り設定する。(1)光電子制御プラズマイオン源を用いたダイヤモンド表面の平坦化実験:平成28年度に得られたダイヤモンド表面上の光電子制御プラズマ放電特性をもとに、ダイヤモンド表面の平坦化実験を行う。(2)光電子制御プラズマにより生成されたイオンのエネルギー分析;平坦化にはイオンエネルギーが重要な役割を果たすと考えられるため、これまでに整備したイオンエネルギー分析器の稼働に向けた準備を進める。平成28年度の研究においてイオンエネルギー分析器のハードウェアは完成しているため、平成29年度は分析器制御のためのソフトウェアの開発、および測定データから実際にエネルギーを求めるための解析プログラムの開発を進めていく(3)比較用DLC試料の合成:平坦化実験の比較試料として利用するDLCの合成も並行して進める。

特に酸素や窒素をドープしたDLCは硬さや表面粗さを制御することができるため、光電子制御プラズマイオン源を用いた平坦化実験に必要な試料として利用できる。また、平坦化したDLCは低摩擦材料としての応用も期待できるため、合成したDLCは共同研究先に提供し、摩擦係数や摩耗特性などの機械特性評価も行う。(4)グラファイト表面平坦化への挑戦:グラファイト表面に高エネルギーイオンを照射するとsp3結合が形成されてしまうため、グラファイト表面の平坦化についてイオンアシスト表面拡散研磨が有力と考えられる。そこでグラファイト表面の平坦化にも挑戦する。表面工学論文投稿料として予算を確保していたが、平成28年度中に出版できなかったため。平成29年度の助成金と合わせて、平成29年度に出版される論文の投稿料として使用する。