hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
共有結合性単結晶の三次元塑性変形機構の解明による革新的X線集光・分光ミラーの創生

本研究では,高温加圧加工法による共有結合性単結晶の三次元高温塑性変形機構を材料学的・応力解析的見地から解明し,さまざまな可能性を秘めた革新的X線集光・分光ミラーへの応用を試みることを目的として以下の成果を得た.変形の各種パラメータ依存性変形の温度・負荷荷重・歪速度依存性を詳細に調べることから研究に着手した.融点近傍から融点-300°Cまで加工温度をふり,負荷荷重,歪速度を変えて高温加圧加工を行った.その結果,融点近傍では低荷重でも加工が完了するのに対し,低温では荷重を増やさなければ変形そのものが完了しない,クリープ変形量も極めて小さいことがわかった.また,低温変形では変形そのものが目的形状に達しても,結晶内部の格子面に乱れが生じていることがX線回折実験から明らかとなっており,塑性変形過程に導入される転位が結晶性を乱していることが示唆された.一方で,加工速度を遅くすることで,結晶性の乱れがわずかに改善されることも明らかとなった.以上のことから,低温では転位の成長速度と結晶の変形速度との間に不整合が生じたと考えられる,融点近傍の高温変形ではカーボン製金型の表面粗さ等を反映した結晶表面の面粗さの乱れが観察された.これは応用を考えた場合に,格子面の不均一変形による集光度の低下を引き起こすことが考えられるため,これの抑制に研究期間の後半を費やした.結果として,ウエハのセッティングプロセス,高温加圧加工プロセスを改良することにより,表面粗さを改善することに成功した.表面の不均一変形は変形にともなう転位生成の優先サイトとなりうる為,これが抑制されなければ観察すべき転位分布の再現性が損なわれてしまう.本結果により,次年度以降の転位分布観察,変形過程の把握および変形メカニズム解明に道が拓けた.本研究では,高温加圧加工法による共有結合性単結晶の三次元高温塑性変形機構を材料学的・応力解析的見地から解明し,さまざまな可能性を秘めた革新的X線集光・分光ミラーへの応用を試みることを目的として以下の成果を得た.変形の各種パラメータ依存性変形の温度・負荷荷重・歪速度依存性を詳細に調べることから研究に着手した.融点近傍から融点-300°Cまで加工温度をふり,負荷荷重,歪速度を変えて高温加圧加工を行った.その結果,融点近傍では低荷重でも加工が完了するのに対し,低温では荷重を増やさなければ変形そのものが完了しない,クリープ変形量も極めて小さいことがわかった.また,低温変形では変形そのものが目的形状に達しても,結晶内部の格子面に乱れが生じていることがX線回折実験から明らかとなっており,塑性変形過程に導入される転位が結晶性を乱していることが示唆された.一方で,加工速度を遅くすることで,結晶性の乱れがわずかに改善されることも明らかとなった.以上のことから,低温では転位の成長速度と結晶の変形速度との間に不整合が生じたと考えられる,融点近傍の高温変形ではカーボン製金型の表面粗さ等を反映した結晶表面の面粗さの乱れが観察された.これは応用を考えた場合に,格子面の不均一変形による集光度の低下を引き起こすことが考えられるため,これの抑制に研究期間の後半を費やした.結果として,ウエハのセッティングプロセス,高温加圧加工プロセスを改良することにより,表面粗さを改善することに成功した.表面の不均一変形は変形にともなう転位生成の優先サイトとなりうる為,これが抑制されなければ観察すべき転位分布の再現性が損なわれてしまう.本結果により,次年度以降の転位分布観察,変形過程の把握および変形メカニズム解明に道が拓けた.
薬物による肺胞上皮細胞障害とⅡ型－Ⅰ型分化転換および上皮間葉転移との関連解析

本研究によって、TGF-β1による上皮間葉転換(EMT)がA549などの株化培養肺胞上皮細胞において観察されること、肺障害性薬物でもTGF-β1と類似したEMT誘発作用が認められること、薬物によるEMT誘発には一部TGF-β1が関与する可能性のあることが明らかとなった。本研究で変化が認められた指標を活用することで、新規医薬品の肺障害性の有無を事前に予測するシステムの構築が可能と考えられる。薬物による肺障害、特に肺線維症や間質性肺炎は極めて重篤な障害であり時に致死的である。しかしその発現機構には不明な点が多く、また新規医薬品の肺障害性の有無を事前に予測するシステムは存在しない。本研究では、薬物の肺障害性および肺障害とII型-I型分化転換あるいは上皮間葉転換(Epithelial Mesenchymal Transition : EMT)との関係性について明らかにし、肺線維化などの薬物性肺障害のin vitro予測システムを開発することを目的としている。前年度までにブレオマイシン処置したラット肺胞上皮II型細胞由来の株化細胞RLE-6TNにおいて、EMTを示唆する細胞形態の変化(上皮細胞様の形態から線維芽細胞様の形態に変化)や上皮系マーカー遺伝子の減少、間葉系マーカー遺伝子の上昇が認められることを明らかにしてきた。本年度は、主にメトトレキサートを用い同様の検討を行った結果、以下の知見が得られた。1)RLE-6TNをメトトレキサート(0.03, 0.1 microM)で144時間(day 1day 6)処置したところ、ブレオマイシンと同様にEMTを示唆する細胞形態の変化やアクチンファイバーのリモデリングが観察された。2)また上皮系マーカーであるCytokeratin 19 (CK19)、Tightjunction protein ZO-1のmRNA発現が有意に減少し、間葉系マーカーであるFibronectin (FN)、Vimentin (VIM)のmRNA発現が有意に増加した。3)一方、ゲフィチニブを3, 10 microMの濃度で144時間処置した場合には、共焦点レーザー顕微鏡観察により部分的な形態変化を認めたものの大きな変化は観察されなかった。本年度はまず、ラット肺胞上皮II型細胞由来の株化細胞RLE-6TNを用い、主にbleomycinの影響について解析し、以下の知見を得た。1)100000cells/35mmdishで播種したRLE-6TN細胞を、直接的な細胞障害を引き起こさない濃度のbleomycin (0.1, 0.4 micro M)で144時間(day 1day 6)処置した。位相差顕微鏡および共焦点レーザー顕微鏡で観察した結果、紡錘状へと変化した細胞が多く観察され、EMTが誘導されていることが示唆された。さらに、ヒト肺がん由来A549細胞を用いた場合もRLE-6TN細胞とほぼ同様の結果が得られた。また、メトトレキサートによるEMTの誘発には、一部TGF-β1と共通のシグナル経路が関与する可能性が示唆された。以上の結果から、RLE-6TN細胞およびA549細胞は、薬剤によるEMT誘発の解析・肺障害予測に有用なin vitroモデル細胞系である可能性が強く示唆された。薬剤学メトトレキサート処置においてもブレオマイシン処置とほぼ同様な結果が得られたことからRLE-6TN細胞は薬剤によるEMT誘発の解析・肺障害予測に有用なモデル細胞系である可能性が強く示唆された。Bleomycinの処置条件を決定することができ(処置時間:144 hrs、濃度:0.4 micro M、播種数:100000cells/35mm dish)、RLE-6TN細胞は薬剤によるEMT誘導の解析・肺障害予測に有用なモデル細胞系である可能性が示唆された。ヒト肺がん由来A549細胞を用い、ラット由来RLE-6TN細胞の場合と同様にTGF-beta1,ブレオマイシン、メトトレキサートで処置し、共焦点レーザー顕微鏡による形態観察を行う。また遺伝子発現解析により、RLE-6TN細胞で変動が認められた上皮系マーカーであるCK19、ZO-1および間葉系マーカーであるFN、VIMのmRNA発現解析を行う予定である。あわせて、初代培養細胞のII型-I型分化転換過程に対する各種薬物の影響についても検討を進める予定である。

他の肺障害性薬物として抗がん薬(ゲフィチニブ、メトトレキサート)、抗不整脈薬(アミオダロン)等についても、株化培養細胞RLE-6TNおよびヒト肺がん由来A549細胞を用い、EMTが誘導されるか否か、共通して変動するマーカーは何かについて検討を行う予定である。一方、初代培養細胞のII型-I型分化転換過程に対する各種薬物の影響についても検討を進める。今年度は、主にラット肺胞上皮II型細胞由来の株化細胞RLE-6TNを用いた検討を行った。ラット肺から単離精製した初代培養細胞を用いた研究は次年度に行う予定としたため次年度使用額が発生した。初代培養細胞のII型-I型分化転換過程に対する各種薬物の影響についても検討を進めるため、実験動物の購入費及び初代培養細胞の単離・調製・培養用試薬等の購入費に当てる予定である。上記の推進方策に沿って検討を進めるので、研究経費は主に遺伝子発現解析、細胞培養関連試薬・器具、実験動物などの購入に充てる。また一部は、情報収集や研究成果の学会発表のための旅費に充てる。
表層型メタンハイドレート採取容器の開発とその生成史の解明

表層型メタンハイドレートの生成史を明らかにするために必要な未分解のメタンハイドレートを,採取したメタンハイドレート試料(メタンハイドレートと分解後の氷の混合物)から取り出す手法の開発を行った.内部観察可能なガラス製とステンレス製の高圧容器をそれぞれ設計・作製した.試料や容器の温度や圧力の制御のほか,加圧ガスの冷却や流量調節を行うことで,粒界や表面の氷を融解させ,メタンハイドレートのみを取り出すことを可能にした.これまで行ってきた基礎実験をもとに日本近海の海底下にも存在するメタンハイドレートの生成年代評価を実施していくためには,未分解のメタンハイドレートの採取が必須となる.初年度はROV(遠隔操作無人探査機)により作業可能な高圧保持試料回収容器の開発を試みた.試料回収後の保圧ロックシステムなどのアイデアについて検討したほか,海底探査技術を持つメーカーと全体設計や試作についての議論を重ねたところ,研究当初に想定していた計画案では総重量の問題などでROVでの実用化が難しいことがわかった.一方,海底から採取されたメタンハイドレートには分解の進んでいる箇所と比較的保存されている箇所があることがわかってきたことから,従来の方法(例えばピストンコアラー)で採取されたメタンハイドレート試料から未分解部分だけを選択的に取り出す手法の開発へ内容を変更し,研究を進めることにした.高圧容器において合成したメタンハイドレートの温度を保持ながら減圧することで,海洋調査で回収するメタンハイドレートの模擬試料を準備した.模擬試料の準備に最適な減圧速度についての検討を実施した.高圧下での模擬試料の分解する様子の観察をすすめるため,内部観察できるガラス製の高圧容器を用いた観察システムの構築を行った.今後,模擬試料の分解の様子を観察し,分解した箇所と未分解の箇所の選別をすすめることで,未分解試料のみ選択的にとり出す手法の開発を進めるとともに,本手法の優位性について検討を行う.これまで行ってきた基礎実験をもとに日本近海の海底下にも存在するメタンハイドレートの生成年代評価を実施していくためには,未分解のメタンハイドレートの採取が必須となる.今年度は海洋調査で採取する「分解水を含むメタンハイドレート試料」から「未分解のメタンハイドレート」を回収する技術開発を行った.まず,前年度に構築した「内部観察可能なガラス製高圧容器」を用いてメタンハイドレートの分解実験を実施し,未分解試料の回収の可能性について検討した.温度圧力条件を調整することで,想定通り未分解のメタンハイドレートを回収することが可能であることを明らかにした.しかし,本実験装置に挿入する試料のサイズは小さく,その後の分析に必要な試料量を得ることができなかった.この課題を克服するため,同じ温度圧力条件で実験できるステンレス製高圧容器の設計を行うことにした.海洋調査で回収される一般的なコア試料から圧力容器の直径を決定し,圧力容器上部に設置したゲージポートにボアスコープを挿入することで,圧力容器内部の様子を観察できるようにした.本装置を用いてメタンハイドレートの減圧分解実験をすすめたところ,平衡圧以下で激しく発泡しながら分解する様子を観察した.温度圧力条件を調整することで,ガラス製高圧容器と同様に未分解メタンハイドレート試料の回収が可能であることを明らかにした.今後,本装置を用いて海洋調査で採取したメタンハイドレート試料から未分解部分を回収し,メタンハイドレートの年代推定を行う.2つの高圧容器を設計・開発し,当初課題であった「未分解のメタンハイドレート」の回収にめどがついた.本装置を用いることで,これまでに採取してきた天然のメタンハイドレート試料への適応が可能となることから,おおむね順調に進展していると考えている.前年度開発した,海洋調査で採取する「分解水を含むメタンハイドレート試料」から「未分解のメタンハイドレート」を回収するためのステンレス製の高圧容器を用い,メタンハイドレートの分解実験を遂行した.分解の様子を観察したところ,加圧過程において容器内部の温度が上昇し,氷だけでなくメタンハイドレートも分解してしまうことが判明し,その抑制を行うための更なる工夫を装置に施した.対策として,容器へ導入する直前に液体窒素を用いて加圧ガスを冷却する,加圧ガスのフロー量を調整する,分解実験前の容器の冷却温度を調節することを行った.その結果,高圧容器に導入するガスの温度は低くなり,加圧ガスのフロー量が大きい方がメタンハイドレートの分解なしに高圧容器内をメタンハイドレートが安定となる高圧低温条件にすることができた.また,装置の事前冷却温度を4°C以下にしておくと,加圧過程でメタンハイドレートの分解を抑制できることがわかった.これらの実験条件のもとで,メタンハイドレート試料と氷試料を同時に高圧容器に入れ,3時間その場観察したところ,時間経過とともに氷は溶けしまうが,メタンハイドレートは溶けきることなく容器内に残ることが観察された.また,メタンハイドレート試料の粒界などにある氷も溶け出すことが観察され,当初計画していたメタンハイドレートと氷がともに含まれる試料からメタンハイドレートのみ取り出すことが可能であることが明らかになった.当初計画では,開発した装置を用いて「未分解メタンハイドレート試料」を取り出し,その分析をすすめることで年代推定を行う計画であったが,メタンハイドレート試料を取り出すにあたって想定していなかった課題が判明し,その克服に時間を要した.前年度に引き続き,海洋調査で採取する「分解水を含むメタンハイドレート試料」から「未分解のメタンハイドレート」を回収するためのステンレス製の高圧容器を用い,メタンハイドレートの分解実験を遂行した.前年度末に明らかとなった「圧力容器へ導入するガスによる加熱(加圧時)のため試料が過剰に溶解するという課題」の対応をすすめたところ,容器にセットした試料が全て融解してしまうことがあった.

貴重な天然のメタンハイドレート試料から確実に未分解のメタンハイドレートを採取するため,今年度は高圧容器を用いた分取法の実験手順の最適化をすすめた.高圧容器下部を氷水にて冷却後,液体窒素で冷却した「分解水を含むメタンハイドレート試料」を入れ,容器を密閉し,窒素ガスを導入することで0°C,数十気圧となるように調整した.窒素ガスの導入時にメタンハイドレート試料が昇華するという問題もあったが,窒素ガスのフロー量の調整とメタンハイドレート試料サイズを選択することで,未分解のメタンハイドレートを残すことが可能となった.また,実験に用いるメタンハイドレート試料に含まれる未分解のメタンハイドレートの割合も,分取がうまくできるかという結果に影響することがわかってきた.今後の分析をすすめていく際には,未分解のメタンハイドレートを多く含む採取試料を選別し,その試料を用いて分解実験をすすめ,分析対象となるメタンハイドレートを得ることが必要であることが明らかとなった.表層型メタンハイドレートの生成史を明らかにするために必要な未分解のメタンハイドレートを,採取したメタンハイドレート試料(メタンハイドレートと分解後の氷の混合物)から取り出す手法の開発を行った.内部観察可能なガラス製とステンレス製の高圧容器をそれぞれ設計・作製した.試料や容器の温度や圧力の制御のほか,加圧ガスの冷却や流量調節を行うことで,粒界や表面の氷を融解させ,メタンハイドレートのみを取り出すことを可能にした.当初計画では,初年度に高圧保持試料回収容器の開発を終え,試作器の作製を完了している計画であったが,研究実績の概要でも述べた通り,試作器の開発に成功してもその運用が困難であることが明らかとなったため,当初計画を見直す判断をした.並行して行っていた研究で,海洋調査で採取した表層型メタンハイドレートの内部構造に関する研究から,表層型メタンハイドレートを採取すると,一部は未分解に近い状態で保存されていることが判明したため,この未分解試料のみを分別して採取できれば,研究の最終目標であるメタンハイドレートの生成史の評価が可能になるものと予想される.そこで,研究内容を未分解メタンハイドレートの分別回収技術の開発とし,研究開発を進めてきた.このような経緯から,現在までの達成度は当初計画に比べてやや遅れ気味となっている.本装置を用いて,これまでに採取した天然のメタンハイドレート試料に適応し,未分解部分のメタンハイドレート試料を用いた生成年代推定をすすめ,時間軸を含む資源量評価をすすめていく計画である.適切な実験条件を明らかにすることができたため,今後は海洋調査で採取したメタンハイドレート試料を用いて,未分解のメタンハイドレート試料の取り出しをすすめ,そこに含まれるメタノールやホルムアルデヒドを分析し,年代推定を進めていく計画である.
租税状況とコーポレート・ガバナンスの関係性

租税状況とは租税支払いを進める企業の状況を意味する用語である。本研究の最大の成果は租税負担削減行動とコーポレート・ガバナンスの関係を実証的に示したことにある。もう少し詳細に説明すると、本研究の成果は4点にまとめられる。第1に、移転価格税制の適用に関する新聞報道に対して、資本市場は企業の将来性を示唆する変数にプラスに反応するものの全体としてはネガティブに反応する。第2に、経営者報酬の決定に企業の租税状況はポジティブな影響を持つ。第3に、国際会計基準(IFRS)の規程は連結納税制度の採用にポジティブな影響を持つ。第4に、移転価格税制の市場反応を生み出すものとして、無形資産が関わることを示した。本年度の研究実績は3つのアプローチによってまとめられる。第一のアプローチは、ストック・オプション(S.O.)訴訟に関わる市場反応と、その根底にある税務状況との関係の調査である。分析結果としては、S.O.行使による行使益を一時所得とする判決に好感する反応は観察された。他方、給与所得とする判決では、市場参加者の失望を示す反応を観察している。本研究の含意として、市場参加者にとって租税関連事象の情報価値が高いことを示唆しており、今後も租税関連事象に市場参加者は強い関心を寄せることを暗示する。租税関連事象は株主の利害と密接に関わることから、租税関連事象がS.O.のアラインメント効果に与える影響を今後は分析していく予定である。第二のアプローチは、経営者の租税回避行為と利益調整行動の関連性の調査である。本研究の成果は、租税回避行為が経営者の利益調整行動が原因となっている可能性を示唆した点である。大沼[2010]では、税務計画を通じた経営者の利益調整行動の可能性を検証した。分析の結果、租税回避行為と利益調整行動は有意に負に関連することが明らかになった。この結果は先行研究であるFrank et al.[2009]の結果とは、明確に相違する。米国企業と異なり、日本企業は利益調整を進める一方で租税回避行為を行うものの、一方が他方を抑制する関係にあることが明らかになった。第三のアプローチは、移転価格税制を巡る国税当局と企業との関連性についての研究である。加藤[2010]では施行20年を経た我国の移転価格税制の課税状況について統計を用いながら執行状況について考察している。大沼[2011]はイベントスタディの手法を用いて、移転価格税制による査察を受けたことを自発的に開示した企業に対する市場反応を調査する。分析の結果、移転価格税制の適用に伴って租税負担に変化が現れるという自発的開示情報は、一貫してネガティブな情報として市場から評価された。今年は初年度ということも有り、研究目的に沿って進みつつも、まだ途上にある。今後は租税関連事象に対する市場反応を中心に、租税状況とコーポレート・ガバナンスの関連性について検証していくことを予定している。平成23年度は研究代表者と研究分担者の全員で移転価格税制についての新聞報道と企業評価の関連性について検証した。研究の目的としては、税務状況とコーポレーと・ガバナンス構造との関連性を検証することであった。しかし、平成23年度は時間的な制約もあったことから、移転価格税制の運用について税務当局から何らかの指摘を受ける企業に対して、市場はどのような評価を下すかを、株価データを利用して検証した。本研究ではFama-Frenchの3ファクターモデルを用いてイベントスタディを実施し、移転価格税制の運用に関して税務当局から指摘を受ける企業は、強いマイナスの評価を受けることが明らかになった。平成24年度は研究実施計画に沿って、市場からのマイナス評価が企業の税務状況、コーポレート・ガバナンス構造と系統的に関係するかを検証する計画である。ストック・オプションと税務状況の関連性については、今年度はストック・オプションについての交付条件と市場評価の関連性を中心に検証を行った。ストック・オプションについての2種類の判決が下された日の、それぞれの株式市場超過リターンとストック・オプションの交付条件は有意に関連することが明らかになった。ストック・オプションの交付条件は企業のコーポレート・ガバナンス構造とも密接に関係する。株式市場はこうした関係を透徹して評価していると示唆される。その一方で、経営者報酬とコーポレート・ガバナンス構造はどのように結びつくのか、これと税務状況はどのような関係にあるかを、財務データ等を通じて分析した。分析の結果、税務状況として租税負担の軽い企業(すなわち税負担削減行動を実行している企業)ほど経営者報酬は高い。税務計画はリスクの高いプロジェクトであり、これに企業は経営者報酬の形で答えているという示唆が得られる。こうした企業ほど外部取締役を取締役会に招聘していたり、機関投資家の株式保有割合も高いことが分かる。もう一つの研究プロジェクトとして、大沼研究室の大学院生である佐々木和弘氏との共同研究において、税負担削減行動を実行する企業と負債比率の関係を検証した。

分析の結果、負債比率の高い企業ほど税負担削減行動に積極的ではないことが明らかになった。税負担削減行動はリスクの高いプロジェクトであり、定額のリターンしか期待できない債権者らはこうした行動に対し、抑制的であるという仮説が実証されたものと考えられる。本年度は租税状況とコーポレート・ガバナンスとの関係性を、前年度までの調査を継続させてさらなる検証を行った。前年度から継続中の研究計画の一部は完遂したものの、研究計画の半分程度は研究途上で研究期間は修了した。とはいえ、具体的には以下の3点について、一定程度の区切りを見いだすことは出来た。1)2002年度に導入された連結納税制度を題材に、連結納税制度を採用する企業の属性について調査を行った。分析の主眼は連結納税制度採用企業のコーポレートガバナンス構造に特徴が見られるかどうかという点であった。分析より、外部取締役が多く取締役会に属する企業ほど連結納税制度採用の傾向が高いことが分かった。2)移転価格税制に関する新聞報道に対する資本市場の反応をイベントスタディを通じて分析した。分析を通じて、海外売上高比率や売上高広告宣伝費比率のような企業の将来性や透明性を示唆する変数、経営者報酬のような経営者インセンティブを表す変数に市場はプラスに反応することが分かった。3)研究開発税制が企業の研究開発(R&D)投資にあたえる影響と、この税制が租税負担削減行動を誘引するかを検証した。分析によって研究開発税制がR&D投資の水準を左右し、R&D投資が企業の租税負担削減行動の水準に影響を与えていることを実証的に示した。本年度の研究の中心テーマはコーポレート・ガバナンスと租税状況の関係性を、上場企業を対象に調査を行うことである。本年度は研究プロジェクト3年目ということで、前年度から継続中の研究計画の完遂およびその発展的な問題の検証を最大の目標としていた。具体的には以下の3点の研究計画が一定程度達成された。1) 2002年度に導入された連結納税制度を題材に、連結納税制度に加入する企業の属性について調査した。その調査データを基に、連結納税制度に加入して、且つ租税回避行為に積極的な企業のコーポレート・ガバナンス構造はどうなっているかを実証的に検証した。分析の結果コーポレート・ガバナンス構造が頑健な企業ほど連結納税制度を導入する傾向にあることが明らかになった。2)経営者報酬及び賞与の支給状況は、租税回避行為の遂行状況と何らかの関係を持つかどうかを分析した。分析の結果、租税回避行為に積極的な企業ほど経営者報酬とコーポレート・ガバナンスの強度は高い関係性を有することが示された。また、租税回避行為に積極的に取り組む経営者の意識に対して外部機関投資家は賛意を示していると考えられる。租税回避行為に積極的な企業を外部機関投資家は評価するからこそ、経営者報酬に一貫して肯定的な関係を示す。3)移転価格税制適用報道に対する証券市場の反応をイベント
断続切削における工具表層の過渡的温度特性と熱化学反応性が工具摩耗に及ぼす影響

本研究では, 2本の光ファイバを組み合わせた新たな温度測定方法を開発し,エンドミル加工中の工具刃先表層の加熱冷却特性について調べた.理論的にも検討している.アップカットでは切削直後に温度が最大となり,ダウンカットでは切削中に最大となる.工具表層において切削時間10msの間に約0. 5mmあたり300°Cの勾配を持つ加熱と冷却の繰り返し負荷を受けている. 1回あたりの切削時間の違いが工具の摩耗に及ぼす影響は小さい本研究では, 2本の光ファイバを組み合わせた新たな温度測定方法を開発し,エンドミル加工中の工具刃先表層の加熱冷却特性について調べた.理論的にも検討している.アップカットでは切削直後に温度が最大となり,ダウンカットでは切削中に最大となる.工具表層において切削時間10msの間に約0. 5mmあたり300°Cの勾配を持つ加熱と冷却の繰り返し負荷を受けている. 1回あたりの切削時間の違いが工具の摩耗に及ぼす影響は小さい今年度は,2本の光ファイバを連結させた新たな熱放射温度計およびエンドミル加工実験装置を作成し,アップカットおよびダウンカットなどの断続切削における工具すくい面表層の周期的な温度変化について明らかにした.被削材にはチタン合金を,工具材種には超硬合金を使用した.工具チップには,温度測定用の光ファイバを挿入するための穴がチップ裏面から工具近傍まで開けられており,穴深さを変えることにより,すくい面から任意の深さにおける加工中の温度特性を測定することができる.光ファイバを主軸内を通し,主軸他端において別の光ファイバに接続することにより,高速回転している工具先端からの熱放射を温度計へと伝送することができる.工具内部の温度の理論解析には,8分の1半無限体モデルを使用した.計算は,エンドミル加工中に工具と切りくずとの接触長さの変化を取り入れて行った.アップカットにおけるすくい面直下の加工中の温度は,切削開始から少し遅れて徐々に上昇し,切削終了直後に最大値に達し,切削後は徐々に減少していく.一方でダウンカットにおけるすくい面直下の温度は,切削開始直後に急激に上昇し,切削の途中で最大値に達したのち,切削の途中で既に減少をし始めていた.このことは加熱過程での切削工具への熱衝撃はダウンカットの方がアップカットより大きく,冷却過程においてはアップカットの方がダウンカットより大きいことを示唆している.工具すくい面から内部方向への温度については,すくい面からの深さが増加するにつれて温度は減少し,温度のピークに時間遅れが生じていた.主切れ刃から0.6mmの位置において,工具チップの内部方向への温度勾配は0.5mmあたり約300°Cであった.切削中のすくい面表層の温度変化の特性は,アップカット,ダウンカットともに,計算結果と実験結果は良く一致した.エンドミル加工および定切込み断続切削における工具刃先の加熱冷却特性について調べている。エンドミル加工における工具刃先の加熱冷却特性について、2本の光ファイバを連結させた熱放射温度計を用いることで高速回転している工具刃先からの熱放射を検出している。被削材にチタン合金、工具に超硬とサーメットを使用し、アップカットとダウンカットにおける相違を調べた。工具チップにあけた温度測定用の穴深さを変えることにより、すくい面から工具内部方向への温度勾配を測定している。アップカットでは切削開始から少し遅れて温度が上昇し、切削直後に最大値に達して冷却していくが、ダウンカットでは切削直後に急勾配で温度が上昇し、切削の途中で最大値に達して減少をし始める。加熱過程での切削工具への熱衝撃はダウンカットの方が大きく、冷却過程ではアップカットの方が大きい。工具内部方向への温度勾配は、アップカットの場合では冷却に伴う変化がダウンカットと比べると急であり熱的な負荷は大きい。超硬とサーメットを比較すると、サーメットの方が温度勾配は急であり、工具の熱伝導率の違いによるものと考えられる。ダイヤモンド工具を使用した断続切削実験では、切削長さを1mm、5mm、10mmと変えることにより、切削時間を0.1ms、0.5ms、1.0msと変化させ影響を調べた。切削速度は600m/minで、被削材はステンレス鋼とした。工具刃先温度は切削点から工具を透過してくる熱放射をダイヤモンド裏面から検出することにより測定した。切削時の工具刃先温度は、切削時間が短いほど低く、切削開始から定常的な温度に至るまでの時間遅れによるものと考えられる。工具摩耗については大きな違いはなく、0.1msから1.0msの間において切削時間が工具摩耗に与える影響は小さい。断続切削においては、1回あたりの切削長さを短くしていくと工具刃先の温度が定常温度に達する前に切削が終了し、工具摩耗の低減につながることが指摘されている。本年度は単結晶ダイヤモンド工具を使用し、切削長さを変えた3種類の断続切削実験を行い、1回あたりの切削時間の違いによる切削温度と工具摩耗の変化について調べた。工具形状は頂角120°の角すいとし、被削材にはステンレス鋼を使用した。被削材は円柱形状で端面を凸形としており、凸部の幅を変えることにより1回あたりの切削時間を変えている。切削速度は600m/min、切込みは20μm、送りは10μmである。切削長さを1mm、5mm、10mmとすることにより、1回あたりの切削時間はそれぞれ1ms、0.5ms、0.1msとなる。

切り込みは切削距離が2m毎に再設定している。切削中の工具刃先温度の測定には熱放射温度計を使用し、切削中に工具と切りくずとの接触面から放射され工具内を透過してくる赤外線を工具裏面で検出することにより切削中の温度を測定した。切削中の工具刃先温度は、切削直後に急激に上昇するが、上昇の割合は次第に緩やかになり、1ms未満のうちに定常的な温度となる。切削中の工具刃先温度は、切削時間が0.1ms、0.5ms、1.0msの場合、最大でそれぞれ約370°C、400°C、420°Cであり、切削時間が短いほど切削中に到達する温度は低い。切削の進行に伴う工具摩耗は、切削後の工具先端摩耗幅を測定したところ、1回あたりの切削時間によらずほぼ一定であり、切削時間が短くなると工具摩耗が低減する現象は見られなかった。一方で工具すくい面の摩耗については、切削時間が長くなるほど大きく摩耗していた。これは切削時間の違いではなく切削長さの違いによるものであり、切削時間が長くなると切りくず長さが長くなり、工具と切りくずとの接触長さが増大した結果すくい面摩耗の増大につながったと考えられる。
減数分裂期組換え体形成過程の解析:一分子染色体の遺伝情報変化検出方法の確立による

酵母に外来遺伝子を導入して、培地に加えたチミジン誘導体をDNAに効率よく取込むことのできる株を作成した。DNAに取込まれたチミジン誘導体は、その誘導体に特異的に反応する蛍光標識した抗体を用いて、それらをfocusとして顕微鏡下で観察することができた。この系を用いて減数分裂期組換えに伴って起こるDNA合成(MRDS:Meiotic Recombination DNA Synthesis)を酵母で初めて検出し、そのMRDSについて以下のことを明らかにした。1.減数分裂期組換え欠損変異株(spo11Δ)と野生型株を対比して、減数分裂期に導入後、3時間以降にチミジン誘導体を培地に添加するとDNA複製とは区別してMRDSを特異的に標識できることを発見した。2.MRDSが行われる時期は、組換えに関与する蛋白質Rad51の解離の後、シナプトネマ複合体形成の直前か形成時であった。3.MRDSの行われる場所は、DNA combing法にFISHを組合わせた方法を用い、(1)DNA二重鎖切断の起こる組換えのホットスポット領域に集中していること、(2)DNA二重鎖切断のどちら側かに存在するか、または切断部位をまたいで存在するものもあることを明らかにした。(3)野生株ではどちらか片側に存在するものが、交叉型組換え欠損株(mer3Δ)において切断部位をまたいで存在するものが多いことを明らかにした。それぞれ交叉型組換え、非交叉型組換え由来のMRDSと考えられ、これらのMRDSの存在様式は、現在主流となっている組換えモデルの直接的な証拠となる。4.野生株のMRDSの長さは、1-2kbのものが大部分であった。また交叉型組換え欠損株(mer3Δ)では1kb程度とMRDSの長さが短いことがわかり、MRDSの長さと組換えの種類の関係を論じることができた。この系を用いて減数分裂期組換えに伴って起こるDNA合成(MRDS : Meiotic Recombination DNA Synthesis)を酵母で初めて検出し、そのMRDSについて以下のことを明らかにした。1.減数分裂期組換え欠損変異株(spo11Δとrad50S)と野生型株を対比して、減数分裂期に導入後、3時間以降にチミジン誘導体を培地に添加するとMRDSを特異的に標識できることを発見した。2.MRDSが行われる時期は、組換えに関与する蛋白質Rad51が、染色体上への結合が終わり解離の後、シナプトネマ複合体形成の直前か形成時であった。3.MRDSの行われる場所は、DNA combing法にFISHを組合わせた方法を用いて、(1)DNA二重鎖切断の起こる組換えのホットスポット領域に集中していること、(2)DNA二重鎖切断のどちら側かに存在するか、または切断部位をまたいで存在するものもあることを明らかにした。(3)これらのMRDSの存在様式は、主流となっている組換えモデルで説明できることが分かった。4.MRDSの長さは、1-2kbのものが大部分であった。これらの成果を含む研究論文は、作成が終り、欧米雑誌に投稿中である。また、現在、減数分裂期組換えによって形成される二種の組換え体、交叉型と非交叉型組換え体の間で、MRDSの長さと分布がどのように異なるかを調べ、組換え機構の詳細な解明を行っている。
RNAポリメラーゼIIを中心とした蛋白質相互作用による転写調節機構の解析

1.分裂酵母RNAポリメラーゼII(PolII)を構成するRpb1-Rpb12の12種のサブユニット蛋白質のうちRpb4を除く11種をコードするcDNAの1つまたは二つを組み込んだバキュロウイルスを作製し、これらを組み合わせた共感染により、サブユニット蛋白質を任意の組み合わせで、培養昆虫細胞内に発現されることに成功した。発現細胞内で構成されたサブユニット複合体の単離のため、Rpb3をグルタチオン-S-トランスフェラーゼとの融合蛋白質として発現し、Rpb1にはヒスチヂンタグ配列を付加した。11種のサブユニットを共発現した細胞抽出液からのグルタチオンアフィニティー、ニッケルイオンアフィニティーによる分離により、Rpb1,2,3,5,7,8,11の7サブユニットによる複合体が単離された。少数のサブユニットの共発現実験により、(1)Rpb1,2,5,7,8,11は、それぞれ、Rpb3と直接相互作用する。(2)Rpb11は、Rpb3との相互作用によりPolIIに集合する。(3)Rpb11によりRpb3-Rpb8の相互作用が強化される。(4)Rpb8により、Rpb1-Rpb3の相互作用が強化される。以上が明らかとなり、サブユニット集合過程での多重相互作用の重要性が示された。今後は、この系に改良を加えて、完全なPolIIの再構成を目指す。2.分裂酵母rpb4遺伝子を単離した。rpb4遺伝子、組換えRpb4蛋白質、抗Rpb4抗体等を用いた解析により以下の知見を得た。(1)分裂酵母Rpb4は、解析が先行している出芽酵母RPB4とは一次構造が大きく異なり、高等生物のRpb4と類似である。(2)出芽酵母RPB4は、一部のPolIIにしか含まれないが、分裂酵母Rpb4は、高等生物のものと同様、全てのPolIIに含まれる。(3)出芽酵母RPB4は必須遺伝子ではないが、分裂酵母Rpb4は必須遺伝子である。(4)分裂酵母、出芽酵母の異種間でRpb4-Rpb7のヘテロ二量体形成が可能である。以上より、分裂酵母PolIIは、高等生物PolIIのより優れたモデルであると言える。
２核性を獲得した繊毛虫における核ー細胞質間輸送系の複合適応形質進化

原生生物の繊毛虫類は、同一の細胞質に機能の異なる2種類の細胞核(大核と小核)を持つ2核性という形質を備えているが、進化過程のいつ、どのようにして2核性が獲得されたのかは明らかになっていない。2核性の獲得段階では、核機能を制御するための分子基盤である核ー細胞質間輸送を担う輸送運搬体と、輸送される基質および輸送通路の核膜孔複合体が、それぞれの結合親和性を維持しながら複合的に適応進化する必要がある。本研究は、2種類の核の核膜孔複合体の違いを作り出している核膜孔タンパク質(ヌクレオポリン)、その違いに依存して運び分けをおこなう輸送運搬体、および運搬体が認識する輸送基質の核局在化シグナルを同定し、それぞれの因子間における相互作用の特異性、効率性を明らかにすることで、2核性獲得過程における核輸送システムの複合適応形質進化の分子機構の理解を目指した。本年度は、免疫沈降法とマススペック解析により、繊毛虫テトラヒメナ(Tetrahymena thermophila)の大核と小核のヌクレオポリンのほぼ全てを同定した。動物、酵母、高等植物では、核膜孔複合体は、約30種類のヌクレオポリンから構成されることが知られているが、テトラヒメナにも主要なヌクレオポリンは全て存在し、核膜孔複合体の基本構造はよく保存されていた。多くは両核の核膜孔複合体に共通するヌクレオポリンであったが、それぞれの核に特異的なものも、既に明らかにしていたNup98以外に複数種類存在することが分かった。本年度の研究により、大核と小核の核膜孔複合体の構成成分の相違をほぼ完全に明らかにできた。この成果は、大核と小核の核膜孔複合体の機能が異なる理由を明らかにするために必要不可欠な情報を提供するものである。24年度が最終年度であるため、記入しない。単細胞生物の繊毛虫は、大核と小核という機能の異なる2種類の核を持つ。このような2核性の獲得に至った進化過程では、核機能の制御基盤である核輸送系を構成する様々な因子が、お互いの親和性を保ちながら複合的に形質進化したと考えられる。本研究では、2核で使い分けされている核膜孔複合体タンパク質と、それに対応した輸送運搬体ならびに核局在化シグナル(NLS)を同定し、因子間の相互作用の特異性、効率性などを調べることで、繊毛虫の核輸送系に生じた複合適応形質進化を検証する。23年度は、繊毛虫テトラヒメナがもつ輸送運搬体のimportin-βファミリータンパク質の探索、ならびに核選択的NLSの配列決定を行った。輸送基質を捉え、核内へ輸送する運搬体の主たるものはimportin-βファミリーに属するタンパク質群である。従って、importin-βファミリーには、大核輸送を行うものと、小核輸送を行うものが存在するはずである。そこで、importin-βファミリーと考えられる全てのcDNAをクローニングし、それらのGFP融合体の細胞内局在における核選択性を確認した。その結果、両核に局在するもの、大核特異的に局在するものの他に、これまで知られていなかった小核特異的に局在するものを新たに2種類発見することができた。一方、大核タンパク質のヒストンH1、ならびに小核タンパク質のMLHから、特異的核局在を可能にしている内部配列の絞り込みを行い、H1から大核特異的NLS活性をもつ部位を2ヶ所、MLHからも小核特異的NLS活性をもつ部位を2ヶ所、同定することに成功した。これらの配列はいずれもNLSのコンセンサス配列とは一致せず、テトラヒメナに特有の配列であることが分かった。以上の結果から、繊毛虫では、核膜孔複合体タンパク質だけでなく、運搬体ならびにNLSも2核間で明確に機能分化していることが明らかとなった。

本年度の研究により、大核と小核の核膜孔複合体の構成成分の相違をほぼ完全に明らかにできた。この成果は、大核と小核の核膜孔複合体の機能が異なる理由を明らかにするために必要不可欠な情報を提供するものである。24年度が最終年度であるため、記入しない。核輸送運搬体であるimportin-βファミリーと予想される全ての分子種のクローニングと細胞内局在観察が完了したこと、ならびに大核または小核にそれぞれ特異的に輸送される核局在化シグナルの配列を決定できたことは、当初の計画通りである。核膜孔タンパク質のNup98と核輸送運搬体との相互作用を調べる。大核のNup98、小核のNup98にそれぞれ特異的あるいは優先的に結合するimportin-βを見出し、リコンビナント合成したNup98のFGリピート領域との結合特性を調べる生化学的な解析を実施する予定である。同時に、大核局在化シグナルまたは小核局在化シグナルを特異的に認識し、核内へ輸送する運搬体を特定するため、それぞれのシグナルをベイトにした共沈実験を行い、回収されたタンパク質画分の解析を行う。
ディーゼル排気暴露ラット肺での炎症発症機構に関する研究

ディーゼル排気微粒子(DEP)がin vitroにおいて内皮依存性弛緩反応を抑制することを我々はすでに報告したが、その作用機構が内皮由来弛緩因子の消去によることを本研究で明らかにした.またその消去にはDEPから生成されるスーパーオキシドが重要な役割を果たし,このときPeroxynitriteが生成される可能性があることを示した.DEPをラット気管内に繰り返し投与すると,肺胞内にマクロファージ,好中球,リンパ球,好酸球の遊走を認めた,また細胞傷害や,血管透過性の亢進によると考えられる肺胞洗浄液中のタンパク量の増加を認めた.これらのことからDEPの経気道投与により肺で炎症がおきることを示唆した.またDEPを経気道投与したラットの肺胞中の細胞(マクロファージ,好中球)からPeroxynitriteが生成されることを認めた.さらにこれらの細胞からスーパーオキシドの産生を惹起するホルボールエステル(TPA)の刺激により,Peroxynitriteの生成が増大したことから,DEPから生成されるスーパーオキシドが,肺胞内でPeroxynitriteの生成をさらに増加する可能性があることを示唆した.以上の結果DEPによる肺での炎症は肺胞中のマクロファージや好中球から産出された一酸化窒素(NO)やスーパーオキシド,およびDEPから生成されたスーパーオキシドにより生成されるPeroxinitriteによると結論した.また血管内で内皮から産出されたNOを消去することが,血管内でのNOによる炎症細胞の遊走の抑制など,炎症発症を抑制する作用を阻害することにより,また血管内でのPeroxynitriteの生成により炎症発症に関与すると考えられた.ディーゼル排気微粒子(DEP)がin vitroにおいて内皮依存性弛緩反応を抑制することを我々はすでに報告したが、その作用機構が内皮由来弛緩因子の消去によることを本研究で明らかにした.またその消去にはDEPから生成されるスーパーオキシドが重要な役割を果たし,このときPeroxynitriteが生成される可能性があることを示した.DEPをラット気管内に繰り返し投与すると,肺胞内にマクロファージ,好中球,リンパ球,好酸球の遊走を認めた,また細胞傷害や,血管透過性の亢進によると考えられる肺胞洗浄液中のタンパク量の増加を認めた.これらのことからDEPの経気道投与により肺で炎症がおきることを示唆した.またDEPを経気道投与したラットの肺胞中の細胞(マクロファージ,好中球)からPeroxynitriteが生成されることを認めた.さらにこれらの細胞からスーパーオキシドの産生を惹起するホルボールエステル(TPA)の刺激により,Peroxynitriteの生成が増大したことから,DEPから生成されるスーパーオキシドが,肺胞内でPeroxynitriteの生成をさらに増加する可能性があることを示唆した.以上の結果DEPによる肺での炎症は肺胞中のマクロファージや好中球から産出された一酸化窒素(NO)やスーパーオキシド,およびDEPから生成されたスーパーオキシドにより生成されるPeroxinitriteによると結論した.また血管内で内皮から産出されたNOを消去することが,血管内でのNOによる炎症細胞の遊走の抑制など,炎症発症を抑制する作用を阻害することにより,また血管内でのPeroxynitriteの生成により炎症発症に関与すると考えられた.1.内皮細胞から産生されたNOのディーゼル排気微粒子(DEP)による消去の機構として,DEPから産生されたSuperoxideと内皮から産生されたNOが反応しPeroxynitriteが生成しNOが消去されることが考えられた.そこでPeroxynitriteの測定法について検討を行った.その結果Luminolの化学発光法により96well multiplateを用い,Peroxynitriteの測定が可能になった.今後DEPと内皮細胞から生成したNOからPeroxynitriteが生成するかを明らかにする.またPeroxynitriteは肺胞内でマクロファージから産生されたNOとDEP由来のSuperoxideからも生成ることが考えらる.そこで肺胞マクロファージがDEPを貪食することで,Peroxynitriteが生成するかについても検討する.2. DEPをラットに1または2mg/kg, 1日おきに10回経気道投与した.肺胞洗浄液中(BALF)の総細胞数はDEP投与により有意に増大し,1mg/kgで対照の1.4倍,2mg/kgで2倍になった.BALF中の細胞分布は対照では98%以上がマクロファージであったのに対し,DEP投与によりマクロファージの割合が減少し,好中球の割合が増加した.特にDEP 2mg/kg投与群では好中球の割合は30%に達した.さらにリンパ球,好酸球が増加する傾向が認められた.BALF中のタンパク質量はDEP濃度依存的に増大し,DEP 2mg/kg投与では,対照の約2倍と有意に増加していた.以上の結果から,DEPの経気道投与により肺での炎症が惹起されることが明らかになった.また血清より超遠心法で低密度リポタンパク質(LDL)を分離し、アポBタンパク(Apo B)の断片化を指標としてLDLの変性度を調べた.Apo B量はDEP投与により濃度依存的に減少する傾向を示し,DEPによりLDLが変性を受けている可能性があることを示唆した.ラットにディーゼル排気微粒子(DEP)懸濁液(2mg/kg)を1日おきに1,3,5,7回経気道投与し,気管支肺胞洗浄(BAL)を行い気管支肺胞洗浄液(BALF)中の細胞を回収した.対照群には懸濁溶液のみ(0.05%Tween80含有PBS)を投与した.BALにより回収されたBALF中の総細胞数はDEP投与群でいずれの投与回数でも,対照群の約2倍に増加していた.

対照群のBALF中の細胞は大部分がマクロファージ(Mφ)であったが,DPP単回投与では約40%がMφ,約60%が好中球であった.またDEPの繰り返し投与群ではいずれの投与回数でも約70%がMφ,約30%が好中球であった.このBALF中の細胞からのPeroxynitrite生成量をルミノールの化学発光法で測定した.その結果DEPを単回投与したラットのBALF中の細胞からのPeroxynitrite生成量は,Control群の約10倍と有意に増加した.DEPを3回繰り返し投与するとPeroxynitrite生成量は単回投与群の40%にまで減少し,5,7回と投与回数を増やすと再び徐々に増加する傾向が認められた.またMφおよび好中球を活性化しスーパーオキシド(O_2・-)を産生させるホルボールエステル(TPA)の刺激によりPeroxynitriteの生成量はさらに増加し,TPA刺激前の約2倍に増加した.以上の結果DEPによる肺での炎症発症機構は次のように考えられた.肺胞内に吸入されたDEPはMφに貧食され,おそらくMφから好中球や単球の遊走因子の放出を刺激する.さらにMφあるいは好中球を活性化し,O_2・-と一酸化窒素(NO)の産生を惹起する.O_2・-とNOは反応しPeroxynitriteが生成する.またDEPから産生されるO_2・-はさらにPeroxynitriteの生成を増大させる.このPeroxynitriteにより肺での炎症が惹起されると考えられる.
ATLL及びB細胞性リンパ腫発症リスク評価・判定法の開発

本研究では、網羅的HTLV-1ゲノム解析から、成人T細胞白血病・リンパ腫(ATLL)及びB細胞リンパ腫発症関連HTLV-1変異を同定し、その発症リスク判定法を開発することを目的としている。そこで、本研究計画(5年計画)の初年度にはATLL約200検体の収集を予定していたが、それを超える約300検体の収集に成功した。これらの検体いを用いて、48検体におけるHTLV-1全ゲノムシーケンス解析を行った。現在、収集した全てのATLL検体におけるHTLV-1全ゲノムシーケンス解析を継続して行っている。本研究計画(5年計画)の初年度にはATLL約200検体の収集を予定していたが、それを超える約300検体の収集に成功した。またホストゲノムにおけるHTLV-1挿入部位が新たな発症リスクファクターであることを明らかとなったため、迅速にHTLV-1挿入部位を同定する方法を開発した。現在、HTLV-1変異解析のみならずHTLV-1挿入部位解析も行っている。継続して、ATLL検体の収集を行うとともに、本研究計画のコントロールとなるキャリア検体の収集にも努める。また網羅的HTLV-1変異解析とHTLV-1挿入部位解析を継続して実施し、発症リスク判定法の開発を目指す。
精密に格子欠陥制御した金属材料中の水素挙動

本研究ではHPT(High-Pressure Torsion)加工によって結晶粒を微細化した金属材料に対して水素透過実験を行い、結晶粒界中の水素挙動について調査した。前年度はパラジウムに対してHPT加工を行い、結晶粒を微細にした試料に対して、電気化学的に水素透過試験を行い、パラジウム中の結晶粒界が水素の高速拡散経路として働くことを明らかにした。本年度はパラジウムとは異なる結晶構造を持つ鉄においても結晶粒界の働きは同じとなるのかを調査した。パラジウムの結晶構造は面心立方(FCC)構造であるのに対し、鉄は体心立方(BCC)構造である。BCC構造はFCC構造よりも隙間の多い構造となっており、水素原子の拡散も格段に速くなる。結晶粒界も隙間の多い構造であることを考慮すると、FCC金属とBCC金属で結晶粒界の働きが異なることは十分考えられる。パラジウムと同様に鉄も電気化学的に水素透過試験を行い、水素の拡散係数について評価していったが、鉄の場合、パラジウムに比べると水素透過時の表面律速が大きい上、水溶液中で腐食が起こりやすいため、表面をRFスパッタリング装置によってパラジウムコーティングした。この処理によりHPT加工を行っていない焼鈍材における水素の拡散係数は文献値とほぼ同程度の値を得ることができるようになった。さらにHPT加工を行った鉄に対して水素透過試験を行ったところ、焼鈍材よりも明らかに透過にかかる時間が増加しており、高速拡散が起こったパラジウム中の結晶粒界とは全く異なる挙動を示すことが分かった。現在、水素透過試験の条件を変えて、さらに詳細な調査を行っており、近いうちに学会や学術誌等で発表を行う予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究ではHPT (High-Pressure Torsion)加工によって結晶粒を微細化した金属材料に対して水素透過実験を行い、結晶粒界中の水素挙動について調査した。透過試験は気体水素を試料表面に流すガス透過試験と水の電気分解により試料表面に水素を発生させる電気化学的透過試験の二種類を行った。試料は水素に対する表面特性に優れたパラジウムを選択し、格子欠陥の少ない焼鈍材、転位を多く含んだ圧延材、転位とともに結晶粒界を多く含んだHPT材の三種類の材料を用意した。ガス透過試験は焼鈍材とHPT材に対して100°C500°Cの温度範囲で行ったが、高温側ではHPT材の結晶粒の粗大化が、低温側では水素化物の生成が起きてしまい、焼鈍材とHPT材の比較ができるのは150°C付近に限られた。しかし、この温度における水素透過速度はHPT材中の方が大きくなり、結晶粒界が高速拡散経路となっていることが分かった。一方、電気化学的透過試験は低温でも水素化物の生成が起きないように水素を発生させる電流量を調整して行い、そこから求まる水素の拡散係数をアレニウスプロットの形でまとめた。また、HPT材では結晶粒界だけでなく転位も高密度に導入されているので、結晶粒界の働きをより明確にするため、HPT材と焼鈍材だけでなく、転位を多量に含んだ圧延材も比較対象とした。この透過試験より得られた水素の拡散係数は圧延材が最も小さく、その活性化エネルギーも高くなった。これは従来報告があるように転位が水素のトラップサイトとして働いたためである。一方、HPT材では圧延材と同程度の転位密度を有しているにも関わらず、水素の拡散係数は焼鈍材よりも大きくなり、活性化エネルギーも低くなった。このことからHPT材に多量に導入された結晶粒界で水素の拡散が促進されていることが分かった。これはガス透過試験の結果とも一致する。今年度は計画通りパラジウムを用いた調査を終えた。

HPT加工を行った試料中の転位や結晶粒界などの格子欠陥を定量的に評価し、透過実験から得られた拡散係数の結果と比較することで、結晶粒界で水素の拡散が促進されることを確認することができた。今後、金属の種類を変えても、同様の手法で実験を行っていくことができると考えられる。今年度は面心立方構造を持つパラジウムを用いて調査を行った。結晶粒界中の水素挙動については結晶構造によって異なるとする報告もあるが、同一著者によってその違いを検討した例は少ない。そこで今後はパラジウムと結晶構造の異なるバナジウムなどの金属に対しても同様の測定を行い、結果を比較していく。また固溶原子が存在する場合の影響を調査するため、パラジウムに銀を添加した合金に対しても調査を行う。この合金は高純度水素を精製する水素透過膜に用いられており、高い水素透過能が求められる。高純度パラジウムと同様に多量の結晶粒界によって水素を素早く透過させることが出来れば実用的な面でも有意義なものとなる。