hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
尿中カルボニル物質による生活習慣病マーカーの開発

本研究は尿中の生活習慣病マーカーの同定を目的とし、若年者および一般住民を対象として研究を行った。2011年の本学新入生と宮城県柴田郡川崎町の住民を対象とし、尿中もしくは血清中に含まれるアンジオテンシノージェン(AGT)、単球走化因子(MCP-1)、TBARS、カルボニル化合物を測定した。測定した物質と高血圧の関連について調べた結果、若年者肥満者で尿中AGT、MCP-1排泄量が多いほど、血圧が高いことが分かった。一般住民では、肥満に関わらず尿中AGT排泄量が多いと血圧が高いことが分かった。本研究から尿中AGT排泄量が血圧を予測するマーカーであることが示唆された。本研究の目的は、尿検体から生活習慣病マーカー、生活習慣の指標となる物質の同定を目的としている。若年者である大学生でも、生活習慣が崩れることで生活習慣病の予備群となる。中には生活習慣病が発症し始めることも少なくない。そこで生活習慣病予備群を早期にスクリーニングし、生活習慣の改善や生活習慣病の予防及び早期診断行うことが重要と考えられる。大学では入学時と年に一度健康診断が行われる。入学時の健康診断では尿の回収が行われるが、尿には血液と同様に多くの生体情報が含まれている。また尿は採取が簡便でかつ非侵襲性である。そこで本研究では、入学時に行われる健康診断で回収される尿を用いて生活習慣病マーカー、生活習慣病の指標となる物質の探索を行った。2011年度新入生うち2326名の早朝第一尿検体を回収した。回収した尿検体から無作為に111検体を選別した。これらの検体を用いて以下の測定を行った。炎症マーカーであるMonocyte Chemotactic Protein-1(MCP-1)、酸化ストレスマーカーであるチオバルビツール酸反応性物質(TBARS)、レニン・アンジオテンシン系(RAS)の活動指標となるアンジオテンシノージェン(AGT)、カルボニルストレスと関連のあるメチルグリオキサール(MG)の尿中への排泄量をELISA、HPLCで測定を行った。得られた結果を生活習慣病の一つである高血圧との関連を調べるため、健康診断時に得られた血圧データとの関係を調べた。世界保健機関の基準である140/90mmHg以上を血圧高値群とし、140/90mmHg未満を血圧正常値群とした。本研究から、血圧とBMIには強い正の相関がみられ、血圧高値群においてそれぞれ尿中MCP-1、TBARS、MCP-1排泄量が血圧正常群と比較して有意に増加していることが示された。これらの結果から、高血圧を指摘されていない若年者でも血圧の上昇と共に酸化ストレス、炎症が亢進していることが示唆された。今回の結果は、尿中マーカーが生活習慣病の早期スクリーニングに有用であることを示している。本研究の目的は、尿検体から生活習慣病マーカーとなる物質の同定を目指している。2011年度に若年者である本学の新入生から尿検体を回収し、新入生の尿中の酸化ストレスマーカー、炎症マーカー(MCP-1)、レニン・アンジオテンシン系の活動マーカーとなるアンジオテンシノージェン、カルボニルストレスのマーカーであるカルボニル物質を測定した。その結果、若年肥満者において尿中アンジオテンシノージェン、MCP-1排泄量が血圧と関係があることが分かった。つまり肥満若年者の中でも血圧が高い人ほど尿中アンジオテンシノージェン、MCP-1の排泄量が有意に多かった。さらに追跡調査を行うため、尿中アンジオテンシノージェン排泄量が高い若年肥満者において、1年後、2年後に血圧がどのように変化するかを確認した。しかし、2012年度、2013年度の学生健診で得られたデータを基に解析を行ったが、若年者を対象とした2年間の追跡解析であったため、有意な傾向は認められなかった。そこで本研究では、高齢者を含む20歳以上の一般住民を対象とした解析も行った。市民検診時に尿検体を回収し、同様に尿中の各種マーカーを測定した。無作為に選出した434名(男性:204名、女性:230名)において、尿中アンジオテンシノージェン排泄量が多い人ほど、血圧が高いことが分かった。これに加え、今年度は尿中カルボニル物質排泄量を測定し、血圧との関連を調べた。カルボニル物質は、メチルグリオキサール(MG)、グリオキサール、3-デオキシグルコソンの測定を行った。これらのカルボニル物質と血圧との関連を調べた結果、尿中AGT排泄量と同様にMG排泄量も血圧と関連していることが分かった。

以上の結果から、尿中アンジオテンシノージェン排泄量は若年者と一般住民において血圧と関連することから、生活習慣病特に高血圧の早期スクリーニングに有用であることを示唆した。本研究の目的は、尿検体から生活習慣病マーカー、生活習慣の指標となる物質の同定を目的としている。前年度に新入生健康診断で回収した尿を用いて炎症マーカーであるMonocyte Chemotactic Protein-1 (MCP-1)、酸化ストレスマーカーであるチオバルビツール酸反応性物質(TBARS)、レニン・アンジオテンシン系の活動指標となるアンジオテンシノージェン(AGT)、カルボニルストレスと関連のあるカルボニルの尿中への排泄量をELISA、HPLCで測定を行い、生活習慣病の一つである高血圧との関連を調べた結果、尿中マーカーが生活習慣病の早期スクリーニングに有用であることが示唆された。そこで今年度はこれらの結果を踏まえ、さらなる統計解析を行った。BMI25を基準に正常群と肥満群に分け、重回帰分析を行ったところ、正常群では有意な独立交絡因子がないのに対し、肥満群では尿中MCP-1、AGT排泄量が有意に収縮期血圧(SBP)と関連があることが分かった。そこで対象者を若年者だけではなく、高血圧患者、糖尿病患者および腎機能障害患者が含まれている一般住民を対象に同様の検討を行った。そこで市民健診で得られる尿検体を回収し、これらの尿中マーカーを測定し、各病態との関連を調べた。この検診では、75歳以上の高齢者も含まれている。1717名の尿を回収した中から、無作為に434名(男性:204名、女性:230名)の尿を抽出し、尿中TBARS、AGT、MCP-1排泄量の測定を行った。これらの尿中マーカーと血圧140/90 mmHgを基準にして血圧正常群、血圧高値群の2群に分けて関係について調べた。その結果、男女別、全体においても尿中AGT排泄量が多い人ほど、血圧が有意に高いことが分かった。今回の結果は、尿中AGT排泄量が生活習慣病、特に高血圧の場合の早期スクリーニングに有用であることを示唆した。当初の目的である学生の尿検体約2500検体を無事に回収することができ、尿中に排出されている炎症マーカーであるMCP-1、酸化ストレスマーカーであるTBARS、RASの活動指標であるAGTの排泄量を測定することができたため、予定していた測定は計画通りに進展している。しかし、動物を用いた尿中物質の動態の結果が得られていないため、おおむね順調に進展しているとした。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初の目的では高血圧患者・糖尿病患者および腎機能障害患者を対象として尿検体を回収する予定であったが、対象者を疾患患者だけではなく、若年者ではない健常の一般住民を対象とすることで従来の計画通りにスクリーニングに有用なマーカーであるかを検討することができた。ただ血圧以外についての検討はまだ終了してないため、おおむね順調に進展していると評価した。高血圧、糖尿病および腎機能障害患者の尿検体を回収する。尿中MCP-1、TBARS、AGT排泄量を測定する。さらに高速液体クロマトグラフィー(HPLC)や質量分析装置(LC-MS)を用いて尿検体に存在する物質のデータベースを作成する。さらに前年度結果が得られていない動物を用いた尿中物質の動態についても検討を行う。
負極集電体の結晶方位に着目した金属リチウム負極のデンドライト抑制

金属リチウム負極は高いエネルギー密度を有する二次電池の負極材料として期待されている。しかしながら、充放電を通じて負極上に生じる不均一な析出物(デンドライト)による低いサイクル特性が課題となっている。この問題に関してはこれまでに様々な対策が考案されてきたが、これまでに、結晶成長の観点から負極集電体の結晶方位に着目した研究はなされてこなかった。そこで、本研究では、金属リチウム負極の析出過程と負極集電体の結晶方位の関係に着目し、金属リチウム負極二次電池のサイクル特性向上を目的としている。具体的には、単結晶および方位配向を有する銅負極集電体を用い、その上に析出する金属リチウムの形状と負極集電体の結晶方位の影響を調査することにより、デンドライト抑制に効果的な集電体の方位を明らかにすることが目的である。本年度では、単結晶Cu集電体を用いた場合の析出リチウムの析出形状、および、充放電によるサイクル特性の結晶方位依存性を調査した。その結果、単結晶Cu集電体では結晶粒が存在しないため均一な析出形状が得られること、Cu(111)面上で最も均一な析出形状が得られることが明らかとなった。以上より、Cu(111)単結晶を用いた場合に最も良好なサイクル特性が得られることが予測されるため、同様の集電体を用い、短時間の充放電試験を行った。この実験により、単結晶Cu(111)およびCu(101)面上でLiの析出過電圧が小さく、良好なサイクル特性が得られることが示された。また、実験後の単結晶Cu集電体に対して、析出Liと電解液間に存在する反応被膜(SEI)の解析をXPSにより行った結果、SEIの厚みに方位依存性が存在することが明らかとなった。また、良好なサイクル特性が得られたCu(111)面ではSEI被膜が最も薄くなることが示された。単結晶Cu集電体上における析出リチウムの析出形状、および、サイクリックボルタンメトリーによるサイクル特性の結晶方位依存性を調査した。その結果、結晶粒が存在しないため、単結晶Cu上では均一な析出Liが得られること、Cu(111)面上で最も均一な析出形状が観察されることが明らかとなった。以上より、Cu(111)単結晶を用いた場合に最も良好なサイクル特性が得られることが予測されるため、サイクリックボルタンメトリーによる短時間の充放電試験を行った。さらに、実験後の単結晶Cu集電体に対して、析出Liと電解液間に存在する反応被膜(SEI)の解析をXPSにより行った結果、SEIの厚みに方位依存性が存在することが明らかとなった。また、良好なサイクル特性が得られたCu(111)面でSEI被膜が最も薄くなることが示された。また、多結晶Cu上のSEIに対して、AESを用いてSEIの膜厚変化を測定した結果、SEI膜厚の方位依存性は単結晶Cu上の場合と同様の傾向を示すことが示された。今後は、(001), (101), (111)方位配向を有する単結晶銅集電体を用い、対極を金属リチウムとして長時間のサイクル充放電を行い、集電体の方位がサイクル特性に及ぼす影響を調査し、金属リチウム負極のデンドライト抑制に最も効果的な集電体の結晶方位を明らかにする。また、サイクル充放電後の析出リチウム形状の走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察、X線光電子分光(XPS)、およびオージェ電子分光(AES)を用いた表面被膜の組成分析を通じて、銅集電体の結晶方位がサイクル特性に影響を及ぼすメカニズムを、金属リチウムの析出過程から明らかにすることを試みる。また、XPSを用いたこれまでの調査により、析出リチウムの形状だけでなく、その表面被膜(SEI)の組成も結晶方位によって大きく異なることが示されている。Li電池に関する先行研究では、電解液の組成や添加物はSEIの組成に大きな影響を及ぼし、金属リチウム負極のサイクル特性を向上させることがこれまでに報告されている。以上の結果から考察すると、電解液の種類や添加物が金属リチウム負極のサイクル特性、および析出形状に及ぼす影響は、負極集電体の方位によっても大きく変化することが予想される。そこで、これまでに用いてきたLiPF6系電解液と比較してサイクル特性向上が見込まれるLi-TFSI系電解液を用いて上記と同様の実験、解析を行うことにより、サイクル特性に及ぼす効果と負極集電体の結晶方位の関係解明を試みる。

本年度では、単結晶Cu集電体を用いた場合の析出リチウムの析出形状、および、充放電によるサイクル特性の結晶方位依存性を調査した。その結果、単結晶Cu集電体では結晶粒が存在しないため均一な析出形状が得られること、Cu(111)面上で最も均一な析出形状が得られることが明らかとなった。以上より、Cu(111)単結晶を用いた場合に最も良好なサイクル特性が得られることが予測されるため、同様の集電体を用い、短時間の充放電試験を行った。この実験により、単結晶Cu(111)およびCu(101)面上でLiの析出過電圧が小さく、良好なサイクル特性が得られることが示された。また、実験後の単結晶Cu集電体に対して、析出Liと電解液間に存在する反応被膜(SEI)の解析をXPSにより行った結果、SEIの厚みに方位依存性が存在することが明らかとなった。また、良好なサイクル特性が得られたCu(111)面ではSEI被膜が最も薄くなることが示された。単結晶Cu集電体上における析出リチウムの析出形状、および、サイクリックボルタンメトリーによるサイクル特性の結晶方位依存性を調査した。その結果、結晶粒が存在しないため、単結晶Cu上では均一な析出Liが得られること、Cu(111)面上で最も均一な析出形状が観察されることが明らかとなった。以上より、Cu(111)単結晶を用いた場合に最も良好なサイクル特性が得られることが予測されるため、サイクリックボルタンメトリーによる短時間の充放電試験を行った。さらに、実験後の単結晶Cu集電体に対して、析出Liと電解液間に存在する反応被膜(SEI)の解析をXPSにより行った結果、SEIの厚みに方位依存性が存在することが明らかとなった。また、良好なサイクル特性が得られたCu(111)面でSEI被膜が最も薄くなることが示された。また、多結晶Cu上のSEIに対して、AESを用いてSEIの膜厚変化を測定した結果、SEI膜厚の方位依存性は単結晶Cu上の場合と同様の傾向を示すことが示された。今後は、(001), (101), (111)方位配向を有する単結晶銅集電体を用い、対極を金属リチウムとして長時間のサイクル充放電を行い、集電体の方位がサイクル特性に及ぼす影響を調査し、金属リチウム負極のデンドライト抑制に最も効果的な集電体の結晶方位を明らかにする。また、サイクル充放電後の析出リチウム形状の走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察、X線光電子分光(XPS)、およびオージェ電子分光(AES)を用いた表面被膜の組成分析を通じて、銅集電体の結晶方位がサイクル特性に影響を及ぼすメカニズムを、金属リチウムの析出過程から明らかにすることを試みる。また、XPSを用いたこれまでの調査により、析出リチウムの形状だけでなく、その表面被膜(SEI)の組成も結晶方位によって大きく異なることが示されている。Li電池に関する先行研究では、電解液の組成や添加物はSEIの組成に大きな影響を及ぼし、金属リチウム負極のサイクル特性を向上させることがこれまでに報告されている。以上の結果から考察すると、電解液の種類や添加物が金属リチウム負極のサイクル特性、および析出形状に及ぼす影響は、負極集電体の方位によっても大きく変化することが予想される。
手術侵襲と麻酔機序:in vivoパッチクランプ法とCa^<2+>濃度による解析

目的:本研究では手術侵襲-外科的切開-で惹起されるSDHニューロンの反応に対するHal, Isoの栄養のSDHニューロンの興奮性の増大に対する術中Hal, Iso投与の抑制作用を検討した.対象と方法8週齢のSDラットを23%Hal麻酔下で人工呼吸とし,脊髄をT2/3で横断し,中脳より吻側の脳内容を吸引し徐脳後,Hal投与を中止し無麻酔とした.L2L5をlaminectomyし固定し,脊髄表面をKrebs液で潅流した.硬膜切除し,軟膜を約1mm2除去し,タングステン電極(10-12MΩ)を脊髄表面より1000μmまで刺入し,腰・腎部の有毛皮膚に受容野(Receptive field : RF)を有するWide-dynamic-range (WDR)ニューロンの単一活動電位を細胞外記録した.Hal, Isoはプロトコールを用いて投与し(Figure 1),RF中心の皮膚,皮下,筋膜,筋肉を1cm切開し,4-0ナイロン糸を用いて2針縫合した.Hal, Iso投与前・後には,自発活動,RFに対する非侵害・侵害刺激による応答を記録した.切開・縫合中に惹起される反応を記録し,切開後の自発活動,非侵害・侵害刺激による応答を2時問まで経時的に記録した.考察と結語外科切開後,コントロール群(無麻酔)のSDHニューロンは興奮性が増大した.すなわち,非侵害,侵害刺激に対する反応性が増加し,RFが拡大した.刺激に対する反応増加はprimary hyperalgesiaに対応し,切開部の末梢神経の感受性増大(peripheral sensitization)とcentral sensitizaionに起因すると考えられている.一方,RFの拡大は主にcentral sensitizationに起因すると考えられている.Hal, Isoともに外科切開・縫合中のSDHニューロンの活動電位頻度を濃度依存性に抑制したが,術後のSDHニューロンの刺激に対する興奮性増大(刺激に対する応答とRF増大)はコントロール群(無麻酔)に比べて差がなかった.外科切開中のSDHニューロン活動電位の発生頻度や術後の自発活動と,術後のRF増大との間には有意な相関を認めなかった.以上より,Hal, IsoともにSDHニューロンを直接抑制することが示された.しかし手術侵襲を術中抑制すること自体が,術後のSDHニューロンの興奮性増大を抑制しなかった.目的:本研究では手術侵襲-外科的切開-で惹起されるSDHニューロンの反応に対するHal, Isoの栄養のSDHニューロンの興奮性の増大に対する術中Hal, Iso投与の抑制作用を検討した.対象と方法8週齢のSDラットを23%Hal麻酔下で人工呼吸とし,脊髄をT2/3で横断し,中脳より吻側の脳内容を吸引し徐脳後,Hal投与を中止し無麻酔とした.L2L5をlaminectomyし固定し,脊髄表面をKrebs液で潅流した.硬膜切除し,軟膜を約1mm2除去し,タングステン電極(10-12MΩ)を脊髄表面より1000μmまで刺入し,腰・腎部の有毛皮膚に受容野(Receptive field : RF)を有するWide-dynamic-range (WDR)ニューロンの単一活動電位を細胞外記録した.Hal, Isoはプロトコールを用いて投与し(Figure 1),RF中心の皮膚,皮下,筋膜,筋肉を1cm切開し,4-0ナイロン糸を用いて2針縫合した.Hal, Iso投与前・後には,自発活動,RFに対する非侵害・侵害刺激による応答を記録した.切開・縫合中に惹起される反応を記録し,切開後の自発活動,非侵害・侵害刺激による応答を2時問まで経時的に記録した.考察と結語外科切開後,コントロール群(無麻酔)のSDHニューロンは興奮性が増大した.すなわち,非侵害,侵害刺激に対する反応性が増加し,RFが拡大した.刺激に対する反応増加はprimary hyperalgesiaに対応し,切開部の末梢神経の感受性増大(peripheral sensitization)とcentral sensitizaionに起因すると考えられている.一方,RFの拡大は主にcentral sensitizationに起因すると考えられている.Hal, Isoともに外科切開・縫合中のSDHニューロンの活動電位頻度を濃度依存性に抑制したが,術後のSDHニューロンの刺激に対する興奮性増大(刺激に対する応答とRF増大)はコントロール群(無麻酔)に比べて差がなかった.外科切開中のSDHニューロン活動電位の発生頻度や術後の自発活動と,術後のRF増大との間には有意な相関を認めなかった.以上より,Hal, IsoともにSDHニューロンを直接抑制することが示された.しかし手術侵襲を術中抑制すること自体が,術後のSDHニューロンの興奮性増大を抑制しなかった.1.脊髄におけるin vivo patch clamp記録のセットアップ:従来より使用していたパッチクランプ用増幅器(Axopathc 200B)に加え,各種ソフトウエアやにより,脊髄におけるin vivo patch clampを行う環境は整備された.さら電子恒温槽の設置等により,露出脊髄への人工髄液還流系が確立し,各種レセプターアゴニスト,アンタゴニストの投与とwash outが可能となった.今後,本実験系を用いてデータの蓄積を行いたい.1.皮膚切開による痛覚過敏の研究:ヒトにおける検討

(2)上記(1)のモデルを用いて,術後痛に有用な治療法を調べるため,リドカイン静注投与の効果を検討した(Pain 2002;100:77-89).切開前に投与されたリドカイン静注投与はSHの進展を抑制するが,PHの進展には影響がなかった.一日進展した後のリドカイン静注投与もPH, SHを抑制するが効果は一時的であった.こうして,術後痛に対する局所麻酔薬の投与は術前からの投与が有効で,術後,比較的長時間の投与が必要である可能性が示唆された.2.皮膚切開によるラット脊髄後角膠様質ニューロンの特性変化:in vivoパッチクランプ法による検討(1)ラットの腰部脊髄後角膠様質ニューロンをin vivoブラインドホールセルクランプし(-70mVで電位固定),受容野の皮膚,筋膜,筋肉に1cmの切開を加え,切開前後の特性変化を検討した(Pain Research,2003,in press).皮膚切開時にはEPSCの振幅と発生頻度が著明に増大し,以後緩やかに減少した.触・痛み刺激に対するEPSCの発生頻度と振幅は切開後30分1時間後に著明に増大した.本結果は,以前,われわれが行った脊髄後角V-VI層ニューロンの細胞外記録による単一ニューロンの活動電気記録とよく一致した.こうした脊髄ニューロンの反応性は,他の組織障害性痔痛モデルとは明らかに異なり,術後痛の機序に特有であることが示唆された.平成15年度術後痛モデルにおける脊髄後角ニューロンの特性変化および吸入麻酔薬(ハロタン,イソフルラン)の影響(川真田)280380gのラットを用いて,ハロタン麻酔下に除脳,脊髄切断(T2レベル)を行い,人工呼吸下に腰部脊髄(L2L5)を露出し固定台上に静置した.タングステン電極を用いて,下肢に皮膚受容野を有する脊髄後角wide-dynamic-range (WDR)ニューロンの単一活動を導出した.受容野中心に対し,von Freyフィラメント,ブラシ,動脈クリップを用い,非侵害および侵害刺激を行い,活動電位の応答を記録した.次いで1.1%および2.2%ハロタン,1.4%および2.8%イソフルランを20分投与後,受容野中心の皮膚,皮下,筋膜,筋肉を1cm切開し,直ちにこれら麻酔薬の投与を中止した.一部のラットでは2.2%ハロタンあるいは2.8%イソフルランの投与を切開後30分まで継続し,その後投与を中止した.切開後30分,1時間,2時間の皮膚受容野の大きさ,非侵害・侵害性刺激に対するニューロンの応答を記録した.ハロタン,イソフルランはそれぞれ投与濃度依存性にWDRニューロン活動を抑制し,刺激に対する応答も減弱した.しかし投与中止後,各測定時間における刺激応答は増強し,この興奮性の増大の程度は麻酔投与を行わなかった群と差がなかった.また切開後,2時間目とコントロール時点での自発発射の差と受容野の増大面積,あるいは切開時の活動電位の発射頻度と受容野の増大面積には相関がなかった.よって,吸入麻酔薬は術中の痛覚刺激を脊髄レベルで抑制するものの,術後の痛覚過敏の出現は,脊髄ニューロンの抑制によっては影響を受けないことが考えられた.術後痛モデルにおける脊髄後角ニューロンのin vivoパッチクランプ記録による解析(川真田)280380gのラットを用いて,ウレタン(1.2mg/kg)の腹腔投与による麻酔下に,腰部脊髄(L2L5)を露出し固定台上に静置した.ガラス電極を用いて脊髄後角2層ニューロンをホールセルパッチクランプした.細胞内電位を-70mVに固定しEPSCを,0mVに固定してIPSCを記録し,非侵害・侵害性刺激で誘起されるこれらEPSC, IPSCを測定した.
東アジア大陸における元素状炭素および有機炭素の動態の解明

元素状炭素(EC、あるいはブラックカーボン)は、高濃度になる地域では人体に悪影響を及ぼす。さらに太陽光の吸収が強いため大気の放射収支にも重要な影響を与える。本研究では都市域においてECの長期観測を行い、COをトレーサーとして用いることでECの排出源と大気中での挙動(季節変化、日変化、粒径分布)やそれらを支配する要因を明らかにした。このために高い時間分解能(1時間)と測定精度を持つ熱・光学方式によるEC計、及び大気導入部を加熱したScanning Mobility Particle Sizer(SMPS)(不揮発性粒子を選択的に測定)を用いて観測を行った。観測は代表的なメガシティーである東京都市域において通年(2003年5月ー2005年2月)で行ってきた。SMPSにより測定された不揮発性粒子の質量濃度とEC分析装置によるEC質量濃度は10%の範囲内で良く一致し、不揮発性粒子の質量濃度はEC質量濃度を代表することが示された。また、EC質量濃度の大部分は体積等価粒径130nm付近にピークを持つことがわかった。ECとCOは良い相関(R^2=0.62)を示し、類似の排出源を持つことが示唆された。観測全期間のEC、COの中央値はそれぞれ1.8±1.8μgm^<-3>、368±274ppbvであった。また、ディーゼル車からの排出が卓越する早朝のΔEC/ΔCO比は7.2±2.6×10^<-3>ngm^<-3>/ppbvと変動は小さい。ΔEC1ΔCO比は気温の季節変化に対応し春-秋に最大値を示した。東京都におけるEC排出の規制開始(2003年10月)後1年で東京都での粒子排出規制後1年でΔEC/ΔCO比に自然変動(10%)以上の変化は見られなかった。元素状炭素(EC、あるいはブラックカーボン)は人体に有害なナノ粒子を多く含み、また太陽光の吸収が強いため放射収支に重要な影響を与える。特に、メガシティーを含む東アジア地域はECの大発生源でありながら、測定の困難さや観測的研究の不足のため、詳細な排出統計には不確定性が大きい。本研究ではECの排出源と大気中での動態やそれらを支配する要因を明らかにすることを目的として、代表的なメガシティーである東京都市域において通年(2003年5月-2004年10月)でECの長期観測を行った。測定には従来のフィルターサンプリングを用いたEC/OC測定と比べ、高い時間分解能(1時間)と測定精度を持つ熱・光学方式による炭素分析装置を用いた。また、大気採取口を400°Cに加熱したSMPSにより、不揮発性粒子の体積を選択的に測定することで、ECの粒径分布も同時に測定した。SMPSの測定結果より密度と形状因子を仮定して質量濃度を見積もり、EC分析装置によるEC質量濃度との比較を行ったところ、非常に良く一致する結果であった。観測期間中の平均的な粒径分布より、ECの質量濃度には粒径50nm以上の粒子が支配的に寄与していることがわかった。発生源強度の指標として用いたΔEC/ΔCO比(バックグラウンド値からの増分の比)は午前6時頃にピーク(2-3μg/m^3)を示すなどの明瞭な日変動を示した。これは主にディーゼル車の交通量の日変動によるものと考えられる。ΔEC/ΔCO比は冬季を除いて明瞭な季節変化は見られず、気温依存性などの影響は明確には見られなかった。また、東京都でECの排出規制後1年でΔEC/ΔCO比の減少は最大で約30%であった。このように本研究において高精度での測定により得られたΔEC/ΔCO比はEC排出の長期変動を捉え、排出統計を検証する上で有用な指標となることが明らかになった。
亜高山帯針葉樹林の群落タイプと立地環境特性の解明

1.新潟県苗場山の山地帯上部亜高山帯下部における群落の分布・構造と立地環境特性(1)山地帯(ブナ帯)と亜高山帯(オオシラビソ帯)の境界高度が地形によって大きく変動しており、均質な斜面上でのブナ林の分布上限高度(17001750mくらい)が、これまで言われてきた垂直分布高度(新潟県では1500mくらいまで)よりも高いところにあった。海抜1750mの尾根上にコメツガ優占林が分布していた。(2)ブナ林と、それにオオシラビソを混交した林分では林床植生の特徴が比較的似通っていたが、針葉樹(オオシラビソ、コメツガ)の優占する林分では、それとはかなり異なり、亜高山帯針葉樹林に特有の種類を多く含んでいた。(3)ブナ林の土壌(暗色系褐色森林土)では、表層部における養分状態や有機物の分解が良好であったが、オオシラビソ林(湿性鉄型ポドゾル化土壌)とコメツガ林(乾性ポドゾル化土壌)、とくに後者ではそれが不良であった。2.苗場山小松原湿原付近の緩傾斜地(海抜1580m)におけるオオシラビソ・コメツガ混交林の構造と更新様式(1)樹木の分散構造は両樹種とも全階層で集合性を示した。コメツガは同種の階層間で正の分布相関を示した。(2)オオシラビソの実生はあらゆる場所に定着していたが、コメツガの実生はササのリターがない根株・マウンド上にのみ定着していた。オオシラビソの稚樹は根株・マウンド上およびその周辺の地表に多く成育していたが、地表に定着した個体が最終的に上層へ達すると考えられた。(3)微地形的に凸形の場所に樹木、とくにコメツガが多く成育していた。平坦な場所では土壌が埴質でオオシラビソが成育していたが、根返り木も多く見られた。このような根返り木によるマウンドがコメツガの更新機会を増大させ、そこでの同所的な更新を可能にしていた。(4)以上のような立地条件と更新様式の違いにより、オオシラビソとコメツガの混交林が形成・維持されていた。本年度は,北陸地方で最大規模の亜高山帯針葉樹林が分布する新潟県苗場山で研究を行った。現地調査ならびに航空写真と地形図による樹種分布の解析の結果,湿原周辺の傾斜が緩やかな,やや湿性的な立地では,より海抜の高い場所から海抜13001350mあたりまでオオシラビソ林が分布していた。それに対して斜面上では,より海抜の低い場所から海抜1750mあたりまでブナが生育しており,山地帯(ブナ帯)と亜高山帯(オオシラビソ帯)の境界高度が,地形(傾斜)に起因した土壌の水分環境の違いに応じて大きく変動していることが確認できた。土壌調査の結果,ブナ林では暗色系褐色森林土が分布していたが,このブナ林は山地帯としてはかなり高海抜地に分布するものである。一方,オオシラビソ林では黒色土に類似した土壌が分布していたが,その土壌断面中にはポドゾル化作用による溶脱と集積の傾向が認められた。苗場山の小松原

湿原付近のオオシラビソ林において,林分構造を調査する目的で固定プロットを設定した。このオオシラビソ林は,林冠が鬱閉しない疎な林分で,林床はチシマザサもしくはチマキザサによって密に被われていた。この林分中にはコメツガが所々に混生していたが,このコメツガは通常の土壌の上には生育せず,倒木による根返り跡のマウンド上や,枯死株,巨磔の上などのササが生育できない場所に分布していた。稚樹の調査でも,オオシラビソがプロット内に普遍的に分布するのに対し,コメツガは前述のマウンド上などで,その上にタチハイゴケやイワダレゴケなどのコケ類が生育するような場所に分布が限られていた。このように,本州中部太平洋側の亜高山帯中下部で優占するコメツガが,日本海側の亜高山帯で局所的な分布しか示さなくなる実態やその原因を,オオシラビソとの更新様式の違いから解明できそうである。平成8年度は、前年度とほぼ同じ新潟県苗場山の山地帯と亜高山帯の境界領域(海抜15801760m)において、より詳細な現地調査と土壌分析を行い、以下のような知見を得た。1.ブナ林、オオシラビソ林、コメツガ林の植生・土壌・分布:(1)ブナ林と、それにオオシラビソを混交した林分では林床植生の特徴が比較的似通っていたが、針葉樹(オオシラビソ、コメツガ)ぼ優占する林分では、それとはかなり異なった林床植生を有していた。(2)コメツガ林やオオシラビソ林の土壌は乾性または湿性のポドゾルになっていたが、ブナ林の土壌は暗色系褐色森林土もしくは弱度のポドゾル化土壌になっていた。(3)Ao層のpHはブナ林で高く、コメツガ林やオオシラビソ林で低い傾向が認められた。(4)Ao層のC/N比が相対的に低かった。(5)A層とのC/N比はコメツガ林で著しく高いが、ブナ林ではAo層の窒素含有率が高く、C/N比はコメツガ林でとくに高く、ブナ林で相対的に低かった。(6)コメツガ林のA層では、溶脱のために炭素、窒素、塩基量、塩基飽和度が相対的に低かった。(7)本調査地では、均質な斜面上(北向き)でのブナ林の分布高度(17001750mくらい)が、これまで言われてきた垂直分布高度(新潟県では1500mぐらいまで)よりも高いところに位置していた。2.オオシラビソ・コメツガ混交林の維持機構:(1)樹木の分散構造は、オオシラビソ・コメツガとも全階層で集合性を示し、またコメツガは、同種の階層間で正の分布相関を示していた。(2)オオシラビソの実生はあらゆる場所に定着していたが、コメツガの実生はササのリターがない根株・マウンド上にのみ定着しており、このような場所での同所的な更新が示唆された。(3)オオシラビソの稚樹は根株・マウンド上およびその周辺の地表に多く成育していたが、根株上では十分な成長が出来ず、地表に定着した固体が最終的に上層に達すると考えられる。1.日本海型気候区(新潟県)の山地帯上部亜高山帯下部における群落分布(1)苗場山北側:小松原湿原周辺(海抜13501600m)では、傾斜が緩く、湿性的な立地環境の場所でオオシラビソが主要樹種になっていた。一方、均質な斜面上(北向き)では、ブナ話が17001750mの標高まで分布していた。また、海抜1750mの尾根山に、日本海側の亜高山帯では珍しいコメツガ優占林が分布していた。(2)妙高山南西側斜面:1770m近くまでブナ林が分布していた。17001800mの範囲はダケカンバ、オオシラビソ、ミズナラなどが混交し、1800m以上でオオシラビソが優占していた。(3)以上の2つの山域での調査から、山地帯(ブナ帯)と亜高山帯(オオシラビソ帯)の境界高度が、地形(傾斜)によって大きく変動していることを確認した。また、均質な斜面上でのブナ林の分布上限高度が、これまで言われてきた高度(新潟県では1500mぐらい)よりも高いところにあった。これは、今までの垂直分布帯が、尾根上に多い登山道沿いに認識されてきたためと考えられる。
マイクロボルタンメトリー用の超微小電極及びフロー電解セルの開発研究

超微小電極は通常の電極とは異なった電気化学的挙動を示し、ストリッピングボルタンメトリーの作用電極として新しい応用が期待される。カーボンファイバー(CF、約7μmφ)及びグラシーカーボンファイバー(GCF、約10μmφ)円柱及び円盤電極に適した簡単な構造のフロー電解セル及び通常型微小電解セルを考案し、示差パルスアノーディックストリッピングボルタンメトリー(DPASV)を行った。CFまたはGCFをテフロンチューブにエポキシ樹脂で固定した。これを銀管(銀/塩化銀参照電極)中に通し、2部から成るアクリル製フロー電解セルに装着する。この系により試料容液の流れを均一に、作用電極の長さをより長く、電解セルへのセッティングを容易にすることができた。DPASV測定間の電極のコンディショニングは+0.2Vvs. Ag/AgClに10-20秒間保つことにより、2-4%の再現性が得られた。検量線は10ppb以下で銅、鉛及びカドミウムとも原点を通る直線であり、そのバラツキは数%であった。このフロー電解セル系は比較的多量の試料溶液を必要とし、環境試料などの分析に適していることが分かった。貴重試料や新素材などで難溶解性の固体試料のmg量以下の分析をするにはバッチ型の電解セルのほうが望ましい。そこでアクリル樹脂製円錐型電解セル(試料液量50μl)と、その底面にネジ込み式の銀/塩化銀参照電極(対極兼用)を用いた。作用電極はナフィオン膜修飾-水銀メッキした。銅、鉛及びカドミウムの1ppbレベルにおける相対標準偏差はCFEでそれぞれ1、2及び5%、またGCFEでそれぞれ3、6及び6%であった。そらに現在、3-5μlの超微少量試料容液用の超ミクロ電解セルとこれに適した作用電極・対極・参照電極の3電極一体型のディスク電極、バイブレーターにより容液の攪拌を行う全く新しいシステムの開発を行っている。(1)超微小電極は通常の電極とは異なった電気化学的挙動を示し,ストリッピングボルタンメトリ-用の作用電極としての新しい適用が期待される.グラシ-カ-ボンファイバ-(GCF)及びカ-ボンファイバ-(CF)電極に適した簡単な構造のフロ-電解セルを考案し,示差パルスアノ-ディックストリッピングボルタンメトリ-(DPASV)を行い,フィイバ-電極の特性などを比較検討した.(2)GCF(GCー20,直径約20μm)またはCF(カ-ボンZ,直径約7μm)をスズメッキ銅線に銀ペ-ストで付け,テフロンチュ-ブ(内径1mm,外径2mm,長さ40mm)にエポキン樹脂で固定する。このファイバ-電極(電極長さ15mm)をアセトン,3M硝酸,水中で約30秒ずつ順次超音波洗浄する.これを今回考案したアクリル樹脂製のフロ-電解セルに装着し,カドミウム,鉛及び銅を含む試料溶液(支持電解質として0.01M硝酸カリウムー0.001M塩化カリウム及び水銀メッキの形成のための10^<ー5>M水銀(II)を含む)を除酸素したのち,流速3.0ml/minでフロ電解セルに通してDPASVを行う。DPAS測定後,次の測定に用いるためには適切な,できるだけ簡単なファイバ-電極の前処理が必要であるが,そのコンディショニングの条件を調べた。その結果,+0.2Vvs.Ag/AgClに1020秒間保つことによりGCFE及びCFEとも24%のストリッピングピ-ク高さの再現性が得られた.

ファイバ-電極の長さとピ-ク高さの関係は,銅については両ファイバ-電極とも電極長さ15mmの間では原点を通る直線関係であったが,鉛及びカドミウムでは上に凸の曲線となった.検量線は10ppb以下で,銅,鉛及びカドミウムとも原点を通る直線であり,そのばらつきは数%であった.しかし電極間でのばらつき,GCFEとCFE間でのバックグラウンドの違いの評価などの問題がある.(1)初年度には、ファイバー電極とそれを用いるための簡単な構造のフロー電解セルを考案し、その基礎的研究を行ったが、当年度はこの継続し、さらに研究の発展を計った。(2)フロー電解セルを用いるストリッピングボルタンメトリーでは、比較的多量の試料溶液を必要とするので、環境試料などの分析に適した方法である。しかし、少量しか入手できない貴重試料や新素材などで離溶解性の固体試料のmg量以下の分析をするには必ずしも適した電解セルとはいえない。そこでバッチ型の電解セルによる方法について検討した。アクリル樹脂製の円錐形電解セル(試料液量50ul)と、その底面にネジ込み式の銀/塩化銀参照電極(対極兼用)を用い、作用電極にはカーボンファイバー電極(7-10Φx3-5mm)に陽イオン交換膜ナフィオンを修飾し、さらにin-situに水銀メッキした電極を用いた。試料溶液の撹拌には窒素ガスを通し、同時に溶液中の酸素の除去をも行うようにした。これらの条件により、再現性のよいストリッピング電流電位曲線が得られた。銅、鉛及びカドミウムの0.1ppbレベルでの相対標準偏差はカーボンファイバー電極でそれぞれ1、2および5%、グラシーカーボンファイバー電極でそれぞれ3、6及び6%であった。しかし、固体試料の分析に応用するには窒素通気による試料溶液の飛散損失、微少量液量のためのコンタミネーションの相対的な増大及び強酸性試料溶液中では銀/塩化銀電極の溶解とその作用電極上への析出による再現性の低下などの問題が明らかになった。前2者については解決したが、最後については問題が残されている。さらに現在は、3-5μ1の超微小量試料溶液用の超ミクロ電解セルとこれに適した作用電極・対極・参照電極一体型のディスク電極、バイブレーターにより溶液の撹拌を行う全く新しいシステムの開発を行っている。
植物防御応答を司る「香り」の配糖化メカニズムの解明

環境ストレスに曝された植物が放散する「香り」は,植物間コミュニケーションに重要な役割を演じている。近年,植物が「香り」を取り込み,配糖化することで植物間の情報伝達を行っていることが報告された。しかし,植物が,大気を介した「香り」を「いつ」,「どこで」,「どのように」配糖化するのかは,未解明のままである。本研究課題「植物防御応答を司る「香り」の配糖化メカニズムの解明」は,チャ(茶)が放散する揮発性モノテルペン「ジオール」に着目し,重水素ラベル化したジオールを植物の環境防御答のプローブとして活用し,1配糖体の時間的空間的貯蔵の仕組み,2配糖化酵素の同定,3配糖体の生理生態学的意義を明らかにすることを目的とする。本研究を通して,「香り」の受容機構の一つである“配糖化反応"を分子レベルで解明することを目的とした。昨年度は,チャやサツマイモ,バラなどから三級アルコール配糖化酵素をクローニングし,大腸菌異種発現系を利用して,三級アルコールであるリナロール,ジオール,ホートリエノールを特異的に配糖化する糖転移酵素を見出した。本年度は,三級アルコールおよび三級アルコール配糖体の生理学的意義の解明を目指して,病虫害に対する生理活性試験を行った。チャに対して顕著な被害を及ぼす赤焼病を誘引する病原菌や食害昆虫への生理的作用を調査した。その結果,チャに対する病原菌に対する抗菌活性は占めさなかったが,病害虫の産卵抑制活性を示すことを明らかにした。実施項目3配糖体の生理生態学的意義を明らかにすることを今年度中に実施することができた。これまで香気配糖化酵素は主として一級テルペンアルコールであるゲラニオールやネロールに対する活性が顕著に高かったが,植物に多く内生する三級テルペンアルコール配糖体の生合成解明および生理活性に対して,本成果は一助となることが期待できる。傷害応答で生じる三級アルコールの生合成酵素との共発現パターンの解析も実施することにより,香りの受容機構である配糖化反応を分子レベルで解明することで,植物の環境防御応答に関する新しい知見を集積する。本研究課題「植物防御応答を司る「香り」の配糖化メカニズムの解明」は,チャ(茶)が放散する揮発性モノテルペン「ジオール」に着目し,重水素ラベル化したジオールを植物の環境防御応答のプローブとして活用し,1配糖体の時間的・空間的貯蔵の仕組み,2配糖化酵素の同定,3配糖体の生理生態学的意義を明らかにすることを目的とする。本年度は,三級テルペンアルコールを配糖化する単糖配糖化酵素の探索・同定を実施した。三級テルペンアルコールであるジオールやリナロールの配糖体を含むチャやイモなどをから目的酵素をクローニングし,ESTデータライブラリーと照合し,その部分配列を決定し,RACE法により全長cDNAを同定した。大腸菌異種発現系をもちいて目的酵素を抽出し,酵素活性試験を行った。酵素反応代謝産物を液体クロマトグラフ-質量分析装置で分析した結果,三級アルコールであるリナロール,ジオール,ホートリエノールを特異的に配糖化する糖転移酵素を見出した。実施項目2ジオール配糖化酵素の同定を今年度中に実施することができた。これまで香気配糖化酵素は主として一級テルペンアルコールであるゲラニオールやネロールに対する活性が顕著に高かったが,植物に多く内生する三級テルペンアルコール配糖体の生合成解明に対して,本成果は一助となる。早期に実現できた要因の一つに,チャESTデータベースを構築したことが大きい。

チャに対して顕著な被害を及ぼす赤焼病を誘引する病原菌や食害昆虫への生理的作用を調査した。その結果,チャに対する病原菌に対する抗菌活性は占めさなかったが,病害虫の産卵抑制活性を示すことを明らかにした。実施項目3配糖体の生理生態学的意義を明らかにすることを今年度中に実施することができた。これまで香気配糖化酵素は主として一級テルペンアルコールであるゲラニオールやネロールに対する活性が顕著に高かったが,植物に多く内生する三級テルペンアルコール配糖体の生合成解明および生理活性に対して,本成果は一助となることが期待できる。同定した三級テルペンアルコール配糖化酵素の時間的,空間的貯蔵の解析を遺伝子発現を消長を追跡しながら解析する。また傷害応答で生じるジオールの生合成酵素との共発現パターンの解析も実施することにより,香りの受容機構である配糖化反応を分子レベルで解明することで,植物の環境防御応答に関する新しい知見を集積する。傷害応答で生じる三級アルコールの生合成酵素との共発現パターンの解析も実施することにより,香りの受容機構である配糖化反応を分子レベルで解明することで,植物の環境防御応答に関する新しい知見を集積する。新たな次世代シークエンサー分析に必要な分析費用および試薬代を計上していたが,従前に保持していたESTライブラリーを用いることで,目的遺伝子のクローニングおよび同定に成功したことが次年度使用額が生じた原因である。他の植物において第三級テルペンアルコール配糖化酵素を同定するための次世代シーケンサー分析の試薬代および分析費用に充てる。病原菌や病害虫に対する生理活性試験に必要なインキュベーター,培養装置,生理活性試験装置を調達する予定であったが,共同研究により施設を利用したため,余剰が生じた。来年度は本研究を推進するために,次世代シーケンサーを持ちいた解析を実施する。そのために予算を使用することにする。
有機スズ化合物の反応開発を目指す基礎的研究

パラジウム触媒存在下ハロゲン化アリルは末端アセチレン類に位置選択的に付加する。得られた生成物はビニル型ハロゲン化合物であるので有機スズ化合物とのクロスカップリング反応が期待される。この両反応は機構が異なるので前者の反応終了後、後者の反応を行わせる必要がある。各々の反応を同一パラジウム触媒を用いて最適化を行い、臭化アリル、有機スズ化合物のの反応に末端アセチレンを組み込んだと見なせる間接的ワンポット反応とすることに成功した。反応は以下のようにして行った。過剰の臭化アリル中に触媒量のジクロロビス(アセトニトリル)パラジウムを加え、末端アセチレンを室温で滴下する。2時間攪拌の後過剰の臭化アリルを減圧下回収する。有機スズ化合物、溶媒、配位子あるいは添加物を加え、新たにパラジウム触媒を加えることなく100°Cに加熱すると期待した生成物がほぼ個々の反応の最適化から期待される収率で得られる。エステルのβ-位に有機スズ基を導入したスズホモエノラートは四塩化チタン存在下アルデヒドと反応してγ-ラクトンを与える。L-イソロイシンから誘導されるオキサゾリン骨格をもつ不斉スズホモエノラートは四塩化チタン存在下室温でベンズアルデヒドと反応し、相当するラクトンを収率89%で与えた。この時の鏡像体過剰率は63%であった。オキサゾリンに存在する置換基は直鎖状のものより枝だわかれのあるもののほうが高い鏡像体過剰率を与えた。またベンズアルデヒドのオルト位にクロロ基が存在すると鏡像体過剰率は75%に向上した。一方オルト位にメチル基が存在するとかえって鏡像体過剰率は減少した。電子的要因も重要であることが明らかになった。
ECRスパッタ法によるコバルト含有酸化鉄薄膜メディアの低温・高速作成法の研究

コバルト含有スピネル型ガンマ・ヘマタイト酸化鉄薄膜を用いた磁気記録メディアを製造するには、従来法ではまずマグネタイト酸化鉄薄膜を一般的な反応性スパッタ成膜法によって200°C以上の基板温度で作成し、その後、大気中で250°C以上に23時間程度保持(大気中アニール)による酸化処理を行い、高抗磁力を示すガンマヘマタイトに変態させるという、2段階かつ高温の製造プロセスが不可欠であった。本研究では、新しい製造方法として高活性・高密度なプラズマを活用できる電子サイクロトロン共鳴マイクロ波プラズマ成法を利用した反応性スパッタ成膜法(反応性ECRスパッタ法)を本材料製造に初めて導入し、本法が製造プロセスの簡素化と低温化に極めて有効であることを実証した。Co-Fe合金ターゲットを使用し、アルゴンと酸素による混合ガスを用いてスピネル型コバルト含有酸化鉄薄膜を作成し、室温(基板をまったく加熱しない状態)150°Cという低い基板温度で、しかも大気中アニールを行わない成膜だけの1工程で所望の酸化鉄薄膜を作成できることを見出した。この酸化鉄薄膜は、抗磁力が3000Oeと高く、基板界面から配向が良好な結晶が成長していること、低温で作成できるので、薄膜の表面粗さが極めて良好(平均表面粗さは0.20.4nm)なことなどが判明した。本酸化鉄薄膜を用いたハードディスクメディアを試作し、インダクティブ/MR複合ヘッドと組み合わせて記録再生実験を行った結果、本メディアは保護層を設けなくても、また表面仕上げを行わなくても、浮上型磁気ヘッドを使用できることを確認した。本材料を有機フィルム基板上に堆積させ、磁気テープへの応用の可能性についても検討し、PETあるいはポリイミド可塑基板の上に保磁力が2000Oe程度と高い酸化鉄薄膜を製造できることを見出した。さらには、ECRスパッタ法において薄膜製造を高速化するための装置の改良についての知見も得た。以上のように、高耐久性・低コスト性に優れた酸化鉄薄膜メディアを低温で高速に製造できる実用的な新製造法を開発し、本研究において当初掲げた研究目的は十分に達成された。申請者らが提案し、超高密度記録用磁気ディスク/テープヘの応用を目指して研究を進めているコバルト含有酸化鉄(Co-γFe_2O_3フェライト)薄膜メディアについて、低温で高速に作成する技術を確立することが本研究の目的である。最終目的とするCo-γFe_2O_3フェライト薄膜を得るには、従来法では困難である酸化の促進、スピネル型の結晶構造の実現、がキーポイントである。本年度は以下の成果を得た。(1)高活性なプラズマを生成できる電子サイクロトロン共鳴(ECR)マイクロ波プラズマ生成法とイオンビームスパッタ法を組み合わせた薄膜形成法(ECRスパッタ法)を初めて導入した。Fe-Co合金ターゲットを用いて、Ar+O_2を用いて、熱酸化Si基板上に1段階のみの反応性スパッタ法によりフェライト薄膜を基板温度165°Cの低温で作製する可能性を検討した。(2)プロセスガスにHeを添加すると、フェライト薄膜の電気抵抗が著しく(約3倍)が増加し、抗磁力も1.3倍に増加した。これはHeのペニング電離作用により酸素のイオン化が促進されたためである。(3)最大の抗磁力を得るにはプロセスガスの酸素分圧を3×10^<-6>

Torrとするのが最適であった。酸素分圧が大きいとターゲット自体が酸化してしまい、少なすぎると膜の酸化が不十分であるためである。(4)ECRスパッタ法を用いての反応性スパッタ法は、強い酸化を必要とするコバルト含有酸化鉄薄膜の作成法として極めて有望であるといえる。ただし、現段階ではCo-γFe_2O_3フェライト薄膜の結晶構造はまだ実現されていない。今後は、結晶配向を促進させるためにNi0下地膜を導入し、Co-γFe_2O_3フェライト薄膜の実現を目指す予定である。コバルト含有スピネル型ガンマ・ヘマタイト酸化鉄薄膜メディアの従来の製造法では、マグネタイト酸化鉄薄膜を一般的な反応性スパッタ成膜法によって200°C以上の基板温度で作成し、その後、大気中で250°C以上に23時間程度保持(大気中アニール)による酸化処理を行い、高抗磁力を示すガンマヘマタイトに変態させるという、2段階かつ高温の製造プロセスが不可欠であった。本研究では、新しい製造方法として、高活性で高密度なプラズマ生成が可能な電子サイクロトロン共鳴マイクロ波プラズマ生成法を利用した反応性スパッタ成膜法(反応性ECRスパッタ法)を導入した。Co-Fe合金ターゲットを使用し、アルゴンと酸素による混合ガスを用いてスピネル型コバルト含有酸化鉄薄膜を作成した。室温(基板をまったく加熱しない状態)150°Cという低い基板温度で、しかも大気中アニールを行わない成膜だけの1工程で一気に所望の酸化鉄薄膜を作成できることを見出した。この酸化鉄薄膜は、抗磁力が3000Oeと高く、基板界面から配向が良好な結晶が成長していることがわかった。低温で作成できるので、薄膜の表面粗さが極めて良好(平均表面粗さは0.20.4nm)であることも判明した。本酸化鉄薄膜を用いたハードディスクメディアを試作し、インダクティブ/MR複合ヘッドと組み合わせて記録再生実験を行った。試作したメディアは保護層を設けなくても、表面仕上げを行わなくても、浮上型磁気ヘッドを使用できることを確認した。本材料を有機フィルム基板上に堆積させ、磁気テープへの応用の可能性についても検討した。PETあるいはポリイミド可塑基板の上に保磁力が2000Oe程度と高い酸化鉄薄膜を製造できることを見出した。以上のように、高耐久性・低コスト性に優れた酸化鉄薄膜メディアを低温で高速に製造できる実用的な新製造法を開発し、本研究において当初掲げた研究目的は達成された。