hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
解析手段としての繰り込み群の開発を力学系への応用

(1)伊東は金沢大学の田村助教授とO(N)古典スピン系の分析を行い,モデルから得られる関数行列式det-^<N/2>(1+iGψ/√N)(G=(-Δ+m^2)^<-1>)のψに対する依存性や可積分性を論じた.これによって2次元に於いて,O(N)spinモデルの臨界逆温度β_c=T_c^<-1>に対して,β_c>NlogNの形のdeviationの存在を示した.これにはcluster expansionが使われた.2次元ではβ_c=∞が予想されている.今の方法はこの問題にも有効で,繰り込み群をこの系に多段的に応用する.これは複雑な繰り込み漸化式を与え,部分的に得られた分析によれば,系はWilsonとDysonによって提唱された階層モデルに酷似し,これはDomain Wallが複雑ではあるが小さいことを示している.現在全ての項を含めた分析を急いでいる.(2)寺本は二つの円柱の間の非圧縮性粘性流体のCouette flowに対する摂動を考えレイノルド数Rを増加させるとき途中までCouette flowは安定であるが,ある値からはHopf bifurcationが起こり不安定系に移行することを,計算機を助けとして確立した.(3)さらに寺本-伊東は乱流の性質,特にエネルギーの散逸に関するKolmogorov則とそれからのづれをNavier-Stokes方程式から繰り込み群に基づいて導出しようとした.しかしこの方面では期間中に特筆すべき結果は得られなかった.(4)島田はAharonov-Bohm効果を記述する作用素のすべての自己共役拡張を原点での境界条件によって特徴付けた.これでAharonovとBohmたちが取り扱った作用素が数学的に他の自己共役拡張とどう違うか明らかになった.さらにこれらの作用素に対して散乱理論を展開した.(5)伊東は廣島(摂南大学)とシュレデインガー作用素と輻射場の結合したPauli-Fierz模型を研究.ハミルトニアンの繰り込みを運動量切断の除去に伴っていかに処理するべきか,繰り込み群による研究を始めた.現在進行中であるが本年度中には解決しなかった.(1)伊東は金沢大学の田村助教授とO(N)古典スピン系の分析を行い,モデルから得られる関数行列式det-^<N/2>(1+iGψ/√N)(G=(-Δ+m^2)^<-1>)のψに対する依存性や可積分性を論じた.これによって2次元に於いて,O(N)spinモデルの臨界逆温度β_c=T_c^<-1>に対して,β_c>NlogNの形のdeviationの存在を示した.これにはcluster expansionが使われた.2次元ではβ_c=∞が予想されている.今の方法はこの問題にも有効で,繰り込み群をこの系に多段的に応用する.これは複雑な繰り込み漸化式を与え,部分的に得られた分析によれば,系はWilsonとDysonによって提唱された階層モデルに酷似し,これはDomain Wallが複雑ではあるが小さいことを示している.現在全ての項を含めた分析を急いでいる.(2)寺本は二つの円柱の間の非圧縮性粘性流体のCouette flowに対する摂動を考えレイノルド数Rを増加させるとき途中までCouette flowは安定であるが,ある値からはHopf bifurcationが起こり不安定系に移行することを,計算機を助けとして確立した.(3)さらに寺本-伊東は乱流の性質,特にエネルギーの散逸に関するKolmogorov則とそれからのづれをNavier-Stokes方程式から繰り込み群に基づいて導出しようとした.しかしこの方面では期間中に特筆すべき結果は得られなかった.(4)島田はAharonov-Bohm効果を記述する作用素のすべての自己共役拡張を原点での境界条件によって特徴付けた.これでAharonovとBohmたちが取り扱った作用素が数学的に他の自己共役拡張とどう違うか明らかになった.さらにこれらの作用素に対して散乱理論を展開した.(5)伊東は廣島(摂南大学)とシュレデインガー作用素と輻射場の結合したPauli-Fierz模型を研究.ハミルトニアンの繰り込みを運動量切断の除去に伴っていかに処理するべきか,繰り込み群による研究を始めた.現在進行中であるが本年度中には解決しなかった.伊東は金沢大学(理)の田村助教授との共同研究で,特にSpin模型の相転移に対して系統的分析を加え,相関関数をself-avoiding walksで記述,3次元以上で臨界温度をself-avoiding walksのconnectivity constantで与えた.さらに2次元の場合には,single scale block spin変換ではあるが,繰り込み群の応用に成功,内部対称性O(N)の時に相転移温度に対数的づれ(β_C(N)>NlogN)があることを実証した.この系ではβ=∞がN>2で予想されている.現在次のステージとしてBlock Spin変換をPolymer展開と共に多段的に応用し計算中である.伊東はさらに京都大学数理解析研究所共同研究会"繰り込み群の数理科学に於ける応用"を組織開催し,Illinoi大学の大野教授の講演などを通して若い人々にこの概念が非線形偏微分方程式や流体などにも応用出来ることを宣伝した.これは数理解析研究所から講究碌として出版される.また乱流でのエネルギー散逸の異常次元(Kolmogorov理論からのづれ)は,乱流のintermittencyによって説明されると信じられている.

このintermittencyの発生を説明するKraichnan model(Navier Stokes方程式の変形)の研究会を小野廣明,寺本恵昭を中心として組織した.ここでの非線型微分方程式は繰り込み的処方で解決出来ると信じられ,幾つかの独創的アイディアは生まれたが,論文で発表するにはいたらなかった.また島田,池部はAharanov-Bohmのシュレディンガー作用素の自己共役拡大について論じ,それが一意的でないことを示し,散乱振幅を求めた.(1)伊東は金沢大学の田村助教授とO(N)古典スピン系の分析を行い,モデルから得られる関数行列式det^<-N/2>(1+iGψ/√<N>)(G=(-Δ+m^2)^<-1>)のψに対する依存性や可積分性を論じた.これによって2次元に於いて,O(N)spinモデルの臨界逆温度β_c=T^<-1>_cに対して,β_c>N logNの形のdeviationの存在を示した.これにはcluster expansionが使われた.2次元ではβ_c=∞が予想されている.今の方法はこの問題にも有効で,繰り込み群をこの系に多段的に応用する.これは複雑な繰り込み漸化式を与え,部分的に得られた分析によれば,系はWilsonとDysonによって提唱された階層モデルに酷似し,これはDomain Wallが複雑ではあるが小さいことを示している.現在全ての項を含めた分析を急いでいる.(2)寺本は二つの円柱の間の非圧縮性粘性流体のCouette flowに対する摂動を考えレイノルド数Rを増加させるとき途中までCouette flowは安定であるが,ある値からはHopf bifurcationが起こり不安定系に移行することを,計算機を助けとして確立した.(3)さらに寺本-伊東は乱流の性質,特にエネルギーの散逸に関するKolmogorov則とそれからのづれをNavier-Stokes方程式から繰り込み群に基づいて導出しようとした.しかしこの方面では期間中に特筆すべき結果は得られなかった.(4)島田はAharonov-Bohm効果を記述する作用素のすべての自己共役拡張を原点での境界条件によって特徴付けた.これでAharonovとBohmたちが取り扱った作用素が数学的に他の自己共役拡張とどう違うか明らかになった.さらにこれらの作用素に対して散乱理論を展開した.(5)伊東は廣島(摂南大学)とシュレデインガー作用素と輻射場の結合したPauli-Fierz模型を研究.ハミルトニアンの繰り込みを運動量切断の除去に伴っていかに処理するべきか,繰り込み群による研究を始めた.現在進行中であるが本年度中には解決しなかった.
GPSデータを用いたタクシーの運行効率向上とそれに伴う需要増加の可能性

人口減少と高齢化が進む地方都市においては,タクシーの役割は今後高くなることが想定されるが,利用者の減少やドライバーの高齢化により,地方都市の周辺部では営業所の撤退が進んでいる.そこで本研究では,長岡市内のタクシーのGPSデータを分析し,運行効率の向上の可能性と,運行効率の向上による運賃の低下がもたらす需要の増加量を定量的に把握する.1事前予約,2長岡市内共同配車システム,3相乗り等の施策を導入することで,使用台数や走行台キロから計算される運行効率がどの程度向上するのかを,時刻制約(Time Window)付き集配送計画問題を適用することにより定量的に把握し,望ましい施策を提案する.人口減少と高齢化が進む地方都市においては,タクシーの役割は今後高くなることが想定されるが,利用者の減少やドライバーの高齢化により,地方都市の周辺部では営業所の撤退が進んでいる.そこで本研究では,長岡市内のタクシーのGPSデータを分析し,運行効率の向上の可能性と,運行効率の向上による運賃の低下がもたらす需要の増加量を定量的に把握する.1事前予約,2長岡市内共同配車システム,3相乗り等の施策を導入することで,使用台数や走行台キロから計算される運行効率がどの程度向上するのかを,時刻制約(Time Window)付き集配送計画問題を適用することにより定量的に把握し,望ましい施策を提案する.
多様な制御系に関与する酵母のDNA非結合性転写抑制因子Tup1の機能

7個のWDリピートを持つ出芽酵母のTup1タンパク質は、Ssn6タンパクとともに種々のDNA結合タンパクと会合し、多様な遺伝子の転写を抑制するDNA非結合性一般転写抑制因子である。Tup1ホモログが他の真核生物にも存在するか否かを、Kluyveromyces lactis、Schizosaccharomycespombe、Pichia farinosaについて検討した。その結果、K.lactis酸残基からなるタンパク質で、Tup1とWDリピートでは86%、全体では60%の相同性を示した。K-Tup1は、tup1変異株が示す種々の表現型を相補したことから、機能的にもTup1の作用を代替できることがわかった。一方、昨年度までの研究によって、Tup1-Ssn6転写抑制系が減数分裂に必須のIME1遺伝子のプロモータ上で、A(-1215-915)、B(-914-621)の2つの領域に作用することを明らかにし、このうちB領域に機能未解析のホメオタンパク(KHP1と命名)が結合することを明らかにした。領域B内にはホメオタンパクの標的となり得る配列が存在したので、この部位を含む-702-675の領域へのkhp1の結合をone-hybrid法により解析した結果、実際に結合することがわかった。さらに大腸菌により発現、精製したHis-Tag-Khp1融合タンパクを用いてゲルシフトアッセイを行ったところ、in vitroにおいても同領域に結合することがわかった。次に、領域B内のTup1-Ssn6による抑制を受ける領域を、リン酸濃度の低下により活性化を受けるUSAの抑制能によって限定したところ、-702-675の領域に、tup1破壊株においてもなお抑制能があることがわかった。以上の結果より、Khp1は、IME1プロモータにおいてTup1-Ssn6複合体とは独立に転写抑制に作用する出芽酵母の新しいDNA結合ホメオタンパクであると考えられた。
シナプス可塑性における局所的翻訳制御機構の解析

RNG105ノックアウト(KO)マウスの解析から,以下の結果を得た。(1)RNG105KO胎児の連続切片の病理組織染色をおこなった結果,病理組織学的に特に異常は見られなかった。しかし,体のサイズは全体的に野生型より小さかった。(2)RNG105KO胎児脳の初代培養神経細胞は,野生型に比べて神経ネットワーク形成が有意に脆弱だった。興奮性シナプスマーカーであるsynapsin I, PSD95抗体染色により,KO神経ではシナプス形成も有意に減弱していることがわかった。(3)RNA結合タンパク質G3BPがin vitroでRNG105とヘテロダイマーを形成し,RNG105のRNA結合特異性を制御していることを見いだした。また,in vivoでRNA granuleに共局在することも見いだした。G3BPKOマウスの解析が報告されており,その表現型がRNG105 KOの表現型と一致していることから,RNG105とG3BPは,共通の細胞機能に関与していると考えられる。(4)RNG105が抑制性後シナプスタンパク質gephyrinと結合し,抑制性後シナプスに高頻度に局在することを見いだした。この局在は,興奮性後シナプスタンパク質PSD95との共局在より顕著に高かった。脳切片および初代培養細胞を抑制性シナプスマーカー(gephyrin, GAD6)および興奮性シナプスマーカー(PSD95, synapsin I)で抗体染色した結果,KO神経では抑制性シナプスが野生型よりも増強しており,逆に興奮性シナプスが減弱していることがわかった。以上の結果から,RNG105KOによって主に抑制性後シナプスにおける翻訳抑制が消失し,その結果抑制性シナプスが増強してネットワーク形成が脆弱になるというモデルを考えている。
異常フィブリノゲンMatsumoto-VIIにおけるフィデリノゲン量低下の原因検索

フィブリノゲンを構成するポリペプチド鎖の1つであるγ鎖の387番目のアミノ酸イソロイシンはフィブリノゲンの組み立て・分泌に重要な役割を果たしていることがすでに報告されており、387番アミノ酸をコードする7651番塩基(交付申請書では誤って7702番塩基となっている)が1塩基欠失してフレームシフトによりそれ以降のアミノ酸がすべて変異しているフィブリノゲン異常症Matsumoto VII症例ではフィブリノゲン量が著減していた。そのためMatsumoto-VII症例におけるフィブリノゲン量低下の原因検索をしたいと考えた。昨年度頂いた症例研究費によりMatsumoto-VIIと同様の変異にさらに糖鎖結合が起こらないように399番目のアミノ酸アスパラギンをスレオニンに変異させたベクターを作成して発現実験を行ったところ糖鎖結合の有無に関わらずフィブリノゲン産生量は低下しており糖鎖結合はフィブリノゲン低下の原因ではなかった。そこで7689、7713、7726番塩基よりC末端側をMatsumoto-VII症例と同様に変異させ発現実験を行うことでどのあたりのアミノ酸置換がフィブリノゲン低下の原因であるか検索を行いたいと考えた。7689、7713、7726以降のC末端側をMatsumoto-VIIと同様に変異させた結果、培養液中に分泌されるフィブリノゲン量は正常に比べて有意な低下は認められなかった。つまり7689番塩基以降の変異よりも7651から7688までの塩基の欠失によって起こるアミノ酸置換がフィブリノゲン低下に大きく関与していることが示唆された。ウエスタンブロッティングでは正常γ鎖より少し長めの異常なγ鎖が認められる以外はなにも変わらなかった。これらの結果を含めて平成20年度、21年度に頂いた奨励研究費により論文をまとめることができた。
比較ゲノム解析に基づく進化メカニズム研究

本研究では以下に示す一連の成果をあげた哺乳類ゲノムの直列重複遺伝子間で遺伝子変換が高頻度で生じていることの発見大規模塩基配列の高速多重整列システムMISHIMAの開発高頻度で生じていることの発見大規模塩基配列の高速多重整列システムMISHIMAの開発に基づいて推定した近縁なバクテリアの系統関係が比較的正しく復元されることを発見ヒトの精神疾患にかかわる遺伝子についての分子進化学的解析。チンパンジーY染色体の比較ゲノム解析に参加し,マウスとラットのゲノムの大規模比較を行って,遺伝子変換のパターンを推定した。ヒト上科の4種(ヒト,チンパンジー,ゴリラ,オランウータン)について,9個のタンパク質コード領域直上の塩基配列を決定し,それらの進化学的解析を行った。テナガザル3種のABO式血液型遺伝子の塩基配列を複数個体で決定し,それらのあいだの進化的関係を系統ネットワーク法を用いて推定したところ,約100万年前と約500万年前に遺伝子内組換えが生じていたことがわかった。このことから,種を超えた多型が維持されてきた可能性が高いことが示された。チンパンジーのRh式血液型遺伝子の全体像を知るために,BACクローン3個の塩基配列を決定し,ヒトゲノムの配列と比較した。その結果,遺伝子重複が生じた後,ひんぱんに遺伝子変換が生じてきたことがわかった。ヒトのY染色体上の雄性特異的遺伝子群について、常染色体上、X染色体上、他の哺乳類での相同遺伝子などの塩基配列とともに、これらの遺伝子群の起源と進化の過程を明らかにした。ヒトの脂質蓄積症(LDS)関連の遺伝子近傍200kbのSNPを利用したハプロタイプ解析から、この遺伝子について正の自然選択が働いている可能性を示す結果を得ている。Vertebrate GenomeAnnotation (VEGA)データベースにはヒトゲノム中の710の非プロセスド偽遺伝子が同定、登録されている。これらの偽遺伝子のうちアノテーションがついている393個の偽遺伝子についてホモローガスな遺伝子の機能をNCBIのデータベースから調べている。今後はこれらの遺伝子について、偽遺伝子化の時期や偽遺伝子化の原因等について詳細に解析していく。その際の方法論も検討したい。・比較ゲノム解析による生物群特異的遺伝子調節領域の解析:ヒト・マウス・ラットゲノムで200塩基以上が同一配列となっている極保存配列のうち、エクソン上にマップされていない256種類について、それと順系相同の塩基配列を、クジラ、アザラシ、オットセイ、ゾウ、ジュゴン、コウモリの6種類の哺乳類についてPCR直接配列決定法により決定した。これら新規に得た配列とゲノムデータベースにデータが存在する哺乳類をあわせて比較し,系統樹を作成した。樹の各枝における進化速度を推定し、哺乳類全体で進化的に高度に保存されていることを確認した。しかし、それぞれの系統で独自の変化を蓄積しており、特定の極保存配列が特定の系統でのみ進化速度が上昇していることがわかった。・ヒト特異的偽遺伝子の解析:Vertebrate GenomeAnnotation(VEGA) databaseよりunprocessedpseudogeneを784個抽出し、その中から、遺伝子重複のないヒト特異的偽遺伝子の候補遺伝子を14遺伝子見いだした。またそのほかに、文献等から9個の偽遺伝子を同定した。平成19年度以降はこれらの個々の遺伝子について機能や偽遺伝子化の時期を明らかにしていく。・トランスジェニックマウスを用いた遺伝子発現制御領域の進化解析:哺乳類の異なる目や他の脊椎動物のゲノム配列の比較から,パラホックス遺伝子近傍の非コード領域に,全脊椎動物で進化的に高度に保存された領域を抽出した。これらの領域を含むレポーター遺伝子ベクターを有するトランスジェニックマウスを作成し、現在その機能を解析中である。(あ)比較ゲノム配列解析:ヒト,チンパンジー、アカゲザル、ツパイ、マウス,ラット,ウサギ、イヌ,ウシ、ゾウ,オポッサムなどの哺乳類の様々な種のゲノム配列および他の脊椎動物(ニワトリ、熱帯ツメガエル、フグ、メダカ)のゲノム配列を大規模同時比較することにより,限定された長さの塩基配列について,全哺乳類で進化的に保存された領域を網羅的に抽出した。ヒト・マウス・ラットで同一配列となっているultraconserved element類似の高度保存領域を中心に調べる。データベースにデータがない哺乳類6種(クジラ,ゾウ,コウモリ,ジュゴン,アザラシ,オットセイ)については,新規に塩基配列を決定した。これらの領域について生物種群ごとの進化を考察した。また,同義置換数が特に低い遺伝子を哺乳類,魚類,ショウジョウバエそれぞれのグループで調べ,これらの生物群で共通に低い遺伝子を検索した。また,タンパク質ドメイン組み合わせの進化を脊椎動物の中で大規模に解析し,哺乳類で出現した組み合わせ,霊長類で出現した組み合わせ,ヒトで出現した組み合わせを発見した。(う)ヒト,マウス,イヌ,ウシなどの哺乳類の異なる目のゲノムを大規模同時比較することにより,限定された長さの塩基配列について,全哺乳類で進化的に保存された領域を網羅的に抽出した。

これらの領域について転写因子が結合する可能性のあるものを選び出し,レポーター遺伝子系とともにマウス受精卵にインジェクトし、トランスジェニックマウスを作成、機能解析した。解析はまだ途中であり,完了していない。着目した遺伝子はパラホックス遺伝子群である。斎藤班:今年度は以下の4種類の研究を遂行した。1) ABO式血液型遺伝子の進化について,系統ネットワーク作成を含む詳細な解析を行い、テナガザル3種において過去に生じた5回の組み換えを復元した。この遺伝子になんらかの正の自然淘汰が働いていることを示している。2)バクテリアゲノム配列のオリゴヌクレオチド頻度情報からどこまで系統関係を復元できるのかを大規模に調べて、相同性のないゲノム部分配列からもある程度まで系統樹を復元できることを明らかにした。3)新しいアルゴリズムに基づいた大規模塩基配列の多重整列システムMISHIMAを開発した。MISHIMAは,十数塩基までの短い配列の統計を全配列から取得し,それらをもとにして相同な領域を推定し,長い塩基配列を切断する。このような手法により,ヒトミトコンドリア全ゲノム数百本あるいはバクテリアゲノム4本の多重整列を数時間で行うことが可能になった。現在論文を投稿中である。4)ゲノムを大規模同時比較することにより,全哺乳類で進化的に保存された領域を抽出した。これらの領域のDNA断片をマウス受精卵にインジェクトし、トランスジェニックマウスを作成、機能解析した。その結果,進化的に高く保存されている領域のすべてが近傍のタンパク質コード遺伝子の発現を制御しているわけではないことがわかった。現在論文を投稿準備中である颯田班:今年度は特にゲノムの構造が遺伝子進化へ及ぼす影響を、特に霊長類ゲノムに焦点を当てて研究した。具体的には, SEC22B遺伝子領域ではヒトとチンパンジーに多型的に偽遺伝子が存在し、それがCNVによる可能性を示した。また、ヒトゲノムの特に回文構造や逆位、縦列重複などの高次構造と遺伝子進化の関係を解析している。現在論文を投稿準備中である。斎藤グループ:バクテリアゲノム規模の塩基配列データを高速に多重整列システムMISHIMAを開発した(Kryukov & Saitou 2010)。ヒト・アカゲザル、マウス・ラットのゲノムのタンパク質コード領域を比較し、霊長類よりも齧歯類でより遺伝子変換による均一化が活発に生じていることがわかった(Ezawa et al..2010)。バクテリアゲノムの塩基配列データから210塩基長の塩基パターンの頻度にもとづく進化距離行列から系統樹を作成したところ、近縁なバクテリアでは系統樹が正しく復元される割合が高いことがわかった(Takahashi et al. 2009)。
多様な高密度地盤震動観測情報に基づく福井平野の三次元地盤構構の推定

断層分布および地盤条件など地震防災の見地から非常に危険な条件が揃っているにもかかわらず,福井県の地盤構造の解明はほとんど進んでおらず,現在の福井県地震防災計画は,曖昧な地盤モデルに基づく信頼性の低い地震被害予測に基づいて検討されている.本研究では,福井平野に展開した観測サイトの強震観測データ,平野全体で高密度に実施する常時微動の1点3成分ならびにアレイ観測情報に基づいて,各観測点直下の層厚,S波速度および減衰定数の同定を行うとともに,重力異常,標高,微地形などの既存情報との相関性を利用しだ地盤統計手法を用いて,観測サイトごとの同定結果を統合して,分解能が高くかつ信頼性が高い福井平野の3次元地盤構造モデルの構築を目的とする.今年度は,1)福井平野に独自に設置しだ地震計およびK-netの強震観測データに基づき,観測点直下のS波速度構造と伝播減衰特性を同時に推定する方法を開発・適用し,微動から推定した地盤構造との比較を行ない,妥当な推定値が得られていることを確認した.2)福井平野南部の越前市(旧武生市)を対象とし,約20箇所のグラウンドなどで常時微動のアレイ観測を行い,Rayleigh波の位相速度を算出するとともに,そのインヴァージョンにより,S波速度構造の推定を行った.3)上記1)2)の方法を補間するために,一点および二点三成分常時微動観測を高密度で実施し,卓越周期特性などを評価した.4)ブーゲー重力異常に基づき福井平野の基盤構造を推定した.5)以上の評価結果をサンプル情報として,地盤統計手法を利用して,平野全体の詳細な三次元S波速度構造モデルを構築した.推定された地盤モデルと,ボーリング,P波反射断面,PS検層などの既存資料との比較を行い,各手法で求められた動的地盤構造は互いに矛盾がなく,福井平野の地盤モデルとして妥当であることを確認した.断層分布および地盤条件など地震防災の見地から非常に危険な条件が揃っているにもかかわらず,福井県の地盤構造の解明はほとんど進んでおらず,現在の福井県地震防災計画は,曖昧な地盤モデルに基づく信頼性の低い地震被害予測に基づいて検討されている.本研究では,福井平野に展開した観測サイトの強震観測データ,平野全体で高密度に実施する常時微動の1点3成分ならびにアレイ観測情報に基づいて,各観測点直下の層厚,S波速度および減衰定数の同定を行うとともに,重力異常,標高,微地形などの既存情報との相関性を利用しだ地盤統計手法を用いて,観測サイトごとの同定結果を統合して,分解能が高くかつ信頼性が高い福井平野の3次元地盤構造モデルの構築を目的とする.今年度は,1)福井平野に独自に設置しだ地震計およびK-netの強震観測データに基づき,観測点直下のS波速度構造と伝播減衰特性を同時に推定する方法を開発・適用し,微動から推定した地盤構造との比較を行ない,妥当な推定値が得られていることを確認した.2)福井平野南部の越前市(旧武生市)を対象とし,約20箇所のグラウンドなどで常時微動のアレイ観測を行い,Rayleigh波の位相速度を算出するとともに,そのインヴァージョンにより,S波速度構造の推定を行った.3)上記1)2)の方法を補間するために,一点および二点三成分常時微動観測を高密度で実施し,卓越周期特性などを評価した.4)ブーゲー重力異常に基づき福井平野の基盤構造を推定した.5)以上の評価結果をサンプル情報として,地盤統計手法を利用して,平野全体の詳細な三次元S波速度構造モデルを構築した.推定された地盤モデルと,ボーリング,P波反射断面,PS検層などの既存資料との比較を行い,各手法で求められた動的地盤構造は互いに矛盾がなく,福井平野の地盤モデルとして妥当であることを確認した.断層分布および地盤条件など地震防災上非常に危険な条件が揃っているにもかかわらず,福井平野周辺の地盤構造の解明はほとんど進んでおらず,現在の福井県地震防災計画は,曖昧な地盤モデルに基づく信頼性の低い地震被害予測に基づいて検討されている.本研究では,福井平野に展開した観測サイトの強震観測データ,平野全体で高密度に実施する常時微動の1点3成分ならびにアレイ観測情報に基づいて,各観測点直下の層厚,S波速度および減衰定数の同定を行うとともに,標高,微地形などの既存情報との相関性を利用した地盤統計手法を用いて,観測サイトごとの同定結果を統合して,分解能が高くかつ信頼性が高い福井平野の3次元地盤構造モデルの構築を目的とする.今年度は,1)基盤および地表面に設置された約10箇所の強震観測データを組み合わせて,S波速度,層厚およびQ値を仮定して,重複反射法によって算出される地盤応用と実応答を比較し,モデルを修正する最適化計算により,観測点直下の地盤構造を推定した.2)福井平野内に散在する約20箇所のグラウンドなどで常時微動のアレイ観測を行い,Rayleigh波の位相速度を算出するとともに,そのインヴァージョンにより,S波速度構造の推定を行った.上記1)2)の

方法で推定された地盤モデルと,ボーリング,P波反射断面,PS検層などの既存資料との比較を行い,各手法で求められた動的地盤構造が,互いに矛盾がなく,観測点直下の1次元モデルとして妥当であることを確認した.断層分布および地盤条件など地震防災上非常に危険な条件が揃っているにもかかわらず,福井県の地盤構造の解明はほとんど進んでおらず,現在の福井県地震防災計画は,曖昧な地盤モデルに基づく信頼性の低い地震被害予測に基づいて検討されている.本研究では,福井平野に展開した観測サイトの強震観測データ,平野全体で高密度に実施する常時微動の1点3成分ならびにアレイ観測情報に基づいて,各観測点直下の層厚,S波速度および減衰定数の同定を行うとともに,標高,微地形などの既存情報との相関性を利用した地盤統計手法を用いて,観測サイトごとの同定結果を統合して,分解能が高くかつ信頼性が高い福井平野の3次元地盤構造モデルの構築を目的とする.今年度は,1)独自に設置した地震計ならびにK-netの強震観測データに基づき,震源スペクトル,伝播減衰特性,ならびに観測点ごとの地盤増幅特性の分離を行ない,昨年度実施した単独地点ごとのS波速度構造の推定結果との比較を行ない,妥当な推定値が得られていることを確認した.2)福井平野南部の鯖江市ならびに敦賀市を対象とし,約40箇所のグラウンドなどで常時微動のアレイ観測を行い,Rayleigh波の位相速度を算出するとともに,そのインヴァージョンにより,S波速度構造の推定を行った.3)上記1)2)の方法を補間するために,一点三成分常時微動観測を高密度で実施し,卓越周期特性などを評価した.以上の評価結果をサンプル情報として,地盤統計手法を利用して,平野全体の詳細なS波速度構造を推定した.推定された地盤モデルと,ボーリング,P波反射断面,PS検層などの既存資料との比較を行い,各手法で求められた動的地盤構造は互いに矛盾がなく,福井平野の地盤モデルとして妥当であることを確認した.断層分布および地盤条件など地震防災の見地から非常に危険な条件が揃っているにもかかわらず,福井県の地盤構造の解明はほとんど進んでおらず,現在の福井県地震防災計画は,曖昧な地盤モデルに基づく信頼性の低い地震被害予測に基づいて検討されている.本研究では,福井平野に展開した観測サイトの強震観測データ,平野全体で高密度に実施する常時微動の1点3成分ならびにアレイ観測情報に基づいて,各観測点直下の層厚,S波速度および減衰定数の同定を行うとともに,重力異常,標高,微地形などの既存情報との相関性を利用した地盤統計手法を用いて,観測サイトごとの同定結果を統合して,分解能が高くかつ信頼性が高い福井平野の3次元地盤構造モデルの構築を目的とする.今年度は,1)福井平野に独自に設置した地震計およびK-netの強震観測データに基づき,観測点直下のS波速度構造と伝播減衰特性を同時に推定する方法を開発・適用し,微動から推定した地盤構造との比較を行ない,妥当な推定値が得られていることを確認した.2)福井平野南部の越前市(旧武生市)を対象とし,約20箇所のグラウンドなどで常時微動のアレイ観測を行い,Rayleigh波の位相速度を算出するとともに,そのインヴァージョンにより,S波速度構造の推定を行った.3)上記1)2)の方法を補間するために,一点および二点三成分常時微動観測を高密度で実施し,卓越周期特性などを評価した.4)ブーゲー重力異常に基づき福井平野の基盤構造を推定した.5)以上の評価結果をサンプル情報として,地盤統計手法を利用して,平野全体の詳細な三次元S波速度構造モデルを構築した.推定された地盤モデルと,ボーリング,P波反射断面,PS検層などの既存資料との比較を行い,各手法で求められた動的地盤構造は互いに矛盾がなく,福井平野の地盤モデルとして妥当であることを確認した.
核磁気共鳴装置による家畜生殖遺伝毒性の新評価法の開発

家畜の体内に取り込まれる環境汚染物質による生殖遺伝毒性を生体核磁気共鳴装置(NMR)を用いリアルタイムに評価できる手法を開発するべく本研究を行った。初期胚や胎児を培養して異なるステージにまで発生を進たものを材料としてin vivoおよびin vitro両系で卵胞細胞の生理特性をNMRにて検出・解析する観測条件を決定し、この観測データをイメージングワークステーションにて3次元立体画像として構築できるまでにした。さらにこの方法がレチノイン酸などによる胎児の奇形の評価にも利用できること、老化促進モデル動物における生殖腺の老化機構の解析にも利用できることなどを示した。経口的に摂取される天然物を含む各種の催奇形性物質に起因する胎児奇形を3次元イメージング型NMRを用いることで、妊娠早期から画像データとして容易に検出できる手法を開発できたことは当初予定していた以上の成果である。これは発生生物学全般に貢献するものと考える。さらに走査型レーザー顕微鏡を用いて培養状態のままで受精卵に障害を与ずに光学的に0.1μ単位の連続した光学的切片として受精卵の発生と分化に支配的に関与する成長因子、ホルモン、細胞接着因子、細胞内2次メッセンジャーであるCa2+などの細胞内動態を3次元立体として定量解析できる技術も確立した。このように、多面的かつ総合的に環境汚染物質の安全性を高感度に評価できるシステムの構築を進めた。1.生体核磁気共鳴装置(NMR)を用いて、リアルタイムに動物体内に取り込まれた環境汚染物質による生殖遺伝毒性を評価する方法を新たに開発すべく、ビタミンAと類縁化合物レチノイン酸などの天然の催奇形性物質による胎児奇形の検出・評価法を考案した。NMR法は、古典的骨格染色法や病理組織学的検出・評価法より簡便で高感度、かつ経時的に薬物の影響を検出できる点で優れている。2.上述の胎児形態の検出・評価のみならず、胎児体内のリン酸代謝機能(エネルギー代謝機能の指標となるATP、細胞内情報伝達の指標となるcAMPやGPT、ならびに核酸代謝など)をも視覚情報として検出・解析できる手法を考案した。これまで家畜の体内に取り込まれる環境汚染物質による生殖遺伝毒性の適切な評価法がなかった。本研究は、生体核磁気共鳴装置(NMR)を用いて環境汚染物質による家畜生殖遺伝毒性の評価法を新たに開発するべく行っている。実験動物を用い、生体、卵巣、胎児組織、ならびに受精卵を培養して異なるステージにまで発生を進たものや培養初期胚を供試した。In vivoとin vitro両系で、卵胞細胞の生理特性を核磁気共鳴装置(NMR)にてリアルタイムに検出する測定条件を決定し、ワークステーションにて3次元立体画像として構築できるまでにした。この方法が、胎児の奇形の評価にも利用できること、老化促進動物の生殖腺老化機構の解析に利用できることなどを示した。さらに、レーザー顕微鏡を用いて、培養状態のままで受精卵に障害を与ずに光学的に0.1μ単位の連続した光学的切片とし、受精卵の発生と分化に支配的に関与する成長因子、ホルモン、細胞接着因子、細胞内2次メッセンジャーであるCa2+などの細胞内動態を3次元立体として定量解析できる技術も確立した。上述のように、当初予定していた以上に多面的に研究を進めることができた。特にビタミンA代謝物であるレチノイン酸などの経口的に摂取される天然物を含む各種の催奇形性物質による胎児の奇形を、イメージング型NMRを用いることで、早期から画像データとして検出できる手法を開発できたことは、副産物とは言え発生生物学全般に貢献する大きな成果である。次年度には、ブタなどの家畜の生殖腺や胎児を用い、多面的かつ総合的に環境汚染物質の安全性を高感度に評価できるシステムを構築する。家畜の体内に取り込まれている環境汚染物質による生殖遺伝毒性を生体核磁気共鳴装置(NMR)を用いリアルタイムに評価できる手法を開発するべく本研究を行った。

経口的に摂取される天然物を含む各種の催奇形物質に起因する胎児奇形を3次元イメージング型NMRを用いることで、妊娠早期から画像データとして容易に検出できる手法を開発できたことは当初予定していた以上の成果である。これは発生生物学全般に貢献するものと考える。さらに走査型レーザー顕微鏡を用いて培養状態のままで受精卵に障害を与えず光学的に0.1μ単位の連続した光学的切片として受精卵の発生と分化に支配的に関与する成長因子、ホルモン、細胞接着因子、細胞内2次メッセンジャーであるCa2+などの細胞内動態を3次元立体として定量解析できる技術も確立した。このように、多面的かつ総合的に環境汚染物質の安全性を高感度に評価できるシステムの構築を進めた。
導電性ダイヤモンド工具の電解仕上げ加工

自動車や航空機に用いられる高Siアルミニウム合金の加工に用いられるCVDダイヤモンド被覆工具の表面粗さは1μm程度であるが,切削性能を向上させるためにはより平滑な表面を得ることが望まれている.本研究では,エンドミルやドリルなどの複雑形状を有するダイヤモンド被覆工具等の表面性状を向上させるための方策として,導電性ダイヤモンド膜を電解仕上げする方法を提案した.導電性CVDダイヤ膜およびダイヤ焼結体に対し電解条件と加工性能の関係を調べた結果,Rz=23μmの凹凸のダイヤモンド表面がRz=0.1μm以下の平滑面に加工できることを明らかにした.自動車や航空機に用いられる高Siアルミニウム合金などの量産加工にはCVDダイヤモンド膜を被覆した切削工具が使用されている。現在市販されている当該工具の表面粗さは1μm程度であるが、切削性能を向上させるためにはより平滑なダイヤモンド被覆膜表面を得ることが望まれている。本研究では、エンドミルやドリルなどの複雑形状を有するダイヤモンド被覆工具等の表面性状を向上させるための方策として、導電性ダイヤモンド膜を電解仕上げする方法を提案した。CVD合成中にホウ素をドーピングし導電性を付与したCVDダイヤモンド膜に電解加工法を適用し電解加工条件と加工性能の関係を調べた結果、Rz=23μmの凹凸のダイヤモンド表面がRz=0.1μm以下の平滑面に加工できること、電流密度を高くすると加工能率が増大することが分かった。平成25年度は、導電性CVDダイヤモンド膜への電解仕上げが可能であったことより、導電性を有するダイヤモンド粒子を原料とする導電性PCDへの電解を試みた。その結果、導電性PCDのコバルトバインダ部が選択的に除去されることなく、ダイヤモンド粒子表面の凹凸が平滑化されることを明らかにした。加工能率をより向上させるためパルス電流印加法、両極性パルス電流印加法、超音波加振電極法を適用し、加工性能を調べた。平成24年度は加工条件の把握を行った。CVD合成中にホウ素(ボロン)をドープし導電性を付与したCVDダイヤモンド膜に電解加工法を適用した。その結果、Rz=0.1μm以下の平滑面に加工できること、電流密度を高くすると加工能率が増大することが分かった。また放電加工後の表面も電解仕上げにより平坦化できることも分かった。導電性CVDダイヤモンド膜への電解仕上げが可能であったことより、導電性を有するダイヤモンド粒子を原料とする導電性PCD(原料ダイヤモンド粒子径10μm)への電解を試みた。その結果、導電性PCDのコバルトバインダ部が選択的に除去されることなく、ダイヤモンド粒子表面の凹凸が平滑化された。加工能率を改善するにはパルス電源、両極性電源、超音波加振電極法の採用が有効であると考察し、次年度以降にその効果を調べることにした。自動車や航空機に用いられる高Siアルミニウム合金などの量産加工にはCVDダイヤモンド膜を被覆した切削工具が使用されている。電解加工仕上げを可能とするため、CVD合成中にホウ素をドーピングし導電性を付与したCVDダイヤモンド膜およびダイヤモンド焼結体(PCD)をダイヤモンド工具素材に選定した。電解加工条件と加工性能の関係を調べた結果、Rz=23μmの凹凸のダイヤモンド表面がRz=0.1μm以下の平滑面に加工できること、電流密度を高くすると加工能率が増大することが分かった。平成26年度までに、導電性CVDダイヤモンド膜への電解仕上げが可能であったことより、導電性を有するダイヤモンド粒子を原料とする導電性PCDへの電解を試みた。また、加工能率をより向上させるためパルス電流印加法、超音波加振電極法、高圧電解液供給法を適用し、加工性能の向上効果を調べた。工学加工能率の向上を目的に特殊電源装置を製作し加工性能を調べているが、安定した加工場状態を得ることができず、加工能率や表面粗さの関係を把握するにはデータが不足している。

ダイヤモンドの除去メカニズムは酸化反応に起因していると推察したが、電解加工液の成分分析等を行い十分に考察する必要がある。平成26年度はこれらを解決し、実用的な加工条件を確立する予定である。幅広い条件で加工性能を把握するため特殊電源の製作をメーカーに依頼していたが平成24年度中に完成に至らなかった。当該年度に得られた最適条件を特殊電源が納入される平成25年度に採用し、加工能率および表面粗さを満足する条件を把握する必要がある。また電解による除去機構は酸化反応に起因していると推察したが、電解加工液の成分分析等を行い十分に考察する必要がある。最適電解条件(電解液、電解条件、パルス)を把握するために製作した特殊電解電源を採用し、電解加工性能の向上を検討する。また、ダイヤモンドコーティングエンドミル・ドリルへの適用を念頭に、棒状導電性CVDダイヤモンド膜テストピースを回転させて電解仕上げ条件を検討する。また、導電性ダイヤモンド粒子を原料とするPCDの電解仕上げ特性を調べる。今年度、メーカーに依頼して製作した特殊放電電源装置が当初100万円の製作費用を見込んでいたが、メーカーの協力により約40万円で済んだためである。本年度は最終年度に当たり、応用事例を増やすために材料費の増加が見込まれる。今までに得られた成果を国内外の学会に発表したり、論文投稿するために費用を充てる。加工性能を向上するために、特殊電解電源ユニット(約40万円)を購入する。
高血糖期間の差がインプラント体埋入初期の周囲組織に与える影響

高血糖期間が長期にわたるとインプラント体と骨の接触率が低くなる原因の一つは,オッセオインテグレーションに関わる骨芽細胞と破骨細胞の増殖能への影響,破骨細胞の骨吸収機能自体への影響,また骨基質との接着への影響により,インプラント体埋入初期にオッセオインテグレーションが獲得しにくい環境であったことが示唆された。本年度の研究目的は、高血糖ラットを作成し、高血糖状態を維持した状態でインプラント体埋入等の動物実験を行うことであった。まず本実験に先立ち、インプラント体近傍の細胞の遺伝子発現の検索方法であるマイクロアレイ解析を行うにあたり、必要となるmRNAの抽出法を確立すべく、高血糖短群とコントロール群において予備実験を行った。12週齢のラットを用い、STZを投与して高血糖状態を誘発し、コントロール群とともに14週でインプラント体を埋入後、インプラント体を含む骨組織を採取し、mRNAを抽出した。mRNAの精製度の測定結果より、組織採取方法の改良点が明らかとなった。よって再度同様に埋入実験を行い、インプラント体に付着した肉芽組織のみを摘出し、mRNAを抽出したところ、両群とも適切な精製度のmRNAが得られた。ここで研究実地計画に従い、本実験の実験動物を準備した。すなわち26週齢のラットを用い、高血糖長期群、短期群、コントロール群の3群に分け、高血糖群はSTZを用いて高血糖状態を誘発した。高血糖群は高血糖状態が維持されていた。また、免疫染色法による機能の検索においても、研究実施計画に従い26週齢の実験動物を3群準備し、高血糖状態を長期群で6週間、短期群で2週間維持し、その後26週齢でインプラント体の埋入実験を行い、埋入後3日、1週、2週、4週後、各群それぞれインプラント体を含む骨組織を摘出し、固定後、脱灰を開始した。本研究の目的は,インプラント体埋入前の高血糖期間がインプラント周囲の骨芽細胞と破骨細胞の機能へ与える影響,およびインプラント体埋入初期のインプラント体周囲の細胞への影響を明らかにすることであった.研究実施計画に基づき,実験では骨芽細胞と破骨細胞の増殖機能の検索を行い,実験2ではインプラント体近傍の細胞の遺伝子発現について検索を行った.実験1の結果では,高血糖長期群は短期群と比較し,骨芽細胞はインプラント体埋入1週後において細胞分裂能の高い細胞の数が少ない傾向を示し,破骨細胞は埋入2週後において分裂能の高い細胞数が少ない傾向を示した.実験2の結果では,インプラント体埋入1週後において高血糖長期群が短期群と比較し遺伝子発現が2倍以上低い遺伝子を得た.この遺伝子には骨タンパクに結合する接着タンパクと,破骨細胞が骨吸収する際に重要なタンパクをコードする遺伝子などが含まれていた.これらの結果から,以前著者が示した高血糖期間が長期にわたるとインプラント体と骨の接触率が低くなる原因の一つは,オッセオインテグレーションに関わる骨芽細胞と破骨細胞の増殖能への影響,破骨細胞の吸収機能自体への影響,また骨基質との接着への影響により,インプラント体埋入初期にオッセオインテグレーションが獲得しにくい環境にあったことが示唆された.今後は,この遺伝子の実際の生体における発現を確認,定量し,さらに,経時的にどのような遺伝子発現変化があるかを検索したいと考えている.
小児気管支喘息児のセルフケアに関する個別指導法の開発

小児気管支喘息児のセルフケアのための個別指導法の開発を目的に以下の検討を行った。(1)小児用Health Locus of Control尺度を,小学4年生から中学3年生までの655名に適用した結果,信頼性,妥当性,および小児気管支喘息児のセルフケア行動予測変数としての有効性が示唆された。(2)4名の気管支喘息児を対象にセルフモニタリング法のパイロット・スタディを行った結果,Health Locus of Controlの内的統制得点が高い者により有効であることが示唆された。(3)共通のセルフケア教育を受けた気管支喘息児20名のうち,実験群として10名にセルフモニタリング法を8週間適用し,残りの10名を対照群として,それぞれの前後8週間のセルフケア得点を比較した。実験群は前後に有意差が認められたが,対照群に有意差はみられなかった。実験群について8週間の前後に発作の回数,病院受診回数,学校の欠席日数等を4週間観察し,比較したところ,明確な変化はみられなかった。(4)気管支喘息児14名にセルフモニタリング法を適用し,HLCの内的統制の得点により上位群,中間群,下位群の3群毎に実施前後のセルフケア得点を比較した。その結果,上位群5名,中間群では5名に有意差が認められた。一方,下位群では有意差は認められなかった。併せて,般化効果をみるために保健行動を測定したが,明確な変化は認められなかった。これらの結果から,セルフモニタリング法はセルフケア行動の強化に有効であること,Health Locus of Controlの内的統制の高い者,つまり,健康を自分自身の努力で得られると信じる者程有効であることが示唆された。本研究代表者が作成した小児用Health Locus of Control尺度の改訂を行い,小学4年生から中学3年生までの655名に適用し,信頼性,妥当性を検討した。Health Locus of Control尺度の得点分布は正規曲線を示していた。3つの下位尺度のChronbachのα係数はそれぞれ,内的統制0.72,他者統制0.71,偶然・運命的統制0.78であり,信頼性が確かめられた。Health Locus of Control尺度と保健行動実行得点および保健行動自律性得点との相関係数を求めて検討した結果,内的統制と保健行動実行得点および保健行動自律性得点との相関係数が有意であった。つまり,健康を自分の努力で得られると思っている者は,保健行動を確実にかつ自律的に実行しているとみなされ,このことからHealth Locus of Control尺度の妥当性が示唆された。ついで,保健行動実行得点および保健行動自律性得点それぞれについて,Health Locus of Control尺度得点各群と健康価値順位各群とで2要因分散分析を行った。その結果,保健行動実行得点および自律性得点はともに,内的統制と健康価値順位の主効果が有意であった。つまり,Health Locus of Controlの内的統制の高い者,健康価値の高い者は保健行動を確実にかつ自律的に実行しているとみなされ,保健行動予測にはHealth Locus of Control尺度に加えて健康価値が有効であることが示唆された。セルフケア教育において,個々の患者に対して,個人の認知的傾向に適合的な指導方法を選択的に適用する際にこの2要因が有効であることが示唆された。喘息児のセルフケア行動を査定し,セルフケア教育の効果の指標とするために,セルフケア行動調査用紙を作成し,小児気管支喘息児を対象に適用した。その結果,小児気管支喘息児のセルフケア行動の実態が把握でき,指標としての改善点が明らかとなった。小児気管支喘息児のセルフケアに関する個別指導法の開発を目的に,セルフモニタリング法の適用実験を試み,認知的タイプに応じた個別指導法としての有効性をHealth Locus of Controlのタイプ別に効果を比較した。

その結果,1.4名の気管支喘息児を対象にセルフモニタリング法のパイロット・スタディを行った結果,Health Locus of Controlの内的統制得点が高い者により有効であることが示唆された。2.共通のセルフケア教育を受けた気管支喘息児20名のうち,実験群として10名にセルフモニタリング法を8週間適用し,残りの10名を対照群として,それぞれの前後8週間のセルフケア得点を比較した。実験群は前後に有意差が認められたが,対照群に有意差はみられなかった。実験群について8週間の前後に発作の回数,病院受診回数,学校の欠席日数等を4週間観察し,比較したところ,明確な変化はみられなかった。3.気管支喘息児14名にセルフモニタリング法を適用し,HLCの内的統制の得点により上位群,中間群,下位群の3群毎に実施前後のセルフケア得点を比較した。その結果,上位群5名,中間群では5名に有意差が認められた。一方,下位群では有意差は認められなかった。併せて,般化効果をみるために保健行動を測定したが,明確な変化は認められなかった。これらの結果から,セルフモニタリング法はセルフケア行動の強化に有効であること,Health Locus of Controlの内的統制の高い者,つまり,健康を自分自身の努力で得られると信じる者程有効であることが示唆された。
外部情報を感知して機能を自動制御するインテリジェット分子構築手法の開発

スピン-クロスオーバー鉄錯体となる配位子にポリクラウンエーテルなどを付加させ、金属錯体形成と同時にクラウンエーテル部が新しい配位子を形成するようにして、Li,Naイオン濃度によって高スピン状態【double arrow】低スピン状態の変化が起こる錯体を開発した。スピン状態の同定はメスバウアースペクトル、ESR、吸収スペクトルより行い、スピン状態の変化が固体及び、液体で起こることを確認した。アセトニトリル中に開発した錯体を溶解させ、この溶液にLiClO_4のアセトニトリル溶液を加えていくと、吸収スペクトルが長波長へシフトした。これは錯体の溶液を冷却して低スピン状態を創生するときに得られるスペクトルと同じ変化であった。また、擬クラウンエーテルを付加した配位子を有するバリウム鉄錯体[BaFe(cr^3-salen)(py)_2](ClO_4)_3、鉄錯体[Fe(cr^3-salen)(py)_2](ClO_4)は、固体状態およびアセトニトリル中において高スピン状態であり、バリウムイオンの取り込みによるスピン状態の変化は無いことが明らかとなった。この鉄錯体はダセトニトリル中においてバリウムイオンを加えると単結晶が得られ、その構造は鉄原子間は酸素で、バリウムイオン間は過塩素酸イオンでそれぞれ架橋されたポリマー構造の錯体[BaFe(cr^3-salen)(MeOH)_2]_2O(ClO_4)_2・2MeOHであることをX線構造解析その他より明らかにした。バリウムイオンは擬クラウンエーテル環の中に入り、鉄原子は五配位のピラミッド構造をもつ二核錯体を形成していることを明らかにした。これは今までに報告例のない新しい成果であり、今後このような研究分野が開かれていくものと期待される。
スパッタ形プラズマ源による薄膜ヘッド用巨大飽和磁化窒化鉄軟磁性薄膜の作製

窒化鉄は3Tに近い巨大な飽和磁束密度を持つばかりでなく、軟磁気特性に優れた磁気ヘッド用の磁性材料として注目されている。本研究では、この窒化鉄薄膜をイオンを直接基板上に堆積できるスパッタ形プラズマ源を用いる方法により合成することを試み、準安定相であるFe_<16>N_2相の膜を作成するための薄膜技術を開発することを目的とした。スパッタ形プラズマ源として、申請者らが独自に開発した対向ターゲット式スパッタ形プラズマ源を用い、そのプラズマ源の改良を行なうとともに、化学的に活性なイオンを直接基板に堆積させる方法が窒化鉄膜の生成にどの程度有効かを調査した。(1)スパッタ形プラズマ源の改良イオオ引き出し系を多口式から単口式に変え、さらにプラズマ収束磁界を強めることにより、動作ガス圧を下げるとともに、イオン電流密度1mA/cm^2での膜堆積を可能にした。また、厚いターゲットの使用が可能となったことで、ターゲットの寿命も10倍以上長くすることができた。(2)窒化鉄薄膜の作製スパッタガスとしてアルゴンと窒素混合ガスを用い、スライドガラス基板上に、基板入射イオンのエネルギー、およびイオン量を変化させて膜を堆積した。その結果(1)入射イオンのエネルギーを増加させると、結晶粒の成長が抑制され、膜中の窒素含有量も減少する。(2)基板へ入射するイオン量が減少するにつれて、結晶粒の成長が顕著になる。(3)イオンを入射させながら堆積した膜は小さな結晶粒径を持ち、純鉄と同等な大きな飽和磁化と良好な軟磁気特性を合わせ持つ軟磁性膜となる。等のことが明らかとなった。しかし、巨大飽和磁化を持つFe_<16>N_2相の形成に対して、イオンが有効であるか否かについては、明確な結論が得られておらず、今後、さらに検討していく必要がある。磁気ヘッドの性能を改善するため大きな飽和磁化を持つ軟磁性膜の開発が望まれている。本研究では3T近くの極めて大きな飽和磁化を持つもののその合成が困難なため、実用化されていない窒化鉄の薄膜をイオンを直接基板上に堆積させる方法により合成し、その薄膜ヘッドへの応用の可能性を検討するものである。以下に本年度の研究成果を示す。(1)申請者らが開発した対向タ-ゲット式スパッタ形プラズマ源から取り出せるイオン電流密度を増加させる方法を検討し、引き出し電極の電位を調節することで基板上での入射イオン電流密度2mA/cm^2,エネルギ-半値幅10eVのイオンの堆積が実現できるようになった。(2)基板入射イオンのエネルギ-が増すにつれて、さらにイオン電流密度が増すにつれて膜の結晶粒は微細化してゆき、入射イオンが結晶粒の成長を抑制する効果があることが確かめられた。(3)膜中に含まれる窒素含有量はイオンのエネルギ-が1020eV付近で最大となること、膜中の窒素含有量が10at%付近で最も良好な軟磁性膜が得られること、これらの膜は非晶質に近い構造を持ち、保磁力0.8Oe以下,飽和磁化1700emu/cc,透磁率【approximately equal】3000の磁気特(4)これらの膜の熱的安定性は不充分で、300°C以上で軟磁気特性の著しい劣化が生ずる。この熱的安定性を改善するため、SiーN層との多層化及びFe層中へのNb,Mo,Zr,Taの微量添加を検討した。