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軽い核におけるクラスターガス的状態の構造研究

プログラミング化を行い、予備的な計算を進めている。THSR波動関数による10Beの構造研究は日本・中国・フランス・ドイツの共同研究の成果として本論文としてまとめて、学術雑誌に投稿した。一方、212Poにおけるα崩壊についての研究成果は昨年度の成果(「Physical Review C」の第90巻に掲載)に引き続き、同誌の第92巻に掲載された。一方、原子核構造研究の基本的課題で長年未解決の核物質の問題に関して、新しい枠組みで研究する方法論を提唱し、予備的な結果を日本物理学会で発表した。強相関系である原子核には、平均場描像では理解できない様々な多粒子相関が現れるが、クラスター状態はその代表例である。最近クラスターガス状態という新しい存在形態が明らかにされ、宇宙における元素合成で重要な役割をしている12Cホイル状態はその典型例である。本研究の目的はクラスターガス状態の拡がりと深さをハイパー核を含めて追究することである。本年度はレビュー論文の発表以外に、クラスター核物理に関する国際研究集会(WNCP2016)を2016年11月に関東学院大学で開催(参加者45名、うち外国人研究者は12名)した。一方、関連課題として、核物質について新しい理論(テンソル最適化フェルミ球TOFS)を構築し進展させた。具体的な実績を以下に示す。(a)ハイパー核と通常核におけるクラスターガス状態の類似性と異質性を明らかにするために、C-13-Λハイパー核の構造分析を行った。Λ粒子がホイル状態以外に12Cの鎖状態や高次節状態に結合した新しい状態が出現し、12Cとの比較から興味深い結果が得られた。(b) 10BeにおいてTHSR波動関数による定式化と構造分析を行った。単一のTHSR波動関数だけで、殻模型的構造の1st 0+状態と鎖状構造の2nd 0+状態の実験データと他の模型計算の結果を良く再現することを明らかにし、この成果はクラスター状態における非局所描像の成立を裏付けた。(c)核力におけるCP対称性の破れを13Cで評価するために、13Cの構造を良く記述する3α+n直交条件模型を用いて分析を行い、パリティー混合の効果とその機構の詳細な分析を行った。(d)テンソル最適化フェルミ球(TOFS)の枠組みで核物質計算を行うための理論構築と数値計算を行った。これらの予備的な成果を日本物理学会2016年秋季大会(2016年9月)および第72会年次大会(2017年3月)において発表した。1975年のノーベル物理学賞受賞40周年を記念した学術雑誌の特集号(「Physica Scripta」の第91巻)において、本研究計画の成果を含むクラスター核物理のレビュー論文「題名:Alpha particle clusters and their condensation in nuclear systems」が掲載された。10Beの構造研究については、日本・中国・フランス・ドイツの共同研究の成果を論文にまとめて、学術雑誌(「Physical Review C」の第93巻)に掲載された。13CにおけるCP対称の破れについては、現在、改訂論文を投稿中である。また、C-13-Λハイパー核のTHSR波動関数を用いた構造研究についてはほぼ論文が完成している。一方、核構造研究の基本課題である核物質問題に関して、テンソル最適化フェルミ球(TOFS)という新しい理論の枠組みを構築し、2016年9月と2017年3月の日本物理学会で発表した。
礫床河川への覆砂による土砂移動機構と流路の再変動化に関する研究

ダムの下流では,河床低下や河床砂礫の粗粒化による流路の固定化が進行し,これが樹林化や環境機能の低下等の要因となっている例が多い.一方,礫層に砂が含まれると礫の摩擦角の減少によって礫は移動し易くなる.本研究は,粗粒化した河床へ覆砂を行うことで礫の移動を容易にし,固定化した流路を再変動化させる効果とその条件を明らかにして,覆砂の運用方法を検討することを目的としている.本年度は砂の移動限界について昨年度の継続実験を行うとともに,粗粒化によって固定化した低水流路を有する礫床河川を対象として,高水敷に覆砂を行うことで礫の移動と低水流路の変動に与える影響について検討した.主要な結果を以下に要約する.1.礫と砂の二峰性混合砂礫河床に対して砂・礫粒径比1:5の場合の砂の移動限界について検討し,移動限界は砂礫層の骨格構造の影響を受けることを確認した.すなわち,砂含有率fs=0.3程度以下では礫骨格構造のために遮蔽効果が発現すること,fs=0.5程度以上では砂基質構造となって砂のみの移動限界に近い値を取ることを示した.2.高水敷に覆砂を行うと,主として路肩における表層礫の移動が促進され,その部分の河床は低下すると同時に,一部は覆砂の砂と供に低水流路に供給されて河床が上昇する.その結果,低水流路は浅くなり高水敷の一部は流路化することで流路変動へと繋がる.なお,覆砂の効果は砂を供給していない対岸の高水敷まで波及することはなかった.3.覆砂層の厚さを増加させると,礫の移動および流路変動への効果がより広範囲に発現する.4.再覆砂(覆砂後,流路変動が平衡状態になった後の再度の覆砂)による更なる礫の移動および低水流路の変動は明確に確認できなかった.覆砂による砂供給は河床の形状や粒度構成を変化させるため,再度覆砂を行う場合はこれらの河床状況を分析し,それに応じた覆砂位置や覆砂量を検討することが必要である.本年度より異動で勤務先が変わり,実験等を実施する前に施設の再整備が必要となった。このため,実験・解析等を十分に行うことができなかった。昨年度,礫床流路を対象とした覆砂実験を行ったが,覆砂域が狭く流路変動効果が限定的となった。このため,今年度は覆砂域を広くした実験を行う。また,覆砂層厚の影響および再覆砂の効果についても検討する。さらに,河床変動プログラムの開発も進める。ダムの下流河川では,河床低下やアーマーコートの形成に伴う流路の固定化が進行している.これらの対策の一つとして,河道に砂を供給して表層の礫を移動させることが考えられる.本研究は,粗粒化した河床へ覆砂を行うことで礫の移動を容易にし,固定化した流路の再変動化させる効果とその条件を明らかにして,覆砂の効果的な運用方法を検討することを目的としている.本年度は,砂礫の移動限界に関して系統的な実験を行うと共に,礫層への覆砂による礫の移動性について検討した.本研究で得られた主要な結果を以下に要約する.1.砂礫の混合河床における砂の移動限界は,河床の砂含有率fsが0.4程度までは概ねEgiazaroff式に沿った変化傾向を示し,砂の無次元限界掃流力はT*cs=0.20.13程度の大きな値を示す.しかし,fs=0.5になるとT*cs=0.04程度まで急激に低下し,それ以上のfsではほぼ同程度の小さな値で推移し,Egiazaroff式とは異なった傾向を示す.これは,前者は礫の遮蔽効果によるものであり,後者は河床が砂基質構造になっているためである.2.表層の礫は覆砂の砂によって移動し易くなるが,とくに,アーマーコート化した河床では,礫の移動に伴ってより下層の貯留層の砂が露出し,これによる摩擦角の減少によって下層の礫も移動性が増加する。その結果,土砂生産量は急増することが分かった.3.覆砂による礫の移動によって河床変動が促進されると共に,この影響は覆砂を行っていない範囲まで及ぶことが確認され,流路変動への可能性が示された.4.礫の移動に及ぼす効果は流量にも依存しており,比較的小流量の場合には覆砂量が礫の移動量に影響を及ぼす傾向がある。粗礫の移動限界は,当初覆砂の設置形態との組合せで実施する予定であったが,予備実験の段階で覆砂の状況よりも,河床における砂の割合の効果を検討する方が合理的であることが判明した。このため,これに基づいた検討を行った。なお,礫径を変えた実験は一部実施できなかったので,平成29年度当初に追加実施する予定である。

また,先の変更を受け,覆砂による礫の移動と河床変動に関する検討は前倒しで実施した。,粗粒化した河床へ覆砂を行うことで礫の移動を容易にし,固定化した流路を再変動化させる効果とその条件を明らかにして,覆砂の運用方法を検討することを目的としている.本年度は,混合砂礫河床における砂の移動限界に関して,礫の粒径を変えて系統的な実験を行うともに,覆砂の量が礫の移動と河床変動および流路変動に及ぼす影響について検討した.本研究で得られた主要な結果を以下に要約する.1.礫径が大きくなって(約2倍)も砂含有率fsの増加に伴って砂の移動限界が低下する傾向は礫径が小さい場合と同様である.しかし,fsが0.3程度までは礫の遮蔽効果がより顕著に現れ,砂の無次元限界掃流力はT*cs=0.50.15程度の大きな値を示す.また,fs=0.6以上でも礫径が小さい場合よりも遮蔽の影響は現れ,T*csの値は大きい.なお,fs=0.40.5程度ではT*csに及ぼす礫径の効果が明確ではなく,更なる検討が必要である.2.覆砂層厚が大きくなるほど継続的に礫を移動させる効果があり,礫の流出量は大きくなる.しかし,覆砂層厚・礫径比が0.3程度を境に覆砂層厚に対する礫の流出量の傾向が異なる.すなわち,0.3程度までは覆砂層厚の増加に伴って礫の流出量は増加するが,これを越えると覆砂層厚の増加に伴う礫の流出効果は低下する.3.礫層への砂の供給は河床侵食を促進させる効果があるが,覆砂層厚・礫径比が0.3程度以下の覆砂量では流路幅の拡大までは期待できない.一方,これ以上になると河床侵食が覆砂を行っていない範囲まで及ぶことが確認され,流路変動や河床の粗粒化解消につながる可能性がある.4.実河川において覆砂による砂供給を行う際の,河川の物理環境,実施時期,適用範囲および覆砂量と実施方法について留意事項をまとめた.昨年度,砂の移動限界に関する推定式の検討を行ったが,一部の条件で追加実験が必要になっている.また,研究開始当初に予定していた固定床上の覆砂の侵食実験よりも,覆砂層厚に及ぼす土砂生産量の効果を検討する方が重要であると判断し,これを実施した。なお,本年度の検討によって,現地で覆砂を行う際の留意点についてまとめることができた。一方,砂の移動限界式が検討途上のため,河床変動プログラムの開発は準備段階に止まっている。ダムの下流では,河床低下や河床砂礫の粗粒化による流路の固定化が進行し,これが樹林化や環境機能の低下等の要因となっている例が多い.一方,礫層に砂が含まれると礫の摩擦角の減少によって礫は移動し易くなる.本研究は,粗粒化した河床へ覆砂を行うことで礫の移動を容易にし,固定化した流路を再変動化させる効果とその条件を明らかにして,覆砂の運用方法を検討することを目的としている.本年度は砂の移動限界について昨年度の継続実験を行うとともに,粗粒化によって固定化した低水流路を有する礫床河川を対象として,高水敷に覆砂を行うことで礫の移動と低水流路の変動に与える影響について検討した.主要な結果を以下に要約する.1.礫と砂の二峰性混合砂礫河床に対して砂・礫粒径比1:5の場合の砂の移動限界について検討し,移動限界は砂礫層の骨格構造の影響を受けることを確認した.すなわち,砂含有率fs=0.3程度以下では礫骨格構造のために遮蔽効果が発現すること,fs=0.5程度以上では砂基質構造となって砂のみの移動限界に近い値を取ることを示した.2.高水敷に覆砂を行うと,主として路肩における表層礫の移動が促進され,その部分の河床は低下すると同時に,一部は覆砂の砂と供に低水流路に供給されて河床が上昇する.その結果,低水流路は浅くなり高水敷の一部は流路化することで流路変動へと繋がる.なお,覆砂の効果は砂を供給していない対岸の高水敷まで波及することはなかった.3.覆砂層の厚さを増加させると,礫の移動および流路変動への効果がより広範囲に発現する.4.再覆砂(覆砂後,流路変動が平衡状態になった後の再度の覆砂)による更なる礫の移動および低水流路の変動は明確に確認できなかった.覆砂による砂供給は河床の形状や粒度構成を変化させるため,再度覆砂を行う場合はこれらの河床状況を分析し,それに応じた覆砂位置や覆砂量を検討することが必要である.本年度より異動で勤務先が変わり,実験等を実施する前に施設の再整備が必要となった。このため,実験・解析等を十分に行うことができなかった。平成29年度の実施計画では,固定床での覆砂の侵食過程を扱うことになっていた。
鋼構造の構造創生法の開発

本研究は、鋼構造物の構造設計に構造安全性と経済性などを勘案した多目的最適化法を用いることにより、定量化可能な複数の変数を遺伝的アルゴリズムによる多目的最適化問題として定式化し、評価方法に実務的な構造設計法や施工性などを採り入れることによって、実務設計において使い物になる、使用性に富んだ構造創生支援ツールを設計の現場に提供し、質の高い建築構造物の実現に寄与することのできる構造創生支援環境の構築を目標としている。本研究では、今まで行って来た構造システム別の研究成果を一つの最適化システムとしてまとめ、統合することと、鉄骨製作にかかる費用や、施工費、人件費、柱梁の接合部のパターンなど、工事の全工程における総コストを考慮することで、より実務的で現実的設計支援を行うことである。研究により、構造最適化の評価コストとしてこれまで鋼材コストのみを考慮してきた鋼構造創生支援手法に、鉄骨製作プロセスにおけるコストや、施工費、柱梁接合部における溶接費やそのパターンおよび、その施工可能性を制約条件として、コスト最小化の単一目的および、コストと層間変形角の多目的に取り入れ、より実務的で現実的設計を行うことができることを示した。本研究による最適化手法を用いた設計支援環境が構築できれば、設計者は明示的に与えられた条件を満足する複数の設計可能解を一度に得ることができ、構造部材の断面算定等、一部の単純作業から解放されることで、それに費やす時間、労力を削減できるだけではなく、構造部材のプロポーションと構造物全体の力学的特性の関係性を確認しながら設計を進めることができるようになる。こうした設計環境により、設計者は創造性、総合性を必要とする本来の作業に専念することができ、結果として質の高い構造設計を行うことが可能となるものと考えている。本研究は、多目的最適化法を利用した構造創生手法を用い、様々な構造形式の計算例を通した検討により、信頼性の高い構造設計支援システムの構築を行い、実務設計においてその設計の質の向上をはかるとともに設計者やユーザーにとって使い易く、効果的な構造創生支援環境の構築を目標としている。本研究で挙げている二つの目標、1)個別の研究成果を一つのシステムとしてまとめ、統合することと、2)施工にかかる人件費と、構造部材の接合部に必要とするボルトやプレートなどの接合部材の付加コストを設計変数として構造創生システムに加えることは、鋼構造の構造創生法を実務設計に利用するために考慮すべき要素であり、それを目指して着々進められている。本研究における多目的最適化法を利用した構造創生手法が構築できれば、設計者は明示的に与えられた条件を満足する複数の設計可能解を一度に複数個得ることが可能となり、構造部材の断面算定等、一部の単純作業から解放されることで、それに費やす時間、労力を削減できるだけではなく、構造部材のプロポーションと構造物全体の力学的特性の関係性を確認しながら効率よく設計を進めることができる。こうした環境が実現できることにより、設計者は創造性、総合性を必要とする本来の作業に専念することができ、結果として質の高い構造設計を行うことが可能となり、構造設計者は創造的な構造計画・構造設計を行うことができるようになるなど、本研究に寄せられている期待は大きく、今後の研究に拍車をかけるつもりである。
医学研究に対する法的・倫理的規制を考える研究

2018年度は4月1日に施行された臨床研究法に医学界全体が対応に苦慮した1年であったが、本研究課題のテーマを検討するためには様々な機会を得られた1年でもあり、一定程度以上の成果を残すことができたと考えている。認定臨床研究審査委員会の委員と事務局、医学研究グループの研究者、医学系学会の担当部局者などと臨床研究法への対応をめぐって意見交換を行ったり、実務に携わったりすることで、臨床研究法が施行された後に見えてきた課題を把握して、その結果を踏まえて論文2本と学会発表3本を行った。また、今年度の最大の成果は、医学研究において倫理的問題が生じたわが国の実事例を網羅的にカバーして、その事例を資料から再現し、現在の研究倫理の観点でも学ぶべき点を引き出し、さらに今後の課題までを提案するという研究書籍を公刊したことにある。同書は研究書籍のみならず、生命倫理・研究倫理・医事法分野のテキストとして大いに活用できると高い評価を受けている。その他にも、申請者が分担者になっているAMED研究班における再生医療の規制に関する検討、申請者が理事を務める日本医事法学会の研究大会シンポジウム「医療情報」の企画等を行うことで、本研究課題のテーマに挙げた事項の研究は順調に進んでいると考えている。第一の理由は、臨床研究法の施行直後の1年間に様々な関係者と意見交換し、同法の問題点を研究現場の実態も理解した上で把握することができ、その上で、その成果をタイムリーに論文発表や学会報告という形で公開することができた点である。第二の理由は、本研究課題を始めた時には3年目又は4年目の公刊になることも想定していた研究書籍を、2年目に完成させて、公刊することができた点である。第三の理由は、再生医療や医療情報分野でも、この1年間で当該分野の専門家との新しい関係の構築やこれまでの関係の強化を果たすことができた点である。「現在までの進捗状況」にも述べたが、これまでの活動の中で関係を構築してきた研究現場の方々や各分野のスペシャリストとの連携を強化して、本研究課題のテーマについて一層の検討を深めることにしたい。具体的には、研究倫理指針と再生医療法については改正の議論が始まっており、それをフォローすること、医療情報扱いについては次世代医療基盤法の施行後の動きを注視することを予定している。また、厚生労働科研で医療AIの研究班の分担研究者を務めることになったために、医療AIの開発研究に伴う問題についても射程を広げることの可能性を検討する。2017年度は2017年4月公布・2018年4月施行の臨床研究法への対応準備に医学界が大きく追われた1年であったが、本研究課題のテーマを検討するためには様々な機会を得られた1年でもあり、一定程度以上の成果を残すことができたと考える。臨床研究法施行規則の原案を作る厚生科学審議会・臨床研究部会の会議を傍聴し、傍聴出席者と意見交換を行ったり、同期間において研究倫理研究会(主催・事務局:東京大学医科学研究所公共政策研究分野)メンバーと議論をしたり、自身が所属する医学研究機関において研究倫理委員会の委員及びスタッフ並びに研究管理部門・支援部門スタッフと対応を検討したりした。こうした活動を通じて、法規制の生成過程からその規制を使用する医学研究現場の対応・準備活動までを具に見て検討することができた。また、臨床研究法は現時点で直接の規制対象とする特定臨床研究だけでなく、今後他領域の研究活動にまで規制範囲を広げることが予想されている。同法の影響が2017年度に既に最初に現れたのが、再生医療安全性確保法施行規則であり、同規則の内容を臨床研究法の内容に合わせて改めることがほぼ既定路線となっている。そうした動きも時宜に捉えて、従来行ってきた再生医療の規制についての研究成果とあわせて、本研究課題の成果を出すことができた。具体的な学術研究成果としては、単著論文3本(うち2本は書籍収録)、共著英語論文1本、学会発表2本である。その他、様々な大学に講師として招聘され、臨床研究法や再生医療法に関する講演を行い、参加者と意見交換を行うことで、成果発表と医学研究現場からのフィードバックの両方を果たすことができている。なお、2017年度前期と後期において申請者の所属機関が変わった分、研究活動にロスが生じた点は否めないと考えている。臨床研究法という本研究課題の対象に相応しい法規制の公布から施行までの1年間を本研究課題のスタート年度に設定したことが順調に本研究課題を始められた第一の理由である。第二の理由は、申請者の所属機関が医学研究機関であることから、医学研究を規制又は支援する様々な立場の人々と意見交換をする機会が豊富にあり、本研究課題のテーマである法規制の動態をタイムリーに捉えることができた点にある。ただ、2017年度前期と後期において申請者の所属機関が変わった分、研究活動にロスが生じた点は否めないと考えており、その点が「当初の計画以上に進行した」という最大の自己評価にまでは至らない理由である。しかし、このロスは短期的なものであり、既に現在の所属機関においてリカバリーは十分できており、次年度以降の研究活動には支障は生じない。第三の理由としては、研究成果をタイムリー且つスムーズに論文や学会発表という形で公表することができた点にある。すなわち、その研究成果発表を読んだ、聞いた他の研究者からも適切な様々な意見を得ることができており、そうした意見や議論の成果は次年度以降の本研究課題の進行に役立てていくことができる。

2018年度は4月1日に施行された臨床研究法に医学界全体が対応に苦慮した1年であったが、本研究課題のテーマを検討するためには様々な機会を得られた1年でもあり、一定程度以上の成果を残すことができたと考えている。認定臨床研究審査委員会の委員と事務局、医学研究グループの研究者、医学系学会の担当部局者などと臨床研究法への対応をめぐって意見交換を行ったり、実務に携わったりすることで、臨床研究法が施行された後に見えてきた課題を把握して、その結果を踏まえて論文2本と学会発表3本を行った。また、今年度の最大の成果は、医学研究において倫理的問題が生じたわが国の実事例を網羅的にカバーして、その事例を資料から再現し、現在の研究倫理の観点でも学ぶべき点を引き出し、さらに今後の課題までを提案するという研究書籍を公刊したことにある。同書は研究書籍のみならず、生命倫理・研究倫理・医事法分野のテキストとして大いに活用できると高い評価を受けている。その他にも、申請者が分担者になっているAMED研究班における再生医療の規制に関する検討、申請者が理事を務める日本医事法学会の研究大会シンポジウム「医療情報」の企画等を行うことで、本研究課題のテーマに挙げた事項の研究は順調に進んでいると考えている。第一の理由は、臨床研究法の施行直後の1年間に様々な関係者と意見交換し、同法の問題点を研究現場の実態も理解した上で把握することができ、その上で、その成果をタイムリーに論文発表や学会報告という形で公開することができた点である。第二の理由は、本研究課題を始めた時には3年目又は4年目の公刊になることも想定していた研究書籍を、2年目に完成させて、公刊することができた点である。第三の理由は、再生医療や医療情報分野でも、この1年間で当該分野の専門家との新しい関係の構築やこれまでの関係の強化を果たすことができた点である。2018年度は臨床研究法施行後の最初の年になり、混乱も含めた様々なリアクションが医学研究界で生じることが予測できる。まずは、その状況すなわち法規制が規制対象の現場にどのような影響を及ぼすのかを正確に観察することが重要な本研究課題の研究活動になる。また、申請者自身がその規制を運用する立場にもあるので、言い換えれば、法規制の適用を受ける対象でもあるので、法規制をどのように使いこなすことが、医学研究を発展させるという法規制本来の目的に沿うのかを引き続き考えていきたい。さらには、法規制が動き始める今年度からは、規制が直接的に対象とする医学研究者とも様々な機会において意見交換を行いたいと考えている。また、本申請課題を始める前から協力関係を築いてきた人々、申請課題初年度に新たに協力関係を築くことができた人々と継続して、連携・協力関係を維持していきたいと考える。さらには研究成果については、時機を逃すことなく発表することによって、時機を得た意見交換を行い、本申請課題へのフィードバックを得られるように努める。「現在までの進捗状況」にも述べたが、これまでの活動の中で関係を構築してきた研究現場の方々や各分野のスペシャリストとの連携を強化して、本研究課題のテーマについて一層の検討を深めることにしたい。具体的には、研究倫理指針と再生医療法については改正の議論が始まっており、それをフォローすること、医療情報扱いについては次世代医療基盤法の施行後の動きを注視することを予定している。
元素選択的構造解析法の融合による複雑な固体電解質における成分イオンの役割解明

優れた充放電特性を示すNASICON型リチウムイオン伝導体として有望な燐酸化合物の局所構造等を元素選択的解析法等により解析した。正極材の候補であるLi2NaV2(PO4)3を作製し、その充放電に伴うVの価数の変化をX線吸収分光法で明らかにした。全固体電池用の電解質として期待されているNASCON型ガラスセラミックで骨格となるGe周囲の中距離構造をX線異常散乱法で解析し、その中距離構造への他の元素の影響を明らかにした。また、A1やP周囲の配位への他の元素の影響を核磁気共鳴法により示した。これらの局所構造の結果等を、複雑構造のイオン伝導体の特性発現機構と関連付けて考察した。菱面体晶のNASICON(NAtrium Super Ionic CONductor)型リン酸化合物は、Liイオン伝導経路におけるボトルネックサイズが大きいために優れた充放電特性および高いイオン伝導率を示すことが明らかになり、Liイオン電池の正極や固体電解質への応用に期待が集まっている。本研究の目的は、それらを構成する特定元素の中距離構造および配位構造を複数の元素選択的構造解析法を駆使して解明することにある。本年度は、正極への応用が期待される菱面体晶のNASICON型Li3V2(PO4)3(LVP)および固体電解質への応用が期待される同構造のLi(Ge,Ti)2(PO4)3(LGTP)の作製に取り組んだ。菱面体晶のLVPは準安定相であり、単に原料を焼成しただけでは得ること困難であるが、Na2Co3、V2O5およびNH4H2PO4を原料として熱的に安定な菱面体晶のNa3V2(PO4)3を焼成合成し、それをLiNO3水溶液に浸漬してNaを水溶液中のLiとイオン交換することにより、ほぼLVP単相の試料を得た。さらに、それを正極としたLiイオン電池において120 mAh/g程度の初充電容量を達成した。また、Li2Co3、TiO2、GeO2およびNH4H2(PO4)3を白金坩堝で溶融した後、急冷凝固して得たガラスに熱処理を施すことによりほぼLGTP単相のガラスセラミック試料の作製にも成功した。交流インピーダンス法で評価した結果、Ti濃度の増加に伴いLGTPのガラス試料およびガラスセラミック試料の伝導率が大きく上昇することが明らかになった。安全で高性能なリチウムイオン電池の実現に向けて、優れた充放電特性および高いイオン伝導率を示す菱面体晶のNASICON(NAtrium Super Ionic CONductor)型リン酸化合物が注目されている。本年度は、イオン交換法により作製したNASICON型Li2NaV2(PO4)3を正極として、独自に開発したin situ測定用セルを用いて電池を組み、充電しながらV K吸収端のその場X線吸収分光測定を行った。その結果、充電時間の増加に伴うV K吸収端の高エネルギー側へのシフトが観測された。このようなスペクトルの変化は、充電前および充電後のスペクトルの重みを付けた足し合わせで説明される。つまり、充電は、主にLiイオンのデインターカレーションによる3価のVで構成されたLi2NaV2(PO4)3と4価のVで構成されたNaV2(PO4)3の2相の割合の変化により進行することが明らかになった。また、本研究では、異なるAl濃度のNASICON型Li(Ge,Al)2(PO4)3ガラスセラミックおよびガラスの、AlおよびPのMAS-NMR測定を行った。その結果、ガラスセラミックにおいてAlに酸素は6配位するが、ガラスでは6配位だけでなく4および5配位もとることが明らかになった。また、ガラスセラミックでは架橋状態の酸素がPに4配位するが、ガラスでは非架橋状態の酸素も配位することを示した。当初計画していた実験を全て行うことが出来た。高性能なリチウムイオン電池を実現するために、優れた充電ー放電特性を示す菱面体構造のNASICON型構造の燐酸化合物が注目されている。本研究では、異なる元素選択的解析法を駆使することにより、それらの化合物を構成する特定元素の局所構造や中距離構造を解析した。NASICON構造の正極材の候補材であるLi2NaV2(PO4)3(LNVP)においては、Li+イオンの脱離・挿入に伴うVの3価と4価との間での酸化・還元により高い充電ー放電容量を示す。ここでは、溶液中のイオン交換法を用いて、粉末状のLNVP試料を作製した。これらの作製したLNVP試料において、充電ー放電に伴いVの価数が変化することを、X線吸収分光法で明らかにした。さらに、ガラスから結晶化させたNASICONガラスセラミック(LiGe2(PO4)3等)は化学的安定性が高いので、全固体電池用の電解質材料として利用されることが期待されている。ここでは、この化合物の骨格となるGe周囲の中距離構造をX線異常散乱法に解析し、Ge周囲の中距離構造が他の元素の添加によって大きく変化しないことを示した。さらに、この化合物への微量なAlの添加によりイオン伝導性が高くなるが、Al周囲の配位やP周囲の配位が他の元素の添加により敏感に変化することを、核磁気共鳴法により明らかにした。これらの結果の総合的な検討から、特定元素の局所構造や中距離構造に関する解析結果を組み合わせることにより、複雑構造をもつイオン伝導体の特性発現機構に関する情報が得られることが分かった。

優れた充放電特性を示すNASICON型リチウムイオン伝導体として有望な燐酸化合物の局所構造等を元素選択的解析法等により解析した。正極材の候補であるLi2NaV2(PO4)3を作製し、その充放電に伴うVの価数の変化をX線吸収分光法で明らかにした。全固体電池用の電解質として期待されているNASCON型ガラスセラミックで骨格となるGe周囲の中距離構造をX線異常散乱法で解析し、その中距離構造への他の元素の影響を明らかにした。また、A1やP周囲の配位への他の元素の影響を核磁気共鳴法により示した。これらの局所構造の結果等を、複雑構造のイオン伝導体の特性発現機構と関連付けて考察した。本年度作製に成功した菱面体晶のNASICON型Li3V2(PO4)3は、リチウムイオン電池用の正極への応用が期待されている。また、同構造のLi(Ge,Ti)2(PO4)3は固体電解質への応用が期待されている。つまり、同構造で異なる特性を示す材料の作製に成功した。今後、それらの構造を元素選択的構造解析法により調べて比較することにより、本研究の大きな進展が期待出来る。前年度までの研究で得られた長周期構造および特性元素の中距離構造と配位構造の情報が調和した構造モデルについて総合的に検討する。28年度が最終年度であるため、記入しない。材料工学本年度作製した菱面体晶のNASICON型Li3V2(PO4)3およびLi(Ge,Ti)2(PO4)3において、X線吸収分光測定およびNMR測定により元素選択的構造解を行う。電気化学特性の評価結果と対応づけて検討することにより、それらの中のVやTiの役割について議論する。今年度の研究を効率的に遂行したことで次年度使用額が発生した。次年度使用額は、今年度の研究を効率的に遂行したことに伴い発生した。平成28年度の予算と合わせて、研究遂行に有効に使用する予定である。平成27年度の請求額と合わせて、平成27年度の研究遂行に使用する予定である。
グリア細胞アポトーシスの発現機序とGキナーゼを介する制御機構の解析

代表者の所属する研究グループは,グリア細胞の機能解明を通して脳機能を追究する目的で,脳内の主要グリア細胞であるアストロサイトの病態的意義に関して一連の研究を行ってきた.その過程において,アストロサイトにおけるNa^+-Ca^<2+>交換系の存在を見いだし(Glia,1994),また,インビトロ虚血-再灌流モデルの一つであるCa^<2+>再灌流において,本交換系を介したCa^<2+>過流入より遅発性グリア細胞死が発現することを見いだした(Eur. J. Neurosci.,1996).さらに,本障害の発現に,活性酸素産生ならびにカスパーゼ3の活性化が関与するアポトーシスにより進行することを明らかとした(Eur. J. Neurosci.,1999).昨年度行った本障害に関する解析において,シグナルカスケードについては,ミトコンドリアからのチトクロムC遊離がカスパーゼの活性化3のトリガーとして機能することを明らかとし,制御機構については,PDE阻害薬イブジラストが保護作用を示すことを見いだし,cGMP産生とそれに引き続くGキナーゼの活性化がその重要な下流シグナルであることを明らかとした(Br. J. Pharmacol.,2001).さらに,Gキナーゼ活性化による抗アポトーシス作用がミトコンドリアのPTP制御と密接に関わることを明らかとした(J. Biol. Chem.,2001).本年度は,これらの成果を基にし,活性酸素によるグリア細胞のアポトーシスにおけるNO-cGMPシグナル系の役割について検討した.NOは,低濃度ではcGMP-Gキナーゼ系を介して細胞保護的に作用し,一方,高濃度ではそのラジカル性により細胞毒性を示すことを明らかにした.また,NOの細胞保護作用および細胞毒性ともにミトコンドリア機能変化と密接に関わることを見いだした.さらに,ミトコンドリア機能変化によって惹起されるカスパーゼ活性化を熱ショック蛋白およびカテプシンが制御していることを見いだした.本年度の成果については雑誌論文(Jpn. J. Pharmacol.,2002;Brain Res.,2002;Neurochem. Int.,2003)にて発表した.代表者の所属する研究グループは,グリア細胞の機能解明を通して脳機能を追究する目的で,脳内の主要グリア細胞であるアストロサイトの病態的意義に関して一連の研究を行ってきた.その過程において,アストロサイトにおけるNa^+-Ca^<2+>交換系の存在を見いだし(Glia,1994),また,インビトロ虚血-再灌流モデルの一つであるCa^<2+>再灌流において,本交換系を介したCa^<2+>過流入より遅発性グリア細胞死が発現することを見いだした(Eur.J.Neurosci.,1996).さらに,本障害の発現に,活性酸素産生ならびにカスパーゼ3の活性化が関与するアポトーシスにより進行することを明らかとした(Eur.J.Neurosci.,1999).また本障害の制御機構については,神経成長因子が保護作用を示すこと,MAPキナーゼの活性化がその重要な下流シグナルの一つであることを見いだし,この過程において,脳機能改善薬T-588の作用発現にMAPキナーゼの活性化が,CV-2619の作用発現に神経成長因子の産生促進が密接に関与することを明らかとした(Eur.J.Pharmacol.,2000).本年度は,これらの成果を基にし,Ca^<2+>再灌流ならびに活性酸素によるグリア細胞のアポトーシスのシグナルカスケードならびに制御機構についてcGMPシグナル系を中心に生化学的手法ならびに分子生物学的手法を用いて検討した.シグナルカスケードについては,ミトコンドリアからのチトクロムc遊離がカスパーゼの活性化3のトリガーとして機能することを明らかとした.一方,制御機構については,PDE阻害薬イブジラストが保護作用を示すことを見いだし,cGMP産生とそれに引き続くGキナーゼの活性化がその重要な下流シグナルであることを明らかとした.さらに,Gキナーゼ活性化による抗アポトーシス作用がミトコンドリアのPTP制御と密接に関わることを明らかとした.現在Gキナーゼの標的となるミトコンドリア蛋白の詳細について分子生物学的手法を用いて解析している.本年度の成果については雑誌論文(Br.J.Pharmacol.,2001;J.Biol.Chem.,2001など)にて発表した.代表者の所属する研究グループは,グリア細胞の機能解明を通して脳機能を追究する目的で,脳内の主要グリア細胞であるアストロサイトの病態的意義に関して一連の研究を行ってきた.その過程において,アストロサイトにおけるNa^+-Ca^<2+>交換系の存在を見いだし(Glia,1994),また,インビトロ虚血-再灌流モデルの一つであるCa^<2+>再灌流において,本交換系を介したCa^<2+>過流入より遅発性グリア細胞死が発現することを見いだした(Eur. J. Neurosci.,1996).さらに,本障害の発現に,活性酸素産生ならびにカスパーゼ3の活性化が関与するアポトーシスにより進行することを明らかとした(Eur. J. Neurosci.,1999).昨年度行った本障害に関する解析において,シグナルカスケードについては,ミトコンドリアからのチトクロムC遊離がカスパーゼの活性化3のトリガーとして機能することを明らかとし,制御機構については,PDE阻害薬イブジラストが保護作用を示すことを見いだし,cGMP産生とそれに引き続くGキナーゼの活性化がその重要な下流シグナルであることを明らかとした(Br. J. Pharmacol.,2001).

さらに,Gキナーゼ活性化による抗アポトーシス作用がミトコンドリアのPTP制御と密接に関わることを明らかとした(J. Biol. Chem.,2001).本年度は,これらの成果を基にし,活性酸素によるグリア細胞のアポトーシスにおけるNO-cGMPシグナル系の役割について検討した.NOは,低濃度ではcGMP-Gキナーゼ系を介して細胞保護的に作用し,一方,高濃度ではそのラジカル性により細胞毒性を示すことを明らかにした.また,NOの細胞保護作用および細胞毒性ともにミトコンドリア機能変化と密接に関わることを見いだした.さらに,ミトコンドリア機能変化によって惹起されるカスパーゼ活性化を熱ショック蛋白およびカテプシンが制御していることを見いだした.本年度の成果については雑誌論文(Jpn. J. Pharmacol.,2002;Brain Res.,2002;Neurochem. Int.,2003)にて発表した.
消化器癌における癌幹細胞の同定、分離および生物学的特性の解析

消化器癌細胞株あるいは臨床検体由来の細胞を用い、癌幹細胞分画を分離し、腫瘍形成能、コロニー形成能、薬剤耐性、転移形成能、浸潤能において、高い能力を有することを明らかにした。とくに、膵癌幹細胞の転移、浸潤、EMTは、間葉系幹細胞(mesenchymal stem cell,MSC)との共培養により強く誘導されることを見出した。癌根治のため、あるいは癌進展抑制のための治療戦略として、癌幹細胞あるいは間葉系細胞を標的とした治療の重要性が示唆された。消化器癌細胞株における癌幹細胞分離・培養及び機能解析に関する検討を行った。膵癌細胞においては、side population (SP)細胞が非SP細胞と比較して、(1)腫瘍形成能及びコロニー形成能が高いこと、(2)抗がん剤(5-fluorouracil, cisplatin)あるいはアポトーンス誘導分子(tumor necrosis factor-related apoptosis inducing ligand, TRAIL)に対する抵抗性が高いこと、(3)in vivo転移モデルにおける転移能及びin vitroinvasionassayにおける浸潤能が高いこと、(4)転移浸潤の過程において重要なプロセスであるepithelial-to-mesenchymal transition (EMT)を起こしやすい性質を有すること、を見い出した。現在、膵臓癌SP細胞を治療標的とするための標的分子のスクリーニング解析を行っている。また、大腸癌細胞においては、培養細胞からのCD133陽性細胞分画の分離・解析を行ったが、shore形成能あるいは腫瘍形成能において明らかな差が認められず、現在別の分子マーカーを探索している。候補分子として、ケモカイン受容体であるCXCR4が癌幹細胞マーカーとして有用である可能性があり、現在解析を進めている。さらに、肝細胞癌においてもSP細胞分画でありかっCD133陽性の細胞群が、sphere形成能及び腫瘍形成能において優れ、癌幹細胞の性質を有することが明らかになっている。癌幹細胞は腫瘍を構成する癌細胞のうちのごく一部の細胞群であり、自己複製能および分化能を有し、アポトーシス抵抗性を有するため腫瘍の再発に大きな役割を果たす。本研究の結果により、遠隔転移や局所浸潤においても癌幹細胞が重要な役割を果たすことが示唆され、癌根治のため、あるいは癌進展抑制のための治療戦略として、癌幹細胞を標的とした治療の重要性が示唆された。膵癌細胞においては、side population(SP)細胞が非SP細胞と比較して、(1)腫瘍形成能及びコロニー形成能が高いこと、(2)抗がん剤(5-fluorouracil, cisplatin)あるいはアポトーシス誘導分子(tumor necrosis factor-related apoptosis inducing ligand, TRAIL)に対する抵抗性が高いこと、(3)in vivo転移モデルにおける転移能及びin vitroinvasion assayにおける浸潤能が高いこと、(4)転移浸潤の過程において重要なプロセスであるepithelial-to-mesenchymal transition(EMT)を起こしやすい性質を有することを明らかにし、報告した。また、膵癌SP細胞の転移、浸潤、EMTは、間葉系幹細胞(mesenchymal stem cell, MSC)との共培養により強く誘導されることを見出し、その作用はtranswellを用いた共培養における液性因子の作用のみでも再現されることが明らかになった。現在、MSC由来の液性因子によるEMT誘導の機序を解析し、また、液性因子の同定作業を行っている。本研究の結果により、遠隔転移や局所浸潤においても癌幹細胞が重要な役割を果たすことが示唆された。また、癌幹細胞の転移、浸潤、EMTには、間葉系細胞由来の因子が重要であることが示された。膵癌細胞においては、side population (SP)細胞が非SP細胞と比較して、(1)腫瘍形成能及びコロニー形成能が高いこと、(2)抗がん剤(5-fluorouracil, cisplatin)あるいはアポトーシス誘導分子(tumor necrosis factor-related apoptosis inducing ligand, TRAIL)に対する抵抗性が高いこと、(3)in vivo転移モデルにおける転移能及びin vitroinvasion assayにおける浸潤能が高いこと、(4)転移浸潤の過程において重要なプロセスであるepithelial-to-mesenchymal transition (EMT)を起こしやすい性質を有することを明らかにし、報告した。さらに、肝癌細胞においては、既存の癌幹細胞マーカーであるCD133陽性細胞の分画中にSP細胞と非SP細胞が存在することを見出し、CD133陽性細胞群の中でもSP細胞のみが高いコロニー形成能や腫瘍形成能をもつ癌幹細胞分画であることを明らかにした(発表準備中)。

また、膵癌SP細胞の転移、浸潤、EMTは、間葉系幹細胞(mesenchymal stem cell, MSC)との共培養により強く誘導されることを見出し、現在MSC由来の諸因子によるEMT誘導の機序を解析している。癌幹細胞は腫瘍を構成する癌細胞のうちのごく一部の細胞群であり、自己複製能および分化能を有し、アポトーシス抵抗性を有するため腫瘍の再発に大きな役割を果たす。本研究の結果により、遠隔転移や局所浸潤においても癌幹細胞が重要な役割を果たすことが示唆された。また、癌幹細胞の転移、浸潤、EMTには、間葉系細胞由来の因子が重要であることが示された。癌根治のため、あるいは癌進展抑制のための治療戦略として、癌幹細胞あるいは間葉系細胞を標的とした治療の重要性が示唆された。
歯科臨床研究におけるOSCEのフィードバックの有用性に関する研究

平成16年2月に本学歯学部附属病院で実施された研修歯科医1年次終了時OSCEの医療面接ステーションにおいて、研修歯科医が評価者および標準模擬患者から受けたフィードバックの教育的効果について、収録したビデオによる検索、および質問紙調査を行った。その結果、ビデオでフィードバック内容が確認できた48名について、評価者からフィードバックされた項目数は平均3.1、受験者がOSCE実施2ヵ月後に記憶していた項目数は平均1.3であった。標準模擬患者からのフィードバック項目数は平均1.6、受験者が記憶していた項目数は0.9であった。いずれの場合においても、得点数の低い受験者ほど、フィードバックされる項目数が増加していた。さらに、フィードバックの項目数が増えるほど、OSCE実施2ヶ月後に記憶している割合は極端に低下していた。また受験時の受験者の緊張度は、5段階自己評価で平均3.2±0.9であり、OSCEの評価者評点と負の相関が認められたが、標準模擬患者による評価との相関は認められなかった。一方、フィードバックされた内容が臨床に活かせていると回答した研修歯科医は51名中49名であった。以上の結果から、OSCE医療面接ステーションでフィードバックされた内容を、受験者の意識下の行動に結びつけるためには、フィードバックする項目を必要最小限に留めるべきと考えられた。また受験者に修得されていないフィードバックの内容については、個々の収録ビデオを用いて繰り返しフィードバックを行うなどのフォローアップが必要になると考えられた。また、受験者が自分自身で緊張を認識している場合、医療面接における情報収集が十分に行えない可能性も想定されるため、特に初診時医療面接を行うときなどには、受験者がリラックスして臨めるような環境整備についても併せて配慮する必要があると考えられた。Objective Structured Clinical Examination (OSCE)は臨床能力を客観的に評価できる、優れた評価方法として、1975年にHardenらによって提唱された。OSCEでは複数のステーションを設置し、受験者は各ステーションで臨床能力のさまざまな側面を評価される。各課題には予め評価基準が設定され、受験者は各ステーションを順次回って多角的に評価される。臨床能力、特に診療に関する技能および態度・マナーを適正に評価する妥当性と信頼性の高い客観的な試験方法である。本研究の目的は、平成13年度および14年度に実施した第1年次臨床研修医対象のOSCEにおける各ステーションにおけるフィードバックの有用性を検索することである。東京医科歯科大学歯学部附属病院における歯科医師臨床研修では、研修医の出身大学はほぼ全国にわたっている。したがって臨床研修を開始するにあたり各研修医の臨床能力を予め把握しておくことは極めて重要である。そこで当院では平成13年度から基礎臨床研修期間にOSCEを実施している。ステーション構成は(1)医療面接(初診時)(2)指導、説明(抜歯後の注意・刷掃指導・不正咬合の治療の有無等)(3)抜歯(4)基本的技能(ラバーダム防湿等)である。その結果、各研修医間でその臨床能力に大きな差異が認められた。各大学歯学部あるいは歯科大学における卒前臨床教育の内容には大きな差があることは一般的によく知られているしかしOSCEの結果では、大学による差異よりも、研修医個人による差異のほうがより顕著であった。また、各ステーションにおけるフィードバックは形成的評価として各研修医自身にとって極めて有用であり、またOSCEの結果は研修指導歯科医師にとって極めて重要な情報となった。本研究の目的は、平成13年度から15年度にかけて第1年次臨床研修医対象に実施したOSCEで各ステーションにおけるフィードバックの有用性を検索することである。東京医科歯科大学歯学部附属病院における歯科医師臨床研修カリキュラムでは、研修医の出身大学はほぼ全国にわたっている。このような状況から、実際に臨床研修を開始するにあたり

各研修医の臨床能力を予め把握しておくことは極めて重要である。そこで当院では平成13年度、14年度に、臨床研修開始時にOSCEを1回実施し、日々の臨床研修指導の一助としてきた。また、2年次研修に進むにあたり、1年間の研修カリキュラム終了時における臨床能力の到達度を客観的に把握することは、指導医はもとより、研修医本人にとっても有用である。そこで平成15年度からは臨床研修開始時および1年次研修終了時の2回OSCEを実施した。対象となった研修医は66名、ステーション構成は5ステーション2列で、課題は(1)医療面接(2)放射線系(3)口腔外科系(4)保存系(5)補綴系である。その結果(1)医療面接(20.61点/23.2点)(2)放射線系(9点/12.9点)(3)口腔外科系(16点/18.6点)(4)保存系(8.3点/15.3点)(5)補綴系(15点/17.3点)総合点(69.59点/87.3点)とすべてのステーションで臨床技能の向上が明らかとなった。各ステーションで実施されている実施直後のフィードバックを中心とした形成的評価の有効性が示された。さらに、実施後アンケート調査により得られるフィードバック、すなわち研修医および評価者からの評価も今後のOSCE運営、研修カリキュラム全体の見直しのためなど多面的に有用な情報となった。
セラミックスと金属の耐熱ろう接

セラミックスと金属とのろう接法においてろう合金の具備すべき性質としては金属よびセラミックスへのぬれが良好であること、さらに使用温度を高めるため出来るだけ耐熱性が高いことが要求される。そこで本研究では、(1)セラミックス自身にTiを蒸着させ、金属に対するぬれ性を良好にする。(2)ろう合金の耐熱性を高めるために融点の高いNiろうを開発することの2点に着目して研究を行った。結果を要約すると、I)SiC上にTiをプリコ-ティングすると溶融Cuのぬれ性を改善される。これはCuーTi合金中のTiとSiCとはよく反応しTiC、Ti_5 Si_3などを形成しぬれを促進するためである。界面強さはTiの厚さとともに改善されるが、9.2μm以上ではセラミックス/Cu界面に多量の反応生成物が形成され、やや低下する。すなわち、接合性改善には適当なTiプリコ-ティング厚さが存在する。II)従来のCuーAgろうに比べ融点の高いNiーTi合金ろうをSiC同士およびSiCとWの接合に適用し、その接合性を接合面の組織観察および接合強さより調べた。Ti添加量も増加にともない、ろう層は薄くなり接合界面の欠陥は減少してTi添加によるぬれの改善が認められる。これはTi添加によりTiとSiCの反応によりろう層中にTiCが生成されるからであり、30at%TiまではTiC以外にNiとSiCの直接反応による遊離の黒鉛も形成されるが、それ以上Tiを添加すると遊離の黒鉛生成が抑制され。TiCのみとなりSiC/SiC接合体の強度上昇に寄与する。Niー50Tiろう合金を用いNbを介してSiCとWの接合を行った。SiCとNiーTi合金ろう界面にはNbを固溶した(Ti、Nb)Cの形成が認められた。また、ろう合金のマトリックスには幾つかの金属間化合物が認められ、これが接合体の高い耐熱性に寄与している。セラミックスの利用にはセラミックス・金属の接合が不可欠である。本研究では各種接合法の内、接合方法の宿易なろう接法に着目した。用いるろう合金はアルミニウムの融点に比べ融点の高い銅(融点1083°C)でありAlの融点660°Cよりも高く、従来のセラミックス接合に用いられていたろう合金の耐熱性を上ることとした。銅の接合性を上げるために前もってセラミックスに活性なTiを蒸着することとした。用いたセラミックスはアルミナ,窒化ケイ素、炭化ケイ素である。これらセラミックスはいずれも常圧焼結・ち密体である。セラミックス上のTi蒸着には本予算で購入した気相反応装置により行った。セラミックスと金属のぬれは静滴法により評価した。すなわち、真空・高温下でTiを蒸着したセラミックス上で銅を溶融して、セラミックスと金属のなす角度を測定した。さらに、セラミックス上にTiを蒸着後銅ろうを用いてMoを接合し、その接合強度を求めた。1373Kで溶融銅の接触角は時間とともに変化し、3.6ksで平衡値に達するかTiの蒸着により、その値は減少する。アルミナに対してはTi厚とともに減少し、Tiなしの150°からTi厚30.6μmで55°に到る。窒化ケイ素に対してはTiの効果は9.2μmの薄い場合は効果がなく、それ以上の厚さに対し徐々に接触角は減少し30.6μmで80°に到る。

炭化ケイ素に対してはその効果は最初から明らかでTiのない場合の155°からTi厚の増加とともに減少し30.6μmで55°に到る。このようにセラミックスごとにその効果が異なるのはTiとセラミックスの種類ごとにその反応性が異なるためで、アルミナとはTiO_2、窒化ケイ素とTiN、Ti_5Si_3、炭化ケイ素とはTiC、Ti_5Si_3の形成態と関連する。Tiをコーデングした場合炭化ケイ素とMoは良好に接合できた。セラミックスの実用化には接合技術、特に金属との接合が不可欠である。本研究では実用性の容易なろう接法の耐熱性向上を目的としている。前年度は前もってセラミックスにTiを被覆し、銅ろうにより接合を試みたが、本年度は銅ろうより融点の高いNi基合金ろうの開発を試みた。開発した合金ろうはNi、6.1、15、25、38.5、50at%の6種類である。このNiーTi合金ろうを用い炭化ケイ素セラミックスの接合を高真空中、黒鉛ヒ-タ-を高周波加熱する方法により行った。なお、この高周波加熱は本年度予算で購入が行われた高周波電源を用いて行われた。次に結果を総括すると、(1)炭化ケイ素セラミックスの強さは、接合条件、1723K、1.8ksの場合純Niの13MPaからNiろう中のTi量の増加とともに増加し、50at%Tiでは123MPaとかなりの高強度が得られた。また、接合温度を1723Kと一定にした場合1.8ksで最高値をとり、それ以上ろう接時間を延長しても強さの低下が見られた。最っともSiCとの接合性に優れたNiー50at%Tiを用いて作製したSiC接合体は高温強さに優れ573Kで310MPa、973Kで262MPaの強さを示した。(2)次に、NiーTi合金とSiCの反応を調べた。NiとSiCは直接反応し、Siを28at%含むNiシリサイドと遊離黒鉛になる。Ni中のTi量が30at%以上ではNiとSiCの直接反応が抑制され、界面およびろう層中にTiCが大量に形成される。Niー50at%Ti合金ろうで接合した場合、このTiCの形成がSiC接合条件が高い耐熱性を示した原因となる。すなわち、Niシリサイドマトリックス中に大きさ数μmのTiが微細に分散した、炭化物の分散強化により高温における高い強さが得られたものである。以上本研究で耐熱性の高いSiCの接合法が開発された。