hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超弦理論に基づいたインフレーション宇宙論

超弦理論で現れるような運動項や重力との非最小結合を持った場がインフレーションを起こす時の密度揺らぎやテンソル揺らぎのパワースペクトルや非ガウス性の性質を明らかにした。インフレーションを起こす場以外の軽い場が密度揺らぎの起源である場合に、密度揺らぎの性質や宇宙論的予言を明らかにした。超紐理論に存在するモジュライと呼ばれる場が、インフレーションを起こす場の崩壊率を揺らがし、そのことにより宇宙の密度ゆらぎが生成される場合には、グラビティーノが暗黒物質になることが難しいことを示した。グラビティーノはインフレーション後の再加熱期に、インフレーションを起こす場の崩壊から直接作られるか、または、熱浴から生成されるが、いずれの場合にもその存在量が再加熱温度に依存して決定される。その結果、モジュライの揺らぎが宇宙の密度揺らぎの大きさを決定する場合には、グラビティーノが暗黒物質の大部分であるとすると、非常に大きな等曲率ゆらぎが生成されることになり、観測と矛盾してしまう。宇宙の密度ゆらぎが、インフラトンとモジュライの両方の揺らぎから生成される場合には、この等曲率揺らぎの制限を回避することができるが、PLANCK衛星により等曲率揺らぎが発見されないとすると、密度揺らぎの非ガウス性が観測出来ないほど小さくなることも示した。また、重力の量子論を繰り込み可能にするようにHoravaにより提唱された理論におけるprojectability条件を化したモデルに対して、曲率揺らぎを定義し、その超ハッブルスケールでの進化方程式を導き、保存する条件を求めた。その結果、積分定数として現れる物質が現実の宇宙の暗黒物質であるときには、初期条件に微調整をしない限り、等曲率揺らぎが大きくなりすぎ観測と矛盾してしまうことを示した。超弦理論で予言されるような高階微分項のある作用に対して、特別な組み合わせを考えると、運動方程式が二階の微分までになり高階微分項が現れない。このような高階微分項はガリレオン相互作用、また、そのような相互作用を持つ場はガリレオン場と呼ばれているが、そのような作用に対するインフレーション理論を提唱した。また、このモデルに対するダイナミクスを調べると共に、揺らぎの性質についてパワースペクトラムや非ガウス性について調べた。特にヒッグス場がガリレオン項を持つ場合に、カオティックインフレーションを起こすことが出来ることを示し、さらに、テンソル・スカラー比とテンソル揺らぎのスペクトルとの間の関係式が、普通のインフレーションモデルの予言からずれることを示した。また、密度揺らぎについて、局所的な非ガウス性を予言する様々なモデルに対して、3点相関関数と4点相関関数の大きさについての予言を行い、それに基づいて、様々なモデルを将来の観測からどのように分類することができるかについて議論を行った。インフレーションと現在の加速膨張は、両方共真空のエネルギーで説明することができるが、両者のエネルギースケールがあまりにも違うために、両者の間を関係付けるモデルはほとんどなかった。我々は、インフレーション中の揺らぎが、暗黒エネルギーの初期条件を与えうる可能性を提唱し、その場合には、インフレーションのエネルギースケールがTeVスケールに予言されることを示した。運動方程式が二階までの微分項しか現れない最も一般的なスカラーテンソル理論(Horndeski理論と呼ばれる)におけるインフレーションを議論した。このインフレーションモデルは、これまで考えられてきたほとんど全てのインフレーションモデルを含むものである。このような一般的なインフレーション理論において、一様モードの運動方程式を与え、インフレーションのダイナミクスを議論した。また、インフレーション中に生成される密度ゆらぎやテンソルゆらぎのパワースペクトルに対する一般的な表式を求め、さらに、ゆらぎが安定である条件を与えた。次に、この理論において、テンソル揺らぎの非ガウス性(特に三点相関関数)について調べた。三次の作用は2つの部分からなっており、一つ目は通常のアインシュタイン重力から導かれるものと本質的に同じで、2つの空間微分を含むものである。一方、もう一つは新しいタイプのものであり、時間微分を含むものである。前者は、squeezed型の三点相関を予言するが、大きな非ガウス性を出すことはできない。一方、後者は、equilateral型の三点相関を予言し、特別な場合には大きな非ガウス性を生じうることが分かった。さらに、最近の観測により暗黒輻射の存在が示唆されている。Modulated reheatingシナリオにおいては、このような暗黒輻射が自然に作られることを示し、具体的なモデルに対して、どのくらい作られるかを評価した。インフレーションモデルは大きく分けて二つに分けられる。一つ目は軽い場(質量がハッブルパラメータよりも十分小さい)がインフレーションを起こす場だけの場合(single field model)であり、二つ目はインフレーションを起こす場以外にも軽い場が存在する場合(multiple field model)である。しかしながら、超弦理論や超重力理論においては、インフレーションを起こす場以外にも多くの場が存在し、しかもその質量は一般にハッブルパラメータと同じくらいである。このような新しいクラス(quasi-single field modelと呼ばれる)のインフレーションに対して、近年のeffective fieldtheory approachを用いて解析を行った。

対称性(time-dependent spatial diffeomorphism invariance)から許される項を書き下し、それに基づいてハッブルパラメータ程度の質量を持った場が与える曲率揺らぎのパワースペクトルへの影響を解析的、数値的両方の手段を用いて評価した。また、曲率揺らぎの非ガウス性を調べるために、バイスペクトルのsqueezed limitの運動量依存性を明らかにした。さらに、ハッブルパラメータよりも十分重い場の影響も議論し、音速や3点相互作用へ影響を与えることをeffective field theoryの見地から明らかにした。超弦理論等で予言されるような非正準な運動項や重力との非最小結合をもつ理論におけるインフレーションが、通常の正準な運動項を持つモデルとどのような違いを産み出すか、また、観測的にどのように区別したらよいか、について理解が進んだから。24年度が最終年度であるため、記入しない。
ヒトiPS細胞由来肝星細胞を用いた肝線維化・発癌機序の解明

研究グループのこれまでの解析によって、実際の臨床データから抽出された因子に関して検討を行うため、我々が独自に樹立したiPS細胞分化誘導法の学術・技術基盤をもとに、肝線維化、肝発癌機構の解明を目指して、以下の3つのテーマで基礎・臨床融合研究を行う。1)iPS細胞培養系を用いた肝疾患病態モデルを用いた肝星細胞の分化誘導法の確立と誘導効率化の検討2)iPS由来間葉系細胞を用いたin vitro解析による線維化関連因子の分子生物学的意義の検討3) M2BPGiの動態と臨床的意義の解析本研究では基礎と臨床の両面からアプローチすることでウイルス制御下での肝線維化、発癌機構の解明を目指す。
失業経験者の職業経歴に関する社会学的研究

2017年度(平成29年度)の研究実施状況は,学術論文等(4本)と学会等(3本)の成果を挙げたことである.採用3年目は受入研究機関の研究環境を十分に活用し,これまでの調査・研究を刊行することに重点を置いて活動を行なった.以下,それぞれの研究状況を報告する.なお,【1】,【2】等の表記は,後述の業績リスト番号に対応している.【1】「自営業層における職業による所得構造の趨勢ー専門職の内部における格差」は社会階層と社会移動全国調査の1975年から2005年までのデータを用いて,自営業層の所得構造の趨勢を明らかにすることを試みた.とりわけ,自営業層の専門職の内部において所得格差が拡大していることを示した.【2】「専門職化する日本の自営業ー1955年2015年SSM調査を用いた計量分析」は社会階層と社会移動の全国調査(SSM調査)の1955年から2015年までのデータを用いて,自営業と専門職の関連の強度が1955年から2015年にかけて常時雇用と比べると次第に強まったのか、個人の職業移動において専門的・技術的職業の自営業(自営専門職)への参入が他の職種の自営業への参入に比べて近年になるほど生じやすくなっているのかを検討した.分析の結果、自営業と専門職の結びつきは職業構造の変動の影響を考慮したとしても、1955年から2015年にかけて強まっていることおよび自営業専門職への参入は近年になるほど生じやすい傾向を明らかにした.【3】「自営専門職の職業経歴ー系列分析による探索的な記述の試み」は,2005年と2015年社会階層と社会移動全国調査データを用いて,専門的・技術的職業を経験する自営業と常時雇用を対象として,職業経歴がどのようになっているのかについての記述的な分析を行ったものである.分析の結果,営専門職の職業経歴は五つの異なる職歴パターン(多様型・非正規経験型・ホワイト経験型・専門経験型・専門一貫型)に大別できることがわかった.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は,失業経験者の職業移動を明らかにすることである.2015年度(平成27年度)の主な研究実施状況は,学術論文(1本),学会/シンポジウム等(3本)の成果を挙げたことである.以下,それぞれの研究状況を報告する.第2に,「自営業の内部における地位の分化ーSSM調査を用いた予備的分析」は社会階層と社会移動全国調査(SSM調査)の1995年と2005年データを用いて,自営業者の職業内容の変化を明らかにすることを試みた.第3に,「現代日本における自営業の異質性ーJGSSデータを用いた職業と収入の関連についての分析」は日本版General Social Surveys(JGSS)の2000年から2010年までのデータを用いて,自営業の内部の異質性を明らかにすることを試みている.とりわけ,異質性としての職業に着目し,各職業(専門・販売・熟練・非熟練)と収入の関連を検討した.この研究は2016年5月の関西社会学会で報告予定である.2015年度は,査読付き学術論文の執筆,国際学会報告などを通して研究の進捗があったため,「おおむね順調に進展している」と自己評価した.とくに,日本社会学会の英語版雑誌International Journal of Japanese Sociologyに投稿した尾高邦雄氏の職業社会学と日本の階層研究の歴史に関するレビュー論文は,PDにおける研究の基盤をなすものである.この研究成果を土台として,2年目以降の研究へ繋げることを考えている.また,研究機関が関西学院大学から東京大学社会科学研究所へ変わったことによって,自身の研究内容と研究方法を再検討することができている.とりわけ,研究所の助教やポスドク研究員の方々と毎月一度の研究会が重要な意味を持っている.その研究会では社会学,法学,経済学や財政学など様々なバックグラウンドをもつ研究者が集って研究報告と議論を行っている.2015年度は私自身も一度報告させていただき,多くの有益なコメントをもらっている.これらの状況を踏まえると,研究は順調に進んでいると判断できる.2016年度(平成28年度)の研究実施状況は,学術論文(1本),学会等(5本),その他(1本)の成果を挙げたことである.採用2年目は受入研究機関の研究環境を十分に活用して活動を行うことができた.以下,主な研究状況を報告する.1.報告書論文「自営業層における職業による所得構造の趨勢ー専門職の内部における格差」は社会階層と社会移動全国調査の1975年から2005年までのデータを用いて,自営業層の所得構造の趨勢を明らかにすることを試みた.とりわけ,自営業層の専門職の内部において所得格差が拡大していることを示した.2.学会報告「現代日本における自営業層の所得

構造ー専門職とその内部構成に着目して」は日本版General Social Surveys(JGSS)の2000年から2010年までのデータを用いて,自営業の内部の異質性を明らかにすることを試みた.とりわけ,異質性としての職業に着目し,各職業(専門・販売・熟練・非熟練)と収入の関連を検討し,専門職の上層と下層における所得格差が常時雇用者に比べると自営業者において生じていることを明らかにした.2016年度は,博士学位論文,報告書論文と国内外の学会報告を行うことができた.それらの研究を土台にして,2017年度には海外の研究機関で4ヶ月の在外研究を行う予定である.それらの準備ができたため,「おおむね順調に進展している」と自己評価した.2017年度(平成29年度)の研究実施状況は,学術論文等(4本)と学会等(3本)の成果を挙げたことである.採用3年目は受入研究機関の研究環境を十分に活用し,これまでの調査・研究を刊行することに重点を置いて活動を行なった.以下,それぞれの研究状況を報告する.なお,【1】,【2】等の表記は,後述の業績リスト番号に対応している.【1】「自営業層における職業による所得構造の趨勢ー専門職の内部における格差」は社会階層と社会移動全国調査の1975年から2005年までのデータを用いて,自営業層の所得構造の趨勢を明らかにすることを試みた.とりわけ,自営業層の専門職の内部において所得格差が拡大していることを示した.【2】「専門職化する日本の自営業ー1955年2015年SSM調査を用いた計量分析」は社会階層と社会移動の全国調査(SSM調査)の1955年から2015年までのデータを用いて,自営業と専門職の関連の強度が1955年から2015年にかけて常時雇用と比べると次第に強まったのか、個人の職業移動において専門的・技術的職業の自営業(自営専門職)への参入が他の職種の自営業への参入に比べて近年になるほど生じやすくなっているのかを検討した.分析の結果、自営業と専門職の結びつきは職業構造の変動の影響を考慮したとしても、1955年から2015年にかけて強まっていることおよび自営業専門職への参入は近年になるほど生じやすい傾向を明らかにした.【3】「自営専門職の職業経歴ー系列分析による探索的な記述の試み」は,2005年と2015年社会階層と社会移動全国調査データを用いて,専門的・技術的職業を経験する自営業と常時雇用を対象として,職業経歴がどのようになっているのかについての記述的な分析を行ったものである.分析の結果,営専門職の職業経歴は五つの異なる職歴パターン(多様型・非正規経験型・ホワイト経験型・専門経験型・専門一貫型)に大別できることがわかった.研究2年目は計量分析のスキルアップを行うこと,1年目後半の研究成果を国際学会で報告すること,1年目に行った社会階層と社会移動に関する全国調査データの分析を行うことを予定している.以下,それぞれについて具体的な推進報告を述べる.第1の計量分析のスキルアップは,ドイツのGESISで開催されている5th Summer School in SurveyMethodologyヘの参加を通じて(2016年8月2226日),数学の素養と計量分析を体系的に習得する.このセミナーは世界中からポスドク研究員を中心として若手研究者が集まるため,共通の分析手法の習得を経るなかで研究交流を積極的に行いたい.第2の国際学会での報告は,9月にカンボジアで開催されるAPSA(Asia Pacific Sociological Association)へのエントリーを予定している.研究内容は,失業者の受け皿と考えられてきた日本の自営業層が歴史的にどのような変化を遂げてきたのかを分析した結果の一部である.第3の全国調査データの分析は,「2015年社会階層と社会移動全国調査」(SSM調査)である.このデータは2015年度に調査を実施し,昨年8月から今年の3月までデータのクリーニングを進めてきた.データの一次配布が2016年4月に行われたため,分析可能になっている.現在は具体的な分析の枠組みを検討している.最終年度は,在外研究,査読付き雑誌への投稿および国内外の学会で積極的に研究成果を発信する予定である.以下は主な研究の具体的な推進方策である.
オーラル・フレイル早期予測のための画像診断法の確立に関する基礎的検討

オーラルフレイルの前兆を予測診断するための評価方法の1つとして、側方頭部エックス線規格撮影写真を用いて舌骨の位置の分析を行った。対象は側方頭部エックス線規格撮影を行った22歳から84歳までの459名である。下顎下縁、頸椎、頭蓋底などの基準点や基準平面を用いて、舌骨の上下的、前後的、回転の有無について評価を行った。これらの位置データを年齢、性別ごとに評価した。その結果、加齢とともに舌骨が下方に推移する傾向があること、とくにそれは男性において統計学的にも有意であった。性別による違いは下方への移動のみであった。加齢に伴い舌骨は後方にいどうし、回転する傾向にあったが、これについては性差は認めなかった。これらの報告は、国内および国際学会において発表され、論文に掲載された。次に、オーラルフレイルのスクリーニングに歯科治療で汎用されているパノラマエックス線写真を用いることができないかを検討した。パノラマと側方セファロの両方を撮影した被験者348名を対象とした。パノラマ画像における舌骨の位置について、下顎骨と重複している状態から、画像上完全に見えない状況までの5段階に分類し評価した。この分類結果と側方セファロ画像上の舌骨の位置と比較評価をおこなった。その結果、画面上で舌骨が下顎骨と重複していない症例は、重複している症例と比較して、側方セファロ上で有意に舌骨が下方に位置している結果となった。以上の結果から、パノラマエックス線写真で舌骨が下方にある場合、側方頭部エックス線規格写真でも下方に認められやすいことが示唆された。舌骨が低い位置になるのは舌背の位置が低い場合ではないかという質問があったが、舌背の位置と舌骨の位置を分析した結果、両者の間に関連が無いことが明らかになった。これらの結果については現在投稿中である。歯科口腔領域における軽微な虚弱徴候(オーラルフレイル)の前兆を予測するための評価が必要とされている。舌骨は頸部の筋肉の中間に存在し、舌骨を指標とすることで筋群のバランスを間接的に捉えることができることから、舌骨の位置評価が、口腔機能評価のために重要であると判断し、舌骨の位置についての分析を行った。1)側方セファロ計測分析:加齢変化による舌骨の位置変化の後ろ向き調査を行った。矯正治療等を目的に側方セファロ撮影を行った20-84歳の443名を対象とした。舌骨の前後、上下的位置、回転の程度を年齢、性別ごとに比較評価した。舌骨の前後的な位置は男性のほうが前方にあったが、加齢により男女で同じ位置になること、回転も加齢により男女で同じ角度になる傾向があった。上下的位置については、20代の群で男女の値に有意差を認め、男性では舌骨が有意に下方に位置していること、さらに加齢に伴いその距離が大きくなることが示された。以上より、加齢により、舌骨が後方かつ下方に移動すること、舌骨下方移動の程度は男性のほうが大きい傾向が示された。2)パノラマエックス線写真分析:オーラルフレイルのスクリーニングとしてのパノラマエックス線写真の有用性を検討した。側方セファロ撮影とパノラマエックス線撮影の両方を行った348名を対象とした。パノラマエックス線写真で、舌骨の見え方の程度をまったく見えないから全体が見えるまでの6群に分類した。側方セファロ上で舌骨の上下的な位置を計測し群ごとに比較した。その結果、舌骨が一部から全部見えない群では、舌骨全体が見えている群と比較して有意に舌骨が下方に位置していた。以上より、パノラマエックス線画像上で舌骨全体が見えている場合と比較して一部でも見えない場合、舌骨が下方に認められることから、オーラルフレイルのスクリーニングにパノラマエックス線写真を用いることができる可能性が示唆された。オーラルフレイルという軽微な変化を画像上で検出するためには、むせなどを生じない正常人の計測データがまず必要である。今回は比較的大きな数のデータを分析しその傾向を把握することができたためおおむね順調に進展していると判断した。オーラルフレイルの前兆を予測するための評価の1つとして、舌骨の位置を側方セファロ分析によって水平および垂直的位置の推移について評価した。加齢とともに舌骨が垂直方向の下方に推移する傾向があること、特にそれは男性において著明であったことを国際学会において発表した。同様の発表は少なかったが、ディスカッションの場で、海外でも患者が加齢によりむせやすくなる傾向があるという情報を共有することができた。現在英文誌に投稿中である。簡易的に舌骨の評価を行うことができないかを評価するために、歯科治療においてよく用いられているパノラマエックス線写真を用いることができないか評価した。パノラマエックス線写真における舌骨の見え方を評価した。顎変形症や症候群、口蓋裂などの顎骨の変形を主とした患者を除いた333名(25本以上の歯を有している22-69歳までの矯正治療を予定している患者)のパノラマ分析と側方セファロ分析を行いった。パノラマエックス線写真で舌骨の見え方を前回同様に6群に分けて評価した。舌骨が一部ないしほぼ見えない群では、側方セファロ写真でも舌骨が低い位置にある傾向を示した。

ただし、パノラマエックス線写真上で舌骨が完全に見えている症例でも、側方セファロ分析では舌骨が低い位置にある症例も認められたことから、パノラマエックス線写真で舌骨が一部しか見えない患者は舌骨が低位にある傾向が高いが、パノラマエックス線写真で舌骨がすべて見えている症例でも側方セファロ分析では舌骨が低い位置に認められる症例があることが明らかになった。この研究成果を国際学会にて発表した。咬合高径の低さとの関連性について検討した。リケッツの分析の下顔面高(LFH)と舌骨の上下的な位置について分析を行ったが、有意な傾向は認められず、咬合高径と舌骨の垂直的な位置の関連性は低いことが示唆された。側方セファロエックス線写真の分析で舌骨の位置変化の傾向を明らかにできたことに加え、パノラマエックス線写真上の舌骨の見え方と側方セファロエックス線写真上での舌骨の垂直的高さに関連があることが示唆される結果を得られたため、おおむね順調に進展していると考える。オーラルフレイルの前兆を予測診断するための評価方法の1つとして、側方頭部エックス線規格撮影写真を用いて舌骨の位置の分析を行った。対象は側方頭部エックス線規格撮影を行った22歳から84歳までの459名である。下顎下縁、頸椎、頭蓋底などの基準点や基準平面を用いて、舌骨の上下的、前後的、回転の有無について評価を行った。これらの位置データを年齢、性別ごとに評価した。その結果、加齢とともに舌骨が下方に推移する傾向があること、とくにそれは男性において統計学的にも有意であった。性別による違いは下方への移動のみであった。加齢に伴い舌骨は後方にいどうし、回転する傾向にあったが、これについては性差は認めなかった。これらの報告は、国内および国際学会において発表され、論文に掲載された。次に、オーラルフレイルのスクリーニングに歯科治療で汎用されているパノラマエックス線写真を用いることができないかを検討した。パノラマと側方セファロの両方を撮影した被験者348名を対象とした。パノラマ画像における舌骨の位置について、下顎骨と重複している状態から、画像上完全に見えない状況までの5段階に分類し評価した。この分類結果と側方セファロ画像上の舌骨の位置と比較評価をおこなった。その結果、画面上で舌骨が下顎骨と重複していない症例は、重複している症例と比較して、側方セファロ上で有意に舌骨が下方に位置している結果となった。以上の結果から、パノラマエックス線写真で舌骨が下方にある場合、側方頭部エックス線規格写真でも下方に認められやすいことが示唆された。舌骨が低い位置になるのは舌背の位置が低い場合ではないかという質問があったが、舌背の位置と舌骨の位置を分析した結果、両者の間に関連が無いことが明らかになった。これらの結果については現在投稿中である。1)舌骨の評価:60歳以上の高齢者の画像数が若年者と比較してまだ少ないため、高齢者の検討数を増やして同様の評価を行う。2)舌背の位置の評価:口蓋との距離について、矢状断、冠状断における距離の分析を行う。CBCT画像を用いた3次元的な評価を行う。加齢によりどのように変化してくるのかを分析する3)舌の筋肉の評価:海外での学会発表の際に交流のあった台湾の研究者と、MRIを用いて舌の各筋肉の厚みなどの分析を共同研究できないかその可能性について検討する。4)臨床所見との対応:
NMDA投与による痛みの慢性化に関する研究

当初の計画ではNMDAの髄腔内投与が痛みの感受性をまし、痛みの慢性化に関与しているかどうかをラットのカプサイシンモデルを用いて実験を行う予定であった。まずカプサイシンモデルの作製を行った。さらに慢性実験を目的とすることからラットから30-35g(生後5-7週程度)のマウスへ予定を変更した。カプサイシンをDMSOと0.9%生理食塩液にて溶解し、0.02nmol,0.2nmol,0.6nmolのカプサイシンを含む5μlの溶液にした。それぞれHyldenらの方法に従ってペントバルビタール麻酔下のマウスの髄腔内に投与した。投与前、投与後1時間、1日目、2日目、4日目、7日目にTail Flck Test(TF TEST)を測定した。TFはマウスの尾部に熱刺激を加え尾部を反応させるまでの時間を潜時として測定した。測定値は(投与後潜時-対照潜時)/(カットオフ時間-対照潜時)×100でmaximum possible effect(%MPE)を求めた。カットオフ時間は8秒とした。コントロール群は投与後1時間,1,2,4,7日で-7.4±30,8.5±15,-15.5±18,10.5±35%であった。カプサイシン0.02nmol投与群は-8.0±41,52.1±43,46.3±30,51.8±35%でカプサイシン0.2nmol投与群は37.5±50,-44.1±30,21±24,-39.4±22でカプサイシン0.6nmol投与群は-17.5±45,10.8±39,-35.4±40,14.8±45%であった。群間に有意差はなく、このモデルでのカプサシンの髄腔内投与は疼痛閾値に一定の傾向が見られなかった。
酸化LDL中の活性因子である酸化リン脂質の生体内での生成と代謝

動脈硬化の発症要因として酸化LDLの重要性は共通認識となっている。酸化LDLに生じる酸化PCは、マクロファージの酸化LDL認識に関わっており、また血管内皮細胞などに対する活性化作用を示すことから、酸化LDLの動脈硬化発症に極めて重要な分子であると推定される。本研究では、酸化PCを認識するモノクローナル抗体DLH3を活用し、泡沫細胞内での酸化PC-apoB複合体の代謝運命と、種々モデル酸化LDLの性状解析を行った。病巣内の泡沫細胞がDLH3抗体と抗apoB抗体で強く染色され、酸化PC-apoB複合体の蓄積が示された。抗体を用いて細胞内に存在する酸化PC-apoB複合体を定量し、J774マクロファージ細胞に一旦取り込まれた酸化LDLの一部が細胞内に蓄積することを見出した。この蓄積は、マクロファージの分解活性の抑制によるものではなかった。細胞内オルガネラを分画したところ、二次リソゾームに100kD以下程度に部分分解された酸化LDLを確認した。これらの知見より、酸化LDLはマクロファージのリソゾーム内に一部蓄積されるものであり、病巣の泡沫細胞では酸化LDLに由来する断片が蓄積すると考えられた。近年、緩和な酸化条件で調製した微少酸化LDL(MM-LDL)が、生体内酸化LDLのモデルとなる可能性が指摘されている。そこで、種々酸化条件下、修飾の程度の異なる種々酸化LDLの性状を比較検討した。1,4-ヘキサンジオンを用いアルデヒド型酸化PCを蛍光誘導体にした後、HPLCによる高感度検出系で酸化LDL中の遊離型酸化PCの定量を可能にした。FeSO4添加、4°Cで反応させるMM-LDLは、TBARSやアガロースゲル電気泳動度での酸化変性度はわずかであったにもかかわらず、酸化PCや酸化PC-apoB複合体の生成量は非常に高い値が得られた。目下、このような酸化LDLの性状の差と、内皮細胞やマクロファージへの作用との関連を検討することが急務であるが、酸化LDL中の機能分子としての酸化PCの寄与を明らかにする糸口を得たものと期待している。PCの過酸化反応生成物(酸化PC)を認識する抗酸化LDLモノクローナル抗体DLH3は、病巣内の泡沫細胞を顕著に染色する。マクロファージに取り込まれた後酸化LDLは分解されると言われているが、ではなぜ病巣の泡沫細胞内に蓄積しているのか?LDLの細胞内運命について検討した。既に、J774マクロファージ細胞において一旦取り込まれた酸化LDLの一部が細胞内に蓄積することを見出している。今年度は、(1)細胞内に酸化LDLが蓄積する間、細胞内のカテプシン活性は低下しないこと、酸化LDLを蓄積した細胞に再び酸化LDLを取り込ませても細胞内酸化LDLは速やかに減少し、細胞内半減期は差がなかったことから、分解活性の抑制によるものではないことが分かった。(2)J774マクロファージ細胞を破砕し、ショ糖密度勾配遠心法で細胞内オルガネラを分画した。酸化LDL取り込み直後の細胞では、細胞内酸化LDLはエンドソームの分布と一致しており、その酸化LDL断片がほぼ150kD以上であった。

一方、酸化LDLを蓄積した細胞の細胞内酸化LDLはリソゾームおよびエンドソームのマーカーの分布と一致し、その酸化LDL断片は100kD以下にまで消化されていた。酸化LDLは細胞に取り込まれた後、エンドソームを経てリソゾームと融合し、そこで分解されることが確かめられた。(3)ヒト冠状動脈の初期病変で、泡沫細胞内にDLH3抗体および抗アポB抗体で同時に染色される抗原を確認した。これらの知見より、酸化LDLはマクロファージのリソゾーム内に一部蓄積されるものであり、病巣の泡沫細胞では酸化LDLに由来する断片が蓄積すると考えられた。また、LDLおよび酸化LDL中の酸化PCを微量定量するため、1、4-ヘキサンジオンを用いてアルデヒドPCの蛍光誘導体を調製した。現在、HPLCでの分離分析条件を検討中である。動脈硬化の発症要因としてLDLの酸化変性の重要性は共通認識となっているが、生体内での酸化LDLの挙動と動脈硬化発症に関わる分子機構はよく分かっていない。その一因は、酸化LDL自体の構造分析が困難で、種々生物活性の本体が明らかにできないことにある。我々はこれまでに、PCの過酸化反応生成物(酸化PC)を認識するモノクローナル抗体を利用して、酸化PCが酸化LDL上に生じること、それが動脈硬化病巣の泡沫細胞内に局在すること、さらにマクロファージに認識される可能性を見出し、これらの結果を踏まえて酸化PC分子が動脈硬化発症の一つの鍵であることを想定している。本年度は、1,4-ヘキサンジオンを用いた簡便な反応系でアルデヒド型酸化PCを蛍光誘導体にした後、HPLCによる高感度検出系を導入し、酸化LDL中の遊離型酸化PCの定量を可能にした。近年、非常に緩和な酸化条件で調製した微少酸化LDL(MM-LDL)が、より生体内の酸化LDLを反映するモデルとなる可能性が指摘されている。そこで、異なる条件下で調製し酸化反応の程度の異なる種々酸化LDLの性状を多角的に比較検討した。遊離型の酸化PCは蛍光誘導体として定量し、またapoB蛋白質に結合した複合体型酸化PCは、抗体を用いたサンドイッチELISA法で定量した。従来報告されているように、CuSO4添加、37°Cで反応させた酸化LDLに比べ、FeSO4添加、4°Cで反応させるMM-LDLは、TBARSやアガロースゲル電気泳動度で見られるような粒子全体の酸化変性度はわずかであった。一方、酸化PCの生成量やapoB複合体型酸化PCの生成量は同等かむしろMM-LDLの方が高いことが、これまでの検討で示唆された。目下、このような酸化LDLの性状の差と、内皮細胞やマクロファージへの作用との関連を検討することが急務である。この結果は、酸化LDL中の機能分子としての酸化PCの寄与を明らかにする新たな糸口を得たものと期待している。
嫌気性廃水処理における微生物の生態-分子情報を活用した分離困難な微生物の培養-

本研究は次世代型の省エネルギー・創エネルギー型有機性廃水技術として現在注目を集めている55°C付近で運転する高温嫌気性処理プロセスに着目した。本プロセスは実用化するためにはいくつかの問題を抱えており、特にその運転が不安定になった際にプロピオン酸がプロセス内に著しく蓄積してしまい、良好な処理が望めなくなることが大きな問題の1つである。そこで本研究では、このプロピオン酸の蓄積問題を解決する糸口として、高温嫌気環境下でプロピオン酸を分解する微生物に焦点を当て、その微生物の詳細な菌学的特徴の決定およびプロピオン酸を分解する微生物の多様性の調査および検出・定量方法を確立した。まず、本研究に先立って私が世界に先駆けて分離した高温性嫌気プロピオン酸酸化共生細菌SI株の菌学的特徴の決定を行った。SI株蛛の至適生育温度は55°Cであり、至適生育pHは7.0であることを明らかにした。基質利用性試験によりSI株はプロピオン酸以外に乳酸やエタノールなどのアルコール類をMethanothermobacter thermautotrophicus Hとの共生で利用でき、ピルビン酸とフマル酸で単独に生育可能であることを明らかにした。また、SI株の16S rDNAを決定し、分子系統解析を行ったところ、硫酸還元細菌であるDesulfotomaculum属に属することを明らかにした。しかしながら、SI株は硫酸還元能を欠いていること、SI株の持つキノン種はMK-7およびMK-7(H_4)であり、Desulfotomaculum属のそれとは異なること、SI株は硫酸還元の代わりにフマル酸還元をすることが明らかとなった。これらの解析結果から、SI株を新属新種Pelotomaculum thermopropionicumとして提案した。次に上記の解析より得られたSI株の菌学的特徴と新たに16S rRNA遺伝子配列を基に分子系統解析を行った結果から、SI株の属するDesulfotomaculum subcluster Ihグループ硫酸還元能を持たず、分離培養が困難な嫌気共生細菌群で構成されている可能性があるという仮説を立てた。この仮説を検証するために、様々な環境中のDesulfotomaculum subcluster Ihに属する細菌の多様性解析および分離培養等を行った。その結果、嫌気メタン生成環境下では、Desulfotomaculum属の中でも特にsubcluster Ihに属する細菌が多く存在していることを明らかにし、subcluster Ihに属する新規のプロピオン酸酸化共生細菌を高温性で2株、中温性で3株を培養することに成功した。これらの多様性解析と培養等の結果から、Desulfotomaculum subcluster Ihは嫌気共生細菌で構成され、様々なメタン発酵プロセスに広く存在していることを明らかとなった。さらには、Desulfotomaculum subcluster Ih細菌群を検出・定量を可能にするためにsubclsuter Ih細菌群の16S rRNAを標的としたDNAプローブを作成し、環境中のsubcluster Ih細菌をFISH(fluorescence in situ hybridization)法により検出可能にし、real-time PCR法を用いることで定量方法を確立した。

その結果、嫌気メタン生成環境下では、Desulfotomaculum属の中でも特にsubcluster Ihに属する細菌が多く存在していることを明らかにし、subcluster Ihに属する新規のプロピオン酸酸化共生細菌を高温性で2株、中温性で3株を培養することに成功した。これらの多様性解析と培養等の結果から、Desulfotomaculum subcluster Ihは嫌気共生細菌で構成され、様々なメタン発酵プロセスに広く存在していることを明らかとなった。さらには、Desulfotomaculum subcluster Ih細菌群を検出・定量を可能にするためにsubclsuter Ih細菌群の16S rRNAを標的としたDNAプローブを作成し、環境中のsubcluster Ih細菌をFISH(fluorescence in situ hybridization)法により検出可能にし、real-time PCR法を用いることで定量方法を確立した。
希薄磁性半導体中のスピンダイナミックス

磁性イオンを含む半導体においては局在磁性イオンと電子、正孔間の大きな交換相互作用により、巨大ファラデー効果などのスピンが関係した興味ある現象が観測できる。母体の半導体の次元を下げて量子井戸構造や量子箱構造を取らせたときにく量子閉じ込め効果により電子、正孔が磁性イオン間の相互作用がどのように変化し、かつ電子、正孔のダイナミックスに影響するかに興味を持って研究を行なった。まず磁性イオンを含まない低次元半導体の電子構造及びそのダイナミックスをフォトンエコー法などのフェムト秒レーザー分光法を用いて調べた。その結果、層状半導体GaSeやCuCl量子点中の励起子ダイナミックスを明らかにした。次に、より直接的に電子、正孔が磁性イオン間の相互作用を調べる方法として有望であると思えるフェムト秒光パルスを用いた2パルス干渉法およびスピン量子ビート法の開発も試み、実際にZnSe、GaSe、GaMnAs中の励起緩和過程の研究にこれらの方法を使用した。特にGaSeでは、励起子が磁場の周りを歳差運動する現象(スピン量子ビート現象)がきれいに観測できており、ビートの周期から求めたGaSeの励起子のg因子の値は磁気2色性の実験の報告値と良い一致を示している。この方法がスピンダイナミックスと研究する有力な方法であることが判明した。さらに、顕微分光法を用いて、CdTc量子点の単一ドットからの発光の観測も試みた。励起スポットを小さくしていくと、発光スペクトルには数多くの鋭いピークが観測さた。特に、低エネルギー側では個々の単一量子ドットからの発光に対応する鋭いピークが1つ1つ明確に分離して観測できた。さらに、この量子ドットからの発光線のスペクトル幅は温度の上昇とともに広がっていく様子が観測された。この広がりにより、量子ドット中の励起緩和過程を研究中である。
睡眠障害に関与する自律神経異常の紡錘波・デルタ波睡眠図による研究

初年度の研究は研究代表者の開発した「紡錘波。デルタ波睡眠図」に関する正常基準値の確率が中心となった。この定量的睡眠図は紡錘波出現数とデルタ波成分積分値の二つの変動パタ-ンから成る。前者を便宜上、紡錘波パタ-ン、後者をデルタ波パタ-ンと呼ぶ。この睡眠図から紡錘波増加期(SE期)、紡錘波修飾期(SM期)、レム睡眠期(REM期)の3つの睡眠期に分類した。SE期は睡眠の進行・維持に関係し、SM期は睡眠の出現前の覚醒の時間や状態によって強い影響をうけて変動する時期であることが示唆された。レム睡眠期は従来の多くの研究者によって発表された特性と変りがない。2年目の研究は自律神経系症状が著明に出現し、しかもある程度障害部位の判明している神経疾患、すなわち多系統変性疾患(shy-Drager症候群3例、オリ-ブ・橋・小脳萎縮症2例)や筋緊張性ジストロフィ-4例を対象として、その睡眠障害の定量的分析および自律系指標との関連を分析した。上記の3疾患については各々こまかい点では差異があるが、全体的な異常所見として、デルタ波成分の活動の低下が著明であり、個々の睡眠脳波の構造要素については、紡錘波の平均振巾の低下、デルタ波成分の出現率と振巾の低下がみとめられた。筋緊張性ジストロフィ-とshy-Drager症候群では紡錘波の平均周波数が増加する所見もみとめられた。比較的脳幹下位の障害の多い疾患でも定量的分析によって大徐波成分の活動低下が著明である点は興味があった。また、睡眠障害と自律系指標との関連については、shy-Drager症候群では予測された通りに、また、OPCAでも、デルタ波成分の少ない睡眠期(たとえば,本研究員らの云うSE期)に比べて、1分間の脈拍数はデルタ波成分の多い睡眠期のほうが増加した。これは正常対照群には認められぬ現象であり、自律系指標の逆説的経過を示すもので極めて興味深い異常所見である。今回の報告は上記研究課題の初年度のものであり、使用される紡錘波・デルタ波睡眠図に関する正常基準値を確立が研究の中心である。一夜の睡眠経過は従来、視察的に認定した睡眠段階(5段階、そのうち1段階はレム睡眠で、その他の4つの段階と基本的に異質の生理的特色を有する)によって表示された。しかし、われわれはこの睡眠経過を機器によって極めて客観的・定量的な指標を使用して自動的に作成できるものにした。紡錘波出現数パターンと低帯域成分(デルタ波成分)積分値パターンの2つの組合せによって、一つの睡眠周期を3つの睡眠相にわけたのである。すなわち、紡錘波パターンにおけるピークの出現時点までを「紡錘波増加期」、その時点以後を「紡錘波修飾期」さらに紡錘波パターンが最近水準に達し、筋電活動が最も低下した磁気をレム睡眠期と呼ぶことにした。ここにのべた増加期と修飾期の生理的・心理的特性を明らかにするために、10例の正常男子被験者を用い、一夜に2回、10分間の強制覚醒実験を施行した。11夜のうち、第5夜までを対照実験夜、第6夜は増加期出現中の覚醒負荷、第9夜は修飾期出現中の負荷を与え両睡眠期の負荷に対する反応の差違を分析した。1)増加期の覚醒効果紡錘波の出現率が次の睡眠周期で増加し、翌朝の睡眠感を我々の作成したOSA睡眠票によって測定すると、5つの因子のうち「ねむけの因子」「気がかりの因子」とで対照値に比べ有意な変動を生じた。2)修飾気の覚醒効果これに反し、紡錘波の出現率の変動や翌朝の睡眠感への影響は有意な影響を示さなかった。一時的な睡眠の妨害によって増加期のほうが影響をうけ易いことは、この時期が睡眠にとってより重要な意味をもち、恐らく睡眠の進行・維持に関係すると考えられる。これに対し修飾期はその睡眠のスタート前の覚醒の時間や状態により強い影響をうけると考えられた。

上記の3疾患については各々こまかい点では差異があるが、全体的な異常所見として、デルタ波成分の活動の低下が著明であり、個々の睡眠脳波の構造要素については、紡錘波の平均振巾の低下、デルタ波成分の出現率と振巾の低下がみとめられた。筋緊張性ジストロフィ-とshy-Drager症候群では紡錘波の平均周波数が増加する所見もみとめられた。比較的脳幹下位の障害の多い疾患でも定量的分析によって大徐波成分の活動低下が著明である点は興味があった。また、睡眠障害と自律系指標との関連については、shy-Drager症候群では予測された通りに、また、OPCAでも、デルタ波成分の少ない睡眠期(たとえば,本研究員らの云うSE期)に比べて、1分間の脈拍数はデルタ波成分の多い睡眠期のほうが増加した。これは正常対照群には認められぬ現象であり、自律系指標の逆説的経過を示すもので極めて興味深い異常所見である。前年度にまとめた定量的自動分析による「紡錘波・デルタ波睡眠図」における正常規準値、自律系指標との相関を対照所見として多系統変性疾患や筋緊張性ジストロフィ-などの睡眠障害を分析した。用いられた神経疾患は自律神経障害を優位にしめす疾患で、この自律系異常がどのように睡眠障害に関与しているか、また、その異常のタイプの分類を検討することを意図した。疾例は東京医科歯科大学精神科および独協医科大学神経内科の協力によって集収された。1)紡錘波・デルタ波睡眠図による所見として、Shy-Drager Syndrome(SDS)は紡錘波パタ-ン、デルタ波パタ-ンは正常群に比較して有意に低値で経過した。個々の紡錘波の構成要素、すなわち、出現率・平均周波数・持続時間・平均振巾の4要素について検討すると、出現率と平均周波数は有意に低値(前者)で周波数は増加した。同様にデルタ波について、出現率・周波数・振巾の3要素を検討すると、出現率と振巾はともに有意に低値であった。また、脊髄小脳変性疾患のうち、自律系症状を示すオリ-ブ・橋・小脳萎縮症(OPCA)はデルタ波パタ-ンが持続的に低値を示した。個々の紡錘波4要素では平均振巾が低い傾向を示した。デルタ波3要素については、出現率が有意に低値であった。さらに筋緊張性ジストロフィ-Myotonic Dystrophy(MD)はOPCA同様にデルタ波パタ-ンの経過は低値であった。個々の紡錘波4要素については平均周波数は有意に速く、平均振巾は低い傾向がみとめられた。デルタ3要素では出現率と振巾はともに有意に低値を示した。2)上記の睡眠図と自律系指標との関連に関して、とくに印象的な異常所見は1分間当り脈博数の係過である。SDSの脈博数経過はデルタ波成分の増加の著しい期間には低下した(すでに他の研究者による発表もある)。OPCAについてもデルタ波成分の少ない期間(75.5±1.4...SD,n=10)にくらべて増加した期間(79.8±1.1...SD,n=10)では明瞭に脈博数が増加した。
凝縮相における電子移動過程のダイナミクスの解明

○分子内電子移動に及ぼす分子内および溶媒の核運動の影響を検討するために、以下にあげるドナーとアクセプターを結合した化合物を合成し検討した。・M(II)-Rh(III)(M=Ru,Os)複核錯体における光誘起電子移動(ET)と逆電子移動(BET)の速度の距離依存性、溶媒依存性、温度依存性、エネルギーギャプ依存性などを検討した結果、Rh(II)錯体中での核の動きがBET速度を支配していることが明らかになった。・Ru(II)-Ru(II)複核錯体を高強度のレーザーで励起すると、両Ru励起状態間でTT消光が起こり、40%程度の収量でRu(III)-Ru(I)状態が生成することが分かった。この電子移動過程について距離依存性などを検討した。・Ru(II)-M(III)(M=Ru,Os)複核錯体のRu(II)の励起状態が分子内電子移動で消光することが分かり、ETとBETの速度の距離依存性、温度依存性を検討した。・非対称なRu(II)-Ru(III)混合原子価錯体の原子価間遷移バンドを近赤外レーザー光で励起すると、フランクコンドン状態からの速い(1ps以内)無輻射失活と溶媒分子の再配列が競争する結果、アセトニトリルなどの緩和の速い溶媒中では中間生成物である混合原子価異性体が生成しそこからのBETが見られたが、緩和の遅い溶媒中では、速やかに基底状態に戻ってしまうことが分かった。・Rh(III)錯体の励起状態には、^3ππ^*状態と^3dd状態がエネルギー的に近接しており、後者は1eV近い大きな再配列を伴う。Rh(bpy)_2(MPBIM)^<3+>で^3dd状態から^3ππ^*状態への内部変換が観測できることが分かり、その速度が錯体内部の核運動とカップルしていることを明らかにした。・亜鉛クロリン-ポルフィリン2元系の電荷分離(CS)と電荷再結合(CR)速度について広範囲の溶媒効果を検討した結果、CR速度が非断熱の電子移動理論に従うことが明らかになった。分子内再配列エネルギーと電子的相ご作用の大きさを決定したところ、大きな共役系をもつポルフィリンでは、電子移動に伴う核の変位が非常に小さいことが分かった。◯0.05GPaから1GPaまでの範囲の圧力下でナノ秒時間分解スペクトルを測定できるシステムを製作した。また、平成7年度に製作を予定していた波長可変ピコ秒時間分解スペクトル測定システムを今年度製作した。◯分子内電子移動に及ぼす核運動の影響を検討するのに適した系を見いだすために、以下にあげるドナーとアクセプターを結合した化合物を合成し検討した。

・Ru(II)-Ru(II)複核錯体を高強度のレーザーで励起すると、両Ru励起状態間でTT消光が起こり、40%程度の収量でRu(III)-Ru(I)状態が生成することが分かった。この電子移動過程について距離依存性などを検討し光化学討論会に報告した。・Ru(II)-M(III)(M=Ru,Os)複核錯体のRu(II)の励起状態が分子内電子移動で消光することが分かり、ETとBETの速度の距離依存性、温度依存性を検討した。非対称なRu(II)-Ru(III)混合原子価錯体の原子価間遷移バンドを近赤外レーザー光で励起すると、フランクコンドン状態からの速い(1ps以内)無輻射失活と溶媒分子の再配列が競争する結果、アセトニトリルなどの緩和の速い溶媒中では中間生成物である混合原子価異性体が生成しそこからのBETが見られたが、緩和の遅い溶媒中では、速やかに基底状態に戻ってしまうことが分かった。Rh(III)錯体の励起状態には、^3ππ^*状態と^3dd状態がエネルギー的に近接しており、後者は1eV近い大きな再配列を伴う。Rh(bpy)_2(MPBIM)^<3+>で^3dd状態から^3ππ^*状態への内部変換が観測できることが分かり、その速度が錯体内部の核運動とカップルしていることを明らかにし、討論会に報告した。・クロリン-ポルフィリン2元系の電荷分離(CS)と電荷再結合(CR)速度について広範囲の溶媒効果を検討した結果、CR速度が非断熱の電子移動理論に従うことが明らかになった。◯分子内電子移動に及ぼす分子内および溶媒の核運動の影響を検討するために、以下にあげるドナーとアクセプターを結合した化合物を合成し検討した。・M(II)-Rh(III)(M=Ru,Os)複核錯体における光誘起電子移動(ET)と逆電子移動(BET)の速度の距離依存性、溶媒依存性、温度依存性、エネルギーギャプ依存性などを検討した結果、Rh(II)錯体中での核の動きがBET速度を支配していることが明らかになった。この電子移動過程について距離依存性などを検討した。・非対称なRu(II)-Ru(III)混合原子価錯体の原子価間遷移バンドを近赤外レーザー光で励起すると、フランクコンドン状態からの速い(1ps以内)無輻射失活と溶媒分子の再配列が競争する結果、アセトニトリルなどの緩和の速い溶媒中では中間生成物である混合原子価異性体が生成しそこからのBETが見られたが、緩和の遅い溶媒中では、速やかに基底状態に戻ってしまうことが分かった。・Ru(III)錯体の励起状態には、^3ππ^*状態と^3dd状態がエネルギー的に近接しており、後者は1eV近い大きな再配列を伴う。Rh(bpy)_2(MPBIM)^<3+>で^3dd状態から^3ππ^*状態への内部変換が観測できることが分かり、その速度が錯体内部の核運動とカップルしていることを明らかにした。・亜鉛クロリン-ポルフィリン2元系の電荷分離(CS)と電荷再結合(CR)速度について広範囲の溶媒効果を検討した結果、CR速度が非断熱の電子移動理論に従うことが明らかになった。分子内再配列エネルギーと電子的相ご作用の大きさを決定したところ、大きな共役系をもつポルフィリンでは、電子移動に伴う核の変位が非常に小さいことが分かった。
結晶方位解析および原子間力顕微鏡によるナノ結晶材料の疲労損傷の微視機構の解明

ECAP法により,平均結晶粒径が300nmの超細粒材料を作製し,その疲労特性を検証した.繰返し疲労下における表面損傷機構を,ナノスケールの同一領域においてEBSD法,AFM法やSEM法などの多角的計測法を統合することにより解明した.まず,SEMによる損傷領域の観察と,AFMによる同一領域の3次元計測を組合せることにより損傷形態を定量的に明らかにした.更に,この同一領域におけるEBSD結晶方位計測を統合することにより,損傷機構のメカニクスを解明した.その結果,疲労損傷部は結晶方位が一致した粗大領域となっていることが明らかとなった.同一領域の損傷前の観察では超細粒結晶が計測されていたため,本材は疲労過程において結晶粒が粗大化するプロセスを伴うことが明らかとなった.ナノスケール解析の結果,繰返し疲労によりすべり損傷が発生し,すべり先端の応力集中により損傷付近の結晶方位が回転することが解った.これにより結晶方位の一致した領域ですべりが成長し,結晶粒の粗大化が進展することを解明した.これは通常の比較的粗大な結晶粒を有する材料とは大幅に異なる挙動である.ECAP材では超細粒化により機械的強度の上昇が得られるが,疲労過程においては結晶粒の粗大化により疲労強度がHall-Petch則で予測されるよりも低下することを示しており,機械構造物の設計においては危険側に材料特性がシフトすることを意味している.本研究により結晶粒の粗大化およびそれに伴う疲労強度の低下を解明したことは,実用化への指針を構築する上で意義深いと言える.また,き裂伝ぱ挙動を詳細に観察した結果,この結晶粒粗大化挙動は応力拡大係数に依存することが明らかとなった.粗大化は特に疲労き裂伝ぱの下限界付近で顕著になっており,逆に高速伝ぱ領域では観察されなかった.つまり,実用化においては低応力側・長寿命側において疲労特性が劣化することが多いため配慮が必要となることを本研究で明らかにした.ECAP法により,ナノスケールの結晶を含有する超細粒材料を作製した.ナノスケールの結晶では粒界すべりが発生すると見込まれる一方,比較的粗大な粒では粒内すべりが発生すると考えられるため,粒内すべり変形の観察が比較的容易なCuを使用した.作製した材料の機械特性の評価,およびEBSD法によるひずみの評価に基づき,ルートBcの加工による12回の加工パスを施した場合に最適な素材ができることを確認した.また,EBSD法において1020ナノメートル程度の測定ステップでの計測を可能とするため,計測時のドリフトを最小限に留める操作方法ならびに,試料表面の仕上げ方法を確立した.これにより,結晶粒径が数十ナノメートルの結晶粒のEBSD計測が可能となった.また,得られた超細粒材料を熱処理することにより,粗大結晶を有する比較材を複数製作した.平滑材に単軸の引張り負荷を与え,塑性変形過程における結晶方位解析を行った.測定領域として約500個の結晶粒を抽出し,塑性ひずみに対する結晶方位の変化や粒内のミスオリエンテーションの変化を計測した.この結果,数100ナノメートル以下の結晶粒において,粒内のミスオリエンテーションの変化が小さく,かつ結晶方位の回転が大きいことがわかった.つまり,これらの結晶粒では結晶が粒界ですべっていることがわかった.また,比較的粗大な結晶粒では,粒内すべりが観察され,これらに対してシュミッド因子やテイラー因子を適用した解析を行った.以上から,H18年度に取り組む疲労特性評価に重要となる静的負荷時の本材料の基礎データを得ることができた.ECAP法により,平均結晶粒径が300nmの超細粒材料を作製し,その疲労特性を検証した.繰返し疲労下における表面損傷機構を,ナノスケールの同一領域においてEBSD法,AFM法やSEM法などの多角的計測法を統合することにより解明した.まず,SEMによる損傷領域の観察と,AFMによる同一領域の3次元計測を組合せることにより損傷形態を定量的に明らかにした.更に,この同一領域におけるEBSD結晶方位計測を統合することにより,損傷機構のメカニクスを解明した.その結果,疲労損傷部は結晶方位が一致した粗大領域となっていることが明らかとなった.同一領域の損傷前の観察では超細粒結晶が計測されていたため,本材は疲労過程において結晶粒が粗大化するプロセスを伴うことが明らかとなった.ナノスケール解析の結果,繰返し疲労によりすべり損傷が発生し,すべり先端の応力集中により損傷付近の結晶方位が回転することが解った.これにより結晶方位の一致した領域ですべりが成長し,結晶粒の粗大化が進展することを解明した.これは通常の比較的粗大な結晶粒を有する材料とは大幅に異なる挙動である.ECAP材では超細粒化により機械的強度の上昇が得られるが,疲労過程においては結晶粒の粗大化により疲労強度がHall-Petch則で予測されるよりも低下することを示しており,機械構造物の設計においては危険側に材料特性がシフトすることを意味している.本研究により結晶粒の粗大化およびそれに伴う疲労強度の低下を解明したことは,実用化への指針を構築する上で意義深いと言える.また,き裂伝ぱ挙動を詳細に観察した結果,この結晶粒粗大化挙動は応力拡大係数に依存することが明らかとなった.粗大化は特に疲労き裂伝ぱの下限界付近で顕著になっており,逆に高速伝ぱ領域では観察されなかった.つまり,実用化においては低応力側・長寿命側において疲労特性が劣化することが多いため配慮が必要となることを本研究で明らかにした.