hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大量放射線被ばくに対する混合臍帯血移植治療の確立と作用機序解明

大量放射線被ばくによって失われた造血系の回復には臍帯血移植が1つの有効な治療手段となる。本研究では、被ばく医療に適した混合臍帯血移植についてマウスモデルを用いて検証した。高い救命効果は、予想に反してレシピエントと組織適合性抗原(MHC)型が異なる臍帯血ソース同士を混合移植した際に見られた。また、その異系混合臍帯血移植は致死量放射線照射により失われたレシピエント自身の造血系を復活させる効果を有していた。放射線ばく露個体自身の造血系が回復することは正常な免疫機能を維持する上でも有益と考えられる。これらの結果は、被ばく医療に特化した混合臍帯血移植における異系臍帯血ソース使用の有効性を示唆する。本研究は、核施設従事者が全身大量放射線被ばくした場合に対応できる混合臍帯血移植法の最適条件の確立と回復機序の解明をマウスモデルで検証することを目的とする。臍帯血移植の問題として「一人の妊婦から得られる細胞数では一人の患者の需要を満たせない」ことが挙げられている。混合臍帯血移植はこの数的限界を克服する画期的な移植法として期待されている。本年度は致死量放射線照射マウスに3系統の胎児マウスから採取した臍帯血から2種類ずつを等量混合移植(計3通り)し、その救命効果と造血機能回復の特性について検証した。その結果、致死量放射線照射マウスの高い救命効果がどの組み合わせの混合移植でも認められたことから、この移植法の有効性が実証された。移植後、これらの生存マウスには放射線照射で失われた血液細胞に代わり新たな血液細胞が生じていた。また移植マウスの血液細胞は、混合した2種類の臍帯血のうち移植マウスと組織適合性抗原(MHC)が適合した側の造血幹細胞で優先的に血液細胞が再構築され易いという興味ある特性が明らかとなった。一方、混合したどちらの臍帯血も移植マウスとMHCが一致しない場合には移植マウス自身の造血幹細胞で再び血液細胞が回復していた。次年度は、(1)どのような機序でMHC適合側の臍帯血のみが優位に造血系回復に関われるのか、(2)造血系回復に関与できないMHC不適合側の臍帯血が担う役割は何か、この2点について重点的に検証する予定である。本研究は核施設従事者が全身大量放射線被ばくした場合に対応できる混合臍帯血移植法の実用化を目指した基礎研究である。今後長期間を要する廃炉計画等を遂行する上で、この医療法を確立することは重要な課題である。臍帯血移植は多くの免疫学的利点も持つ移植法であるが「一人の妊婦から得られる臍帯血のみでは一人の患者の需要を満たせない」という弱点がある。この弱点を補う方法として複数の臍帯血を混ぜ合わせて使用する混合臍帯血移植がある。この移植法の検証はこれまで動物モデルが確立されていなかったため具体的な効果が明らかでなく、理論が先行する状況であった。本研究ではマウスモデルを用いて全身大量放射線被ばくに対する混合臍帯血移植の有効性を検証した。この2年間の実績として、(1)混合臍帯血移植は致死量放射線暴露に対しても救命効果を発揮できること、(2)移植した2種類の臍帯血のうち、組織適合性抗原が一致した側のものが優先的に造血機能回復に携わること、(3)この移植で再構築された血液細胞(免疫細胞)が正常な機能を有していることが明らかとなった。純系マウスモデルを用いたことで、この免疫法のこれまで想像できなかった様々な免疫学的特性が明らかになりつつある。これまでの結果からも全身大量放射線暴露個体に対する混合臍帯血移植の有効性が窺える。1999年茨城県東海村のウラン加工施設での高線量被ばく事故では、失われた造血機能回復のため骨髄移植が実施された。同じ作用を持つ臍帯血移植は成熟T細胞をほとんど含まないことから拒絶反応が起こり難いという長所がある反面、一人の妊婦から得られる臍帯血では一人の患者の需要を満たせないという短所がある。したがって、臍帯血移植を実用的な治療法として確立するにはこの数的限界を克服する必要がある。複数の臍帯血を混合して移植する混合臍帯血移植はすでに国内外で開始されているが、移植後の解析は患者の臨床的な経過観察にとどまり本格的な学術的検証は行われていない。本研究で申請者は被ばく医療に特化した混合臍帯血移植を念頭にその有効性をマウスモデルで検証し、次のような興味深い研究成果を得た。当初、致死量放射線照射した移植マウスと同じ系統由来の臍帯血が含まれた混合移植の方が高い生存率を示すと予想していたが、実際には全く別系統由来の臍帯血を混合移植した方がはるかに生存率は高く、しかもその生存マウスの造血機能はその生存マウス自身のもので回復していた。白血病治療のように新たな造血系と入れ替える必要のない被ばく医療にとって、被ばく者自身の造血系が回復することは有益と考えられる。また末梢血の内容を調べたところ、すべての血球細胞の再構築が確認できた。すなわち別系統由来の臍帯血移植ソース(組織適合性抗原一致を必要としない)が使用できることが、この被ばく医療に特化した混合臍帯血移植の特徴と結論づけられた。

大量放射線被ばくによって失われた造血系の回復には臍帯血移植が1つの有効な治療手段となる。本研究では、被ばく医療に適した混合臍帯血移植についてマウスモデルを用いて検証した。高い救命効果は、予想に反してレシピエントと組織適合性抗原(MHC)型が異なる臍帯血ソース同士を混合移植した際に見られた。また、その異系混合臍帯血移植は致死量放射線照射により失われたレシピエント自身の造血系を復活させる効果を有していた。放射線ばく露個体自身の造血系が回復することは正常な免疫機能を維持する上でも有益と考えられる。これらの結果は、被ばく医療に特化した混合臍帯血移植における異系臍帯血ソース使用の有効性を示唆する。マウス混合臍帯血移植モデルから、(1)致死量に相当する放射線暴露にも救命効果を発揮したこと、(2)移植により再構築した血液細胞(免疫細胞)が正常な免疫機能を有していることが明確になり、この移植の最大の目的である治療としての有効性が明らかとなった。したがって、本研究の達成度はおおむね順調と言える(ここまでの成果に関して論文作成中)。残る課題として、造血機能回復に至る過程で繰り広げられる混合臍帯血移植の特性に関するメカニズムの解明がある。免疫学混合臍帯血移植の全身大量放射線暴露個体に対する臨床的有効性はほぼ間違いないと考えられる。残り1年での研究目標として、(1)なぜ混合移植したうち、組織適合性抗原が一致した臍帯血が優先的に造血機能再構築に関わるのか、(2)造血機能再構築に関われなかったもう一方の臍帯血の役割は何か、この2点について検証する。(1)に関しては放射線暴露個体に存在する骨髄T細胞がこの調節に関与することがこれまでの検証で明らかになりつつある。マウス混合臍帯血移植モデルを用いてこの移植法の高い救命効果が確認できた。また混合臍帯移植ではMHC適合性が血液細胞回復の主導権を握ることが見出され、今後何を検討すれば混合臍帯血移植が放射線被ばく医療として有効かが明確になった。研究進捗との兼ね合いから平成26年度配分金全額を使用する必要がなくなったため。移植マウスでは混合移植したうち、MHC適合側の造血幹細胞で優位に血液細胞が再構築されたことから、放射線照射後、移植マウスに残存するT細胞がこの選択機構に関与している可能性がある。この原因T細胞として造血幹細胞の定住場所である骨髄に局在するCD44+メモリーT細胞をターゲットとする。このT細胞はMHC不適合細胞を高感度で認識、排除する能力を有することが知られている。そこで次年度は、骨髄内CD44+メモリーT細胞がMHC不適合側の造血幹細胞による血液細胞回復を排除しているかをインビボ並びにインビトロ実験で検証する。さらにMHC不適合臍帯血が混合臍帯血移植で果たす役割も合わせて検証する予定である。次年度(平成27年度)に物品費として使用する予定である。研究進捗との兼ね合いから平成25年度配分金全額を使用する必要がなくなったため。次年度(平成26年度)に物品費として使用する予定である。
オキシトシン療法による自閉症スペクトラム障害者の自己観の変化に関する脳科学的研究

幼児から成人までの自閉スペクトラム症児・者を対象に、自我意識に特に注目して、心理学的、脳機能画像学的、脳構造画像学的、およびオキシトシンを使用した薬理学的研究を行った。その結果、例えば、自閉症者が他者へ共感を示す時、その他者は定型発達の特徴ではなく自閉症の特徴を有する他者であることが心理学的課題により示され、自閉症の特徴を有する他者に共感を示している時に、自我に関連するとされる内側前頭前野の賦活が示された。自閉症スペクトラム障害(AutismSpectrum Disorder, ASD)は治療法のない、生来性の疾患であり、中核症状である対人交流の問題(社会性障害)は、本人や家族を苦悩させるだけでなく、その持つ意味は社会心理学や哲学にも重要なつながりを有している。オキシトシンが生物の個体の相互関係に重要な働きを有していることが、近年、ますます明らかになってきている。オキシトシンがASDの治療に何らかの良い影響を与えるのではないかという観点から、この5年間、世界各地で長期投与の臨床試験が行われている。この際の問題は、対人交流の障害の改善をどのような指標でとらえるかということである。一方で、社会性の障害を自我意識の障害の観点からとらえることもできる。すると自我意識を何らかの指標でとらえることができるとすれば、治療評価の指標として使用できるかもしれない。私たちは、知能障害を有する成人男性の自閉症者を対象とする、オキシトシンを使用した臨床試験に、同時期、携わっていた。臨床試験中に隔週に受診する対象者とのplay sessionを繰り返すうちに、会話することのできない彼らの症状の、オキシトシン(あるいはプラセボ)による改善を、日常生活上の対人的な行動によってとらえることはできないかと考えた。今後、発展した形で行われる、知能障害のないASD者を対象とした臨床試験において、自らの内面をある程度語ることのできる彼らの体験と、日常生活の対人的な挿話の関連性を検討することにより、評価指標の作成につなげられる可能性が出てきている。さらに、アイトラッカーを使用した自動的心の理論課題の作成を行ってきた。この課題による結果と、日常生活上の対人的な行動の変化の関連性を検討する計画を立てた。115人の自閉症スペクトラム障害者(ASD)および15人の定型発達者(TD)を対象に、ASD的主人公の物語(ASD物語)とTD主人公の物語(TD物語)を読んでいる間のfMRIを撮像した、またASD傾向の把握のためにAutism-spectrum Quotient(AQ)を求めた。その結果、ASDではASD物語を、TDではTD物語を読んでいる時に腹側内側前頭前野(ventromedial prefrontasl cortes, vmPFC)の活性が有意に増大した。また、この時、TDではvmPFCと上側頭回との間のfunctional connectivities(FCs)が関与していたが、ASDでは別の部位が関与していた。このことはASD傾向の強い人はASDに亜型の共感を抱くことを示唆している。219名のASD、21人のTDを対象に安静時のfMRIを撮像し、default mode network(DMN)内の各部位のresting-state FCs(rs-FCs)を解析した。その結果、DMN内のrs-FCsの強さはASD、TDともにASD傾向と有意に逆の相関を示した。このことはrs-FCsが自閉症傾向を把握するbiomarkerとなりうることを示唆している。3一方で、併行して行ったオキシトシンによるASDを対象とした臨床試験の経験から、日常生活における種々のエピソードが、オキシトシンによる対人的なコミュニケーションの障害や社会性の障害の変化をとらえる評価法になりうる感触を得ていた。そこでASD本人および家族による日記の中に含まれる、自らを振り返る、あるいは他者に配慮を示す言動の解析を行い、DMN内のrs-FCsの程度との関連を検討することが今後の課題となると考えている。自閉スペクトラム症(Autism Spectrum Disorder, ASD)は、治療法のない、生来性の疾患であり、中核症状の一つである相互的な対人交流およびコミュニケーションの問題(社会性の障害)は、本人や家族を苦悩させるだけでなく、その持つ意味は哲学や社会心理学とも重要なつながりを有している。脳下垂体ホルモンであるオキシトシンが生物の個体の相互関係に重要な働きを有していることが、近年、次々と明らかになってきた。オキシトシンがASDの治療に何らかの役割を果たせるのではないかという観点から、この10年間、世界各地で長期投与の臨床試験が行われてきている。この際の問題は、社会性の障害の改善をどのような指標でとらえるかということである。われわれは社会性の障害を自我意識の障害の観点からとらえることができると仮定し、自我意識を何らかの指標でとらえることができれば、治療評価の指標として使用できる可能性を探ってきた。しかし、自我意識の障害を生物学的に直接にとらえることは容易ではないことが研究中に判明してきた。そこで、われわれの周辺で行われている関連研究と結び付け、社会性の障害を念頭に置いた検討を続けた。その内容を具体的に挙げる。第一に、同時期に行われていた知的障害を有する成人男性ASDを対象としたオキシトシンによる臨床試験のデータから、日常生活の中に、あるいは彼らとのplay sessionの中に、対人交流の変化として捉えられる可能性のある言動が得られる可能性を示唆した。第二にASD成人の視線解析により、ASD児童と同様に、ヒトよりもモノへの注視が多いことを提示した。

第三にASD児童の自閉症重症度の時間経過の中での変化が、その母親の自閉症傾向との変化と関連している可能性を示した。これらの結果は臨床試験に社会性の障害の変化の評価に使用できる可能性があることを示している。幼児から成人までの自閉スペクトラム症児・者を対象に、自我意識に特に注目して、心理学的、脳機能画像学的、脳構造画像学的、およびオキシトシンを使用した薬理学的研究を行った。その結果、例えば、自閉症者が他者へ共感を示す時、その他者は定型発達の特徴ではなく自閉症の特徴を有する他者であることが心理学的課題により示され、自閉症の特徴を有する他者に共感を示している時に、自我に関連するとされる内側前頭前野の賦活が示された。自閉症スペクトラム障害を対象に共感や自己に関するfMRIを撮像し、2本の論文を公表することができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。児童青年精神医学日常生活にみられる種々のエピソードには、自らを振り返る、あるいは他者に配慮を示す言動が含まれている。自閉症スペクトラム障害ではこのような言動が少ないと考えられ、またこれらは自己と関連する言動である。このような言動を採取するために、日記を用いる。その結果と、default mode network内のresting-state functional connectivitiesとの関連を検討する予定である。自閉症スペクトラム障害者が、日常生活において示す対人的な交流の収集が、オキシトシンによる改善の指標に使用できるか可能性を示した。この点について論文化を進めている。論文化に必要な英文校正が不要になったことのため、次年度に対象者に支払う謝金が必要なことが判明したため、当該の次年度使用額が発生した。作成中の自動的心の理論課題の結果、従来から行っている自我に関する課題を用いたfMRI記録の結果との関連性を、オキシトシン使用時とプラセボ使用時とにおいて比較検討する。そのことにより、今後、発展した形で施行される予定のオキシトシン臨床試験に役立てる。論文作成時の出版費および対象者への謝金に使用する予定である。論文の英文校正や出版費に使用する予定の金額が次年度に持ち越されたため。論文作成を完成する。
安定期におけるナショナリズム:冷戦後日本のアイデンティティとその変化

研究成果として、1)戦後日本のナショナリズムの要素となる40個のコードを記載するコーディング・マニュアルの作成、2)戦後首相の所信表明・施政方針演説、そしてこの演説に対する最大野党代表の質疑と大手新聞社3社の社説のデータベース化(収集・電子化・整理)、3)コーダー間の信頼性を確認するデータベースのコーディング結果などがあげられる。冷戦後の日本におけるナショナリズムの強弱や変動を計量的に説明しようとするのが、本研究の目的である。近代民主主義国家を対象とすると、「民族・国民」と「国家」の繋がりは既に形成されているため、ナショナリズム自体が、既存の繋がりを再確認する過程もしくは、新たな繋がりを作る過程となる。本研究では、この繋がりを形成するための手段として主に政治家が使用する「ナショナル・ナラティヴ」(国家形成や国家像などに関する逸話)に焦点を絞り、ナショナリズムを幾つかの「ナショナル・ナラティヴ」に分類し、一定の基準によって選出された政治レトリックを量的に内容分析することにより、近年、特に冷戦中と冷戦後の日本のナショナリズムがどのような変化を遂げたかを明らかにしていく。研究方法として、戦後日本史に関する和書や洋書を調べることにより、最も顕著で継続性があると思われる「ナショナル・ナラティヴ」を選定し、コーディング・マニュアルを作成した。そして、第四次吉田内閣以降の国会開会式で行われた所信表明演説、施政方針演説、野党代表演説、それらに関連した朝日、毎日、読売の新聞社説のデータ収集し、電子化されていない部分の電子化を業者に委託した。内容分析を実施するため、研究支援者として大学院生1名と大学生1名をコーダーとして起用し、上記コーディング・マニュアルに定めたコーディング方法を20時間以上習得させた。2名のコーダーが、政治レトリック内のそれぞれの「ナショナル・ナラティヴ」をコーディングし、コーダー間の信頼性を検証しながら、一部のデータをコーディングした。研究成果として、三つあげられます:1)コーディング・マニュアルの作成、2)上記の演説と社説の収集・電子化・データベース化の完成、3)このデータの一部のコーディング(平成20年度完成予定)。本研究の目的は、冷戦後の日本におけるナショナリズムの強弱や変動を計量的に説明しようとするものである。近代民主主義国家において、「民族・国民」と「国家」の繋がりは既に形成されているため、ナショナリズム自体が、既存の繋がりを再確認する過程もしくは、新たな繋がりを作る過程となる。本研究では、この繋がりを形成するための手段として主に政治家が使用する「ナショナル・ナラティヴ」(国家形成や国家像などに関する逸話)に焦点を絞り、ナショナリズムを幾つかの「ナショナル・ナラティヴ」に分類し、冷戦後の日本のナショナリズムがどのような変化を遂げたかを明らかにしていく。研究方法として、戦後日本史に最も顕著で継続性があると思われる「ナショナル・ナラティヴ」を選定し、コーディング・マニュアルを作成し、戦後日本の総理大臣の演説、さらにそれらに関連した野党代表演説や新聞社説のデータ化を終了。量的内容分析を実施するため、研究支援者をコーダーとして起用し、上記コーディング・マニュアルに定めたコーディング方法を習得させ、データ内の「ナショナル・ナラティヴ」をコーディングし、コーダー問の信頼性を検証しながら、昨年度までに一部のデータをコーディングした。本年度から、コーダー間の信頼性の高いコードを選出し、データのコーディングを継続した。研究成果として、1)コーディング・マニュアルの作成、2)演説と社説のデータベース化、3)データのコーディング結果などがあげられる。今後、コーディング結果を分析し、冷戦後の日本のナショナリズムがどのような変化を遂げたかを明らかにし、論文にまとめる。
食育支援のための「食と咀しゃく」をテーマにした学校保健教育効果の評価に関する研究

本研究は「食育」を歯科保健の立場,特に歯・口の機能という視点から,食育支援のための授業プログラムの作成と実践活動を小学校において,学校保健教育の中で行い,その効果として児童の行動変容を評価することを研究目的とするものである。調査対象は小学校3年生から6年生の男子1545名,女子1456名の計3001名である。健康教育の効果は生活習慣,食習慣の関するセルフチェックシートを用いて行った。その結果,生活習慣,口腔衛生習慣に関す項目で僅かではあるが改善傾向にあることがわかった。また,むし歯予防のための行動として,「歯磨きをする」,「よくかんで食べる」,「フッ素入り歯磨き粉を使う」との回答が多かった。本年度は,昨年度作成した「噛むこと」をテーマにした保健教育教材プログラムに基づき,昨年度と同様に,小学校高学年を対象に保健指導を開始した。実施実績は9校,参加児童数541名であった。保健教育教材プログラム内容は小学校高学年が理解できる内容で構成してあるもので,「健全な口腔機能育成のための指針」(日本学校歯科医会発刊)で実践例として示されている内容に対応する内容である。本プログラムの概要は,昨年度報告した通りで,「健康づくり」を柱として,「よく噛むためにはどのようのしたらよいのか」を問いかけ,噛むことの重要性を「噛む効果の体験学習」を通して学ばせるもとした。また「よく噛むためにはどのようのしたらよいのか」から生活習慣を振り返らせることにより,「良好な生活習慣の形成」特に「早寝」「早起き」「朝ごはん」の習慣形成の獲得を支援する内容とした。また,本プログラムの特色を出すため,「噛む効果の体験学習」の教材として噛むことによって色調が緑から赤へ変化する“咀嚼能力判定ガム"と赤と青のガムを同時に噛んでもらい,その混ざり具合を評価する“混合力評価ガム"を使用した。評価方法については,「歯・口の健康と食べる機能II」(日本学校保健会発刊)に示されているセルフチェックカードを応用し,保健教育実施直前(事前調査)と,実施1か月後(事後調査)に自記式にて行った。また,保健教育実施直後には本プログラムの印象と理解度についてのアンケート調査(質問紙1)と,1か月後には本プログラム内容の記憶状況と提示した目標の実践状況に関するアンケート調査(質問紙2)を行なった。本年度分のアンケート調査用紙は現在回収中であり,返却のあった対象校から順次データのチェックを行っている。国民運動を目指している「食育」を歯科保健の立場、特に歯・口の機能という視点から、食育支援のための授業プログラムの作成と実践活動を小学校において、学校保健教育の中で行い、その効果として児童の行動変容を評価することを目的に研究を行った。保健教育教材プログラムは小学校高学年が理解できる内容とし、「健全な口腔機能育成のための指針」(日本学校歯科医会発刊)で実践例として示されている内容に対応するように作成した。プログラムの概要は、「健康づくり」を柱として、噛むことの重要性を「噛む効果の体験学習」を通して学ばせるもとした。また「よく噛むためにはどのようのしたらよいのか」から生活習慣を振り返らせることにより、「良好な生活習慣の形成」特に「早寝」「早起き」「朝ごはん」の習慣形成の獲得を支援する内容とした。また、本プログラムの特色を出すため、「噛む効果の体験学習」の教材として噛むことによって色調が緑から赤へ変化する“咀嚼能力判定ガム"と赤と青のガムを同時に噛んでもらい、その混ざり具合を評価する“混合力評価ガム"を使用した。評価方法については、「歯・口の健康と食べる機能II」(日本学校保健会発刊)に示されているセルフチェックカードを応用し、保健教育実施直前(事前調査)と、実施1か月後(事後調査)に自記式にて行った。また、保健教育実施直後には本プログラムの印象と理解度についてのアンケート調査(質問紙1)と、1か月後には本プログラム内容の記憶状況と提示した目標の実践状況に関するアンケート調査(質問紙2)を行なった。実施実績は48校、参加児童数3605名であった。分析対象は実施校のうち、事前・事後の質問調査が回収可能であった41校。3007名とした。回収に多遅れがあったため、年度内の学会等への発表は間に合わなかったが、現在入力は完了しており、今年度の秋季学会発表および論文作成の準備を行っている。本年度は,まず「噛むこと」をテーマにした保健教育教材プログラムの作成を行った。さらに,本プログラムに基づき,小学校高学年を対象に保健学習を開始した。実施実績は9校であった。

作成プログラム内容は小学校高学年が理解できる内容で構成し,「健全な口腔機能育成のための指針」(日本学校歯科医会発刊)で実践例として示されている内容のうち,「よく噛むこと」と「よい生活習慣形成を」に対応する内容で作成した。本プログラムの概要は,「健康つくり」を柱として,「よく噛むためにはどのようのしたらよいのか」を問いかけ,噛むことの重要性を「噛む効果の体験学習」を通して学ばせるもとした。また「よく噛むためにはどのようのしたらよいのか」から生活習慣を振り返らせることにより,「良好な生活習慣の形成」特に「早寝」「早起き」「朝ごはん」の習慣形成の獲得を支援する内容とした。また,本プログラムの特色を出すため,「噛む効果の体験学習」の教材として噛むことによって色調が緑から赤へ変化する"咀嚼能力判定ガム"と赤と青のガムを同時に噛んでもらい,その混ざり具合を評価する"混合力評価ガム"を使用した。評価方法については,「歯・口の健康と食べる機能II」(日本学校保健会発刊)に示されているセルフチェックカードを応用した。このセルフチェックカードを保健教育実施直前(事前調査)と,実施1か月後(事後調査)に自記式にて行った。また,保健教育実施直後には本プログラムの印象と理解度についてのアンケート調査(質問紙1)と,1か月後には本プログラム内容の記憶状況と提示した目標の実践状況に関するアンケート調査(質問紙2)を行なった。これらアンケート調査用紙は現在回収中であり,返却のあった対象校から順次データのチェックを行っている。本年度は,予定通りの実施校は9校であった。一昨年度は,東日本大震災の影響で,対象校の決定,受け入れ態勢の整備の遅れなどから,保健指導実施時期に遅れが生じたが,本年度は,保健活動実施の障害となる事項もなく,円滑に遂行することができた。また,昨年度実施校は全て,中規模校,小規模校であったため,参加児童数は541名と,一昨年度の747名より少人数であったが,2年間の参加者数は1288名となり,当初,本研究での対象者数の目標であった1000名に到達することができた。また,一昨年度同様に,年中に保健指導および事後調査の両方を実施することができず,調査用紙の回収時期が遅くなってしったケースや,回収方法も事前事後アンケートを一括して送付・返却の形式をとっているため,返却時期にばらつきが生じてしまった。そのため,データ入力にも遅れが生じているが,現在,逐次データ入力を開始している。当初の予定通り,保健教育教材プログラムの作成については問題なく行うことができた。また初年度の実施校は510校を予定していたが,平成23年度保健指導実績校が9校ということで,ほぼ,目標を達成できた。しかしながら,東日本大震災の影響で,対象校の決定,受け入れ態勢の整備の遅れなどがあり,保健指導実施時期が平成23年後半および年明けにずれ込んでしまった。そのため,平成23年中に保健指導および事後調査の両方を実施することができず,調査用紙の回収が本年3月までかかり,それにともない,データ入力にも大幅な遅れが生じてしまい,年度年にデータ集計まで行うことができなかった。現在,入力開始準備をしており,この遅れは十分に取り戻せる予定である。3年目(平成25年度)に関しては,一昨年・昨年度と同様に,学校での保健指導と調査を実施していく。ただし,本年度は研究最終年であることから,質問票の回収時間を考慮して,実施時期を早く校は昨年度実績よりも,少なくなることが予測される。現在のところ9校を予定している。
多肢選択式テストによる認知スキルの修得状態の診断に関する研究

教科・科目フリー型の総合試験の試作問題(多肢選択式)の中から、方向把握問題の解答方略に着目して、様々な仕事や課題の遂行に必要な資質因子や他の空間テストの得点との関係を分析した。正答を得るのに有利な解答方略の使用と「数理的素養・図の取り扱い」因子得点に有意な関連が認められ、非教科型試験による資質評価の可能性が示唆された。本研究は,情報把握力,論理的思考力,分析力などの高次の能力を測ろうとする多肢選択式テストに関して,要求される認知スキルの構造を同定して,各受験者の解答データから認知スキルの修得状態に関する診断情報を引き出そうとするものである.今年度は,情報把握力,論理的思考力,読解力などを測定する目的で試作された教科・科目フリー型の多肢選択式テストのうち,平面上の方向把握を扱った問題を題材に,課題遂行や問題解決に必要とされる能力・資質に関する因子と問題解決方略との関係を分析して,認知スキルを同定するための手がかりとした.問題冊子の余白に解答者が残したメモ描きを手がかりに解答方略を推定して分類すると共に,様々な課題の遂行に必要な47の能力・資質の習得度に関する自己評価データから,因子分析によって7つの因子を抽出した.そして,解答に用いた方略によって,課題遂行や問題解決に必要とされる能力・資質に関する因子得点に違いがあるかどうかを検討した.その結果,より複雑な条件を吟味する必要のある設問では,「数理的素養・図の取り扱い」因子と,組合せを列挙したリストを作成して消去法による吟味を行う解答方略を使用するかどうか,との間に強い関連が認められた.「読解力・表現力」「創造力・多元的判断・論理的思考」「対人的親和性・献身性」「自然・社会・人間への関心」「情報処理・機器操作」の因子は,線分や矢印の図を描いて吟味する方略を使用するかどうか,との間に関連が認められた.以上の検討結果を,日本図学会2009年度秋季大会において口頭発表した.本研究は,情報把握力,論理的思考力,分析力などの高次の能力を測ろうとする多肢選択式テストに関して,要求される認知スキルの構造を同定して,各受験者の解答データから認知スキルの修得状態に関する診断情報を引き出そうとするものである。テスト項目が測ろうとする認知スキルのうちどの部分が不足しているのかを,各受験者について分類できれば,多肢選択式テストの診断的な利用に繋がることが期待される。今年度は,教科・科目フリー型の総合試験の試作問題(多肢選択式)の中から,平面上における方向把握を扱った問題に関して,これまでに得られた結果をまとめて第14回図学国際会議において発表した。能力・資質の習得度に関する自己評価データから因子分析で抽出した「数理的素養・図の取り扱い」「情報処理・機器操作」「芸術への関心」の資質因子が平面上における方向把握を扱った設問の正誤と関連があること,より複雑な条件を吟味する必要のある設問ではいくつかの因子得点と強い関連を持つ方略が認められること,などの分析結果を発表して,研究者との意見交換を行った。さらに,方略の分類基準の頑健性や多様性を再吟味するためのデータとして,新たな被験者を対象に,平面上における方向把握に関する問題を解かせると共に,立体の切断形状の把握に関する問題も同時に解かせた。現在,これらの新たなデータについての分析を行っている。また,被験者の認知スキルの修得状態を分類するために,ルールスペース法に関する文献を収集して,適用の可能性についての検討を行っている。本研究は,情報把握力,論理的思考力,分析力などの高次の能力を測ろうとする多肢選択式テストに関して,要求される認知スキルの構造を同定して,各受験者の解答データから認知スキルの修得状態に関する診断情報を引き出そうとするものである。教科・科目フリー型の総合試験の試作問題(多肢選択式)の中から,平面上における方向把握を扱った問題を解く際に用いる方略に着目して,大学1年生を被験者として,他の空間テストの成績や図法幾何学の修得との関係を分析した.平面の方向把握に用いる方略と,立体の切断形状の把握や新たな知識の修得との関連の有無を調べることで,試作問題の診断的利用の可能性について検討した.立体の切断形状の把握に関する問題については,方向把握問題の正誤や解答方略と有意な関係は認められなかった.図法幾何学の修得については,一部の作図問題において,方向把握問題で用いた解答方略によって成績に有意な違いが認められた.方向把握問題で抽象度の高い方略を用いた者が,難易度の高い作図問題で高得点を取る傾向が示唆された.得られた結果の一部は,日本図学会2011年度秋季大会において口頭発表した.さらに,平成24年度に開催される国際会議での発表に向けた分析を行った.
Foci on FISH法を用いた染色体転座によるATM持続的活性化の証明

リン酸化ヒストンH2AXの蛍光免疫染色と染色体FISHを組み合わせたFoci on FISH法を確立し、染色体転座の一種である二動原体染色体上でH2AXのリン酸化が起こっていること、すなわちATM蛋白質の持続的活性化が起こっていることを証明した。さらにATMがp53依存的な細胞周期チェックポイントおよびDNA-PK依存的なDNA二重鎖切断修復経路を介して放射線照射後の染色体転座の頻度を抑制していることを解明した。本研究の目的は、染色体転座などの誤ったDNA二重鎖切断再結合部位においてATMが持続的に活性化していることを直接的かつ可視的に証明するというものであった。そのためには、ATM kinaseの基質であるヒストンH2AXのリン酸化をATM活性化の指標とし、このリン酸化H2AXのフォーカスをFISHプローブで染色した染色体上で検出する「Foci on FISH法」が不可欠であったが、平成21年度はこの技術の確立に成功した。最新のプロトコールは以下の通りである。細胞にガンマ線を照射後、分裂期を回収し、氷冷100%メタノールで30分固定。その後1xPBSで洗い、抗リン酸化H2AX抗体を1時間反応、1xPBSで2度洗浄後、ビオチン化2次抗体を1時間反応。1xPBSで2度洗浄後、ストレプトアビジン化ホースラディッシュペルオキシダーゼを1時間反応。1xPBSで2度洗浄後、ビオチンチラミドを10分反応。1xPBSで2度洗浄後、カルノー固定液(メタノール:酢酸=3:1)を30分処理し、定量のカルノー液で再懸濁し、スライドガラス上に滴下し、染色体を展開。1-3日乾燥後、スライドガラスの細胞上にFISHプローブをのせ、80°C,3分変性。その後37°Cインキュベーター内で2-3時間ゲノムDNAとプローブをハイブリダイゼーション。70%ホルムアミド/1xSSCで2度洗浄後、ストレプトアビジン化AlexaFluorを1時間反応させ、ビオチンチラミドシグナルに変換したリン酸化H2AXシグナルを蛍光標識化。以上の手順により、染色体転座の融合部位上においてリン酸化H2AXフォーカスを検出することができた。フォーカス陽性の染色体転座の頻度は来年度詳細に解析を行う予定である。本研究の目的は、従来不可能であった染色体FISHとリン酸化ヒストンH2AX(γ-H2AX)の蛍光免疫染色を組み合わせる手法(Foci on FISH法)を確立し、DNA二重鎖切断末端だけではなく、染色体転座上においても、H2AXのリン酸化、すなわちATMの活性化が持続していることを証明することであった。昨年度、この手法を確立したので今年度はこの手法を用いて実際に染色体転座上にリン酸化H2AXフォーカスが見られるかどうかを調べた。接触阻害によりG0/G1期に同調した正常ヒト線維芽細胞に2Gyのガンマ線を照射後、細胞を低密度にまき直すことによって同調を解除し、照射後第一分裂期の染色体標本を用いてFoci on FISH(セントロメア/テロメアFISH)を行ったところ、染色体転座の一種である二動原体染色体および三動原体染色体上にリン酸化フォーカスが観察された。これはG0/G1期にDNA二重鎖切断修復により形成された染色体転座上で、第一分裂期まで少なくとも15-19時間、ATMの活性化が修復完了後にもかかわらず維持されていることを意味する。さらに染色体転座に対するATMの持続的反応の生物学的意義を調べるため、ATMに対する阻害剤、あるいはATMの下流で細胞周期チェックポイントに重要な役割を果たしているp53に対するsiRNAを細胞に処理すると、2Gyガンマ線照射で誘導される染色体転座の頻度が顕著に上昇することが分かった。以上の結果は、DNA二重鎖切断修復が完了してもそれが誤った修復である場合、ATMの活性化は持続し、誤った修復が起こった細胞の増殖をチェックポイントにより抑制するメカニズムが存在することを示唆する。さらにH2AXのリン酸化はこれまでの定説ではDNA二重鎖切断部位においてしか起こらないとされてきたが、本研究の結果はこの定説を覆すものである。本研究の成果は現在、論文投稿準備中である。本研究の目的は、従来不可能であった染色体FISHとリン酸化ヒストンH2AX(γ-H2AX)の蛍光免疫染色を組み合わせる手法(Foci on FISH法)を確立し、DNA二重鎖切断末端だけではなく、染色体転座の融合部位においても、H2AXのリン酸化、すなわちATMの活性化が持続していることを証明することであった。平成21年度にはFoci on FISH法を確立し、平成22年度には本法を用いてリン酸化H2AXフォーカスが染色体転座の一種である二動原体染色体上に形成されているとと、すなわち転座融合部位においてATMの活性化が持続していることを明らかにした。平成23年度はATM依存的な転座頻度抑制機構についてさらに詳細な検討を行った。

ATM阻害およびp53発現抑制はどちらも転座頻度を上昇させるが、その上昇の程度はATM阻害>p53発現抑制であったため、ATMはp53依存的な細胞周期チェックポイント以外の機能を介しても転座頻度の抑制に貢献していることが考えられた。そこでp53 shRNAおよびChk1/2阻害剤により全ての細胞周期チェックポイントがかからない条件下でATM阻害剤の効果を調べた結果、ATM阻害により放射線照射後の二動原体染色体の頻度が上昇した。これまでの報告からATMはDNA-PK依存的な分子経路の中でDNA二重鎖切断修復に働いていることが分かっているため、転座形成抑制においてもDNA-PKと協調して働いているかどうかを調べた。まず細胞にDNA-PK阻害剤を処理したところ、二動原体染色体頻度は非処理群と比べ、約4倍に増加した。次にDNA-PK阻害剤に加えてATM阻害剤も処理した群とDNA-PK阻害剤単独処理群とで二動原体染色体頻度を比較したところ、両群に差は見られなかった。この結果はATMがDNA-PKと同じ経路で染色体転座の頻度を抑制していることを示唆する。本研究の成果により、染色体転座部位においてはATMが持続的に活性化してヒストンH2AXやp53にリン酸化シグナルを伝達し、細胞周期チェックポイントを活性化して転座を持つ細胞の増殖を抑制すること、またチェックポイント非依存的にもDNA-PKと協調して転座頻度を抑制していることが明らかになった。
粒状体から金属まで適用可能な破壊規準と構成関係に関する研究

粒状体のような粒子間のボンドのないバラバラの摩擦性材料から金属のような結晶構造より成るボンドの強固な粘着性材料まで、広範囲の工学材料(過圧密粘土、セメント混合砂、コンクリ-ト、岩石など)を対象として、統一的な破壊規準および構成関係を提案した。具体的には、従来の空間滑動面(SMP)に基づいた摩擦性材料のための破壊規準(松岡・中井規準)と構成式を、粘着成分を有する材料に対しても拡張するため、3次元応力下の3個のモ-ルの応力円に垂直応力軸上の負の1点(この絶対値をボンド応力σ_oと名付ける。σ_o=c・cotφ(c:粘着力、φ:内部摩擦力))から接する3本の直線を想定する。このとき得られる粘着成分のある場合の「拡張された空間滑動面(Extended SMP)」の方向余弦(a^^<^>_1,a^^<^>_2,a^^<^>_3)が、σ_o=0の場合には粒状材料に対して成功している、従来からの空間滑動面(SMP)の方向余弦(a_1,a_2,a_3)に一致し、σ_o→∞の場合には金属材料に対して成功している正八面体面の方向余弦(1/√<3>,1/√<3>,1/√<3>)に一致することに着目して、粒状体から金属まで適用可能な破壊規準と構成式をボンド応力σ_oをパラメ-タ-として定式化することを試みた。1.過圧密粘土(OCR=2,4,8)の三軸圧縮試験と三軸伸張試験結果を、Extended SMPに基づいて、整理することによって、上記の破壊規準と構成関係を検討し、唯一的な応力ひずみ関係が得られた。2.セメント混合砂の三軸圧縮試験と三軸伸張試験結果を、Extended SMPに基づいて整理することによって、1.の場合と同様、唯一的な応力ひずみ関係が得られた。以上より、上記の「拡張された空間滑動面(Extended SMP)」の概念によって、粘着成分を有する摩擦性材料の変形・強度特性は統一的に規定されそうであることがわかった。
歴史学研究支援のためのシミュレーション技法の開発‐種痘導入期の施療動向を事例に-

本研究は歴史研究の現場で実践的利活用可能な,歴史事象のシミュレーション技法の開発研究である.3年目の当初の計画ではシミュレーションを行うプロトタイプシステムによる実験を試行する段階をめざした.プロトタイプシステムは前年度,木構造を染色体とする遺伝的アルゴリズムを基盤に構成したが,目的の種痘施療の実施計画を直接得られるスケジュール表を染色体とするモデルに変更した.また,重要な基盤情報のひとつである183村の接種者数について,2年目で『内務省衛生局雑誌第2号(1876)』と『旧高旧領取調張』に掲載された係数を元に推定した員数を用いたが,良い結果が得られなかった.より良い結果を得るために,上述の2つの史料に加え『明治廿三年徴発物件一覧表』(陸軍省軍務局),明治5年9年の『府県統計書』,明治14年,明治17年明治33年の『神奈川県統計書』,明治12年と明治17年の『静岡県統計書』を用いた接種者数の再推定を行った.街道を含む村間の経路網のデータの整備をほぼ終え,データベース化を完了した.施療時間や移動可能時間に関するパラメータ設定は研究分担者川口による関連史料取集,分析により設定値の範囲の根拠に目星が付いた.再検討した計数やパラメータなど基盤情報を,スケジュール表を染色体とする遺伝的アルゴリズムよるプロトタイプシステムへの組み入れを進めている.当該プロトタイプシステムについて,2019年度の人文科学とコンピュータシンポジウムにて報告する計画である.関連史料および明治期の種痘の普及と天然痘死亡率についてESSHC2018,SOLVI SOGNER WORKSHOP 2019 (EHESS)や日本人口学会で研究分担者川口により成果報告を行った。当初計画では,2年目の昨年内に構成されたプロトタイプシステムを用いて仮説の傍証を得るシミュレーションを開始し,その結果にもとづき技術的,歴史人口学的な両視座から検討を行い,シミュレーションの改善を行うことを企画していた.現在の進捗状況はプロトタイプシステムの再構成を行い,前提的設定や各種パラメータの有効値の範囲を見極め,取り込む段階に留まっている.計画段階では想定しなかったシステムの改修とパラメータ等の値を検討する試行を並行する開発となった.歴史的事象を復元するシミュレーションシステムは,自然事象に対するシミュレーションシステムの開発とは異なり、設定要素の吟味,取捨選択,シミュレーションモデルの構成・構築を順で行うのでは上手くいかないことが示唆された.遅れの原因は上述の点に集約され,初年度から遅延を引きずって来ている.現状のプロトタイプシステムの改修すべき諸点やその方策は定まっており,的確に作業を進めている.また,シミュレーションモデルの適応範囲の明確化は終えており,パラメータ値の有意範囲の設定の考え方など検討を進めている.順調に進んでいるとは言い難いが,遅れを挽回する方向で作業を進めている.今年度は本課題の最終年度に当たるため,遅延を取り戻し,プロタイプシステムによるシミュレーション(試行実験)を繰り返し,結果の集積,分析およびその評価を行う.評価については歴史人口学的意義を検討するとともに、史的仮説へのシミュレーションの技法について考察,展望を行う.史的仮説に傍証を与えるためのシミュレーションの適応について総括的な学会報告を行う。(1)プロトタイプシステムを有効範囲と歴史事象(種痘施療)のシミュレートの度合いの検討,システムの整合的拡張性について模索する.当該システムのユーザである歴史研究者にとって操作性の良いインタフェースの設置とシミュレーション工程が把握できる表示系および保存系の充実を図る。この点は研究支援システムとして重要なポイントであると考えている。(2)構築されるシステムの各フェーズ(処理工程)は仮説理解に対し意味ある処理単位なっているか検討し,一連のフェーズ群、(1)のインタフェースとシミュレーション工程の表現などを総合し、史的仮説に関するシミュレーション技法としてまとめる。(3)仮説とシミュレーションとの関係、仮説の傍証としての結果、仮説を補強する要素として歴史人口学的議論を行う。また、歴史研究の手法として、シミュレーションの有効性を考察する。本研究は歴史学の研究現場で利活用されるシミュレーション技法の実践的開発研究である。初年度に当たり、当初、計画した通り対象とする我が国の種痘導入期における施療に関する仮説を検討し、シミュレーションすべき対象が何であるのか、モデル化する対象を明確化し、モデルの必要な要素の検討と準備を進めた。歴史人口学者(研究分担者川口洋)は、仮説として「近代移行期における天然痘の感染の激減は、その時期、短期間に集中的な種痘施療が成されたことがそのひとつ要因である。」と主張している。この仮説に対しシミュレーションを対象とすべきは必要条件に当たる「短期間に集中的な種痘施療がなされた」部分である。川口によって旧相模国足柄縣の『種痘人取調書上帳』が発見・分析され、ごく断片的ではあるが施療の状況が分かって来ている。この情報をもとに足柄縣の種痘施療を対象とするシミュレーションモデルの構築に着手した。モデルはGIS(地理情報処理システム)をベースに、骨格なる施療に直接かかわる要素(施療対象者、施療医、施療場所(村)等)とその基盤となる地図と村間を結ぶ路の空間情報から構成し、シミュレーションの結果として、施療の日程表を得る枠組みとして構築を進めた。村間の路の空間情報は新規に作成する必要があり、従前に開発した空間データの生成システムを拡張し、足柄縣の対象の183村間の路の位置情報のデータを進めている。代表者は拡張した空間データ生成システムについて学会論文誌に投稿中である。また、分担者(川口)は『種痘人取調書上帳』の分析に関して、日本人口学会大会、2016Pacific Neighborhood Consortium (PNC)

Annual Conference and Joint Meetings、情報処理学会・人文科学とコンピュータシンポジウムで研究成果を報告した。初年度計画の主軸は導入期の種痘施療のシミュレーションモデルの構成であった。モデルはその有効範囲(定義域)を明確に示されて、シミュレーションに用いることが出来る。その有効範囲の見極めは導入期である明治維新から中期に掛けての関連史料の収集・整理・分析に委ねられる。この史料に収集・整理が予想していたよりもてこずり、モデルの有効範囲を見定めることができなかった。主に史料から推定する必要がある情報は、往時の空間情報(道や河川位置、地理的行政範囲(境界)=地域の接種対象人数etc.)、種痘の医療行為に情報(接種や検診の所要時間)である。これらはある程度パラメータと許容を持たすことを思索しているが、基底となる値は必要であり、史料の検討を進めている。本研究は歴史研究の場で利活用できる実践的シミュレーション技法の開発研究である.2年目に当たり,初年度の積み残し課題の推進とシミュレーションのプロトタイプシステムの設計・構築に着手した.積み残し課題であるシミュレーションモデルの有意性,有効範囲の見極めについて,当初の計画ではモデル設計に当たりまず事象の可能性とパラメータの設定を行うとしたが方針を変更した.変更は研究分担者による新史料の発掘などよりパラメータを現時点で確定させることはシミュレートを硬直化させると判断し,基盤となる対象村組分け部分に限定したモデルを構成した.構成したモデルを元にプロトタイプシステムの構築に着手した.モデルは遺伝的アルゴリズムにもとづき,遺伝子-染色体の生成,交差などの遺伝子操作,評価・適応度などで構成した.構築したプロトタイプシステムは乱数により仮想村位置を配置し,1日の巡回に掛かるコストの上限をパラメータとして設定し,1日の巡回村グループに分けるシステムである.このシステムは地理情報システムを基底としており,大枠の分割やコスト(評価・適応度)の計算等に空間情報を参照している.大枠の分割とは山地や河川,郡などの行政的要素による区割りである.この分割を実現するために旧境界や河川など線状の空間情報を生成する処理系を構築し,必要な空間情報の整備を進めた.また,シミュレーションの重要な係数情報である接種者数は,『内務省衛生局雑誌第2号』と『旧高旧領取調張』を元に推定する手法の検討を進めている.空間情報を生成する処理系については論文にまとめ,情報処理学会論文誌に採録された.また,接種者数に関わる『旧高旧領取調帳』データについてはHGIS研究会において成果報告を行った.シミュレーションの対象となる仮説については,分担者により社会経済史学会において成果報告を行った.
サファイア基板上大面積超平坦ダイヤモンド単結晶薄膜の新合成法の確立

本研究により,表面平坦ダイヤモンド薄膜を成長させるためのサファイア(アルミナ単結晶)基板の原子レベルでの表面超平坦化技術を確立することができた。また,従来のダイヤモンド薄膜作製に利用されてきたCVD法やスパッタ法とは違い、ダイヤモンドの核形成機構を根本的に変えるために本研究ではカーボン原料種のパルス的供給が可能な、紫外光短パルスレーザーによるアブレーション反応を利用した酸素雰囲気下での成膜装置を作製した。アブレーションターゲットには、高純度グラファイト(黒鉛)および、よりダイヤモンド核形成を促進するために、NiやFeなどを混入したグラファイトを用いた。レーザーとしては、KrFパルスエキシマレーザーを利用した。原子レベルで平坦なサファイア基板上に、グラファイトをターゲットとしたパルスレーザーアブレーションにより、600°C以下の低温において,最適な酸素圧力、基板温度、基板-ターゲット間距離、レーザー周波数の条件を選ぶことにより,エピタキシャル(単結晶性)なダイヤモンド薄膜の成長を達成することができた。また,酸素ガス中でのグラファイトのレーザーアブレーションにより生じる発光柱(プルーム)の時間分解、および位置分解の発光分光測定を行い、ダイヤモンド結晶成長に及ぼす原料ガス種の同定や酸素分圧の影響を定量的に調べることできた。今年度の研究では、基板温度および酸素圧を変化させながら、ダイヤモンド結晶成長が効率よく行えるような条件を調べた。その結果、酸素圧が0.10.2Torr、基板温度が600°C付近の条件でダイヤモンドの結晶核形成および成長が起こることを見いだした。SEM観察では、(111)配向したダイヤモンド結晶粒子に特有な結晶面が観察されており、さらに基板面内で結晶方向がそろっているのがわかった。結晶サイズは平均して0.51μmであり、大きいものでは5μm、小さいもので0.1μm程度である。AFM観察より、結晶粒子の平均高さは約0.2μmであった。サファイア基板上ダイヤモンド薄膜のX線回折測定から、サファイア(0001)基板上には、(111)配向したダイヤモンド結晶がエピタキシャル成長していることがわかった。得られたダイヤモンド結晶の結晶性評価のために、顕微ラマン散乱スペクトルを測定すると、ダイヤモンドに特有な1332.8cm^<-1>を中心とする鋭いラマンピークが観測された。ピークの半値幅は3.4cm^<-1>と極めて小さく、高品質なダイヤモンド粒子が形成されていることがわかった。一方、基板表面粗さがダイヤモンド結晶成長へどのような影響を与えるかを調べるため、超平坦化処理をしていない市販のサファイア(0001)基板上に成膜を行った。その結果、(111)配向したダイヤモンド粒子は形成されるが、その面内配向性は観察されず、エピタキシー成長が抑制されていることがわかった。以上に述べた、酸素中でのグラファイトのレーザーアブレーションによるサファイア基板上へのダイヤモンドヘテロエピタキシャル成長の機構については大きな興味が持たれる。気相中の酸素が、非ダイヤモンド相の選択エッチングの役割を持つだけでなく、自己核形成促進と結晶成長の際の表面安定化に寄与しているのかどうかなどを今後調べる予定である。(1)-表面平坦ダイヤモンド薄膜成長用基板の原子レベル表面超平坦化-良質の大型酸化物単結晶が得られ易いサファイア(α-Al2O3)を基板として取り上げ、適当な雰囲気中で高温アニール処理を施して、原子レベル超平坦化の有無を原子間力顕微鏡を用いて調べた。(2)-ダイヤモンド薄膜作製用パルスレーザーエピタキシー成膜装置の作製-従来のダイヤモンド薄膜作製に利用されてきたCVD法やスパッタ法とは違い、ダイヤモンドの核形成機構を根本的に変えるために、本研究ではカーボン原料種のパルス的供給が可能な、パルスレーザーアブレーションを利用した成膜装置を、既存の成膜装置に改良を加えて作製した。パルスレーザーエピタキシー法により、紫外線レーザーを固体ターゲットに照射して薄膜原料を飛ばしエピタキシャル(単結晶)薄膜を堆積した。(3)-サファイア基板上へのダイヤモンド薄膜成長-ターゲットには、高純度グラファイトおよび、よりダイヤモンド核形成を促進するために、Ni,やFeを混入したグラファイトを用いた。レーザーとしては、紫外光エキシマレーザー(既存装置)を利用した。

原子レベルで平坦なサファイア基板上に、グラファイトをターゲットとしたパルスレーザーアブレーションにより、600°C以下の低温においてダイヤモンド薄膜成長を行い、最適な酸素圧力、基板温度、基板-ターゲット間距離、レーザー周波数の条件を探った。(4)-酸素中でのグラファイトアブレーション過程の分光学的研究-酸素中でのグラファイトレーザーアブレーションにより生じる発光柱(プルーム)の分光学的研究を行った。即ち、プルームの時間分解、および位置分解の発光分光測定を行い、ダイヤモンド結晶成長に及ぼす酸素分圧の影響を定量的に調べた。(1)-ダイヤモンド薄膜作製用パルスレーザーエピタキシー成膜装置の改造-従来のダイヤモンド薄膜作製に利用されてきたCVD法やスパッタ法とは違い、ダイヤモンドの核形成機構を根本的に変えるために、本研究ではカーボン原料種のパルス的供給が可能な、パルスレーザーアブレーションを利用した成膜装置を作製し、本年度では、さらにマルチガス供給システムを付加した。パルスレーザーエピタキシー法により、紫外線レーザーを固体ターゲットに照肘して薄膜原料を飛ばしエピタキシャル(単結晶)薄膜を堆積した。(2)-サファイア基板上へのダイヤモンド薄膜成長-ターゲットには、高純度グラファイトおよび、よりダイヤモンド核形成を促進するために、Ni,やFeを混入したグラファイトを用いた。レーザーとしては、紫外光エキシマレーザー(既存装置)を利用した。また、カーボンナノチューブといった炭素系ナノ構造の構築の可能性についても検討し、作製条件のgrowth windowを決定できた。(3)-酸素中でのグラファイトアブレーション過程の分光学的研究-酸素中での純粋黒鉛および遷移金属含有黒鉛のレーザーアブレーションにより生じる発光柱(ブルーム)の分光学的研究を行った。即ち、ブルームの時間分解、および位置分解の発光分光測定を行い、ダイヤモンド結晶成長に及ぼす酸素分圧の影響を定量的に調べるとともに、結晶成長機構の検討を行った。