hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
労働法の歴史的基盤に関する比較研究

5.以上の研究・情報収集により得られた成果はなお中間的なものであり、単独の論文・書籍として公表するには至っていないが、そこで得られた知見の概要は、以下の通りである。(1)日本の雇用・労働は歴史的・社会的条件に規定されつつ多様に変遷してきたものであり、かつてから「日本的」という特定の性格(例えば「終身雇用」的・「共同体」的な性格)を一貫してもってきたものではない。(2)現在の日本の雇用・労働の特性(欧米の雇用・労働との相違)の起源の多くは、江戸期中盤から明治期以降の「近代化」のプロセスの違いに求められる。(3)1990年代以降のグローバル化のなかで世界の労働をめぐる状況は近接化してきているが、そこで求められている「集団」による「コミュニケーション」のあり方は、それぞれの歴史的・社会的条件に規定されつつ、各国ごとに様々な形で顕在化してきている。(4)近年の「集団」による「コミュニケーション」には、多様な状況変化への迅速で柔軟な対応という現代的側面があるが、そこには「集団」による差別の再生産という前近代的な側面も潜んでおり、後者への留意とその克服が、世界的に新たな課題となりつつある。1.日本及び欧米の労働社会や労働法の歴史に関する既存の研究の文献・資料の検索・収集を国内の図書館、書店等を通じて行った。2.1.で収集した文献・資料を整理・分析し、日本と欧米の労働社会や労働法の歴史的基盤についての比較研究を進めた。3.労働法の歴史の比較研究にあたり、労働法の歴史に造詣の深いAntoine LYON-CAEN教授(パリ西大学)と濃密な議論を行い、情報の提供と示唆を受けた。4.以上の研究・情報収集により得られた成果はなお中間的なものであるが、そこで得られた知見の概要は、以下の通りである。同様の性格は、欧米の中世社会においてもみられたものである。(4)近年の「集団」による「コミュニケーション」には、多様な状況変化への迅速で柔軟な対応という現代的側面があるが、そこには「集団」による差別の再生産という弊害も潜んでおり、後者への留意とその克服が、欧米諸国においても新たな課題となりつつある。労働法の歴史についての比較法研究を進めた結果明らかになったのは、日本の労働関係(およびそれを包摂とした日本の労働法)の特徴とその相対性である。日本の中世や近世においては、一方で、「身分」に基づく固定的な社会が存在し、他方では、「契約」に基づく流動的な社会が存在していた。その後、近代化(工業化)のプロセスのなかでこの両者が混在し、前者の封建的(共同体的)性格を残存させながら、戦後の長期雇用慣行の普及・定着に伴って次第に後者の流動性が失われていった。このような過程のなかで、近代化以降も労働関係の「身分」な性格が相対的に強く残存したことが日本の労働関係の特徴であり、それを現代的な文脈のなかで規範的に解釈し直すことが日本の労働法の重要な課題となっている。
シナプス形成とその発達における神経分化因子の機能と役割

脳の根幹的機能の獲得は、「臨界期」とよばれる幼児期の間に完了しなければならないと言われている。この臨界期は、脳においてシナプスという神経結合が最も発達、成熟する時期と一致しているので、このような発達期の基礎学習には、正しい神経刺激のもとでのシナプスの分化・発達・成熟が必要だとされている。これまでシナプスの発達の分子機序に関しては、末梢部の筋・運動神経接合部シナプスでの理解が最も進んでいて、筋細胞と神経細胞間でやり取りされる数種類の成長因子、神経栄養性因子がこの部位でのシナプスの発達・成熟を制御しているとされる。中枢神経系におけるシナプスの分化・発達・成熟も、様々な成長因子、神経栄養性因子が関与していると予測されるが、その実態はほとんど不明である。本研究では、このような神経栄養因子・神経分化因子が、シナプスの発達・成熟にどんな役割を果たしているか明かにする計画である。本年度においては、海馬神経細胞を長期間に渡って安定的に培養できるシステムを開発すると共に、それを使ってシナプス構造やシナプス構成分子がどのように経時的に発達してゆくか検討した。シナプスの構造的変化は、蛍光色素DiIの染色を用いたコンフォーカル顕微鏡観察と走査型電子顕微鏡観察により行った。その結果、従来小脳シナプスの研究結果とは異なり、ポストシナプス構造は(スパイン)は軸索の接触に誘導されるのではなく、あらかじめ無数の髭状の突起がデンドライトより伸びていて、それが軸索をつかまえると説明したほうがより現象に合うことが判明した。その接触後、まずAMPA型グルタミン酸受容体(GluR1)がスパインに凝集し始め、次にカルモジュリン依存性キナーゼがそこに発現するという経緯が観察された。この結果は海馬シナプスが、ポストシナプス構造>プレシナプス>ポストシナプス(受容体>酵素)という順序で発達する可能性を示唆した。
表在性蛋白の構造と機能から酸素発生系の進化を探る

(1)紅藻(Cyanidium caldarium)の酸素発生系II複合体に結合した表在性33kDa蛋白をコードしている遺伝子をクローニングし、その全配列を決定した。(2)キモトリプシンあるいはV8プロテアーゼによる33kDa蛋白の切断部位をラン色細菌(Synechococcus elongatus)、紅藻(Cyanidium caldarium)、ユーグレナ藻(Euglena gracilis)、緑藻(chlamydomonas reinhardtii)、高等植物(Spinacia oleracea and Oryza sativa)で比較した。その結果、キモトリプシンによる切断部位は、ラン色細菌で156Fと190F、紅藻で159M,160Fと192L、ユーグレナ藻で11Yと151F、緑藻で10Yと150F、ホウレンソウで16Yであった。また、V8プロテアーゼによる切断部位は、ラン色細菌で181E、紅藻で182Eと195E、ユーグレナ藻で13E,67E,69E,153Dと181E、緑藻で176Eと180E、高等植物で18E(ホウレンソウ)あるいは19E(イネ)であった。従って、プロテアーゼ切断部位から33kDa蛋白の構造を、ラン色細菌、紅藻タイプ(150-195に切断部位をもつ)、高等植物タイプ(16-19に切断部位をもつ)とユーグレナ、緑藻タイプ(両者の切断部位をもつ)の3種類に大きく分類できることが明らかになった。光合成の酸素発生系において、Mnクラスターの安定化と機能保持に重要な役割をもつ表在性33kDa蛋白の構造を、プロテアーゼ切断部位の結果から、植物種間で比較した。その結果、33kDa蛋白の構造は植物種間で異なり、プロテアーゼ切断部位から大きく3つの型に分類できることが明らかになった。すなわち、ラン色細菌や紅藻の33kDa蛋白は一次構造上で156番目から195番目までの間でプロテアーゼ(キモトリプシンとV8プロテアーゼ)により特異的に切断される部位がある(ラン色細菌型)。一方、高等植物(ホウレンソウと稲)の33kDa蛋白はN末端に近い16番目から19番目までの間にプロテアーゼにより特異的に切断される部位を有する(高等植物型)。また、ユーグレナや緑藻の33kDa蛋白は上記のラン色細菌型と高等植物型の両方の切断部位が存在する。なお、これらのプロテアーゼにより特異的に分解されるアミノ酸残基(Phe.,Glu.,Asp.など)は全ての植物種間で殆ど保存されているので、上記の結果は、33kDa蛋白の高次構造はが植物種によって異なる事を示している。少なくとも、プロテアーゼにより分解される領域(33kDa蛋白の表面に露出していると考えられる領域)が、酸素発生系の進化の過程で変化してきたことを示している。この結果は、「ラン色細菌から高等植物まで33kDa蛋白の構造は保存されてきた」とするこれまでの考えを大きく修正する必要のある結果と言える。なお、この研究成果は、Plant & Cell Physiologyに投稿し、すでにアクセプトされた。(1)33kDa蛋白のプロテアーゼ分解部位の決定による構造解析と植物種間での比較。ラン色細菌、紅藻、ユーグレナ藻、緑藻、高等植物(ホウレンソウとイネ)の33kDa蛋白をキモトリプシンとV8プロテアーゼで処理し、それらの切断部位を比較した。その結果、プロテアーゼ分解部位から、33kDa蛋白の構造を3つのグループに分類することができることを発見した。すなわち、156195の間で優先的に切断されるラン色細菌と紅藻タイプ、1619のN末端近傍に切断部位をもつ高等植物タイプと、両者の切断部位を合わせ持つユーグレナ藻と緑藻タイプの33kDa蛋白に分類できることを見い出した。

この事実は、33kDa蛋白の構造も酸素発生系の進化の過程で変化してきたことを示している。この結果については、すでにPlant and Cell physiology 43(4);429-439 (2002)に論文を掲載した。(2)化学修飾法による33kDa蛋白のPSIIへの結合部位の決定と植物種による比較紅藻の33kDa蛋白のPSII膜蛋白への結合部位に関与するアミノ酸残基を化学修飾法により決定した。まず、33kDa蛋白の正負どちらの電荷がPSII膜蛋白との結合に関与しているかについて調べた結果、負電荷を消去しても結合には影響がないにもかかわらず、正電荷を消去すると結合できなくなることを発見した。次に、正電荷を有するLys残基を同定するために、PSII膜蛋白に結合した状態とfreeの33kDa蛋白の正電荷を修飾した後、V8プロテアーゼで完全に限定分解し、TOF MASSにより解析した。その結果、15,3042,74,127,128,151,164,194,198,213,238246番目のLys残基が結合に関与していると同定できた。この結果は、すでに筆者らがホウレンソウの33kDa蛋白で報告した結合部位とほぼ一致した(J. Biol. Chem. 272;3788-3798,1997)。従って、結合部位に関しては、紅藻から高等植物まで33kDa蛋白の構造は保存されていることを示すことになる。この結果についても、論文にまとめる予定である。
放射線被ばく尿中バイオマーカーによる線量評価法の開発

放射線被ばくによる生体影響は、その被ばく線量により異なることから、正確な被ばく線量の評価法が必要である。現在、最も信頼性の高い末梢血リンパ球における染色体異常の評価法は煩雑で熟練を要するため、多数の被ばくを疑われる人に対し実施するのに適当ではない。そこで本研究の最終目標は、非侵襲的検体を用いた簡便かつ精確な生物学的放射線被ばく線量測定・リスク評価技術の開発である。マウスにおいて、尿中Adipsinたんぱく質の糖鎖が0.25 Gy以上の被ばくで切断され、それが被ばく後、8時間から48時間の間で主として観察されることが明らかとなった。今後、糖鎖の切断を指標とした評価法の確立が期待される。最終的な研究目的は、放射線被ばく事故・災害時のトリアージにも応用可能な非侵襲的検体を用いた簡便且つ精確な生物学的放射線被ばく線量測定・リスク評価技術の開発である。特に放射線被ばくにより尿中に特異的に検出される新たな分子を同定し、その分子を用いた生物学的線量評価法を開発することを目標としている。平成25年度はB6C3F1マウスにγ線全身照射を行い、照射前、照射後、継時的に採尿を行った。これまでにペプチドマスフィンガープリンティングと呼ばれる手法を用い、尿中adipsinタンパク質に修飾される糖鎖が放射線被ばくにより切断を受けることがわかっていたが、この現象が0.25 Gy以上の被ばく線量で観察され、被ばく後、48時間程度まで観察されることが明らかとなった。一方で0.05や0.1 Gyでは尿中adipsinの糖鎖切断は引き起こされないことが示唆された。また、これまでにhepcidin-2ペプチドが放射線被ばくしたマウス尿中で増加することを見いだしており、それは肝臓におけるhepcidin-2遺伝子発現の変化が起因となることが示唆されている。放射線被ばくでは一般的に急性期反応が起こるとされており、肝臓での遺伝子の変化との関連が示唆されている。肝臓での急性期反応に関わる遺伝子発現を検討したところ、metallothionein 1遺伝子が放射線被ばくで増加する傾向にあることがわかった。今年度、前年度に引き続き、マウスを用いた放射線被ばくの尿中バイオマーカーの探索とそのメカニズム解析を行った。昨年度までに放射線被ばくすると尿中Adipsinたんぱく質の糖鎖が切断されることが明らかとなっている。今年度は、B6C3F1マウスに加え、C57BL/6マウスやその他のF1マウスでも放射線被ばくで尿中Adipsinたんぱく質の糖鎖が切断されることが示唆された。放射線被ばくにより、体内に存在する多くのたんぱく質の糖鎖修飾に変化が引き起こされることが示唆されるため、血清中の糖鎖を網羅的に検出できるレクチンアレイを用いて検討を行った。その結果、放射線被ばくによるシアル酸の変化が示唆された。肝臓は血清たんぱく質の主な産生母地であり、さらに一部の血清たんぱく質は糖鎖修飾を受ける。そこで、肝臓中の糖鎖に関する遺伝子発現を検討したところ、予想に反してほとんど遺伝子発現の変化は観察されなかったが、一部の糖鎖修飾に関する遺伝子が変動していた。これらのことから、体液中に存在するたんぱく質に対し、放射線被ばくで糖鎖修飾に影響が出ていることが示唆され、これらを指標とした放射線被ばくの簡易的線量評価法の開発が期待される。放射線生物学見いだされた分子の線量依存性などの解析は順調に進んでいる。また、同様にその分子の変化メカニズム解析についても順調に進んでいる。尿中放射線被ばく応答因子の同定はたんぱく質、ペプチド、代謝産物などさまざまな角度から試みる必要があるため、来年度も継続して精力的に行う予定である。糖鎖修飾の変化は不明な点が多く残されているので、この解析も同様に進める予定である。前述の通り、本研究課題はおおむね順調に進展しており、当初、計画していた実験動物や生化学的・分子生物学的試薬を効率的に使うことが出来たため残額が生じた。前述の研究を遂行するために、マウスなどの実験動物や生化学的・分子生物学的試薬が必要になるため、購入予定である。研究の進捗状況によっては、当初予定していなかった試薬等が必要になるため、柔軟に対応する予定である。得られた成果を発表するために、学会参加が必要となり、最終的には論文として出版する必要があるため、それにかかる経費としても使用する。
テレビアーカイブに見る戦後日本イメージの形成と変容

日本テレビ系列の全国29局が制作するNNNドキュメントは、日本のテレビで最も長い歴史を持つドキュメンタリー番組である。1970年の放送開始以来、これまでに放送された本数は約2200本にも上る。これらは日本の現代史・放送史の貴重な記録である。本研究では、これらの記録を次世代に引き継ぐために、NNN各局の全面的な協力のもと、全番組をデジタルアーカイブ化し、詳細な番組データベースを作成した。またこれらを活用して、テレビが戦後日本の転換期をどのように記録してきたかを明らかにした。その成果は『NNNドキュメントクロニクル(仮)』として2019年に東京大学出版会より出版予定である。1970年の放送開始以来、40年あまりの間にNNNドキュメントが制作した番組は約2200本にのぼる。本研究はこれらの番組をデジタルアーカイブ化し、それらを活用してテレビジャーナリズム史および戦後日本史を検証することを目指している。初年度にあたる本年度は、研究の全体構想を定め、研究体制の整備・拡充に努めた。定例の研究会を開催したほか、資料調査、番組デジタル化、アーカイブシステムの開発などを行った。具体的な研究成果は下記のとおりである。(1)定例研究会・打合せの開催(全9回、「今年度研究計画の策定」「テレビ番組データベース作成の方法ーNHKアーカイブスの事例から」「番組リストおよび研究テーマ案の検討」「体験的NNNドキュメント論」「アーカイブシステムの仕様について」「NNNドキュメント番組上映会」「番組デジタル化の仕様について」「アーカイブシステムのデモ」ほか)(2)資料調査(NNNドキュメントのビデオテープおよび関連資料の保存状況の調査)(3)番組デジタル化(NNNドキュメントビデオテープの動画ファイル変換作業、30分×993本)(4)アーカイブシステムの開発(NNNドキュメント研究用デジタルアーカイブシステムの開発・構築)(5)オーラルヒストリーの収集(NNNドキュメント元プロデューサーへの聞き取り調査)日本テレビ系列の全国29局が制作する「NNNドキュメント」は、日本のテレビで最も長い歴史を持つドキュメンタリー番組である。1970年の放送開始以来、40年あまりの間に「NNNドキュメント」が制作した番組は約2200本にのぼる。本研究は、これらの番組をデジタルアーカイブ化し、それらを活用してテレビジャーナリズム史および戦後日本史を検証することを目指している。2年目にあたる本年度は、デジタルアーカイブシステムの開発・構築、番組デジタル化を当初計画より前倒しで完了させ、番組の視聴・分析、データベース作成に本格的に着手した。またプロジェクトのキックオフとなるシンポジウムやワークショップも開催した。具体的な研究成果は下記の通りである。(1)定例研究会の開催(全5回、「プロデューサー聞き取り調査報告」「テレビアーカイブ分析の方法論」「介護・老人福祉のテレビ表象」「原子力とテレビの周縁」「NNNドキュメントはいかに政治を撮ってきたか」ほか)(2)番組デジタル化(NNNドキュメントビデオテープの動画ファイル変換作業、30分×544本、60分×378本、90分×3本)(3)アーカイブシステムの開発(NNNドキュメント研究用デジタルアーカイブシステムの開発・構築、運用開始)(4)データベース作成(NNNドキュメントデータベースへの番組データ入力、689本)(5)シンポジウムおよびワークショップの開催(NNNドキュメント共同研究発足記念シンポジウム「時代の目撃者ーNNNドキュメントの45年」2015/10/10、東大・福武ホールほか)番組デジタル化は、当初の計画では2016(平成28)年度に完了する予定であったが、前倒しで2015(平成27)年度に達成することができた。その結果、当初の計画より早く、研究用デジタルアーカイブシステムの本格運用を開始することができ、番組の視聴・分析、データベース作成が進展した。日本テレビ系列の全国29局が制作する「NNNドキュメント」は、日本のテレビで最も長い歴史を持つドキュメンタリー番組である。1970年の放送開始以来、40年あまりの間に「NNNドキュメント」が制作した番組は約2300本。取り上げたテーマは、事件や事故、医療や福祉、公害や環境、災害や戦争など、多岐にわたる。3年目にあたる本年度は、これまでに開発した研究用デジタルアーカイブシステムを最大限に活用し、番組の視聴・分析、データベースの作成を順調に進めた。また研究活動の一環として、一般公開型のワークショップ(研究上映会)も開催した。(1)定例研究会の開催(全6回、「70年代ドキュメンタリーの表現形式」「ローカル局が刻む戦争の『記憶』」「NNNドキュメントの中の失業・労働」「プロデューサー聞き取り調査報告」「『災前の東北』の風景」ほか)(2)アーカイブシステムの開発・運用(NNNドキュメント研究用デジタルアーカイブシステムの開発・運用)(3)データベース作成(NNNドキュメントデータベースへの番組データ入力、490本)(4)ワークショップの開催(全2回、「NNNドキュメントとの対話(2)『レイトカマー』から見た水俣」2016/10/27、東大・工学部2号館ほか)本研究で開発・構築したNNNドキュメント研究用デジタルアーカイブシステムを活用して、番組の視聴・分析、データベースの整備、公開型ワークショップの企画・開催を、当初の予定通り実施することができた。

1970年の放送開始以来、40年あまりの間に「NNNドキュメント」が制作した番組は約2300本。取り上げたテーマは、事件や事故、医療や福祉、公害や環境、災害や戦争など、多岐にわたる。本研究は、これらの番組をデジタルアーカイブ化し、それらを活用してテレビジャーナリズム史および戦後日本史を検証することを目指している。最終年にあたる本年度は、これまでに開発した研究用デジタルアーカイブシステムを最大限に活用し、番組の視聴・分析を進めた。また全2300本のデータベースを完成させた。具体的な研究成果は下記の通りである。(1)定例研究会の開催(全6回、「編集者聞き取り調査報告」「視聴者の声から生まれた調査報道」「NNNドキュメントのオキナワ」「NNNドキュメントが取り上げた医療」「NNNドキュメントにおける障害表象」「NNNドキュメントにおける『いじめ自殺』の語られ方」ほか)(2)アーカイブシステムの開発・運用(NNNドキュメント研究用デジタルアーカイブシステムの開発・運用・改良)(3)データベース作成(NNNドキュメントデータベースへの番組データ入力、1,072本)(4)成果出版の企画・準備(丹羽美之編『NNNドキュメント・クロニクル(仮題)』を2019年に東京大学出版会より刊行予定、研究論文と番組データベースを収録)日本テレビ系列の全国29局が制作するNNNドキュメントは、日本のテレビで最も長い歴史を持つドキュメンタリー番組である。1970年の放送開始以来、これまでに放送された本数は約2200本にも上る。これらは日本の現代史・放送史の貴重な記録である。本研究では、これらの記録を次世代に引き継ぐために、NNN各局の全面的な協力のもと、全番組をデジタルアーカイブ化し、詳細な番組データベースを作成した。またこれらを活用して、テレビが戦後日本の転換期をどのように記録してきたかを明らかにした。その成果は『NNNドキュメントクロニクル(仮)』として2019年に東京大学出版会より出版予定である。番組デジタル化、研究用アーカイブシステムの開発など研究基盤の整備が順調に進んでいる。今後は、運用開始した研究用デジタルアーカイブシステムを最大限に活用して、番組の視聴・分析、データベース化、公開型ワークショップ(研究上映会)の企画・開催を進めていく予定である。今後も、引き続きNNNドキュメント研究用デジタルアーカイブシステムを活用して、番組の視聴・分析、データベースの整備、公開型ワークショップの企画・開催を進めていく。その上で、研究の最終年度のまとめとして、研究会やワークショップの成果を中心に、書籍を編集し、刊行する。
大規模ゲノムデータの相関構造を考慮した遺伝的予測モデリング

大規模集団コホートを用いて、ゲノム情報や様々な臨床・健康情報の間の関係を調べる研究が各国で進められている。SNP(単一塩基多型)や全ゲノムインピュテーションデータ、全ゲノムシークエンスデータは、数十万から数千万もの変数からなる超高次元なゲノムデータであり、数万人もの参加者に付随する健康情報との関連性を調査することが求められる。GWAS(ゲノムワイド関連解析)は、各バリアントと興味ある疾患や量的形質間の関連を統計的に調べる手法であるが、超高次元かつ大サンプルサイズのデータにおいては、統計解析に要する計算コストは多大であり非常に深刻である。各バリアントと各形質との間の関係を、単純に一変量回帰によって調べるスクリーニングがGWASでは標準的に用いられているが、大規模サンプルでの計算は高コストとなる。この状況は、高次元の共変量を調整する際に特に深刻となる。今回、尤度比検定やワルド検定に比べて計算が高速となるスコア検定について研究を行った。GWASでのゲノムワイド探索において、ゲノム情報に含まれる欠測パターンの違いに起因する計算負荷が存在していたが、このボトルネックを漸近理論を用いて解消し、スコア検定のさらなる高速化を達成することに成功した。本手法は、GWASのみならず、遺伝子×環境相互作用解析(GxE)にも利用可能な一般的な形式となっている。数値実験と実データ適用によって提案法の有用性を確認することができた。得られた成果は論文として発表した(Sato and Ueki 2018 PLoS ONE)。近年、SNP(単一塩基多型)や次世代シークエンサーから得られる単一塩基バリアント(SNV)が安価に利用できるようになり、大規模ゲノムデータ解析の必要性が高まりつつある。個人のゲノムデータから疾患発症をモデル化できる数学モデルが待望されているが、疾患発症に関与するバリアントはごく一部であり、多くの冗長な情報を含むスパースな超高次元データである。冗長なデータはノイズとして統計モデルの性能を大幅に低下させる。ゲノムワイド関連研究(GWAS)における標準手法である単点解析(つまり各バリアントを一つづつ検査する方法)は、統計遺伝学的解析において中心的な役割を果たしている。単点解析は、高次元小標本のデータであっても実施できる反面、各バリアントを独立として扱うために、バリアント間の相関構造を無視した解析となる。この相関構造は連鎖不平衡によって生じており、大規模ゲノムデータにおいて相関構造が観察される。従来のゲノムワイド関連解析の研究計画は、独立な領域に単一の遺伝的要因が存在することを仮定していたが、複数の遺伝的要因が連鎖不平衡領域に存在する場合には、単点解析などの既存の遺伝的関連解析手法では検出が困難となる状況が起こりうることを、回帰モデルに基づく数理的解析を通じて見出した。このように遺伝的効果が隠される状況においても、遺伝的要因を検出するために、新たに、双方向グラフ上の最短経路を利用して検出を行う統計手法を開発した。得られた結果を論文として発表した(Ueki, Kawasaki and Tamiya 2017 Genet Epidemiol)。新規に開発した統計手法を論文として発表した。統計手法を実装し、RパッケージstmgpをCRANにて一般公開した。GWAS(ゲノムワイド関連解析)データや、さらに大規模かつ網羅的なWGS(全ゲノムシーケンシング)データが取得されるようになっている。それに加えて、多種多様な臨床情報も同時に取得されることも多い。これら超高次元データの統計解析は喫緊の課題である。近年では、多くの被験者を収集するゲノムコホートが世界各地で設立されつつあり、サンプルサイズが非常に大きいことによって統計解析にかかる計算コストも深刻な問題となっている。そのため、複雑な統計手法を利用することはしばしば困難であり、適用可能な手法は限定される。しかしながら、高精度な予測を行うためには、既存の手法では未だ不十分であり、さらなる研究が必要となる。数十万数千万のバリアントを同時に解析することは難しく、代わりに、各バリアントごとの解析が利用されることが多い(単点解析)。各バリアントごとに一変量回帰を適用した事前スクリーニングは、予測モデルの次元削減としてよく行われるが(Purcell et al. 2009; Ueki and Tamiya 2016)、ゲノムコホートのような大規模データでは未だに計算量の問題が大きい。そこで、単点解析に用いる統計量をより詳細に理論的に検討し、計算量を抑えつつ検出力を本質的に改善する方法を模索した。尤度比検定や、Wald検体に比べて高速計算が可能なスコア検定に着目し、偏相関係数との同値性からFisherのZ変換を適用し、検出力を向上させる手法を考案した。統計手法を新規に開発した。

各バリアントと各形質との間の関係を、単純に一変量回帰によって調べるスクリーニングがGWASでは標準的に用いられているが、大規模サンプルでの計算は高コストとなる。この状況は、高次元の共変量を調整する際に特に深刻となる。今回、尤度比検定やワルド検定に比べて計算が高速となるスコア検定について研究を行った。GWASでのゲノムワイド探索において、ゲノム情報に含まれる欠測パターンの違いに起因する計算負荷が存在していたが、このボトルネックを漸近理論を用いて解消し、スコア検定のさらなる高速化を達成することに成功した。本手法は、GWASのみならず、遺伝子×環境相互作用解析(GxE)にも利用可能な一般的な形式となっている。数値実験と実データ適用によって提案法の有用性を確認することができた。得られた成果は論文として発表した(Sato and Ueki 2018 PLoS ONE)。今後、開発した手法を実データに適用し、解析を行っていく。手法のさらなる改善に取り組む。当初予定していなかった海外出張を次年度に行うことになり、予算を確保する必要があった。次年度に論文出版費用が必要となる可能性が生じたため、費用を確保するために未使用額が発生した。この未使用額は次年度に使用する予定である。海外出張旅費に利用する。
草原生態系における指標種群を用いた環境および生物多様性の新規評価手法の開発

本研究の目的は半自然草原の草原生態系において、蛾類等の新規指標種を用いることにより、従来よりも的確で、かつ詳細な環境評価および生物多様性評価の手法を開発することである。さらに本手法を用いることにより、半自然草原の自然再生および保全策を検討することに寄与することである。草原生態系の独自性は高く、特に大陸由来の草原性生物種から構成される希少な自然であり、従来用いられてきたチョウ類のみならず、より多様性が高い蛾類等の新規指標種による手法を開発することで、より複雑な種間関係などを適正に評価できる。
睡眠段階遷移の脳内機序解明と動的モデリング

睡眠の動的制御機序の背後にある複数の振動子の性質を検討した。その結果、睡眠圧の増加によってより深い睡眠への遷移が促進、より浅い睡眠への遷移が抑制され、覚醒、Stage1、Stage2の間の遷移動態が変わることが示唆された。またStage2から他の睡眠段階へ遷移する直前での脳波には、深い睡眠または浅い睡眠へと遷移する直前に、睡眠の維持または覚醒と関連するとされる特徴的な脳波がそれぞれ生じやすくなることが示唆された。これらの結果を基盤として、Stage2の動的制御と関連する複数の結合振動子による睡眠全体の動的構造のモデル化、さらには睡眠障害の要因特定・機序解明等につながる可能性があると考えられた。睡眠の動的制御機序の背後にある複数のサブシステム(振動子)の性質を明らかにすることを目的として、夜間睡眠時の脳波データと睡眠段階遷移データを収集(睡眠実験)し、Stage2から他の睡眠段階へ遷移する直前での脳波の特徴を検討した。睡眠実験は、健常成人26名(平均年齢38歳)を対象とし、日中を通常に過ごした後の夜間に実施した。その際、脳波、筋電図、眼電図、心電図、呼吸モニターからなる睡眠ポリグラフ記録を行った。記録終了後、国際基準に従い、30秒を1エポックとして睡眠段階(覚醒、Stage1、Stage2、徐波睡眠[slow wave sleep; SWS]、レム[rapid eye movement; REM]睡眠)を各エポックで判定した。またStage2での脳波について、睡眠紡錘波とK複合波の各エポックでの出現回数を調べた。その結果、徐波睡眠へ遷移する直前では、その他の睡眠段階へ遷移する直前、またはStage2が継続する場合と比較して睡眠紡錘波の出現回数が有意に(p < 0.05)増加していた。一方、覚醒またはStage1へ遷移する直前では、その他の睡眠段階へ遷移する直前、またはStage2が継続する場合と比較してK複合波の出現回数が有意に(p < 0.05)増加していた。以上の結果から、Stage2から深い睡眠(徐波睡眠)または浅い睡眠(覚醒/Stage1)へと遷移する直前では、睡眠の維持または覚醒と関連するとされる特徴的な脳波がそれぞれ生じやすくなることが示唆された。このことは、Stage2より深い睡眠に関わる振動子(Stage2ーSWS)の性質が、Stage2より浅い睡眠に関わるシステム(Stage2ー覚醒/Stage1)と同様のflip-flop型であることを反映している可能性があると考えられた。これらの結果を基盤として、Stage2の動的制御と関連する複数の結合振動子から構成される睡眠動態の数理モデルを検討しつつある。睡眠圧の変化が睡眠段階遷移に及ぼす影響について検討することを目的として、夜間睡眠時の睡眠段階遷移データを収集し、遷移解析を開始した。睡眠実験は、健常成人16名を対象とし、日中を通常に過ごした後の夜間(コントロール条件)と、身体運動により睡眠圧を増加させた後の夜間(運動条件)に実施した。運動条件では、被検者は日中に自転車エルゴメータ駆動を行った。自転車駆動時には負荷を20Wから20秒ごとに5Wずつ漸増させ、被検者は疲労困憊に達するまで運動を実施した。睡眠実験では、就寝時刻と起床時刻を各被検者の通常の就寝・起床時刻に設定し、睡眠ポリグラフ記録を行った。記録終了後、国際基準に従い睡眠段階(覚醒、Stage1、Stage2、徐波睡眠[slow wave sleep; SWS]、レム[rapid eye movement; REM]睡眠)を30秒ごとに判定した。その上で、各条件(コントロール条件、運動条件)について各睡眠段階間の遷移確率を計算した。その結果、運動条件ではコントロール条件と比較して、Stage1からStage2への遷移確率が有意に(p<0.05)増加し、一方、Sage1から覚醒への遷移確率は減少する傾向(p<0.06)にあった。以上の結果から、睡眠圧の増加によって覚醒、Stage1、Stage2の間の遷移動態が変わることが示唆された。このことは、Stage2より浅い睡眠に関わるflip-flop型システム(Stage2ー覚醒/Stage1)の動態の変化を反映している可能性があり、したがって、Stage2の動的制御と関連する複数の結合振動子で睡眠全体の動的構造をモデル化する上での基盤となる点で、意義があるものと考えられた。平成24年度の計画は、健常成人20名(20-60歳)を対象としてデータの収集(睡眠実験)を行うことであった。条件は、日中を通常に過ごした後に睡眠実験を行うコントロール条件、昼寝により睡眠圧を減少させた後に睡眠実験を行うNap条件、前夜からの断眠により睡眠圧を増加させた後に睡眠実験を行う断眠条件の3つを計画していた。

現在までに、まず計画を再検討し、断眠により睡眠圧を増加させるのではなく、身体運動実施により睡眠圧を増加させることとし、断眠条件に代わり運動条件を設定した。その後16名を対象に、コントロール条件と運動条件についてデータを収集した。また、平成25年度に計画していた解析の一部を開始した。健常成人10名(20-60歳)程度を新たに対象者に加え、引き続きデータの収集を行う。その後、データの解析・数理モデルの構築を行い、得られた結果を取りまとめ、成果の発表を行う。解析では、睡眠ポリグラフデータから30秒ごとに睡眠段階を判定するとともに、Stage2から各睡眠段階に遷移する直前のStage2における脳波の特徴を各条件で調べる。さらに各睡眠段階間の遷移確率を計算し、徐波睡眠圧の変化(昼寝/身体運動)が想定される各振動子へ与える影響を定量的に明らかにする。モデルは、Stage2より浅い睡眠に関わるflip-flop型システム(Stage2ーWake/Stage1)、Stage2より深い睡眠に関わるシステム(Stage2ーSWS)、REM睡眠に関わるLotka-Volterra(リミットサイクル)型システム(Stage2ーREM)の3つの振動子を結合させたものとする。Stage2-SWSの振動子については、睡眠実験データからflip-flop型かリミットサイクル型かを決定し、さらに各振動方程式の結合様式を決定する。また、覚醒方向・SWS方向・REM睡眠方向への圧力を表す項も各方程式に入れ込み、全体のシステムにノイズを加えた形でシミュレートし、各条件、さらには服薬時(データは取得済み)の睡眠構造を再現できるか確認する。資料整理(睡眠ポリグラフ解析の補助)の謝金に約120万円、論文投稿・掲載料に約40万円、国際会議出席に約60万円、解析システム(ハードウェア、ソフトウェア)の購入に約50万円の支出を予定している。
テンプレート結晶粒成長による圧電セラミックスPZT厚膜の創製

本研究では、プロセスの短時間、低温化を目指して、ゾルーゲル法とレーザーアブレーション法のハイブリッドプロセスでテンプレート結晶粒成長により、良好な圧電特性を有する1μm以上の厚さのPZT薄膜の作製プロセスを開発することを目的とする。まず,テンプレート層としてはゾルーゲル法により(111)面あるいは(100)面の結晶配向がある厚さ0,1μmのPZT薄膜を作製する。それから、基板を加熱しながらレーザーアブレーション法で成膜する。レーザーアブレーション中にテンプレート層の結晶粒成長により、薄膜はその場で結晶化して、薄膜の結晶配向が制御でき、またプロセスの低温化、短時間化が実現できると考えられる。ハイブリッドプロセスにおいて、レーザーアブレーション中のテンプレート層の結晶粒成長によりPZT薄膜を作製した。その結果、このプロセスで作製したPZT薄膜はテンプレート層と同様に(111)あるいは(100)面の結晶配向を持ち,良い電気的特性を示すことが分かった。また,作製した薄膜の微細組織について調べた結果,薄膜がゾルーゲル層からレーザーアブレーション層までの柱状組織を示し、ゾルーゲル層とレーザーアブレーション層の界面は明瞭に観察されなく、ゾルーゲル層とレーザーアブレーション層の界面の格子像でペロブスカイト相の(100)面が界面に平行し連続に配列していることが明らかになった。これは,レーザーアブレーションプロセス中にゾルーゲル層のペロプスカイト相の結晶粒が上に成長し,薄膜はその場でペロブスカイト相となることを示唆する。以上の実験結果から,ハイブリッドプロセスにおいて、レーザーアブレーション中のテンプレート層の結晶粒成長によるPZT薄膜の作製はプロセスの低温化と短時間化が実現でき,PZTの厚膜作製に対して有効であることは明らかになった。PZT薄膜のマイクロ・マシンの機械素子への応用としてはその用途にもよるが、310μmの厚さの薄膜を必要とする。例えば、マイクロ・スキャナーと原子間力顕微鏡(AFM)のカンチレバー等のマイクロ・アクチュエーターへの応用としては、3μmの厚みが要求される。この範囲の厚さのPZT薄膜を造るのは従来のデポジション技術で極めて困難である。本研究では、プロセスの短時間、低温化を目指して、ゾル-ゲル法とレーザーアブレーション法のハイブリッドプロセスでテンプレート結晶粒成長により、良好な圧電特性を有する3μm程度の厚さのPZT薄膜の作製プロセスを開発することを目的とする。本年度は、ゾル-ゲル法とレーザーアブレーションのハイブリッドプロセスでテンプレート結晶粒成長により作製したPZT薄膜の結晶化過程を検討した。まず、Sol-gel法を用いてPt/SiO_2/Sの基板上に厚さ0.15μm程度の(100)と(111)面に配向するPZT膜をコーティングした。その後、1層のPZT膜をコーティングした基板を460°Cに加熱しながら、その上にレーザーアブレーション法で0.6μm程度の厚さのPZT薄膜を作製した。薄膜の結晶構造と微細組織を調べた結果、テンプレート結晶粒成長によりPZT薄膜の結晶配向を制御できることが明らかになった。また、ペロブスカイト相の結晶粒がレーザーアブレーション層の中で細かく分化したように観察された。これは、レーザーアブレーションプロセス中に成長応力により隙間が生成し、結晶粒が幾つかに分割されたと考えられる。ゾル-ゲル層のペロブスカイト相の結晶粒のin situ成長によりレーザーアブレーションプロセス中に薄膜が完全に結晶化して、蒸着後のアニールが省略され、プロセスの低温化と短時間化が実現できた。

例えば、マイクロ・スキャナーと原子間力顕微鏡(AFM)のカンチレバー等のマイクロ・アクチュエーターへの応用には、3μm厚さのPZT薄膜が要求される。この範囲の厚さのPZT薄膜を造るのは従来のデポジション技術で極めて困難である。本研究では、プロセスの短時間、低温化を目指して、ゾルーゲル法とレーザーアブレーション法のハイブリッドプロセスでテンプレート結晶粒成長により、良好な圧電特性を有する3μm程度の厚さのPZT薄膜の作製プロセスを開発することを目的とする。本年度は、ゾルーゲル法とレーザーアブレーションのハイブリッドプロセスにおいて,テンプレート結晶粒成長に及ぼす基板温度の影響を検討した。まず、Sol-gel法を用いてPt/T/SiO_2/Sの基板上に厚さ0.15μm程度の(111)面配向のPZT膜をコーティングした。その後、1層のPZT膜をコーティングした基板を420°C,460°Cと550°Cに加熱しながら、その上にレーザーアブレーション法で約1μm程度の厚さのPZT薄膜を作製し,薄膜の結晶構造,微細組織と電気的特性を調べた。その結果、基板温度420°Cの場合では,レーザーアブレーションで蒸着したPZT薄膜はアモルファスとなるが,基板温度460°Cと550°Cの場合では,レーザーアブレーションで蒸着したPZT薄膜は完全にペロブスカイト相となることが分かった。しかし,基板温度460°Cの場合では30nm程度のペロブスカイト相の結晶粒が集団的に分布し,多くの隙間が観察される。基板温度550°Cの場合では,ペロブスカイトの結晶粒が均一に分布し,緻密な薄膜が得られた。これらの結果から,基板温度をコントロールすることにより薄膜の微細組織が制御できることを明らかにした。さらに,ゾルーゲル法のアニール温度を下げるために,マイクロ波加熱プロセスを検討しました。また,ゾルーゲル法のシード層の(100)面配向を制御するために,導電性酸化物LaNiO_3薄膜の下部電極への応用も検討した。
DNMT1とTreg/Th17関連遺伝子の解析-新規バセドウ病病態鑑別法の確立-

平成30年度の予定は、1、CD4+細胞におけるTh17/Treg遺伝子であるFOXP3、TGFB、IL1BのmRNA定量、2、CD4+細胞におけるTGFB,IL1B遺伝子メチル化率の測定であった。昨年度に引き続き、検体採集を行っており、HD重症群、GD難治群については予定数に到達したが、HD軽症群、GD寛解群については現在も収集中である。予定通り、検体収集と並行して、メチル化測定及びmRNA測定を行っているが、現在有意な差はでていない。また、Th17/Tregの分化に関わるターゲット遺伝子を探索するため、文献検索から候補遺伝子(IL15遺伝子等)を選択し、一塩基多型の頻度測定も行っている。今後は、引き続き測定を続行していくが、メチル化ターゲットを絞って測定するのではなく、次世代シークエンスやマイクロアレイによる網羅的な測定が必要であると考えられる。自己免疫疾患(AITD)は、橋本病(HD)とバセドウ病(GD)があり、それらの病態は多岐に渡る。我々は、病態に差が出る原因として、先天的要因である一塩基多型(SNP)と後天的要因であるDNAのメチル化が関わっていると考えた。我々は、これまでにDNAメチル化酵素(DNMT1)の機能的SNPがバセドウ病の病態に関与することを報告しているが、特定の遺伝子のメチル化と病態との関連は不明である。そこで、我々はAITDの病態と特定のDNAメチル化との関連を探索することとした。これまでの研究より、Th17細胞の分化に関わるTGFB遺伝子とIL1B遺伝子は、バセドウ病の病態に関連があり、DNAメチル化とも関連している可能性がある。しかし、同様にTh17細胞の分化に関わるIL15遺伝子は、AITDとの関連は不明である。そこで、IL15遺伝子を候補遺伝子とするために、まずIL15SNPとAITDとの関連を調査し、AITDとの関連を明らかにすることを目的とした。HD127名(重症群55名、軽症群48名)、GD130名(難治群52名、寛解群43名)、健常人79名を対象とし、機能的SNPである+96522 A/T SNP及び+82889 A/G SNPをタイピングした。また、健常人15名、HD重症群13名、HD軽症群12名を対象とし、血清中IL-15濃度の定量を行い、健常人19名を対照にし、mRNA定量を行った。また、健常人8名の末梢血単核球を用いて、rIL-15の機能解析を行った。本研究により、IL15遺伝子の高産性型(+96522 AA型)が橋本病重症群に多く、また、rIL-15は、Th17細胞分画を増加させることが分かった。これらの結果より、IL-15は橋本病の病態に関連していることが分かった。これより、IL15遺伝子のDNAメチル化は橋本病の病態に関連している可能性がある。本研究は、職場である関西医療大学と共同研究先である大阪大学の2施設を拠点として行っているが、初年度に行う予定であったメチル化率の測定は大阪大学でのみ行うことができる。初年度は、予想していた勤務におけるエフォートが大きかったため、大阪大学に行く機会が少なく、メチル化率測定が遅れてしまっている。検体収集と前処理は続けているため、今年度にまとめてメチル化測定を行う予定をしている。SNP研究は、関西医療大学においても行えるため、初年度は、候補遺伝子を増やすためにIL15遺伝子とAITDとの関連を調べた。本年度は、70th AACC Annual ScientificMeeting & Clinical LabExpoでの発表のため、昨年度実施したIL15遺伝子における一塩基多型(SNP)のタイピング数を追加して行った。その後、ポスター作製を行い、サンディエゴでのポスター発表を行った。また、昨年度に引き続き、患者血液からDNS採取及びCD4陽性細胞中のDNAを保存し、バイサルファイト変換を行っている。パイロシークエンスは、現在信頼できるデータが出ておらず、その原因としてはDNAの品質の低さを考えている。研究で用いている検体は5年以上前に採取したものも含まれており、それらの検体ではピークが低く出てしまっている。そこで、現在、新たに収集したDNAのみを用いて研究を行っている。また、パイロシークエンスプライマーの設計についても検討を繰り返している。また、自己免疫性甲状腺疾患(AITD)において、どの遺伝子が異常なDNAメチル化パターンを示しているかを調べるためにDNAメチル化アレイをかけて網羅的にメチル化パターンをみる計画を立てている。アレイによって、AITD関連メチル化遺伝子が明らかになれば、過去に明らかとなったAITD関連遺伝子と比較し、重なった遺伝子に対してパイロシークエンスを行うことで、詳細な異常メチル化領域が判明する。現在は、マイクロアレイにかけるための検体を選別しているところである。過去に保存していたDNAの品質が悪く、バイサルファイト変換による量的な損失が大きいため、新しく集めた検体のみを対象としているため時間がかかっている。国際学会の準備に大きく研究時間を取られてしまった。

予定通り、検体収集と並行して、メチル化測定及びmRNA測定を行っているが、現在有意な差はでていない。また、Th17/Tregの分化に関わるターゲット遺伝子を探索するため、文献検索から候補遺伝子(IL15遺伝子等)を選択し、一塩基多型の頻度測定も行っている。今後は、引き続き測定を続行していくが、メチル化ターゲットを絞って測定するのではなく、次世代シークエンスやマイクロアレイによる網羅的な測定が必要であると考えられる。GD患者ならびに健常群の末梢血中CD4+細胞中のDNAにおいて、FOXP3、TGFB、IL1B遺伝子のCpGアイランドにおけるDNAメチル化率を測定する。FOXP3遺伝子の標的CpGアイランドは、プロモーター領域及び、イントロン3領域の2箇所である。イントロン3領域は、TSDRと呼ばれ、FoxP3+T細胞分画中のTreg細胞でのみ低メチル化状態を示す領域である。また、TGFB及びIL1B遺伝子の標的CpGアイランドはプロモーター領域であり、mRNAの産生量に関連している領域である。メチル化率は、パイロシーケンス法によって解析する。パイロシークエンサーは共同研究先である大阪大学予防診断学研究室が所持しており、使用することが可能である。パイロシークエンスを行うまでの検体処理を関西医療大学で行い、パイロシーケンサで測定する手順のみを大阪大学で行う。現在、パイロシークエンスの進行状況が非常に遅れている。その原因としては検体の品質が悪いことが考えられるため、新たに検体収集を増やし高品質のDNAを用いて行う予定である。また、自己免疫性甲状腺疾患において、どの遺伝子が異常なDNAメチル化パターンを示しているかを調べるためにDNAメチル化アレイをかけて網羅的にメチル化パターンをみる計画を立てている。メチル化測定が予想より進行できなかったため、メチル化率測定用試薬(バイサルファイト試薬、パイロシークエンス試薬)の購入が予定よりも少なくなってしまったため。また、当初購入予定であったサーマルサイクラーを購入していないため。本年度は予定より実験が遅れており、次のステップに進むことができなかったため、使用顎が少なくなってしまった。翌年度は、本年度の続きをすると共に、当初予定していなかったマイクロアレイ等の研究に使用していく予定である。パイロシークエンス試薬及び、FOXP3遺伝子、IL1B遺伝子、TGFB遺伝子、IL15遺伝子におけるメチル化測定用のプライマー及びパイロシークエンス試薬の購入。また、国際学会(アメリカ臨床化学会)への旅費等。
高照射された原子炉圧力容器鋼の照射脆化機構解明

軽水炉の心臓ともいえる原子炉圧力容器は、炉心や冷却材を収める鋼製の頑強な容器であるが、供用中の中性子照射の影響を受けて破壊靭性値が低下することが知られている。この劣化事象は、照射によって材料中に形成されたミクロ組織が、転位運動の障害物となることにより発現する。本研究は、高照射された加圧水型軽水炉で見られるニッケル、マンガン、シリコンを含む溶質原子集合体の形成機構を明らかにすることにより、合理的な劣化予測と、劣化管理に資することを目的とする。溶質原子濃度の異なる様々な原子炉圧力容器モデル合金に対して、溶質原子が移動しない極低温(<80K)でプロトンを照射して点欠陥を導入した。その後、その場等時焼鈍して、格子間原子型、空孔型等の拡散機構を個別に発現させ、それぞれの拡散機構に対する溶質原子の影響を明らかにした。欠陥濃度の推定には、電気抵抗法と陽電子消滅法を使用した。一般に、照射によって導入された点欠陥の数密度に比例して、極低温での電気抵抗率は増加する。本研究では、この現象が成立し、かつ溶質原子のマトリクスからの減少(つまり溶質原子集合体の形成)が生じると、電気抵抗率が未照射以下のレベルまで低下するように実験条件を整理し、電気抵抗率を欠陥濃度と溶質原子集合体の両方の検出手段として利用した。ニッケル、マンガン、シリコンを含む溶質原子集合体の形成過程については、(1)カスケード損傷過程において直接形成される、(2)転位ループへの偏析に誘起される、などのメカニズムが予想されてきた。照射量の増加に伴い、電気抵抗率の単調な増加が見られた。低温照射においてもカスケード損傷とその冷却過程は発現するが、溶質原子集合体の形成を示唆する電気抵抗率の減少は見られなかった。したがって、(1)カスケード損傷過程における集合体の直接形成という過程は、否定された。鉄-ニッケル-マンガン系では、格子間原子型の拡散過程において、鉄-ニッケル-シリコン系では、空孔型の拡散過程において、それぞれ集合体形成を示唆する電気抵抗率の変化が見られた。いずれのケースでも、1個の点欠陥のシンクまでの移動にによって、10個以上の溶質原子がマトリクスから消滅することが示された。つまり、1個の点欠陥が1個の溶質原子をシンクへ移動させるという(2)従来的な偏析機構でも、溶質原子クラスタの移動は説明できないことが明らかになった。本研究の結果は、ニッケルとマンガンの集合が、格子間原子型の拡散過程における、これらの元素の化学的親和性に基づくことを示すものである。また、ニッケルとシリコン集合が、格子間原子型の欠陥移動による微小な核形成と、空孔型の成長という二段階で起こることを示唆するものである。東日本大震災の影響で、照射設備(東大・工・原子力専攻・重照射研究設備HIT)が破損したため、今年度は、当初予定した量のデータを取得できなかった。しかし、昨年度までにデータを相当取得していたこと、代替設備(東大・工・原子力国際専攻・RAPID)を使用して、昨年度に取得したデータを再評価する実験を実施できた。したがって、当初予定した体系的な実験と同等の成果を、平成23年度中に取得することに成功したと自己評価する。ただし、成果の取り纏めに遅れが生じ、投稿論文として出版されていない点が課題である。平成23年度までに、取得、再評価した実験事実に基づいて、研究成果を公表する。また、本研究では実施できなかった、析出物の核生成と成長を分離する実験体系を考案し、照射設備(東大・工・原子力専攻・重照射研究設備HIT)の復旧後に、データ取得を実施する。低温照射においてもカスケード損傷とその冷却過程は発現するが、溶質原子集合休の形成を示唆する電気抵抗率の減少は見られなかった。

したがって、(1)カスケード損傷過程における集合体の直接形成という過程は、否定された。鉄-ニッケル-マンガン系では、格子間原子型の拡散過程において、鉄-ニッケル-シリコン系では、空孔型の拡散過程において、それぞれ集合体形成を示唆する電気抵抗率の変化が見られた。いずれのケースでも、1個の点欠陥のシンクまでの移動にによって、10個以上の溶質原子がマトリクスから消滅することが示された。つまり、1個の点欠陥が1個の溶質原子をシンクへ移動させるという(2)従来的な偏析機構でも、溶質原子クラスタの移動は説明できないことが明らかになった。本研究の結果は、ニッケルとマンガンの集合が、格子間原子型の拡散過程における、これらの元素の化学的親和性に基づくことを示すものである。また、ニッケルとシリコン集合が、格子間原子型の欠陥移動による微小な核形成と、空孔型の成長という二段階で起こることを示唆するものである。これらの物理的描像は、脆化を予測するための相関式の改定に際し、定式化の方向性を示唆するものである。軽水炉の心臓ともいえる原子炉圧力容器は、炉心や冷却材を収める鋼製の頑強な容器であるが、供用中の中性子照射の影響を受けて破壊靭性値が低下することが知られている。この劣化事象は、照射によって材料中に形成されたミクロ組織が、転位運動の障害物となることにより発現する。本研究は、高照射された加圧水型軽水炉で見られるニッケル、マンガン、シリコンを含む溶質原子集合体の形成機構を明らかにすることにより、合理的な劣化予測と、劣化管理に資することを目的とする。溶質原子濃度の異なる様々な原子炉圧力容器モデル合金に対して、溶質原子が移動しない極低温(<80K)でプロトンを照射して点欠陥を導入した。その後、その場等時焼鈍して、格子間原子型、空孔型等の拡散機構を個別に発現させ、それぞれの拡散機構に対する溶質原子の影響を明らかにした。欠陥濃度の推定には、電気抵抗法と陽電子消滅法を使用した。一般に、照射によって導入された点欠陥の数密度に比例して、極低温での電気抵抗率は増加する。本研究では、この現象が成立し、かつ溶質原子のマトリクスからの減少(つまり溶質原子集合体の形成)が生じると、電気抵抗率が未照射以下のレベルまで低下するように実験条件を整理し、電気抵抗率を欠陥濃度と溶質原子集合体の両方の検出手段として利用した。ニッケル、マンガン、シリコンを含む溶質原子集合体の形成過程については、(1)カスケード損傷過程において直接形成される、(2)転位ループへの偏析に誘起される、などのメカニズムが予想されてきた。照射量の増加に伴い、電気抵抗率の単調な増加が見られた。低温照射においてもカスケード損傷とその冷却過程は発現するが、溶質原子集合体の形成を示唆する電気抵抗率の減少は見られなかった。