hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
体積変化に起因したコンクリート中不均一損傷がRCはりのせん断特性に与える影響評価（国際共同研究強化）

本研究では、既存コンクリート橋の耐震性、ならびに被災回復性の把握の高精度化を目指し、アルカリシリカ反応等によって材料劣化した部材と高強度コンクリート部材の性能評価を試みた。特に、画像解析を活用してASR劣化したコンクリートの引張軟化挙動や圧縮破壊挙動等の材料挙動を詳細に調べるとともに、超高強度繊維補強セメント系材料については、その急激に進展する圧縮破壊挙動の高速度変形画像計測に成功した。さらに、プレキャストコンクリート橋脚の耐震性評価の基礎検討として、鋼材とコンクリート間の付着特性を考慮できる非線形動的解析プログラムを改良するとともに、画像解析の広域化に関する技術展開の可能性を示した。内定年度:2015本研究基課題の若手研究(A)では,劣化したコンクリート構造物の性能評価に向けて、体積変化に起因したコンクリート中不均一損傷がRCはりのせん断特性に与える影響を系統的に調べてきた。その成果を展開するため、本研究では、既存コンクリート構造物の耐震性能の評価、ならびに被災回復性の把握の高精度化を目指し、材料劣化した構造と高強度コンクリートを用いた構造の性能評価を試みている。本年度は、まず材料の力学的特性や破壊進展挙動を把握するための要素実験を神戸大学にて実施した。ここでは、画像解析を用いて平面領域を対象としたひずみ計測を行い、コンクリートのひび割れの進展と構造部材が破壊に至るまでの挙動と関連づけることができた。本年度得た成果は以下の通りである。成果(1)超高強度繊維補強セメント系材料の非常に急激に進展する破壊挙動を捉えることを目的として、ハイスピードカメラとデータロガーを用いた破壊現象計測を実施した。この材料の急激に進展する破壊挙動を、実験・撮影環境を工夫することで破壊に至る瞬間の画像とセンサデータを得ることに成功した。また、荷重データから、圧縮強度が高いとエネルギー解放速度が大きくなる傾向があるが、圧縮強度が異なると繊維補強の効果によって異なる挙動を示すことがわかった。今後の課題として、計測機材の応答周波数を考慮するとともに、微弱なノイズを除去する必要があることがわかった。成果(2) ASRによってひび割れが生じたコンクリートの圧縮応力下における力学特性を評価することを目的として、圧縮載荷試験において画像解析を用いてひずみ計測を実施した。まず、画像解析を用いて圧縮応力下のひずみを妥当な精度で計測できることを示した。さらに、ASRが生じたコンクリートのポアソン比に相当する縦横ひずみ比を計測して、その値の圧縮応力下での変化、特に載荷軸直交方向ひずみの推移を把握することができた。本年度の目標であった「材料の力学的特性や破壊進展挙動を把握するための要素実験の実施、ならびに画像解析による測定精度の検証」は神戸大学における実験により、ほぼ計画通り達成することができた。得られた結果のうち、先行した成果をまとめた論文をJCI年次論文集に投稿することができた(現在、査読審査中)。また、関連研究の「世界最高レベルの圧縮強度を有する超高強度繊維補強コンクリートの圧縮破壊挙動の高速度計測」について、平成28年度土木学会関西支部年次学術講演会優秀講演者を受賞しており、その内容について評価を受けている。本研究は、基課題の若手研究(A)の成果「体積変化に起因したコンクリートの不均一損傷がRCはりのせん断特性に与える影響評価」を展開し、既設コンクリート構造物の耐震性、被災回復性評価の高精度化を目指すものである。本申請課題では、まず材料の力学的特性や破壊進展挙動を把握するため要素実験を神戸大学で実施し、画像解析対象の広域化、動的挙動の評価の実用化の可能性を検証した(成果(1))。さらに、海外共同研究者であるカリフォルニア大学サンディエゴ校(UCSD)のBenson Shing教授の下に客員研究者として所属し、計測・評価手法の改良を試みた(成果(2)、成果(3))。得られた成果は以下の通りである。成果(1)超高強度繊維補強セメント系材料の非常に急激に進展する破壊挙動を捉えることを目的として、ハイスピードカメラとデータロガーを用いた破壊現象計測を実施し、この材料の急激に進展する圧縮破壊挙動の高速度変形画像計測に成功した。また、測定した荷重データから、圧縮強度が高いとエネルギー解放速度が大きくなる傾向があり、繊維補強の有無によって載荷軸直交方向の膨張変形が異なることがわかった。成果(2)画像解析に用いる画像相関法をC++に実装したプログラムを開発した。開発プログラムによって、測定効率を向上させることができると伴に、測定エラーとなる供試体の表面輝度値に関する感度を向上させることに成功した。成果(3)プレキャストコンクリート橋脚の耐震性能の評価のため、Shing教授との共同研究によって、鋼材とコンクリート間の付着特性を考慮できる非線形動的解析プログラムを改良した。本研究による解析対象の広域化に関する展開の実施可能性を示した。なお、この成果の海外共同研究に関する展開の方向性を確認することができたため、今後は実構造物の動的地震時挙動の評価等の分野への展開が想定される。

今後は、本年度後半で行ってきた、実施予定の実構造における性能評価手法の適用範囲の拡大に向けて、実大に近い大型の供試体を対象として、画像解析対象の広域化、動的挙動の評価への展開の実用化の可能性を検証するための情報収集を引き続き実施する。共同研究者である、現在渡航しているカリフォルニア大学サンディエゴ校(UCSD)のBenson Shing教授は、これまで石造構造物の地震時挙動の把握に向けた検討を行っており、本課題による共同研究によって、本研究で開発を進めている画像解析によるひび割れなどの損傷を捉えることを試みる。最終年度であるため、昨年度の成果を加えて研究総括し、コンクリート中の微細損傷がひび割れ進展挙動に与える影響について、微視構造的破壊力学に基づく考察を加える。最終的には、既存コンクリート構造物の耐震性能の評価、ならびに被災回復性の把握の高精度化とともに、微視構造的破壊力学に基づくコンクリート部材のせん断耐力の評価法を提案し、コンクリート構造の合理的なせん断設計の新たな方向性を提示すること目指す。コンクリート構造
東アジア市民社会圏における環境運動の社会学的実証研究―地域社会の紛争と協働―

採用第3年目の本年は、採用第1年目および第2年目におこなった調査、研究の成果を発表するとともに、みずからの研究を新たな方向に展開させるべく、幅広い研究活動に従事した。韓国の事例地における資料収集およびフィールドワークを継続しつつ(2009年5月、8月、11月、2010年2月)、国内では環境社会学会において異なる研究機関に所属する若手研究者との交流を深め、定期的(1ヶ月に1、2回)に開催される研究会に参加することとなった。また、昨年おこなわれた東アジア環境社会学国際シンポジウムと関連して、環境年表作成や韓国の学術論文を翻訳するといった、新たな試みにも携わった。研究成果の発表として、具体的には、日本社会学会第82回大会にて本研究に関する報告をおこなった(2009年10月)。事例地における地域住民組織に着目したこの報告によって、前年度よりおこなってきた継続的な調査の成果を提出した。今後、この報告を論文化し、査読付学術誌への投稿を予定している。本研究では、東アジアの地域社会における環境運動に着目して、環境のあり方をめぐって生じる諸主体の紛争と協働を、韓国のフィールドワークを通じ社会学的に考察してきた。なぜなら、環境運動が展開される地域社会に焦点を当てることによって、東アジアの環境運動が抱える今日的課題を明らかにし、そのうえで課題解決への道を探ることを企図しているからである。本年度に実施した研究報告および調査は、以上のような目的をもった本研究の一部を構成するものとなる。2007年9月および10月に大韓民国大邱広域市にてフィールドワークを実施した。その内容は、(1)三徳洞の再開発問題についての調査、(2)大邱の歴史的環境を創出する住民運動に関する調査のふたつに分けられる。三徳洞では、2006年に再開発計画が持ち上がった。それをめぐり住民同士が賛成派/反対派に分裂し、地域の深刻な問題となっている。フィールドワークでは、この問題に関して聞き取り調査をすると同時に、反対派住民の集会に参与観察した。本研究では開発と保全の事例から、地域社会における環境運動を実証的に研究することを目的とする。そこで、地域社会における開発の事例として、この三徳洞の再開発計画の事例を位置づけ、今後も調査、研究を継続する予定である。保全の事例としては、大邱にて歴史的環境を創出する運動を展開するNGO、まちかど文化市民連帯の活動を調査した。まちかど文化市民連帯は、大邱の近代史を市民とともに調べ、またその成果を市民へと案内する活動を展開している。本研究では、彼らの活動を「歴史的環境の創出」と位置づけ、参与観察、聞き取り調査を実施した。そして、調査の成果を「韓国における日本式家屋保全の論理-歴史的環境の創出と地域形成」としてまとめた。この論文は査読付きの学会誌への掲載がすでに決定しており、2008年7月に掲載される予定である。本研究では、紛争と協働というキーワードを用いて、東アジアの環境運動を実証的に研究する。そして、この作業を通じて東アジアの市民社会圏という概念を鍛錬するという意味で、環境社会学の射程を超えた成果を提示する試みである。本年度に実施したフィールドワーク、および論文執筆は本研究のいわば土台となる。採用第2年目の本年は、採用第1年目の調査、研究の成果を発表するとともに、研究を新たな方向に展開させるための調査をおこなった。研究成果の発表として、具体的には、関西社会学会にて前年度の調査研究に関する報告をおこなった(2008年5月)。環境運動と市民社会の関係に着目したこの報告は、本研究の事例研究のひとつである。また、韓国にて文献資料収集および調査、研究会に参加した。本研究は環境運動における地域社会、住民を重視する立場を採る。したがって、韓国における地域住民組織を押さえておくことが研究の基礎となるという考えから、事例地の地域住民組織に関する聞き取り調査をおこなった。三徳洞ではマンション開発によって住民(土地所有者)が再開発賛成派と反対派とに二分されている。したがって、このような状況において地域住民組織がいかなる活動をして、いかなる役割を果たしているのかという問題意識をもって調査にあたった。この調査結果は平成21年度に学会発表、および査読付学術誌への論文投稿というかたちで発表する予定である。そして、この作業を通じて東アジアの市民社会という概念を鍛錬する試みである。本年度に実施した研究報告および調査は、本研究の一部を構成するものとなる。

本研究では、東アジアの地域社会における環境運動に着目して、環境のあり方をめぐって生じる諸主体の紛争と協働を、韓国のフィールドワークを通じ社会学的に考察してきた。なぜなら、環境運動が展開される地域社会に焦点を当てることによって、東アジアの環境運動が抱える今日的課題を明らかにし、そのうえで課題解決への道を探ることを企図しているからである。本年度に実施した研究報告および調査は、以上のような目的をもった本研究の一部を構成するものとなる。
解析多様体の研究

科研費交付申請書の分担に従って計画通りに研究を進めた。その一方では代数学からの情報提供としてD.Hapell氏(筑波大:多元環の表現論に関する一般論),K.R.Fuller氏(筑波大:Extension問題),東屋五郎氏(元インディアナ大:東屋多元環に関する結果について),トポロジ-からの情報提供として柳田伸顕氏(武蔵工大:群のコホモロジ-ChernーClassについて),凾数解析学からの情報提供として鹿野健氏(岡山大:解析的数論における級数和について),日合文雄氏(茨城大:Subfactorに対するEntropyについて)を招いて研究分担者全員とで討論を重ねた。研究代表者は本課題に関する講演・討論会の連絡調整にあたるとともに,無限項の差分作用素の素解の存在研究を続け1988年の研究結果の改良に成功した。鈴木俊夫はシュレ-ジンガ-作用素の固有値の数値計算について研究を続けて来たが従来よりもはるかに手間のかからない計算法を提供することに成功した。金川秀也はDonskerの不変原理における收束の速さについて自己の従来の研究結果の拡張に成功した。
非解離レーザーイオン化法の開発による生理活性物質の選択的高効率検出と機構研究

元素レベルでの分析を行う場合、イオン化の際に試料分子を壊さず分子量によって解析が行える質量分析法が有効である。マトリクス支援レーザー脱離イオン化法(MALDI法)は操作・試料調整が圧倒的に簡易であるため、飛行時間型質量分析装置と組み合わせ、様々な分野における解析法として利用されている。しかしながら1)イオン化効率が低い2)低分子量試料への適用が困難3)測定できない分子がある、などといった問題点も同時に持っている。本研究ではこのような問題点を解消するため、典型的な有機マトリクス分子と構造を持つ分子との複合体の作成を行い、生理活性物質の網羅的測定法を提供するための研究を行った。マトリクス支援レーザー脱離イオン化法(MALDI法)は、試料分子を壊さずイオン化できるソフトイオン化法の一つとして有用であり、主に飛行時間型質量分析装置と組み合わせることで、分子量による試料の判別が可能であり、様々な分野における解析法として利用されている。本研究ではこのような問題点を解消するため、典型的な有機マトリクス分子と構造を持つ分子との複合体の作成を行い、生理活性物質の網羅的測定法を提供する。平成25年度としては、酸化物固体表面上に、ナノメートルサイズの金・銀および半導体微粒子を担持させることで、従来のMALDI法では検出が困難な分子の検出に成功した。特にCdTeナノ粒子を担持させた系では、光励起後に生じるキャリアの再結合によって放出される電子を利用し、脂肪酸を脱プロトン化した形で高効率にイオン化させることに成功した。脂肪酸は従来MALDI法では全く検出ができない分子の一つであり、レーザーイオン化の可能性を大きく広げる結果が得られた。さらに酸化物固体を用いることで、微粒子を空間的に均一に配置することが可能となり、レーザーイオン化法では難しい定量分析を可能にした。特にヒト血清中に存在するステアリン酸の濃度を決定することに成功した。同様にマイクロメートルサイズのサンマリウム系の磁性粒子を従来の有機マトリクス分子と組み合わせる試みを行った。磁性粒子を用いることによる有機分子の電子状態変化を反映して、ペプチド分子の効率的なイオン化に成功した。我々はこれまでにシクロデキストリンに有機マトリクスを包接させることにより、マススペクトルの低分子量領域が単純化され、アルカリ金属及びその付着ピークが消失すること、強い包接を作る組み合わせにおいては、マトリクス分子によるピークをほぼ消すことができることを見出した。さらに分子内にナノサイズの細孔を持ち、表面には活性の強いブレンステッド酸性水酸基が存在するゼオライトを有機マトリクス分子のホスト分子として利用したところ、低分子量領域が単純化されること、さらにはブレンステッド酸性水酸基による効果的なプロトン供与が行われるため、プロトン化した試料のピークが従来MALDI法に比べて20倍以上増強する結果を得た。本研究では酸化物固体表面(ゼオライト表面)上のブレンステッド酸性水酸基のプロトンをLi+, Na+, K+といったアルカリ金属イオンに置換し、これを有機マトリクス分子のホスト分子として利用し、新奇の分析手法を発案した。これまで観測が不可能であった数々の低分子量生理活性物質の測定に成功した。これまで測定が不可能であった覚せい剤の体内代謝物を被験者の尿から直接測定することに成功した。本研究では典型的な有機マトリクス分子と構造を持つ分子との複合体の作成を行い、生理活性物質の網羅的測定法を提供するための研究を行った。表面に活性の強いブレンステッド酸性水酸基が存在するゼオライトを有機または無機マトリクスのホスト分子として利用する新奇なレーザーイオン化分析手法を提案した。

平成24年度ではゼオライト表面上のブレンステッド酸性水酸基のプロトンをLi+, Na+, K+といったアルカリ金属イオンに置換し、これに有機マトリクス分子を吸着させることで、これまで観測が不可能であった数々の低分子量生理活性物質の測定に成功した。特にこれまで測定が不可能であった覚せい剤の体内代謝物を被験者の尿から直接測定することに成功した。平成25年度では有機分子マトリクスの代わりにナノメートルサイズの金や銀微粒子をゼオライト表面上に担持させたマトリクスを開発し、ヒト血清中の尿素やコレステロールといった微量含有成分を高感度に検出することに成功した。さらに平成26年度では半導体微粒子のカドミウムテルル中のオージェ再結合を利用し、脂肪酸の測定を可能にした。従来のレーザーイオン化法では脂肪酸は全く検出できない分子であり、本法の開発によりレーザーイオン化の分野で大きな貢献ができたと考えられる。また、微粒子がゼオライト表面上に均一に担持されることを利用して、ヒト血清中の脂肪酸の定量分析までが可能になった。レーザーイオン化法は再現性に乏しいことが広く知られており、定量分析には向かないとされてきた。しかしながら、ゼオライトを利用した本法の実現によってレーザーイオン化法の応用範囲を大きく拡大できることが理解された。分光分析学レーザーイオン化法における定量分析の実現は当初計画には無いものであったが、ゼオライトを用いることでナノ微粒子の空間均一性が向上することを研究途中で見出したこといにより、定量分析を実現するに至った。MALDI法を含む従来レーザーイオン化法では定量分析が不可能であるだけでなく、単なる検出も不可能な脂肪酸、特にヒト血清中の脂肪酸の定量分析を可能にした点で、当初計画以上に進展していると判断した。体内での代謝物の測定を可能にした点が当初計画以上に進展した点である。従来、代謝物がグルクロン酸抱合体を形成しており、レーザーイオン化による直接測定は不可能であった。しかしながら申請者らが開発したゼオライトマトリクスを利用することで、その測定が可能であることが示された。層状化合物をホスト分子として用いることで、層間距離以下の分子のみを選択的にイオン化できることをすでに見出しているため、この研究を進める。さらには、シクロデキストリンを用いることで、質量分析では分離が不可能なキラル分子の分離を可能にさせる。ゼオライト表面に銀や金のナノ粒子を担持させ、これらをイオン源として用いる。この際、ゼオライトからのプロトンやカチオン供給を抑制させるために、ゼオライト上のブレンステッド酸点をアンモニウムイオンによって置換する。現在この研究を進めており、これまでに、従来法では測定が不可能であったアルカンの高感度測定に成功している。アルカンは分子内に電荷の偏りがないため、付加によるイオン化がきわめて難しい分子である。しかしながらこれらの検出に成功しており、この研究を進めていく。さらには、サンマリウム系の磁性粒子を有機マトリクスに混合させる、層状化合物を利用する、半導体粒子を利用するなど、すでに研究に着手しているので、これらを進めていく。半導体微粒子と酸化物固体を利用した研究において、当初計画には無い定量分析が実現できたことにより、その研究を優先させた。
製造業のリストラクチャリングと調整援助政策に関する実証研究

本研究では、日本の製造業における撤退・縮小行動について、以下のような実証的分析を行った。まず、日本経済新聞をはじめとする主要紙の記事検索を行い、近年、日本の製造業において大規模な撤退が多数存在することを確認した。業種は様々に分布していた。次に、「工業統計表」の1983年、1988年、1993年の3桁及び4桁レベルのデータに基づき、(1)撤退・縮小行動の要因、(2)撤退・縮小行動と市場成果の関係について、クロスインダストリーでの回帰分析を行った。分析結果によれば、近年の寡占市場の理論モデルから示唆されるような非効率な撤退の可能性を支持する結果がいくつか得られた。ただし、期間やコントロール変数によっては有意な結果が得られず、インコンクル-シグであった。また、マルチプラントの企業ほど容易に撤退を行うという、理論仮説を支持する結果が得られた。撤退行動の結果として、当記産業のパフォーマンスは向上していなかったが、市場支配力の増大という弊害も認められなかった。産構法をはじめとする調整援助政策の効果は対象期間によって異なっていたが、プロラタ効果の存在を示唆するケースがあった。本研究は産業レベルのデータを用いた分析という限界があり、今後、企業ないし工場レベルのデータを用いて分析を深めることを考えている。
細菌付着抑制効果のある新規象牙質知覚過敏抑制材の開発

本研究は、象牙質知覚過敏抑制材で処理した象牙質に対する口腔内細菌の付着性に関する研究である。既存の代表的な象牙質知覚過敏抑制材には、象牙質表面に高分子被膜を形成するか、あるいは親水性モノマーが象牙質表層に浸透して樹脂含浸層のような被膜を形成すると考えられる。そこで本研究では、既存の代表的な象牙質知覚過敏抑制材を用いてプラーク形成の発端である口腔内細菌の初期付着について比較検討を行った。その結果、本研究の範囲内においては象牙質表面に高分子被膜を形成するタイプのほうが、親水性モノマーが象牙質表層に浸透して樹脂含浸層のような被膜を形成するタイプに比べて口腔内細菌の初期付着が少ない傾向にあった。最近の象牙質知覚過敏抑制材の多くは、薄層被膜を形成することにより象牙細管開口部を封鎖し知覚過敏を抑制する材料が主流である。しかし、象牙質表層へのポリマーの沈着やモノマーが浸透して被膜が形成されることから、象牙質表層の物理化学的性状に変化をきたすことが考えられる。そこで本研究では、各種象牙質知覚過敏抑制材で処理した象牙質の表面性状を調査研究することにより、細菌付着抑制効果のある新規象牙質知覚過敏抑制材の開発を目的としている。本年度は、各種象牙質知覚過敏抑制材で処理した象牙質表面への口腔内細菌の初期付着について予備実験を行った。口腔内細菌として、Streptococcus mutansを用いた。まずは、ヒト抜去歯象牙質を用いて象牙質知覚過敏症を発症する露出根面の再現に取り掛かった。実際には2000番シリコンカーバイドペーパーで研磨した後、超音波処置をすることで、スミヤー層は残存しているが、象牙細管が部分的に開口している状態を作り上げ、象牙質知覚過敏症を発症する象牙質モデルとして実験を行った。また、臨床の現場で頻繁に行われる処置として、各種象牙質知覚過敏抑制材塗布後のコンポジットレジンの接着強さの影響について調べるため、微小引張試験ならびに接着界面ならびに破断面のSEM観察を行った。既存の代表的な象牙質知覚過敏抑制材には、象牙質表面に高分子被膜を形成するか、あるいは親水性モノマーが象牙質表層に浸透して接着における樹脂含浸層のような被膜を形成すると考えられる。もちろんいずれも前もって酸処理などは行わずそのまま象牙質表面に塗布することがメーカー指示されているため、接着修復の際のような強固な樹脂含浸層は形成されているとは考え難い。しかし、これらの薬剤を塗布した象牙質はいずれも表面に被膜が形成され、表面の物理化学的性状は大きく変化すると考えられ、このことは、プラーク形成の発端である口腔内細菌の初期付着にも何らかの影響を与えることが考えられる。したがって、知覚過敏症状は抑制できても、細菌付着性が増大し、プラークの蓄積をきたして歯肉の炎症を惹起するようであるなら、これらは優れた材料であるとは言い難い。その結果、本研究の範囲内においては象牙質表面に高分子被膜を形成するタイプのほうが、親水性モノマーが象牙質表層に浸透して接着における樹脂含浸層のような被膜を形成するタイプに比べて口腔内細菌の初期付着が少ない傾向にあった。歯科保存修復学分野各種象牙質知覚過敏抑制材で処理した象牙質表面への口腔内細菌の初期付着について予備実験を行っい、また、臨床の現場で頻繁に行われる処置として、各種象牙質知覚過敏抑制材塗布後のコンポジットレジンの接着強さの影響について調べるため、微小引張試験ならびに接着界面ならびに破断面のSEM観察を行ったところまで進んでいる。各種象牙質知覚過敏抑制材で処理した象牙質表面への口腔内細菌の初期付着について予備実験が終了したので、本実験を開始し、統計処理を行えるようにn数を増やしていく予定である。
不整脈疾患に対する小胞体ストレス制御の検討

遺伝性不整脈のうち主たる疾患遺伝子として、心筋のK+チャネル、Na+チャネルをコードする遺伝子が報告されている。細胞膜へのチャネル蛋白のtrafficking異常は、心筋のK+チャネル、Na+チャネル遺伝子異常、または薬物等によって引き起こされ、不整脈の原因となっていることが解ってきている。近年、小胞体内に不良タンパク質が蓄積すると細胞が障害される「小胞体ストレス」が、多くの疾患の原因として注目を集めてている。本研究では、QT延長症候群の主たる成因蛋白である、心筋のK+チャネル、Na+チャネルに対する、小胞体ストレスを引き起こす因子の検討、および、それを回復させる可能性について検討し、不整脈疾患の新しい発症予防法や治療法の創出につなげることを目的とした。心筋のNa+チャネル遺伝子である、SCN5A(Nav1.5)遺伝子に、R1623Q (g4868a, CGA→CAA)を導入した変異型発現ベクターを、HEK 293細胞に導入した細胞を用いて、R1623Q変異型ヒトNav1.5チャネルの、安定細胞株(Stable cell cline)を作成した。この安定した細胞株(Stable cell cline)を用いて、野生型(WT)と変異型(R1623Q)のそれぞれにフェキソフェナジン、レスベラトロール、エストロゲン、プロゲステロン添加し投与前後のパッチクランプを行い、発現電流の変化を確認する実験を行った。変異型(R1623Q)ヒトNav1.5チャネルにプロゲステロンを投与した後のみ、発現電流の減少が認められた。今後、この現象が小胞体ストレスにより引き起こされたか等詳細な検討を行い、不整脈疾患の新しい発症予防法や治療法の創出につなげることが必要である。遺伝性不整脈のうち主たる疾患遺伝子として心筋のK+チャネル、Na+チャネルをコードする遺伝子が報告されている。近年、小胞体内に不良タンパク質が蓄積すると細胞が障害される(小胞体ストレス)が多くの疾患の原因として注目を集めてている。本研究では、LQTSの主たる成因蛋白である心筋のK+チャネル、Na+チャネルに対する、小胞体ストレスを引き起こす因子の検討および、それを回復させる可能性について検討し、不整脈疾患の新しい発症予防法や治療法の創出につなげることを目的とする。変異型発現ベクターをHEK 293細胞に導入し、安定細胞株(Stable cell cline)の作製を試みた。これらの細胞を用いて、変異型のHERG、Nav1.5チャネルについて、パッチクランプを行い、発現電流の変化を確認した。野生型のHERGチャネル、Nav1.5チャネルの安定細胞株(Stable cell cline)を用いて、各細胞に小胞体ストレスを引き起こすと考えられる、ブレフェルディンA(BFA))をそれぞれ添加し、発現電流の変化を確認している。その際、濃度を10100μMと条件を変化させ培養を行い解析に用いた。現在のところ、濃度が100μMでもBFAでははっきりとした発現電流の変化は認められておらず、濃度設定等検討中である。野生型のHERGチャネル、Nav1.5チャネルの安定細胞株(Stable cell cline)を用いて、各細胞に小胞体ストレスを引き起こすと考えられる薬剤をそれぞれ添加し、発現電流の変化を確認する実験では、濃度設定の課題があるが、今のところ順調に進展している。本研究では、QT延長症候群の主たる成因蛋白である、心筋のK+チャネル、Na+チャネルに対する、小胞体ストレスを引き起こす因子の検討、および、それを回復させる可能性について検討し、不整脈疾患の新しい発症予防法や治療法の創出につなげることを目的とする。今後、この安定した細胞株(Stable cell cline)を用いて、小胞体ストレスを引き起こすと考えられる各種薬剤、ホルモン等をそれぞれ添加し、パッチクランプを行い、発現電流の変化を確認する実験を行う。また、免疫蛍光染色を行い、共焦点顕微鏡を用いて小胞体ストレスの状態を調べる。変異型発現ベクターをHEK 293細胞に導入し、変異型のNav1.5チャネルについて、パッチクランプを行い、発現電流の変化を確認した。その後、各種薬剤を投与し、その影響について、再度パッチクランプを行う予定であったが、機器設備環境の問題により、なかなか予定どおりに進んでいないが、H30年度にまとめて測定すべく、細胞の準備に集中した。

本研究では、QT延長症候群の主たる成因蛋白である、心筋のK+チャネル、Na+チャネルに対する、小胞体ストレスを引き起こす因子の検討、および、それを回復させる可能性について検討し、不整脈疾患の新しい発症予防法や治療法の創出につなげることを目的とした。心筋のNa+チャネル遺伝子である、SCN5A(Nav1.5)遺伝子に、R1623Q (g4868a, CGA→CAA)を導入した変異型発現ベクターを、HEK 293細胞に導入した細胞を用いて、R1623Q変異型ヒトNav1.5チャネルの、安定細胞株(Stable cell cline)を作成した。この安定した細胞株(Stable cell cline)を用いて、野生型(WT)と変異型(R1623Q)のそれぞれにフェキソフェナジン、レスベラトロール、エストロゲン、プロゲステロン添加し投与前後のパッチクランプを行い、発現電流の変化を確認する実験を行った。変異型(R1623Q)ヒトNav1.5チャネルにプロゲステロンを投与した後のみ、発現電流の減少が認められた。今後、この現象が小胞体ストレスにより引き起こされたか等詳細な検討を行い、不整脈疾患の新しい発症予防法や治療法の創出につなげることが必要である。29年度以降も引き続き、野生型のHERGチャネル、Nav1.5チャネルの安定細胞株(Stable cell cline)を用いて、各細胞に小胞体ストレスを引き起こすと考えられる薬剤をそれぞれ添加し、発現電流の変化を確認する実験を行い、その結果をもとに、免疫染色法等を用い小胞体ストレスを引き起こす因子の検討を行っていく予定である。H30年度は、安定した細胞株を用いて、小胞体ストレスを引き起こすと考えられる各種薬剤をそれぞれ添加し、発現電流の変化を確認する実験を行い、小胞体ストレスを引き起こす因子の検討を行っていく予定である。
肝阻血,敗血症による肝障害発生に関する研究

肝阻血による肝障害:ラット正常肝とCCl_4投与による硬変肝を用い、阻血を加えた肝切除の残肝機能障害を検討した。阻血時間は60分とし、阻血様式は一回15分反復阻血群(I群)、一回30分反復阻血群(II群)、60分連続阻血群(III群)とした。生存率は正常肝ではI、II群、硬変肝ではI群のみ良好であり、阻血再灌流後の肝細胞内カルシウム(Ca)濃度、肝逸脱酵素の上昇は両群ともIII群で最も低かった。また、ATP、energy charge、ミトコンドリアの酸化的リン酸化能は正常肝ではI、II群、硬変肝ではI群のみ良好であった。以上より、阻血加肝切除を行う場合、正常肝では一回30分の反復阻血までが許容範囲であるが、肝硬変では一回阻血時間の短い15分反復阻血が採用されるべきと考えられた。また、阻血前にCa拮抗剤(verapamil)を投与すると、肝細胞内Caと肝逸脱酵素の上昇が抑制され、ATPの回復も良好であり、Ca拮抗剤は肝保護効果を示した。敗血症による肝障害:エンドトキシン血症モデルにより、肝障害と肝細胞内Ca濃度との関係を検討し、Ca拮抗剤の肝保護効果を検討した。ラットにLipopolysaccharide(LPS)を持続静注した群(L群)とCa拮抗剤(diltiazem)を同時に静注した群(LD群)を検討した。また、GadoliniumによるKupffer細胞機能抑制ラットによりLPS障害におけるKupffer細胞の関与も検討した。LD群はL群より肝細胞内およびミトコンドリア内のCa濃度の上昇が抑制され、ミトコンドリア機能も良好に保たれていた。しかし、両群の類洞内皮細胞障害程度(PNP活性)には差はなかった。一方、Kupffer細胞機能抑制群では、L群に比べて、PNP活性と肝逸脱酵素の有意な抑制がみられた。以上より、敗血症の肝細胞障害はLPSにより活性化したKupffer細胞が肝内皮細胞を障害し、肝細胞に細胞外からCaが流入することにより生じ、Ca拮抗剤は肝細胞質内とミトコンドリア内のCa上昇を抑えて、肝保護効果を示した。ラットの60分間阻血肝切除モデルにおいて、肝阻血中の肝細胞内Ca濃度の上昇は軽度であったが、再潅流後急速に細胞内Ca濃度上昇がみられ、肝逸脱酵素も急上昇した。すなわち、肝阻血中はミトコンドリアなどのCa貯蔵器官からCaが放出され肝細胞膜障害が生じる。再潅流後、障害を受けた細胞膜を通じてさらに大量のCaが細胞外より細胞内へ流入し肝細胞障害を増強させると考えられた。そこで、細胞外からのCa流入を抑制する目的でCa^<2+>拮抗剤(verapamil)を肝阻血直前に投与し同様の実験を行った。Ca^<2+>拮抗剤投与群では再潅流後の肝細胞内Ca濃度の上昇はCa^<2+>拮抗剤非投与群に比べ有意に抑制されており、肝逸脱酵素の上昇も抑制された。

また60分間の阻血様式を、連続阻血群と反復阻血群とに分けて検討すると、反復阻血群では再潅流後の細胞内Ca濃度の上昇は軽微で、肝逸脱酵素の上昇も抑制されたことより、肝切除時の肝阻血法としては反復阻血法の方が残肝障害を軽減させることが確認できた。Lipopolysaccharide(LPS)持続静注によるラット敗血症モデルにおいて、LPS投与1時間では肝細胞質内、ミトコンドリア内ともCa濃度の上昇は認められず、3時間でミトコンドリア内のCa濃度の上昇がみられた。すなわち、LPSにより肝細胞外から細胞内へCaの流入が起こるが、LPS投与3時間では細胞質内のCa濃度の上昇に伴いミトコンドリア内へCaが流入し、結果的に細胞質内Ca濃度の上昇が抑えられたと考えられる。したがって肝逸脱酵素の上昇も軽度であり、見かけ上肝障害は軽度であるが、この時点の肝ミトコンドリア呼吸能を測定してみると低下しており、ミトコンドリア障害は進んでいると考えられる。Ca^<2+>拮抗剤(diltiazem)投与により肝細胞質内、肝ミトコンドリア内Ca濃度上昇はともに抑制され、敗血症による肝障害軽減に有用と考えられた。肝阻血による肝障害:ラットの60分間阻血肝切除モデルにおいて、肝阻血中の肝細胞内Ca濃度の上昇は軽度であったが、再潅流後急速に細胞内Ca濃度上昇がみられ、肝逸脱酵素も急上昇した。すなわち、再潅流後肝細胞膜を通じて大量のCaが細胞外より細胞内へ流入し肝細胞障害を引き起こすと考えられた。そこで、細胞外からのCa流入を抑制する目的でCa^<2+>拮抗剤(vera pamil)を肝阻血直前に門脈内にone shotで投与したところ、再潅流後の肝細胞内Ca濃度の上昇は有意に抑制され、肝逸脱酵素の上昇も抑制された。また肝組織ATP量を測定してみると阻血解除後のATP量の回復はCa^<2+>拮抗剤使用した群で有意に良好であり、Ca^<2+>拮抗剤は肝阻血に対する肝細胞保護効果を示した。敗血症による肝障害: Lipopolysaccharide(LPS)持続静注によるラット敗血症モデルにおいて、LPS投与後3時間でまず肝ミトコンドリア内Ca濃度の上昇がみられ、遅れて肝細胞質内Ca濃度が上昇した。肝ミトコンドリア呼吸能を測定すると経時的に低下しており、ミトコンドリア障害は進行していた。すなわち、LPSにより肝細胞外から細胞内へCaの流入が起こるが、まずミトコンドリアが流入したCaを取り込み、細胞質内Ca濃度の上昇を抑えるが、ミトコンドリア機能の低下に伴い細胞質内Ca濃度上昇が起こり、肝細胞障害が発生すると考えられた。Ca^<2+>拮抗剤(di ltiazem)投与により肝細胞質内、肝ミトコンドリア内Ca濃度上昇はともに抑制され、肝ミトコンドリア呼吸能も良好に維持され、肝逸脱酵素の上昇も抑制されることから、Ca^<2+>拮抗剤は敗血症による肝細胞障害抑制に有用と考えられた。肝阻血による肝障害:CCl_4経口投与により肝硬変ラットを作成し、阻血後肝切除モデルにおける肝細胞障害を検討した。阻血様式を、I群:60分連続阻血群、II群:30分反復阻血群、III群:15分反復阻血群の3様式とした。生存率はIII群が最も良好で、阻血再灌流後の肝細胞内Ca濃度、肝逸脱酵素はIII群で最も低値を示した。また、ATPおよびenergy chargeの回復もIII群において最も良好であった。以上より、肝予備能の少ない肝硬変に対する肝切除を行う場合、その阻血方法としては1回阻血時間の短い反復阻血法が採用されるべきであると考えられた。敗血症による肝障害:Lipopolysaccharide(LPS)持続静注によるラット敗血症モデルにおいて、LPS投与後3時間で肝類洞内皮細胞障害の指標である血清purine nucleosidephosphorylase(PNP)活性が上昇し、肝ミトコンドリア(Mt)内Ca濃度の上昇がみられた。
MPI向け準備型集団通信インタフェースの研究開発

科学技術シミュレーションやデータサイエンスなど、様々な分野の大規模並列プログラムで広く用いられている集団通信について、事前に通信相手や通信データの場所、大きさなどを登録することにより効率的な実行を可能とする、準備型インタフェースを提案し、プロトタイプを実装した。このインタフェースは、同じパターンで何度も集団通信を実行する際に、通信のためのネゴシエーションなどの処理が不要となる上、計算と通信を並行して進めることで、実質的に通信時間を隠蔽することが出来る。実験により、提案したインタフェースの通信効率化の効果を確認した。本年度は、準備型集団通信インタフェースの設計案を作成した。具体的には、インタフェース設計で重要となる、各集団通信の以下のパラメータについて、準備型集団通信インタフェースの準備開始関数で指定した場合と、データ転送関数で指定した場合のそれぞれについて優劣を検討した。・コピー対象領域のアドレス、データ型、要素数、コピー元のプロセス番号、集約演算の種類、プロセスグループコミュニケータから得られるプロセスグループの情報は、準備開始関数で指定されなければ、ほとんど準備が行えない。一方、通信対象領域のアドレスについては、準備開始関数で指定されれば予めメモリ登録や遠隔アドレス情報交換等の準備が行えるため、データ転送時にゼロコピー通信やNICへのオフロードのような高性能通信が行えるが、データ転送性能への効果や、準備開始関数のオーバヘッド、情報を保持するために使用するメモリ量は、実装して検証する必要がある。また、異なるメモリ領域に対して何度も同じ集団通信を行うアプリケーションでは、準備に要するオーバヘッドやメモリ量の問題が深刻になる。InfiniBandのRDMA機能を直接操作可能なIB verbsを用い、プロトタイプを実装して評価した結果、準備操作のオーバヘッドが大きく、通信のパラメータをデータ転送関数で毎回指定する方式では性能が大幅に低下することが分かった。そのため、本研究で提案するインタフェースとしては、全パラメータを準備開始関数で指定する設計とする。さらに、作成した準備型集団通信関数のプロトタイプについて基本性能を評価するとともに、実行時の状況に応じてアルゴリズムを選択する技術について、実験により効果を確認した。当初計画していたプロトタイプ実装と、それに基づいたインタフェース設計が、予定通り完了した。本年度は、準備型集団通信インタフェースのプロトタイプを実装し、評価した。このプロトタイプは、準備型集団通信インタフェースの特徴である、プログラム中の呼び出し位置毎に集団通信の管理用データ構造を構築することが出来る点を活かし、繰り返し呼び出される集団通信について、呼び出し位置毎に、最適なアルゴリズムや実装手段を選択する、動的選択機構を持っており、これにより、例えば負荷バランスの変化や、通信速度の変化等、実行中の状況の変化に応じて最適な実装を選択することが出来る。また、このプロトタイプは、MPI 3.0で利用可能となったMPI Tool関数を利用し、集団通信毎の繰り返し数や、集団通信と並行して実行される処理の内容等、プログラムに関する詳細な情報を受理することが出来る。そのため、この情報をもとに、動的選択を行うのに十分な繰り返しがなされるかどうか、や、非ブロッキング集団通信の推進機構として、どの手段が有効か、等の判断を、準備関数内で行うことが出来る。さらに、このプロトタイプでは、実行中の状況の変化を検知する機構を、片側通信を用いて実装した。片側通信は、プロセス間で同期すること無くデータを転送できる。性能の変動を検知したプロセスは、この片側通信を用いてサーバプロセスに通知する。一方サーバプロセスは、性能変動の通知が一定以上集まった時点で、アルゴリズムの再選択を開始する。この機構により、少ないオーバヘッドで状況の変化を検知し、対応することが出来る。このプロトタイプの動的選択機構の効果を、九州大学の高性能演算サーバを使って評価し、実行中の負荷バランスの変化に対応できることを確認した。なお、動的選択機構において、いくつかの実装を試行する処理のオーバヘッドが問題となる場合があることがわかった。当初の計画通り、プロトタイプを実装し、評価することが出来ている。また、プロトタイプの課題として、動的選択機構において、いくつかの実装を試行する際のオーバヘッドが問題となることを明らかにした。この課題は、最終年度の研究で解決できる予定である。大規模な科学技術計算における事実上標準の通信インタフェース規格であるMPI (Message Passing Interface)では、現在、新しい通信インタフェースとして、Persistent型集団通信の仕様策定に向けた議論が進んでいる。この通信は、全プロセスが参加する集団通信について、その準備処理、開始処理、および完了確認を、それぞれ独立した関数とすることにより、何度も呼び出される集団通信について、準備処理を一回で済ませることが出来るため、通信に要する時間を大幅に短縮できる。そこで本研究では、このPersistent型集団通信のプロトタイプとして準備型集団通信を実装し、効果を計測した。このプロトタイプは、プログラムの呼び出し位置毎に、集団通信の管理用データ構造を用意し、繰り返し再利用できる。また、集団通信の種類やデータサイズ、プロセス数だけでなく、負荷バランスに応じてアルゴリズムを選択する動的アルゴリズム選択機構により、呼び出し位置毎に最適なアルゴリズムを用いることが出来る。さらにこのプロトタイプは、実行中の負荷バランスの変動を検知し、アルゴリズムを再選択する機構を持つ。この、負荷バランス変動の検知機構は、片側通信を用いることにより、非同期かつ低オーバヘッドで実現できた。このプロトタイプの効果を、九州大学の高性能演算サーバを使って評価し、実行中の負荷バランスの変化に対応できることを確認した。また、動的選択機構において、いくつかのアルゴリズムを試行する処理のオーバヘッドが問題となることがわかったため、性能予測モデルを用いて、明らかに遅いアルゴリズムを選択の候補から排除する機能を追加し、オーバヘッドの低減を確認した。

科学技術シミュレーションやデータサイエンスなど、様々な分野の大規模並列プログラムで広く用いられている集団通信について、事前に通信相手や通信データの場所、大きさなどを登録することにより効率的な実行を可能とする、準備型インタフェースを提案し、プロトタイプを実装した。このインタフェースは、同じパターンで何度も集団通信を実行する際に、通信のためのネゴシエーションなどの処理が不要となる上、計算と通信を並行して進めることで、実質的に通信時間を隠蔽することが出来る。実験により、提案したインタフェースの通信効率化の効果を確認した。当初の計画通り、来年度以降は実用的なインタフェースとしての実装を目指す。予定通り、プロトタイプのMPIライブラリへの実装を進める。また、今回判明した動的選択機構のオーバヘッドの問題については、明らかに遅いと予想される実装を試行の対象から除外することにより、解決を図る。計算機科学旅費が想定より若干安かったため。物品が、想定よりも若干安価だったため。特に変更なし。旅費の一部として利用予定。
トカマクプラズマ周辺部に現れる統計的磁場構造領域における熱・粒子輸送過程の解明

核融合科学研究所の大型ヘリカル装置LHDの周辺プラズマの輸送物理を解明するため、3次元プラズマ・中性粒子輸送コードEMC3-EIRENEをLHDのLocal Island Divertor (LID)配位に適用し、解析をおこなった。EMC3-EIRENEはBraginskiiの定常流体方程式をグリーン関数モンテカルロ法によって3次元空間で解くことにより、これまで困難とされてきたエルゴディック中でのプラズマの輸送解析を可能にしている。またプログラムは中性粒子コード、EIRENE、との結合によりダイバータ板上での中性粒子のリサイクリングも計算に取り入れることができる。LHDのように3次元的に複雑な磁場構造を有する装置ではこのようなコードによる解析は不可欠である。今回、実験データとの比較・検討をおこないながら解析を進めた結果、以下のことが明らかになった。LID配位は周辺部のm/n=1/1の比較的大きな磁気島をダイバータのSOL(scrape off layer)として用いるが、ダイバータヘッドとSOL中のプラズマ流の出発点(上流)が極めて近い距離にあるという幾何学的特徴を持っている(10cm)。このためダイバータヘッド前面でリサイクリングした中性粒子が直接上流のプラズマ粒子ソース(源)となり得る。これが結果としてプラズマ流の効果的な加速を引き起こすことが明らかになった。場合によってはダイバータに到達する前に音速に達することもある。また、あわせて1次元モデリングも行い、この加速がLID配位に特有の長い磁力線接続長にも起因していることがわかった。実験的には直接プラズマ流速の測定はおこなっていないが、上流と下流の圧力比がほぼ2程度となっており、これは磁力線方向の運動量保存の観点から、プラズマ流が音速程度まで加速されていることを示唆している。このような現象は他のダイバータ装置では観測されておらず、LID配位特有の物理であり、そのダイバータ機能を議論するうえで重要な知見を得たといえる。標記の研究課題について、研究期間の前半(平成14年4月平成15年7月まで)をドイツのユーリッヒ研究センターおよびマックスプランク研究所との協同研究により遂行した。マックスプランク研究所で開発された3次元流体輸送モデル、EMC3-EIRENE、をユーリッヒ研究所のトカマク装置、TEXTOR-DED、に適用し、周辺プラズマ中に現れるエルゴディック磁場中での輸送解析をおこなった。TEXTOR-DEDの磁場配位での計算の結果、以下のことが明らかになった。1、磁場構造がエルゴディックになることによる輸送係数の増加はEMC3-EIRENEによる3次元計算の結果、2.5倍程度と見積もられた。これに対して、従来の簡素化されたモデルによると約10倍(Rechester-Rosenbluth model)、3.5倍(Tokar model)となっており、得られた結果は後者に近いことがわかった。これまで、エルゴディック領域中の輸送係数の評価には前者のモデルがひろく使われてきたが、今回の結果は比較的新しいTokar modelを支持しており、今後の輸送係数の見積もりにおける見直しが必要であることを示唆している。2、ダイバータ板への熱負荷分布と磁力線の接続長分布との詳細な比較により、プラズマ中心部からの熱流速の周辺部への輸送過程が明らかになった。これによると、比較的長い磁力線に沿って中心部から流れてきた熱流は、ダイバータ板へ到達するまでに徐々に短い磁力線へと分配され、その分配の度合いは磁場構造の幾何学的性質(degree of ergodization,poloidal beta β_p)に強く依存していることがわかった。

実験的には直接プラズマ流速の測定はおこなっていないが、上流と下流の圧力比がほぼ2程度となっており、これは磁力線方向の運動量保存の観点から、プラズマ流が音速程度まで加速されていることを示唆している。このような現象は他のダイバータ装置では観測されておらず、LID配位特有の物理であり、そのダイバータ機能を議論するうえで重要な知見を得たといえる。
アルミニウムナノインプリント法によるダイヤモンドエミッタの開発

GLCドットアレイモールドを用いたRTCIL (room-temperature curing imprint-liftoff)法により,DLCドッアレイパターンの形成を行った結果,以下のことが得られた。RTCIL法の最適インプリント条件は,保持時間5 min,インプリント圧力0.5 MPaであった。アルミニウム膜に対するDLC膜の選択比は,酸素イオンエネルギー400 eVで最大35となり,高さ400 nmを得るためのアルミニウムの膜厚は20 nmであることがわかった。この手法により,5 μm角,高さ400 nmの凸形状のDLCドットアレイパターンを形成することができた。新たなダイヤモンドのナノ加工法として,室温硬化インプリント-リフトオフ(RTCIL)法を提案した。マスクとして用いるAlは酸素イオンに対するエッチング耐性が大きく,極めて高い選択比(ダイヤモンドライクカーボン(DLC)とAlの加工速度の比)35を得ることができた。そこで,本研究ではRTCIL法によるAlマスクパターンの形成を行い,DLCナノドットアレイの形成について検討した。ガラス状炭素モールドの作製・・ポリシロキサンを用いた電子ビーム(EB)リソグラフィによりガラス状炭素(GC)モールドの作製プロセスを開発した。まず,ポリシロキサンをGC上にスピンコートし,EB描画装置で5μm角のドットアレイパターンをCADで設計し,描画した。そして,現像液で現像することで,ポリシロキサンのマスクパターンが形成され,最適加工条件でECR酸素イオンシャワー加工を行うことで,5μm角ドットアレイパターンのGCモールドを作製した。卓上型インプリントシステムのプログラムの改良・・Microsoft Visual C#を用いることで,マルチスレッドをシステムで実装した。その結果,タイマーと圧力値を同期させることが可能となり,圧力値によるインプリントシステムの制御が可能となった。RTCIL法によるDLCドットアレイの作製・・まず,DLC基板上にポリシロキサンをスピンコート後,0.5 MPaでインプリントを行った。その後,DLCに対するAlの選択比が35であることから,高さ400 nmを得るため,膜厚が20 nmとなるようにポリシロキサン膜上にAlを蒸着した。その後,アセトンでポリシロキサンを取り除き,Alのマスクパターンを形成した。この基板に最適加工条件でECR酸素イオンシャワー加工することより,高精度な5 μm角,高さ400 nmのDLCドットアレイを作製した。本研究では,凸形のDLCパターンを形成する室温硬化ナノインプリント-リフトオ(Room-temperature Curing Imprint-liftoff:以下RTCILと略す)法を提案した。モールド材料に硬質炭素材料であるGLC(Glass-like Carbon)を用いた。マスク材料には加工耐性が大きく,極めて高い選択比35を得ることができるアルミニウム(Al),またリフトオフのレジストとしてポリシロキサンを用いることを提案した。これらを用いてRTCILを行い,次世代フラットパネルディスプレイ用DLCナノエミッタへの開発を目指すため,先鋭化したDLCナノドットパターン形成について検討した。高精度な転写パターンを得るために重要なインプリント条件として,インプリント圧力:Pを変化させて転写パターンの形状およびインプリント深さについて検討した。次に,DLCナノドットパターンの先鋭化のために必要な条件を検討するために,先鋭化シミュレーションを行った。GLCモールドを用いたRTCIL法の適切なインプリント条件でポリシロキサンの転写パターンを形成し,その転写パターン上に,Alをシミュレーションで得た条件で真空蒸着した。その後,アセトンでポリシロキサンを除去し,Alマスクパターンを形成した。それをECR酸素イオンシャワーで加工を行い,DLCナノドットパターンの形成を行った。アルミニウムの最適蒸着条件の検討・・・酸素イオンシャワー加工のマスクとなるAlをSi基板上に50500 nmの膜厚で真空蒸着し, AFMで表面粗さを測定した。膜厚100 nmまでは平均表面粗さ4 nm以下であり蒸着前のSi基板と同程度の粗さであるが膜厚300 nm付近になると粗さが目立ち,逆に膜厚400 nm付近からは平滑化した。Alのエッチング耐性と作製するダイヤモンドエミッタの高さを考慮すれば,最適な膜厚は表面粗れの少ない100 nm以下の範囲と考えられる。アルミニウム膜の酸素イオンシャワーエッチング耐性・・・Si基板にアルミニウム膜を100 nm蒸着し,その試料の半分をマスクして,イオンエネルギー100,200,300,400,500 eVで加工を行った。その結果,ダイヤモンドライクカーボン(DLC)に対して,ポリシロキサンの約6倍の30倍の選択比を得ることができ,高いエッチング耐性があることがわかった。卓上型ステッピングモータ駆動インプリントシステムの開発・・・軟金属のアルミニウムにもインプリントが可能と思われる,ステッピングモータを駆動力としたコンパクトインプリントシステムの開発を行った。