hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
量子臨界点近傍における重い電子系超伝導体のフェルミ面研究

内シリンダーを非磁性超硬材料のNiCrAl合金で製作し、外径がφ22およびφ25のBeCu合金外シリンダーに圧ばめし、φ6の内径に2および3GPaの静水圧が発生できた。また大容積の微量吐出ポンプを製作し、容易に圧力が微調整できる特徴あるプレス機を完成させた。今後、量子臨界点近傍で微細に圧力を調整した測定が可能となった。(3)希土類遷移金属Ga三元系物質の探査と結晶育成の結果、CeRh_2Ga,YbRh_2Gaの単結晶の合成に成功した。当初ねらいとした超伝導物質ではなかったが、CeRh_2Gaは非フェルミ液体、YbRh_2Gaは価数揺動を示す物質であるとわかった。これらの物質の電子物性については論文に取りまとめられた。平成16年度は(1)量子臨界点近傍物質Ce_2Mn_8(M=Co,Rh,Ir)の純良結晶育成条件の追求、(2)高圧力下磁化測定用圧力セルの設計製作、(3)量子臨界点近傍物質Ce_2MIn_8(M=Co,Rh,Ir)の磁化および電子輸送現象への圧力効果測定を行った。(1)重い電子系超伝導物質Ce_2MIn_8(M=Co,Rh,Ir)について良質単結晶の育成を目標とし、常圧で超伝導を示すCe_2CoIn_8についてInフラックス法による結晶育成を行った。いろいろに条件を変えて育成を試みた結果、これまで試料への混入が問題であったCeIn_3およびCeCoIn_5がまじらない結晶育成温度条件を見いだした。結晶の大きさ、質の改善は十分ではないが、Ce_2CoIn_8の本質的な性質を測定しうる結晶の育成に成功したといえる。また化学気相法による結晶育成を行うため、温度勾配を有する電気炉を製作し、現在結晶育成を試みている。(2)既存のSQUID磁束計で測定することができる圧力1.5GPaまでの非磁性圧力セルを製作した。(3)重い電子系超伝導体Ce_2CoIn_8について、結晶の良質化が困難であったため、当初の目標である高圧力下におけるdHvA効果測定をいったん先に送り、平成15年度に完成させた加圧装置および高圧力セルを用いて、温度1.5-4.2K、磁場8Tまで、圧力3GPaまでの複合極端条件下における電流磁気効果測定、および、温度1.5-10K、磁場5Tまで、圧力1GPaまでの磁化測定を行った。細かい圧力制御をおこなった詳細な測定を行うことができた。重い電子系超伝導体Ce_2CoIn_8の非フェルミ液体的な振る舞いの圧力による増大など、低温における磁性と伝導の関わった電子輸送現象について明らかにすることができた。この結果については,現在、論文をとりまとめている。
戦争の記憶と伝承に関する研究-沖縄戦の伝承に関するハワイ移民と母村の比較研究

本研究ではまず、沖縄県読谷村における戦争体験記録と戦争被害による村落の実態、戦後の村落の復興について社会人類学的調査を実施しモノグラフを作成した。また、戦争の記憶に関連して読谷村在住の戦争証言記録ならびにその伝承方法(シマ方言による戦争体験の記録、民謡他、家族・親族レベルの語り等)を検討した。本研究では、現在の読谷村住民の戦争証言の伝承記録を基礎データ化した。ハワイ沖縄系移民への調査はオアフ島在住の沖縄系クラブをインフォーマントとして戦争の記憶とその認識に関連する聞き取り調査を実施した。またハワイに残る沖縄系移民の戦争関連文献を収集した。これら沖縄県住民とハワイ移民の戦争の記憶に関する認識の比較研究を通じて、個人的な戦争体験の記憶が、その後の個人の居住した社会、文化的背景の中でいかに認識され次世代に伝承されていったのか、その受容過程を分析した。戦争証言の記録に関しては、従来においても歴史的記録ならびに政治史等の観点から分析が実施されてきた。しかしながら、個人の語る戦争体験ならびに記憶の伝承は、その伝承者の生活する社会的、文1化的環境が大きく関与されることが予測される。本研究の意義は、個人的な戦争体験と戦後の復興期の村落の再編についての沖縄県読谷村のモノグラフを作成し、ハワイで<ウチナンチュー>という沖縄帰属意識にまとまる移民の戦争体験、戦争感を比較したことにある。本研究は単に戦争体験の記録にとどまらず、戦争の記憶に関する個人とその後の社会的・文化的環境の比較研究であり、学際的にもこの分野の方法論は整備されていない。本年度は調査研究の初年度として、沖縄県読谷村における戦争体験に関ずる文献資料の収集・分析を開始した。同村における22字の内、波辺の2地因こおいで世帯漂調査を実施し家族内の戦争体験者をリスト化したまた、戦争の記憶として一部、体験者への聞き取り調査を実施した。対象は12名であり、家族のその後の展開等もあわせて調査した。読谷村内でハワイ移住者名簿を作成し、戦前にハワイに移民した家族名簿を作成した。また、米軍占領政策にともなう戦後の村政史に関する資料収集し整理した。とりわけ、米軍基地に接収移転を余儀なくされた楚辺地区の戦前、戦後の地図を作成しその変容の歴史を分析した。沖縄県内における戦争証言の記録関連団体と協議し、2005年度に行う戦争体験記録の対象者のリスト化を実施した。ハワイ移民の調査研究に関しては本年度8月27日から9月9日までの期間、オアフ島のハワイ沖縄県人会を訪問し、沖縄戦に関する資料の有無を確認するとともに、聞き取り調査の一部を開始した。とりわけ沖縄県読谷村出身の名簿を作成するための資料を収集した。読谷村出身の戦前移住渚および戦後移住者を分けるとともに、帰米2世とよばれる沖縄在往体験者のなかから、沖縄戦体験者をリスト化し、その一部に聞き取り調査を実施した。また、ハワイにおける戦争の伝承として、軍人墓地に併置されている沖縄戦に関する展示資料を記録した。来年度以降の戦争体験の記録方法について検討した結果、当面は沖縄母村側の聞き取りを主とし、移民先での調査方法は、今後の課題とした。本年度は、沖縄県読谷村における戦争証言に関してフィールドワークを実施し、その記録とデータベース化を実施した。まず、平成17年5月、6月において、沖縄戦に関する著作のデータベース化と資料収集を実施した。また6月には沖縄県那覇市において、沖縄で戦争証言の記録を実施している「琉球弧を記録する会」とともに「方言において戦争証言を記録する意味」に関しての公開シンポジュウムを開催し記録した。平成7年8月から9月にかけては、沖縄県読谷村を中心に戦争の記憶に関する聞き取り調査、文献収集を実施した。とりわけ9月には、読谷村楚辺地区・波平地区、喜名地区において全戸調査を実施し戦争体験を中心としたライフヒストリーの聞き取り調査を実施した。

これらの地区は戦前、戦後を通してハワイ移民を多く出した地域であり、移民を出した諸条件の調査も実施した。移民を出した側である沖縄県読谷村の調査では、その後の社会構造とりわけ米軍基地化による村落の変容等も分析対象となった。10月以降は、これらの調査資料の整理・テープおこし・デーベース化を実施している。次年度にむけて必要な作業は、昨年実施したハワイ移民の聞き取り調査との比較検討である。平成18年度においては、夏期に沖縄県読谷村における戦争証言の聞き取り調査を実施し、過去3年間の計画の最終計画として、戦争関連の戦跡、文学、芸術、家族レベルの語・民謡謡等の中における戦争の記憶について補足調査を実施した。また、これまでデータ整理してきた戦争証言の記録についてインフォーマントへの確認作業を実施した。平成18年6月には「島クトゥバで語る戦世」シンポジュウム(那覇市)に参加し質疑応答を記録した。沖縄での戦争後の村落変容に関しての調査として読谷村および沖縄市へ調査範囲を拡大して、社会人類的なモノグラフにまとめる作業を実施した。ハワイ沖縄系移民の最終調査を8月に実施し沖縄系移民の戦争体験および戦争観に関するインタビュー調査を継続した。9月以降は、本研究研究の主要な課題である「戦争体験の記憶が沖縄とハワイ移民の間で質的に異なる背景」の分析と記述をすすめた。また、この分野での学際的研究の方法論が整備されていないため、国際政治学・政治史の太平洋戦争にかかわる文献の収集を継続した。本年度は本研究の最終年度でもあるため沖縄県読谷村における戦争体験ならびにその後の米軍基地化にともなう社会変容について整理し、ハワイ・ウチナーンチュ(沖縄県計移民)の戦争観について記述・分析し「戦争の記憶と伝承に関する研究-沖縄戦の伝承に関するハワイ移民と母村の比較研究」と題して3月に研究報告書にまとめた。
早期骨折治癒を目的とした高周波・微振動による骨修復促進に関する実験的研究

骨折治癒の促進は,高齢者の骨粗鬆症や寝たきり,要介護状態の予防に有効である.本研究では,全身性高周波微振動(WBV)のアナボリック作用に着目し,その骨修復促進効果と主に血管新生の関与について検討した.脛骨欠損モデルマウスに加速度0.3g,周波数30HzのWBVを毎日20分与え,12日後に血管鋳型骨試料を作製した.放射光CTによる検討から,WBVによる有意な骨修復の促進効果と血管新生抑制が認められた.また,第2高調波発生光マイクログラフィからは,WBVがコラーゲン生成には影響しないことが示された.さらに,WBV下で血管新生促進を誘導しても,WBVの骨修復効果は増強されなかった.骨折治癒の促進は,高齢者の骨粗鬆症や寝たきり,要介護状態の予防に有効である.本研究では,全身性高周波微振動(WBV)のアナボリック作用に着目し,その骨修復促進効果と主に血管新生の関与について検討した.脛骨欠損モデルマウスに加速度0.3g,周波数30HzのWBVを毎日20分与え,12日後に血管鋳型骨試料を作製した.放射光CTによる検討から,WBVによる有意な骨修復の促進効果と血管新生抑制が認められた.また,第2高調波発生光マイクログラフィからは,WBVがコラーゲン生成には影響しないことが示された.さらに,WBV下で血管新生促進を誘導しても,WBVの骨修復効果は増強されなかった.マウスに全身性の高周波・微振動を負荷するためのシステムを構築した.振動コンソール(電力増幅器+ファンクション・ジェネレータ)で発生した正弦波電圧を振動発生器に入力し,振動台に固定したマウスケージを加振できるようにした.振動源には骨代謝に悪影響を及ぼす騒音ストレスを抑えるため,静音動電型の高周波微振動発生器を利用した.ケージ底板には加速度計を埋め込み,検出された加速度を振動制御装置にフィードバックし,所期の振動パターンが得られるように振動コンソールへの入力電圧を制御可能とした.実験の効率化を図り,マウスケージは8匹を個別に収容可能とした.この装置を用いて予備実験を行った.マウスの脛骨にドリル欠損を作製し,これまでにマウスの骨粗鬆症モデルや成長促進に有効であると報告されている振動振幅・周波数(0.3g,30Hz;0.3g,90Hz)で,術後3日目より毎日1時間,術後2週まで負荷した.実験終了後,麻酔下で腹部大動脈より血管鋳型剤を投与し,冷水に晒してこれをゲル化,脛骨術部を摘出・エタノール固定して欠損部試料を作製した.試料は放射光施設SPring-8にて,ジルコニアk吸収端の直上(18.1keV)および直下(17.9keV)でスキャン(分解能2.74μm)した.各スキャンから得られた再構成イメージをレジストレーションし,画像差分して血管と再生骨を分離した.振動負荷を与えないマウスについて同様に作製した試料と比較した結果,振動負荷を与えたことにより血管形成は増強され,修復が促進される傾向がみられた.近年,低酸素誘導因子(HIF)の安定発現による血管新生促進が,骨修復に有効であることが報告された.一方,全身性高周波微振動(WBV)の骨量増進効果による骨修復治療への応用にも期待が高まっている.本研究では,骨修復過程早期におけるWBV負荷およびデフェロキサミン(DFO)投与によるHIF強制発現の骨修復に対する相乗効果について,マウス骨欠損モデルを用いた実験的検証を行った.実験動物には右後肢坐骨神経切除マウス(11週齢)を用いた.12週齢時に右後肢脛骨に0.5 mmのドリル欠損を作製し, WBV群(n=8),WBV/DFO群(n=10)およびCtrl群(n=9)の3群に分けた.欠損作製翌日からCtrl群を除いてWBV刺激(加速度0.3g,周波数30 Hz)を1日20分与え,加えてWBV/DFO群には1日おきにDFO(400μM, 10μL)を欠損部周縁に皮下投与した.各群について術後12日後に,全身麻酔下で左心室よりジルコニア/アガロース造影鋳型を灌流して脛骨欠損部の血管鋳型試料を作製した.欠損部の血管/骨形態は放射光CT(SPring-8)によって計測した.ジルコニアK-吸収端の直上直下に相当する18.1 keVおよび17.9 keVで得られたCT像の差分から,再生骨(ミネラル密度>0.5g/cm3)および新生血管領域を抽出した.平均の形態特徴量を比較した結果,各群間に有意差はなく,相乗効果も認められなかった.一方,WBV群およびWBV/DFO群においては再生骨および新生血管の各体積分率の間に有意な負の相関が認められ,Ctrl群に比べ骨再生が遅延した例が散見した.これには骨欠損作製直後の血管破壊の規模に依存した低酸素状態が深く関係していると考えられ,重篤な低酸素状態ではWBV,DFOともに間葉系幹細胞の血管内皮細胞への分化を過度に加速し,その結果,骨芽細胞への分化が抑制された可能性が考えられた.全身性高周波微振動(WBV)は骨折治癒を促進する有効な方法として注目されているが,そのアナボリック効果のメカニズムは十分に明らかにされていない.本課題では骨損傷部への栄養や酸素,成長因子の供給や骨形成前駆細胞の運搬を担う血管新生に着目し,WBV効果への関与を検証しようとするものである.

前年度はWBV負荷システムを構築し,後肢廃用マウスの脛骨ドリル欠損の修復に対するWBVの効果について予備的検討を行った.今年度は予備実験で有効性が確認された0.3g,30HzのWBVの効果について,より詳細な検討を行った.マウス脛骨欠損モデルをWBV群と対照群に分け,欠損作製日の2日後からWBV群には全身性高周波微振動を毎日20分与え,対照群については1日20分振動ケージに入れるのみとした.各群について術後6日,9日,あるいは12日後にジルコニア造影鋳型剤を注入し,脛骨欠損部の血管鋳型試料を作製した.ジルコニアのk吸収端を利用したサブトラクション放射光CT(SPring-8)により再生骨と新生血管を3Dイメージングし,再生骨/新生血管体積率,骨ミネラル密度などを算出した.術後12日には対照群に比してWBV群において有意な治癒促進が認められた.術後6,9日にも有意差は無いがWBV群で治癒は促進される傾向にあった.一方,予想に反してWBV群では対照群ほど血管新生は誘導されず,術後12日ではWBV群で有意な抑制が見られた.この原因については次年度の課題とする.また,WBVのコラーゲン形成への関与を解析するため,第2高調波発生光・共焦点マイクロスコピーを非脱灰骨欠損切片に応用し,これによって得られたコラーゲン分布イメージとCTミネラルイメージを空間マッチングして評価する手法を確立した.予備実験では従来の報告と一致して,ミネラル化に先立つコラーゲンの過剰生成が認められた.予備実験はほぼ計画通りに進めることができた.しかし,放射光利用の時間的制約とCT画像解析の精度を向上するためのアルゴリズムの改良に予想以上の時間を費やしたことで,全ての解析が完了していない.現在,新しいアルゴリズムは完成し,残りの解析を進めている.25年度が最終年度であるため、記入しない。本課題で構築した高周波微振動(WBV)負荷システムを利用し,WBVの周波数および振幅(加速度)がその骨修復効果に及ぼす影響,血管新生の関与について,放射光CT,コラーゲン共焦点イメージングを利用した解析を予定通り進めている.また,治療後・除荷(安静)におけるWBVの骨修復効果についても,坐骨神経切断マウスモデルを用いて検討済みである.但し,血管新生について予想と反した結果が得られたため,その解明に向けて追加実験が必要となり,WBV効果の加齢依存性についての実験には着手できなかった.特に研究計画に大きな変更はなく,遂行上の問題はない,今年度は予備実験の結果に基づいて,除負荷状態のマウスを対象に実験を行い,統計解析が十分に可能な試料数が得られるよう実験計画を遂行する.また,放射光計測をなるべく早い時期に行えるように動物実験頻度を増やし,試料作製の効率を上げる。25年度が最終年度であるため、記入しない。今年度はまず,高周波微振動(WBV)による骨循環への作用を明らかにすることを目的とし,WBV負荷中,あるいは負荷前後の骨微小循環の観察を行う.その結果を踏まえ,WBV効果をより増強するための介入(血管新生促進薬の投与など)を試みる.さらに,骨修復能が低下していると考えられる加齢を含む骨粗鬆症の病態モデルを対象にWBVの効果を検証する.
小型CCDカメラ内蔵竹刀を用いた剣道中段の構元姿勢における「剣線」方向の分析

本研究では竹刀の剣先方向を高精度・経時的に計測・分析することが可能な、超小型・軽量のビデオカメラを内蔵した竹刀を試作し、剣道部員と正課体育剣道受講生を対象に、中段の構えにおける剣先方向の計測ならびに分析を試みた。長さ約118cmの竹刀先端部にCCDマイクロカラーカメラ(NM401、重量30g)を、竹刀の長軸方向とカメラの光軸が一致するよう内蔵した竹刀(総重量520g)を作成した。対象者の2m前方の防具装着人形に対し、作成した竹刀を用いて1分間の中段の構え姿勢をとらせ、CCDカメラからの映像をビデオテープに録画した。作成した竹刀の剣先方向中心を調べるために、レーザー光線を用いた照準作業を用い、ビデオ画像における剣先方向中心座標を決定した。中段の構え姿勢時に得られたビデオテープから、竹刀剣先方向の延長線の移動軌跡を画像処理装置とパソコンを用い補正・決定した。対象は大阪大学の体育会に所属する男子剣道部員(以下、剣道部員とする。)25名、3段6名、2段11名、初段6名、段を持たない者2名であった。また、比較のために、同大学で正課体育授業の剣道を受講し、4カ月となる男子大学生(以下、正課受講生とする)20名を対象とした。剣道部員の剣先方向平均は、面金上部から下部の間、または周辺付近に分布していたのに対し、正課受講生の剣先方向平均は、面金中央より上方に分布し、剣道部員に比べかなり高い剣先方向を示す者が多く見受けられた。また、正課受講生に比、剣道部員は移動面積において、やや大きな値を示し、剣先の動きが広い範囲に及んでいたことを示していた。人形に対して構えた場合に比べ、剣道部員に対して構えた場合では、左右方向の最小値と最大値、上下方向の平均値と最大値、移動軌跡長、移動面積が有意に大きな値を示し、竹刀を構えた剣道部員と対じすることにより、竹刀剣先をより広い範囲に動かしていたことが明かであった。
モデル動物を用いたI型糖尿病の予防・治療用免疫修飾剤(BRM)のスクリ-ニング

免疫抑制作用のない免疫修飾剤(biological response modifier:BRM)の一種の連鎖球菌製剤OK-432が、I型(またはインスリン依存型)糖尿病モデル動物のNODマウスやBBラットの膵島炎や糖尿病発症を抑制することを我々は報告してきた。本研究ではヒトへの応用を目標に、現在臨床で使用中のまたは使用が予定されているBRMのI型糖尿病発症抑制効果をモデル動物を用いてスクリ-ニングした。この3年間に15種類のBRMをスクリ-ニングできた。内訳は、細菌由来のもの3種;OK-432、Nocardia rubraのcellwall skeleton(N-CWS)、lipopolysaccharide(LPS):植物由来のもの4種;LentinanPSK,Glycyrrhizin,Ubenimex:合成薬1種;Lobenzarit disadium(CCA):リコンビナント・サイトカイン7種;ヒトIL-1α、ヒトIL-2、ヒトTNFα、マウスTNFα、ヒトTNFβ、マウスIFNγ、マウスGM-CSF、などである。極めて興味深い結果が得られた。サイトカイン以外のBRMのうち、OK-432、LPS、LentinanがNODマウスの糖尿病発症を強力に抑制した。N-CWSにも弱い抑制作用を認めた。投与量の詳細は検討していないが、PSK、Glycyrrhizin、Ubenimex、CCAには抑制作用がなかった。サイトカインについては、ヒトとマウスTNFαのみがNODマウス糖尿病発症を抑制した。TNFβの実験は進行中である。他のサイトカインに抑制効果はなかったが、投与量の問題は十分には検討していない。OK-432とTNFαはBBラットの糖尿病発症も抑制した。種々のBRMにI型糖尿病発症抑制作用のあることがわかった。このことは、種々のBRMをI型糖尿病の治療薬として臨床応用できる可能性のほか、環境中に存在する細菌や植物がI型糖尿病自然発症の抑制因子になっていることを示唆している。以上のように、細菌や植物由来のBRMとhーTNFαに自己免疫性糖尿病の抑制効果を認めた。特に、TNFの効果は病因との関係で非常に興味深く、その機序などについて解析中である。本研究最後の年の本年度は、リコンビナント(re)マウスTNF2,re・ヒトTNFβ,OK-432で誘導される血清因子のI型糖尿病発症抑制効果をNDDマウスを用いてスクリ-ニングした。1.re・マウスTNFαの効果:re・ヒトTNFαがNODマウス(3,000単位,週2回)やBBラット(5万単位,週2回)膵島炎や糖尿病発症を抑制したので、re・マウスTNFαについても同様の検討を行った。NODマウスの糖尿病はre・マウスTNFα(1,000単位,週2回)によっても発症が抑制され(2/10vs.15/21:P<0.01)、膵島炎も軽快した。BBラットについては、最近仙台コロニ-の糖尿病発症率が低下しているため、発症抑制実験に使えなかった。TNFαによる糖尿病発症抑制機序は現在検討中である。2.re・ヒトTNFβの効果:TNFβはリンホトキシンとも呼ばれ、TNFαとは遺伝子が同一染色体上に並んでおり、作用も似ている。TNFαが主にマクロファ-ジで産生されるのに対して、TNFβはリンパ球で作られる。

re・ヒトTNFβを入手できたので、NODマウスの糖尿病発症抑制効果をスクリ-ニング中である。3.OK-432で誘導される血清因子による糖尿病発症の抑制:OK-432の0.2mgと0.02mgを3時間間隔で静注した2時間後のNODマウス血清、またはBalb/Cマウス血清をNODマウスに0.3mlずつ週2回、4週齢から30週齢まで投与した。この血清によって膵島炎や糖尿病発症は有意に抑制された。(3/20VS.15/21;p<0.01)。OK-432血清中には、NODマウスで23単位/ml、Balb/Cマウスで250単位/mlのTNFαが含まれていたが、1L-1、1L-2、IFNrは検出限界以下であった。BRM投与後の血清にもI型糖尿病発症抑制作用あることがわかった。
トランスサイレチン中性子結晶構造解析によるアミロイド繊維化の解明

トランスサイレチンの中性子結晶構造解析に向けてトランスサイレチンの大型結晶化、中性子回折データ収集を行い、中性子結晶構造解析に成功した。それによって結晶中におけるトランスサイレチンのプロトン化状態と水和構造を明らかにした。それらの情報からトランスサイレチンのアミロイド繊維化に関わる構造安定性とpH感受性の分子メカニズムを解明することに成功した。トランスサイレチンのアミロイド繊維化の仕組みを解明する為に、トランスサイレチンの単結晶を作成し、中性子構造解析を行いアミロイドーシス発症を分子レベルで考察する事が本研究の目的である。当初の計画通り、平成21年度は中性子回折実験に向けたサイロキシン非結合型トランスサイレチンの結晶化条件の検討、及び大型結晶作成を行った。過去の研究データとほぼ同一の硫酸アンモニウムの条件で結晶が析出する事が分かった一方で、ポリエチレングリコール等でも結晶が析出する事が判明した。これらの単結晶を用いてX線結晶構造解析を行った結果、Wilson plotB factorが最も低いのは硫酸アンモニウム条件で得た結晶(=17Å^2)であったので、この条件を用いてサイロキシン非結合型大型結晶化を行った。大型結晶化にはシッティングドロップ蒸気拡散法を用い、リザーバー溶液4mLに対してタンパク質・沈殿剤混合溶液300μLを蒸気拡散法によってタンパク質濃度勾配を作り結晶を析出させた。現段階で大きさがおよそ1.2mm^32.5mm^3程度の結晶の作成に成功しており、これらの大きさは中性子回折データを得られる可能性を十分に見込めるものである。また中性子回折実験では水素の非干渉性散乱によるバックグラウンドの増加を抑える為にタンパク質結晶の重水素化が必要であるが、作成した結晶は溶媒の変化に非常に脆く、重水素置換を行うと結晶が割れてしまう事が分かった。そこで上記結晶化条件に使用した試料を全て重水素化されたものを使用する事で、これらの問題を解決した。重水素試薬で作成した結晶の大きさは現在の段階で1.5mm^3程度であり、これも中性子回折データを収集する為の最低限の大きさをクリアしている。来年度はこれらの結晶の中性子回折実験を行い構造解析を行うと共に、サイロキシン結合型の結晶作成を行う。本研究はトランスサイレチンの中性子結晶構造解析を行いアミロイド繊維化の仕組みを水素原子・プロトンを観測する事による構造生物学の見地から解明する事であり、平成22年度は主にトランスサイレチンの大型結晶化、試験的中性子露光実験及び中性子回折データ収集を行った。トランスサイレチンの大型結晶化は400μlのタンパク質溶液に対して5mlの沈殿剤母液(クエン酸三アンモニウム等)を用いた蒸気拡散法で、なお且つ全て重水置換した溶液を用いて行い、約3ヶ月間20°Cで静置した後2.5mm^3程度の大きさまで成長した。この結晶を用いてJ-PARC MLF BL-03 iBIXで試験的中性子露光実験を行った結果、目視で最高分解能2.6Åの回折点の観測に成功した。さらに11月1月のiBIXマシンタイムを利用して回折データ収集を行い、二種類の波長領域(2.5-6.5Å、5.0-9.0Å)でそれぞれ40セットのデータを得る事に成功した。露光時間はそれぞれJ-PARC加速器の出力120kw換算で20時間と4時間であり、短波長領域で測定したデータでは目視で最高分解能2.2Åの回折点を観測する事が出来た。これらのデータの予想完全性は93%を超えるものであり、十分に構造解析可能なデータであると言える。そしてこれらの研究成果について日本生物物理学会第48回年会で成果発表を行った。来年度は研究実施計画通りにこれらの積分強度計算等のデータ処理、立体構造解析、論文執筆等を行いつつ、トランスサイレチンとリガンドであるサイロキシン複合体の大型結晶の作成に取り組み、中性子回折データ収集する予定である。昨年度までに、トランスサイレチン(TTR)の中性子結晶構造解析に向けた大型結晶作成と大強度陽子加速器施設J-PARC・物質・生命科学実験施設MLFに建設された茨城県生命物質構造解析装置iBIXを用いた中性子回折強度測定を終えた。平成23年度は、回折点の積分強度計算、構造解析、考察と論文執筆を行った。回折強度計算はiBIX用に開発されたSTARGazerを使用し、分解能2Aまでの回折点を用いて、独立な回折点が15,307で完全性が86,4%だった。Rsymが19.1%と高いが、構造解析の結果、R因子が23.4%まで下がり、構造精密化が良好に行えた。非対称単位には3,916原子が含まれ、その内2,011個が(重)水素原子であり、それらの座標、温度因子、占有率を決定した。構造解析の結果、H88近傍に大きな水素結合ネットワークが存在することがわかった。この水素結合ネットワークはT75,W79,H88,S112,P113,T118-Bと4つの水分子からなり、その形成はH88のプロトン化状態に依存していると考えられる。

つまり、pHの低下によってH88がダブルプロトン化され、この水素結合ネットワークが形成できずに構造不安定化することが示唆された。また、この水素結合ネットワークに関わるS112とP113はいわゆる二量体間相互作用領域に位置し、4量体形成に重要な役割を果たしている。したがって、pH低下によってH88のダブルプロトン化し、TTRの単量体化、アミロイド繊維化が促進される事がわかる。さらにX線解析結果との比較して、D74,H88,E89がTTRのpH感受性に強く関わる事を明らかにした。TTRにおけるpH低下とアミロイド繊維化促進を中性子結晶構造解析によって構造生物学的に解明し、その内容を科学雑誌「Journal of Structural Biology」で発表した。
高齢者における口腔内バイオフィルム感染症感受性遺伝子の検討

高齢者は,老化や様々な全身疾患を有する事から感染に対する防御力が低下し,口腔感染への感受性は高まっている。要介護高齢者歯垢内、咽頭粘膜上、舌上ともに、真菌,腸内細菌,緑膿菌、肺炎幹菌,黄色ブドウ球菌、セラチア菌などが検出された。そこで本研究では高齢者の口腔バイオフィルム感染症に関わる宿主側の感受性遺伝子を明らかにする事を目的とし検討を行った。E2F-1 KOマウスは、唾液分泌量が少なく口腔細菌の歯表面への定着も高まって入ることが明かとなった。またE2F-1 KOマウスは、唾液中のアミラーゼ量やムチン量やsIgA量の上昇も認められ、これらの蛋白の分泌に関わる遺伝子もE2F-1遺伝子に加え口腔感染症感受性遺伝子の一つである可能性が考えられた。S.mutans阻害抗体価の高い唾液を有するヒトは、S.mutans量も低下していることが明かとなり、またDRB1^*1501やDRB1^*0406などを含む10種類のHLA-DR遺伝子タイプがその唾液阻害抗体誘導と関与していることも明かとなった。抗SDF抗体を投与したNODマウスにS.mutansを歯表面へ接種してみると、S.mutansを接種してから90や120分後にミュータンスが有意に歯表面へ付着しているのが認められた。これらの結果から、DRB1^*1501やDRB1^*0406などを含む10種類のHLA-DR遺伝子、E2F-1、アミラーゼやムチンやsIgAの分泌に関わる遺伝子、SDF-1などが口腔感染症感受性遺伝子の候補として考えられた。実際のヒトを用いた検討でも、S.mutans付着阻害IgA抗体誘導に様々なHLA-DR遺伝子タイプが関与していることが明らかになり、DRB1^*1501やDRB1^*0406などを含む10種類のHLA-DR遺伝子タイプがその候補として考えられた。今後は本研究で明らかに遺伝子を用いてさらにモデル動物を用いた実験で検証し、高齢者のDNAサンプルも多数採取して解析を進めて行く必要がある。このような検討を進めて行けば、高齢者の口腔環境を遺伝子検査により予め予測することができ、今後の口腔ケアの進め方に多大な情報を提供していくこととなってくる。高齢者の中でも特に要介護高齢者は、歯垢内に、真菌に(Candida albicans),腸内細菌(Enterobacter cloacae),緑膿菌(Psudomonas aeroginosa),肺炎桿菌(Klebsiella pneumoniae),黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)セラチア菌(Serratia marcescens)が検出される。唾液分泌が低下している要介護高齢者において、このような菌のバイオフィルム感染と唾液分泌低下が何か関係があることが推測される。そこで唾液分泌低下および糖尿病の発症が認められるNODマウスに口腔バイオフィルム形成感受性の高いE2F-1ノックアウト(KO)マウス遺伝子を挿入し、そのリコンビナントマウスの唾液分泌と口腔微生物の口腔内感染にどのような関係があるか検討を行った。そこで、NODマウスにE2F-1ノックアウトマウスと交配し、Neomycine耐性遺伝子プライマーおよびMITマイクロサテライトマーカーを用いたSSCP解析によりバッククロス(BC)

マウスを作製していった。BC4マウスどうしを交配し、インタークロス(N5)マウスを作製し、それらのマウスの唾液分泌低下と口腔微生物感染のスクリーニングを行った。その結果、NODE2F-1^<-/->マウスは、NODマウスやコントロールのC57BL/6マウスよりも唾液分泌低下が強く認められ、またStreptocopccus mutansの歯表面での定着も長い時間認められた。よって、このマウスにおいて、S.mutansの歯表面定着が上昇したのは、唾液分泌が低下したためと考えられる。よって、E2F-1遺伝子の存在するLocusには、口腔バイオフィルム感受性遺伝子が存在する可能性が考えられる。一方でリコンビナントNODマウスは糖尿病発症も憎悪した。このマウスにおける口腔微生物感染は、高齢者の口腔感染のモデルとして利用できることが考えられる。今後、ヒト高齢者の被験者からもDNAを採取して、このLocusに存在する遺伝子の多形成と口腔バイオフィルム形成との関連性について検討する予定である。高齢者の中でも特に要介護高齢者は、歯垢内に、真菌(Candida albicans),腸内細菌(Enterobacter cloacae),緑膿菌(Psudomonas aeroginosa),肺炎桿菌(Klebsiella pneumoniae),黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus),セラチア菌(Serratia marcescens)が検出される。唾液分泌が低下している要介護高齢者において、このような菌のバイオフィルム感染と唾液分泌低下が何か関係があることが推測される。そこで唾液分泌低下および糖尿病の発症が認められるNODマウスに口腔バイオフィルム形成感受性の高いE2F-1ノックアウト(KO)マウス遺伝子とB10.D2マウスのMHC遺伝子の組み換えを起こし、そのリコンビナントマウスの唾液分泌と口腔微生物の口腔内感染にどのような関係があるか検討を行った。またMHC class II H-2^dおよびclass I D^dとなったNODマウスは、糖尿病を発症せず唾液分泌低下しておりStreptococciの歯表面への定着が高まっていることが認められた。これらのマウスから、E2F-1やMHC遺伝子が口腔バイオフィルム感染感受性遺伝子である可能性が示唆された。それらの存在するLocusには、口腔バイオフィルム感受性遺伝子が存在する可能性が考えられる。そこで、ヒト被験者の遺伝子を採取し、PCR解析から上述の遺伝子が口腔バイオフィルム感受性遺伝子であるか検討するとMHC class II DRB1^*0901や^*1502をヘテロに持つ被験者において口腔にS. mutansが多いことが明かとなった。一方DRB1^*1501をもつ被験者は口腔にS. mutansが少ないことも明かとなった。これらの遺伝子は高齢者における口腔バイオフィルム形成感受性遺伝子である可能性が示唆された。
知識工学的手法によるワイヤ放電加工におけるワイヤ断線前駆信号の発見

研究は,以下の段階を踏んで進行させた。すなわち,(1)ワイヤ断線前駆信号に関する文献収集および検出信号の検討,(2)検出システムのハードウェア構成の検討,(2)検出システムのセッティングと動作の確認,(4)入力信号解析プログラムの作成,(5)市販機に対する検出システムの試行と検出精度の評価,である。まず,ワイヤ断線の前駆信号に関して文献等による調査を行い,ピーク電流等の一般的な電気信号の他にワイヤ振動およびワイヤ張力の変化を入力する必要性があると判断した。そこでこれらの機械センサからの信号を入力できる検出システムを考案し,ハードウェア機構を決定した。ハードウェアの要となるコンピュータには,加工センサの入力および信号処理を行う上でマルチタスクが可能なUNIXワークステーションを採用した。このシステムによるワイヤ放電加工中の信号入力が可能であることを確認した後,信号のフィルタリングや各信号間の相関を調べるなどの処理を種々検討し,ワイヤ断線に関する前駆信号の発見を試みた。研究の結果として,(1)ワイヤの断線の原因は1つに限られず,いくつかのパターンがある。(2)従って,その前駆信号も複数存在するため,少数の信号をそれぞれ単独で監視するだけでは不十分である。(3)ワイヤ断線は非常に短時間に行われるため,前駆信号の検出から対策を講ずるまでを相当高速に行わなければならない。等が判明した。等が判明した。
鉄過剰状態における造血幹細胞内鉄代謝制御の解明-アナモルシンを中心に-

アナモルシン(Anamorsin, AM)は、細胞質内の鉄・硫黄(Fe-S)クラスターを形成するのに必須の分子であることが明らかとなった。AMは、Fe-Sクラスターを有する蛋白群には必須の分子であり、AMが欠損すると、Fe-Sクラスター蛋白の機能が低下し、細胞の生存・増殖・分化などに影響を認めることを明らかにしてきた。また、AMが欠損すると細胞内に自由鉄が蓄積し、それによる活性酸素種(ROS)の蓄積、さらにアポトーシスの増加を認めるようになる。本研究では、鉄過剰状態における造血幹細胞の生存・増殖・分化の異常について、AM遺伝子改変マウスの細胞を用いることにより、AMの機能を中心に解析する。
細胞整列機構の開発

顕微授精や生命工学における細胞操作を自動化するために,顕微鏡下における細胞整列機構を開発した.研究期間中に下記に示す装置の試作および実験を行い,数々の知見を得た.(1)液流を用いた細胞整列機構の解析:四角いクリアケース内にたっぷりとした容量の培養液が満たされており,その中に卵細胞が点在しているとき,クリアケースをボイスコイルモータを用いて振幅2mm,46ヘルツで加振すると,卵細胞は液流(波流)に乗り,クリアケース中央部へ一列にきれいに整列した.ポリスチレンボールを純水中で同様な実験を行うと,振幅1,8mm2mm,4ヘルツ,57secで整列した.(2)2軸加振タイプの液流を用いた細胞整列機構の試作:より複雑な運動が可能なXY方向に加振可能な2軸タイプの液流発生装置を試作し,細胞整列実験を行った.クリアケースを回転させることにより,ケース中心部へ細胞が集まることを確認した.(3)細胞誘導機能付きプレパラート及びシャーレの作製:切り込み精度1μmの能力を有する超精密加工機を用いて,プレパラートやシャーレに・細胞誘導用スロープや位置決め穴などを加工して,細胞誘導機能付きプレパラートを作製した.顕微授精や生命工学における細胞操作を自動化するために,顕微鏡下における細胞整列機構を開発した.研究期間中に下記に示す装置の試作および実験を行い,数々の知見を得た.(1)液流を用いた細胞整列機構の解析:四角いクリアケース内にたっぷりとした容量の培養液が満たされており,その中に卵細胞が点在しているとき,クリアケースをボイスコイルモータを用いて振幅2mm,46ヘルツで加振すると,卵細胞は液流(波流)に乗り,クリアケース中央部へ一列にきれいに整列した.ポリスチレンボールを純水中で同様な実験を行うと,振幅1,8mm2mm,4ヘルツ,57secで整列した.(2)2軸加振タイプの液流を用いた細胞整列機構の試作:より複雑な運動が可能なXY方向に加振可能な2軸タイプの液流発生装置を試作し,細胞整列実験を行った.クリアケースを回転させることにより,ケース中心部へ細胞が集まることを確認した.(3)細胞誘導機能付きプレパラート及びシャーレの作製:切り込み精度1μmの能力を有する超精密加工機を用いて,プレパラートやシャーレに・細胞誘導用スロープや位置決め穴などを加工して,細胞誘導機能付きプレパラートを作製した.平成10年度は下記に示すような実験を行い,次のような結果および知見を得た.(1)微細案内機構を有するプレパラートの試作:精密加工機を用いてプレパラテトに細胞を誘導する為の数μm数十μmの道筋を加工した.同時に細胞を位置決め可能な数十μmから100μm程度の穴をあけたプレパラートおよびシャーレを作製した.プレパラート及びシャーレに微細な加振を与えることにより細胞を位置決め穴へ誘導出来,細胞を整列させることが出来ることを確認した.(2)細胞検索の自動化:シャーレ内に点在する細胞を画像処理装置を用いて探し出すし細胞を整列させるシステムを試作した.倒立顕微鏡に電動XYZステージを取り付け,細胞捕捉用マイクロマニピュレータを設置する.画像処理装置を用いて,選択した細胞のみ,マイクロマニピュレータで捕捉して指定された位置へ搬送する.ただし,本方法は細胞捕捉作業に非常に時間がかかり,迅速な細胞整列を目標とした本課題には適さないことが判明にした.(3)液流(波流)を用いた細胞整列機構:細胞(マウス卵細胞)を培養液で満たされたクリアケースにいれて実験を行う.細胞はたっぷりとした容量の培養液中に点在している.クリアケースをボイスコイルモータを用いて振幅2mm,、46ヘルツで加振する.数秒から十数秒で,培養液中に点在していた細胞は,液流(波流)に乗り,クリアケース中央部へτ列にきれいに位置決めされた.単純な方法ながら非常に迅速に位置決め可能なことが判明した.今後の予定:(1).液流を用いた細胞整列機構の解析.(2).2軸加振タイプの液流細胞整列機構の試作.(3).細胞誘導機能付きプレパラート及びシャーレの作製.平成11年度は下記に示す装置の試作および実験を行い,数々の知見を得た.(1)液流を用いた細胞整列機構の解析:四角いクリアケース内にたっぷりとした容量の培養液が満たされており,その中に卵細胞が点在しているとき,クリアケースをボイスコイルモータを用いて振幅2mm,46ヘルツで加振すると,卵細胞は液流(波流)に乗り,クリアケース中央部へ一列にきれいに整列した.ポリスチレンボールを純水中で同様な実験を行うと,振幅1,8mm2mm,4ヘルツ,57secで整列した.(2)2軸加振タイプの液流を用いた細胞整列機構の試作:今年度は,より複雑な運動が可能なXY方向に加振可能な2軸タイプの液流発生装置を試作し,細胞整列実験を行った.クリアケースを回転させることにより,ケース中心部へ細胞が集まることを確認した.(3)細胞誘導機能付きプレパラート及びシャーレの作製:切り込み精度1μmの能力を有する超精密加工機を用いて,プレパラートやシャーレに細胞誘導用スロープや位置決め穴などを加工して,細胞誘導機能付きプレパラートを作製した.
運動による遺伝子構造リセット効果の検証

運動による筋活動の増加は、ヌクレオソームからヒストンを除去し再取り込みすることで再びヌクレオソームを形成する「ヒストンターンオーバー」を起こすことで遺伝子構造を変化させると考えられる。ヒストンターンオーバーにより遺伝子構造がリセットされ、転写活性が一定に保たれると考えられる。しかしながら、運動によるヒストンターンオーバーの促進は、直接的には観察できておらず、まだその確固たる存在を示すデータがない。そこで本研究は、ヒストンとGFPの融合タンパク質を発現するマウスを用いてヒストンターンオーバーを直接観察し、運動によって促進することを実証する。
アンチセンスDNA導入トランスジェニックマウスを用いた遺伝子機能の研究

特定の遺伝子のmRNAに相補的なRNA(アンチセンスRNA)を産生するトランスジェニックマウスを作成することにより、特定の遺伝子発現を抑制するシステムを開発し、得られた個体に生じた変化から本来の遺伝子機能を追求することが本研究の最終的な目的である。1.発現抑制メカニズムの解析...すでに我々はマウスミエリン塩基性タンパク質(MBP)遺伝子のアンチセンスcDNAを導入・発現させたトランスジェニックマウスにおいて、内在性MBP遺伝子の発現抑制、ミエリン形成不全、震えの症状の出現を認めている。本研究では、選択的RNAスプライシングに由来する複数種のMBPの発現が同時に抑制されること、およびミエリン形成が盛んになる生後15日目にすでに発現抑制が生じていることが新しく明らかとなった。また発現抑制段階については、核内での転写段階で発現抑制が生じている可能性も充分考えられることから、アンチセンス遺伝子DNAを導入・発現するトランスジェニックスウスも作成し、現在解析中である。2.種々の遺伝子への応用...細胞骨格を形成するβアクチンの遺伝子、がん遺伝子c-Ha-ras、ガン抑制遺伝子Rb:筋ジストロフィ-症の原因遺伝子といわれるジストロフィン遺伝子などについてアンチセンスcDNAを適当なプロモ-タ-下に配置したDNAを構築し、アンチセンスcDNA導入トランスジェニックマウスを多数作成し、31系統の系統化に成功した。顕著な臨床症状を示すものは今のところないが、発現が検出できないかもしくは非常に低いものも多く、プロモ-タ-を含めた発現調節領域の選定が今後に残された課題である。1.アンテセンスMBP(ミエリン塩基制タンパク質)遺伝子導入トランスジェニックマウスにおける内在性MBP遺伝子発現低下のメカニズムの解析。現在まず、マウスMBPに対する抗体を作成し、ウェスタンブロット法によるMBP産生量の検定系を確立した。また転写レベルにおける抑制かどうかを確定する系を別に確立しつつある。2.種々のアンテセンスDNAと各種プロモーターの組合わせによる融合アンチセンスDNAの作成。現在までにMBPプロモーターに対して、(1)βアクチンcDNA(2)V-Ha-ras(3)がん抑制遺伝子RbcDNA(4)ヒトβアクチンプロモーターに対しRbcDNA(5)ニワトリミオシン軽鎖プロモーターに対して遺伝性筋ジストロフィー症の原因遺伝子とされるジストロファインcDNAをそれぞれアンチセンス方向に配置した遺伝子を作成した。3.アンチセンスDNA導入トランスジェニックマウスの作成。上記(1)については3匹、(2)については2匹、(4)については2匹、(5)については17匹のトランスジェニックマウスを独立に作成することができた。(3)については、現在、注入受精卵由来の個体の誕生を待っている。4.(1)の3匹について、内在性RNAの発現抑制を検討したが、有意な低下はみられない。アンチセンスRNAの発現も現在のところ検出限界以下である。他のマウスについては、子孫が得られ次第検討する。5.以上のほとんどのマウスにおいて、現在のところ特に顕著な行動学的、形態学的変化はないが、(5)については歩行障害を生じ、早期に死亡するマウスも出現した。6.(1)(2)についてはMBPを産生する細胞が死に、震えの症状が出ること、(3)(4)についてはがんが、グリア細胞あるいは他の組織に発生すること、(5)については筋ジストロフィー症のモデルマウスが作成されることを期待している。来年度以降にこれらの点について検討したい。本研究の最終目的はトランスジェニックマウス個体内で、特定の遺伝子のmRNAに相補的なRNA(アンチセンスRNA)を発現させ、標的の遺伝子発現を抑制するシステムを開発し、本来の遺伝子機能を推定することにある。本年度は以下の成果を得た。1.発現抑制メカニズム・・・ミエリン塩基性タンパク質(MBP)遺伝子のアンチセンスcDNAを導入したトランスジェニックマウスについては、昨年度確立したウェスタンブロット法により、選択的RNAスプライシングにより産生される多数種のMBPがすべて発現抑制を受けることが明らかとなった。

また個体差は大きいが、内在性MBPmRNAの量は生後15日目ですでに減少していることも判明した。いずれもアンチセンスRNAの発現量が低いことから核内転写段階での抑制も疑われその直接的な解析法を確立すると共に、新たにアンチセンスMBP遺伝子導入マウスを作成し、8系統のマウスを得、3系統に導入遺伝子の発現を認めた。これらのマウスについては現在解析中である。2.各種アンチセンスDNA導入マウス・・・昨年度までに作成したがん抑制遺伝子Rbとジストロフィン遺伝子のアンチセンスcDNAを導入したトランスジェニックマウスについては、子孫の取得とその解析を行った。表現型としては網膜芽細胞腫と筋ジストロフィ-症の発症を期待しているが今のところ明らかな症状はない。しかし、後者には歩行異常を呈して早期に死亡した個体もあり、PCR法により筋肉でのアンチセンスRNAの発現を検出した。トランスジェニックマウス同士の交配などによりさらに解析を進めるが、アンチセンスRNAの発現量がきわめて低いため、今後導入遺伝子の改良が必要と思われる。
プロセッシングのための磁気中性線放電(NLD)プラズマの振舞に関する研究

本研究では、磁気中性線放電(NLD)プラズマの生成機構や物理的特性の解明を理論的および実験的に行った。また、NLDプラズマをプロセスへ応用し、酸化膜に対しての高速・超均一・超微細なエッチング特性を評価した。まず、2次元的な電磁場配位を用いてNLDにおける電子挙動を理論的にモデル化した。このNLの周りで電子はカオス的運動をし、無衝突領域においても高周波電場より効率的な加熱を受けることを示した。次に実験により、NL周りでの電子挙動について調べた。その結果、NLDプラズマ内の励起・電離はNL上で集中的に起こり、NL上での電子の加熱がNLDプラズマの生成に本質的役割を果たしていることを明らかにした。これらの実験結果は、上記の2次元的理論モデルによる解析結果と一致するものであったが、プラズマ生成効率の磁場勾配依存性については、実験結果と2次元モデルでは矛盾が生じた。すなわち、NL周りでの磁場勾配が小さい程2次元モデルではプラズマの生成が頻繁になることが予想されたが、実験的にはある有限の磁場勾配の値に対してプラズマ生成が最大となった。この矛盾を解消するため、3次元的な電磁場配位モデルを提案するとともに、これに電子衝突および高周波誘導電界の空間的減衰の効果を取り入れた。このモデルにより、プラズマ生成効率を最大とする磁場勾配の存在が示され、その最適値は実験結果と一致するものであった。これにより、NLD装置設計の指針が得られた。応用に関しては、NLDプラズマを用いたシリコン酸化膜エッチングの特性を調べた。エッチ速度として約1μm/minが得られた。また、ホールパターンをエッチングした時の穴は垂直形状が得られた。これらエッチ速度とホール形状共に、同一条件下においてICPでエッチングしたときのものより優れた結果であった。さらに、スパッタリング用途への応用のため、容量結合方式のNLDを提案した。本研究は、真空中でリング状に形成した磁束密度ゼロの磁気中性線(NL)に高周波電流を流すことにより高効率の放電を生じる磁気中性線プラズマ源の、プロセシングプラズマとしてのポテンシャルを検証することを目的としている。そのために、まずイオンやラジカルの生成過程を支配するプラズマソース部の電子の挙動について研究を行った。プラズマ中の電子温度、電子密度の計測には、非接触で、瞹味さのないデータ解釈が可能なレーザートムソン散乱法を適用した。その結果、以下のことを明らかにした。1)NL平面上の電子温度分布はNL上でピークとなり、NL上の電子温度から計算した電離レートも周辺部に比べて2桁程度高いことから、大部分の荷電粒子がNL周りで生成される。2)NL平面上の電子密度分布は、NLよりも半径方向内側にピークを持つ。これは、NL周りで生成された荷電粒子が、NLよりも半径方向内側へ流れ込むことを示唆するものである。NLD特有のNL周りで電子の複雑な運動の形成には、NL周りの磁場こう配と供給される電界強度が深く関わる。NL周りの磁場勾配を小さくすると、電子温度・密度分布はほぼフラットな分布になり、誘導結合型プラズマ(ICP)と類似したものになった。このことは、NLDプラズマの生成のための磁場勾配の下限値の存在を実験的に示したものである。現在、更に上記3)に関連して、NLDプラズマ形成のための磁場こう配と電界強度の上限・下限値を明確にする研究を行っている。本研究は、リング状の磁気中性線(NL)に高周波電流を流すことにより高効率の放電を生じる磁気中性線放電(NLD)プラズマの、プロセシングプラズマ源としてのポテンシャルを検証することを目的としている。

そのために、まずイオンやラジカルの生成過程を支配するNL周りの電子挙動に着目し、それを特徴づける電子温度・密度の分布をレーザートムソン散乱法を用いて測定した。次に、それらの結果とレーザー誘起蛍光法による励起原子密度の測定結果を基にした解析を行い、高エネルギー成分も含めた電子速度分布関数とプラズマの励起・電離過程を考察した。さらに様々な放電条件下でのこのような結果を理諭的な予測と対比することにより、電子挙動とNLDプラズマ生成のための条件について検討を行った。その結果、以下のような結果を得た。1)電子温度の値の範囲は1.3-2.3eVであり、電子密度の値の範囲は(1-7)×10^<17>m^<-3>にあることを明らかにした。また、電子温度は、常にNL上でピークを持ち、電子密度はNLよりも半径方向内側にピークを持つことを明らかにした。2)NLDプラズマ中の電子速度分布関数について、マクスウェル分布から外れるような高エネルギー成分は存在しない。その結果に基づいて励起電離過程を解析することにより、NL上での電子の加熱がNLDプラズマの生成に本質的役割を果たしていることを明らかにした。3)NLDプラズマのプラズマ生成領域の変化は、理論的に予測されるパラメータ依存性で説明できることを明らかにした。これにより、ブラズマ生成部が局在化される度合は、磁界強度、電界強度、周波数の値で決まる換算電界によって制御されることを示した。磁気中性線放電(NLD)においては,リング状の磁気中性線(NL)に高周波誘導電界を印加することにより高効率でプラズマを発生させることができる。本研究は,NLDのプロセシングプラズマ源としての可能性を検証することを目的としている。まず,NL周りの電子挙動に着目し,レーザートムソン散乱法による電子温度・密度分布の測定,およびレーザー誘起蛍光法による励起原子密度分布の測定を行って,NLDプラズマ中の励起電離過程を解析した。その結果,NL上での電子の加熱がNLDプラズマの生成に本質的役割を果たしていることを明らかにした。これらの電子挙動の大要は既に提案されている二次元的なモデルの解析と一致するものであったが,プラズマ生成効率の磁場勾配依存性については,実験結果と二次元モデルでは矛盾が生じた。すなわち,NL周りでの磁場勾配が小さい程二次元モデルにより計算される電子のエネルギーは高くなるのでプラズマ粒子の生成も頻繁になることが予想されたが,実験的に測定されたイオン粒子束はある有限の磁場勾配の値に対して最大となった。この矛盾を解消するため,三次元的なモデルを提案するとともに,これに電子=中性粒子間衝突および高周波誘導電界の空間的減衰の効果を取り入れた。このモデルにより,電子のエネルギーを最大とする磁場勾配の存在を示すことができ,その磁場勾配最適値は実験とほぼ一致するものであった。NLDのプロセシングプラズマ源としての応用は,これまでエッチング用途に対して進められてきた。スパッタリング用途については,高周波アンテナの存在が隘路となって,NLDを応用することが困難となっていた。本研究においては,容量結合方式のNLDを提案して高周波アンテナを無くし,それを具体化する装置を設計した。