hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低酸素ストレスに対する無酸素耐性機構を利用した青果物の鮮度保持に関する研究

真空予冷は、副次的に酸素濃度約0.15%の低酸素環境が15分程維持される。そこで、この低酸素環境を利用して一時的な低酸素ストレスによる青果物の鮮度保持効果を呼吸速度の観点から検討した。市販のホウレンソウを用いて、20°Cにおいて窒素をチャンバ内へ流入させ酸素濃度が0.15%まで降下した時点でチャンバを密閉し、流入開始から所定の時間経過後に大気を用いて換気して大気条件で48時間貯蔵した低酸素処理区と大気条件のまま48時間貯蔵した対照区の呼吸速度を比較した。その結果、低酸素処理が30、40、50分では、ほぼ同程度の呼吸速度抑制効果があること、20分区では貯蔵初期においてその効果が得られにくいことが分かった。また、実験終了後の外観評価より、50分区には葉面に水浸状の障害がみられ、40分以下の区では障害が観察されず良好であった。別の品種で同様の実験を行ったところ、50分でもあまり効果がみられなかった。4時間大気条件下で貯蔵後に酸素濃度0.15%で5時間貯蔵した結果、酸素濃度0.15%下での酸素吸収速度は、大気条件下に対し1/2程度まで低下した。また、呼吸商は大気条件下では約0.8であり、酸素濃度0.15%下では約1.4まで上昇した。よって、酸素濃度0.15%は限界酸素濃度以下であることが推察され、長時間この環境に曝される場合、嫌気呼吸を招く可能性が高い。また、外観評価でみられた50分区における障害は嫌気呼吸によるものと考えられ、低酸素処理時間が40分と50分の間に、嫌気呼吸による障害が外観に現れるか否かの許容時間が存在していることが示唆された。したがって、真空予冷は低酸素環境による呼吸抑制効果を持つことが分かったが、品種によってはその効果の度合いが異なることが示唆された。今後、品目や温度、圧力条件、処理時間を踏まえて検討していく必要がある。試料は、内部の気体の濃度勾配が無視できかつ呼吸活性の高いホウレンソウとし、個体差による影響を小さくするために、一定条件で養液栽培したものを用いた。環境制御型密閉式呼吸速度計測システム(川越ら;農機誌,67(3),80-89,2005)に低酸素に対応できるマスフローコントローラを接続し、またガスクロマトグラフにFIDを追加してエチレン濃度測定を可能として、設定温度20°Cでいくつかの低酸素濃度一定条件下で72時間、ホウレンソウ20株(約400g)の呼吸速度およびエチレン生成速度を計測した。また、換気時に、検知管により呼吸計測チャンバから排出される気体内のエタノールおよびアセトアルデヒド濃度を測定し、実験終了後に試料をホモジナイズして、試料内部に含まれるエタノールおよびアセトアルデヒド濃度を測定した。実験中は、デジタルカメラによりインターバル撮影を行い、呼吸商が増大後、試料が急激にしおれている現象の観察を行った。その結果、呼吸商から判断された嫌気呼吸の症状が現れない下限の酸素濃度(限界酸素濃度と定義)は、約0.1%であることが分かった。また、呼吸商が増大し、明らかに嫌気呼吸に陥っている場合においても、検知管による雰囲気中の嫌気呼吸産物は検出できず、今後は高感度な分析が必要と考えられる。呼吸商から求めた限界酸素濃度よりも高い酸素濃度1.0%においても、試料をホモジナイズした液からアセトアルデヒドが検出され、呼吸商の増大がみられる前に嫌気呼吸が起こっていることが分かった。

インターバル撮影の結果、急激なしおれが発生するのは、呼吸商が2を越えてピークを迎え、再び2以下となったあたりからであり、アセトアルデヒドが生成されても呼吸商が1.5程度までしか上昇しない場合は、そのような現象がみられなかった。このことから、嫌気呼吸産物がかなり蓄積した後に、嫌気呼吸による大きな障害が外観に現れるものと考えられた。エチレン生成については、いずれの酸素濃度においても認められなかった。今年度は、限界酸素濃度付近の低酸素環境下から酸素濃度を上昇させた場合について検討した。供試材料は一定条件で養液栽培したホウレンソウである。酸素濃度0.08%(窒素バランス)に調製した気体を換気に用いた低酸素環境下で、環境制御型密閉法にて呼吸速度の測定を開始し、8、16、24、32時間後に酸素濃度1.0%(窒素バランス)に調製した気体に変更して換気を行い、全体で72時間の呼吸速度を測定した。測定開始後3時間において、呼吸商が約1.5まで上昇し、その後低下したが、酸素濃度0.08%の環境下では、1より小さくなることはなかった。しかし、酸素濃度1.0%の環境下に変更すると、呼吸商は直ちに1よりも小さくなり、0.8付近まで低下した。通常大気環境下での呼吸商は約0.8であり、限界酸素濃度付近における呼吸代謝過程が通常大気環境下と異なることが示唆された。呼吸速度は、酸素濃度0.08%環境下では通常大気環境下よりも明らかに小さくなり低酸素による呼吸抑制効果がみられたが、酸素濃度1.0%環境に変更した直後から呼吸速度が増大した。その様子は、酸素濃度0.08%環境とした時間の長短により異なった。つまり、酸素濃度0.08%環境が8時間の場合はいったん上昇しその後漸減した。32時間では、8時間の時ほどの急激な上昇はみられなかったが、時間とともに漸増した。以上のように、酸素濃度だけではなく、その環境に置かれた時間により、呼吸代謝過程が変化していることが示唆された。
ダイヤモンド状炭素膜の面内ヘテロ構造化による高耐久性テクスチャード金型の開発

本研究では、硬質/軟質相が面内方向に規則配列された「面内ヘテロ構造」を有するテクスチャード表面を実現することで,連続摺動に伴う摩耗をパッシブに利用し,軟質相の選択的摩耗を促進させることでテクスチャ構造の自己形成化を図るものである.特に提案する面内ヘテロ構造の創製手法の確立およびその基礎摩擦・摩耗特性を解明することを研究目的とした.本研究を通して,イオン化蒸着法,酸素プラズマエッチング,プラズマCVD法を同一チャンバー内で行うことにより,面内ヘテロ構造を有するDLC膜の形成に成功した.創製した面内ヘテロ構造DLC膜における軟質相の選択的な優先摩耗挙動を明らかにし本提案手法の有効性を示した.全体の研究目標に対し,初年度は1面内ヘテロ構造の創製手法の確立と2その摩擦・摩耗評価装置の設計・製作を大きな研究目的として研究を遂行し,以下の研究実績を得た.1.各種プロセス条件と膜特性との関連性の解明:本研究で提案した面内ヘテロ構造の創製法において,プロセスパラメータとして,PECVDプロセスでは,ガス流量・バイアス電圧,RIEプロセスでは,酸素ガスによるエッチング速度の検証,IPVDプロセスでは,イオン化蒸着における,アノード電流値,ガス流量およびバイアス電圧に着目し,得られる幾何構造およびDLC膜の膜特性との関連性を明らかにした.2.面内ヘテロ構造を有する軟質/硬質相DLC膜の作製:面内ヘテロ構造創製の実現可能性の検証として,1.で選定した諸条件により,実際にメタルマスクを用いてヘテロ構造を作製した.その結果RIEプロセスにより作製した微細孔パターン内にIPVDにて硬質相DLCを精度良く成膜するためには,イオン化蒸着源からのイオンが基板に垂直入射することおよび,メタルマスクが基板に密着していることが重要であることを明らかにした.上記を踏まえた再検証により,面内ヘテロ構造を有する軟質/硬質相DLC膜の作製に成功した.3.面内ヘテロ構造化DLC膜の基礎摩擦・摩耗特性の解明:上記で作製した面内ヘテロ構造を有するDLC膜の基礎摩擦摩耗特性を検証するため,ボールオンディスク式摩擦摩耗試験による評価を行った.その結果,面内ヘテロ構造を付与していない従来のDLC膜では,μ=0.18-0.2程度の摩擦係数が得られたのに対し,面内ヘテロ構造膜はμ=0.15のより低い摩擦係数を示した.また,5万回転の耐久性試験においてはヘテロ構造を有するDLC膜では,5.56 ×10-16 m3/N・mの優れた耐摩耗性を示した.全体の研究目標に対し,第二年度は1面内ヘテロ構造の摩擦摩耗特性評価と2その構造設計指針の構築を大きな研究目的として研究を遂行し,以下の研究実績を得た.1.軟質/硬質相DLC膜形成の高精度化と摩擦摩耗特性評価初年度における検討を踏まえ,第二相目の成膜時にイオンの配向性に起因してヘテロ相間の位置ずれが生じていたことから,第二相目の成膜時に配向性の少ないPECVDプロセスを採用することでその高精度化を図った.ナノインデンテーションによる硬度評価の結果,ヘテロ相間で硬度差が約15GPa,ヤング率にして約100GPaほどの差を有するヘテロ構造の形成に成功した.同ヘテロ構造膜の時系列的な摩耗特性をボールオンディスク試験により評価した結果,本研究で提案していた軟質部の優先的な摩耗挙動を確認した.しかしその一方で,検証したラインスペースパターンの構造寸法(幅100um,ピッチ150um)の大きさに起因して,摩擦係数の大きな変動が生じた.2.ヘテロ構造設計指針の構築上記実験的検証を踏まえ,ヘテロ構造の構造幅と硬度比の観点から理論的な摩耗量を算出し,最適な構造設計について検証した.摩耗量の推定には,凝着摩耗とアブレシブ摩耗の二点に着目し,凝着摩耗に関してはArchardの凝着摩耗モデル式を,アブレシブ摩耗に関してはBhushanの摩耗量に関わる寸法効果理論から接触面内で掘り起こしに寄与する摩耗粉の接触面積,全体の摩耗粉数に対する捕捉された摩耗粉の数の割合および捕捉された摩耗粉の平均直径を仮定してその摩耗量を求めた.上記2つの摩耗項の合計を面内ヘテロDLC膜における総摩耗量として算出した結果,構造幅は65um,硬度比2倍ほどの構造寸法を有する面内ヘテロDLC膜が摩耗量低減に最も有効であるという結論を得た.本研究では、硬質/軟質相が面内方向に規則配列された「面内ヘテロ構造」を有するテクスチャード表面を実現することで,連続摺動に伴う摩耗をパッシブに利用し,軟質相の選択的摩耗を促進させることでテクスチャ構造の自己形成化を図るものである.特に提案する面内ヘテロ構造の創製手法の確立およびその基礎摩擦・摩耗特性を解明することを研究目的とした.本研究を通して,イオン化蒸着法,酸素プラズマエッチング,プラズマCVD法を同一チャンバー内で行うことにより,面内ヘテロ構造を有するDLC膜の形成に成功した.創製した面内ヘテロ構造DLC膜における軟質相の選択的な優先摩耗挙動を明らかにし本提案手法の有効性を示した.全体の研究目標に対し,初年度は,1面内ヘテロ構造の創製手法の確立と2その摩擦・摩耗評価装置の設計・製作を当初の研究計画とした.これに対し,1の面内ヘテロ構造の創製手法の確立では,各種プロセス条件の選定は計画通りに遂行された.しかし構造作製において選定した条件は,本年度は所定の一条件のみに留まった.

今後は硬度比および構造寸法の異なるヘテロ構造膜を作製していくため,他のプロセス条件による組み合わせの可否についても検証を深める必要がある.一方2の摩擦摩耗評価装置の設計・製作においては,当初はゼロから新たに設計製作を行う予定であったが,先行研究(H24-H25年度科研費若手B「テーラードテクスチャリングによるマイクロ精密異形プレス加工のメゾトライボ特性制御」)において作製したマイクロハット曲げ試験機をベースに,設計変更および改造を行ったため,当初の計画よりも効率的に再設計および追加工,予備実験等を行うことができた.本研究では,特にマイクロハット曲げにおける金型ダイ肩R出口部付近におけるクリアランスをさらに極小化し,しごき加工における接触状態を再現し,より面圧の高い接触条件下における検証が可能となった.同検証では擬似摩耗粉を用いた検証によりその場観察の有用性が示されており,次年度計画におけるヘテロ構造の有効性検証の足がかりとして有用な知見が得られている.以上のように,軟質/硬質相が面内配置されたヘテロ構造の実現可能性およびその有効性が示されており,年度当初に計画した上記2項目は計画通りに進展していると言える.工学ボールオンディスク摩擦摩耗試験機および初年度に開発したトライボ試験システムを用いた各種面内ヘテロ構造表面の摩擦・摩耗特性の解明とその実加工における有用性の検証を主目的として,以下の通りに研究を遂行する.1.各種面内ヘテロ構造の構造特性(異種材料間の硬度比・相対面積比・膜厚比等)と摩擦・摩耗特性との関連性の解明:金型の長寿命化を実現する最適構造設計を行うため,ボールオンディスク摩擦摩耗試験により,金型の耐摩耗性に及ぼす影響因子として以下に着目して検討を行う。(1)硬質/軟質相の摩耗進展過程,(2)被加工材の摩耗粉発生・移着・堆積発達過程,(3)被加工材の摩耗粉のテクスチャ凹部捕捉量の変化.2.面内ヘテロ構造膜の実加工における有用性の検証:上記で構造設計をした数種のヘテロ構造膜における金型の摩耗粉の発生・移着・堆積過程に対してその場観察を行い,上記構造設計の妥当性の検証を行う.さらにその実耐久性を検証するため,超硬製の金型にヘテロ構造を成膜した金型を用いて,順送式連続マイクロしごき加工実験を行う.テクスチャを付与していないDLCコーテッド金型および従来のテクスチャ表面金型との比較検討により,本研究により開発したヘテロ構造膜の優位性と実耐久性を評価する.次年度の研究費の使用計画としては,まずその場観察型しごき加工試験中の成形荷重の測定を実現させるため,現状の試験機の改良を行う.その際の金型の追加工費用を消耗品費より計上する.また,DLC成膜・酸素プラズマエッチングに要する各種消耗品の諸費用およびメタルマスクのレーザー加工費用を消耗品費より計上する.また,ここで得られた成果に関して,国内旅費・外国旅費を用いて,国内外の学会に参加し成果報告を行う.さらに本年度同様,次年度の残額を用いて論文投稿も行う.謝金等により本論文投稿に当たる英文校閲も依頼する.摩擦摩耗評価装置の設計・製作において,当初は新たに設計製作を行う予定でその試験機製作費を計上したが,前述の通り,先行研究において作製したマイクロハット曲げ試験機をベースに,設計変更および改造を行うことが出来たため,当初の計画よりも効率的に再設計および追加工,予備実験等を行うことができた.そのため,当初予定していた本年度の予算額を下記の使用計画に基づいて次年度分として請求することにした.初年度に改良したその場観察型マイクロしごき加工試験機では,成形荷重の測定が実現できなかった.
アルツハイマー脳におけるPHF形成機序に関する研究

老人斑(SP),血管アミロイド(CAA)におけるAβN,C末端の存在様式を明らかにすることを目的に,AβN,C末端の断端,修飾特異的抗体を用いてAD,Down症(DS)脳を免疫組織化学的に検索した。AD(弧発例15例とAPP717変異FAD例5例)大脳皮質,基底核,小脳およびDS16例(年齢31-64歳)の前頭葉ホルマリン固定パラフィン包埋標本を主な対象とし、次の抗Aβモノクローナル抗体を用いた。BC05(Aβ42(43)特異的),BA27(Aβ40特異的),BS85(抗Aβ25-35,Aβ38,39,40,42,43と同等に反応),BAN50(抗Aβ1-16,AβAspl,7とAβisoAspl,7よりも20倍強く反応),BAN52(抗Aβ1-16,AβisoAspl,7とBAN50よりも強く反応),Ab9204(抗Aβ1-5,AβisoAspl-5と反応しない)。AD,DSともにほぼすべてのSPがAβ42(43)陽性を示し,一部の老人斑のみがAβ40陽性を示した。ADでは平均して約1/3弱のSPがAβ40陽性となり,ことにアミロイドコアを有する定型的老人斑が高率に陽性を示した。AD,DSともにびまん性老人斑(DP)はAβ42(43)であったがAβ40陰性であった。DSでは50歳以下の若年群ではSPのAβ40陽性率は6.3%であったが,50歳以上の高齢群では42%に増加した。大部分のCAAはAβ42(43),Aβ40両者とも陽性を示したが,後者が強い陽性を示すことが多かった。抗C末端抗体とN末端抗体の反応パターンを連続切片上で比較すると,3種の抗N末端抗体はAβ40陽性斑と最も強く反応する傾向が見られたが,AβisoAsplと反応しないAb9204に陽性を示すSPが最も少なく,DPは全く染色されなかった。これに対しAβisoAspl,7と最もよく反応するBAN52はDPを含めてほとんどの老人斑を陽性に染色した。C末端については,Aβ42(43)が老人斑に初期から蓄積する主要分子種であり,Aβ40は遅れて何らかの機序により出現するものと考えられる。DPはAβAsplの抗原性を有さないため,初期にSPに蓄積するAβのN末端はtruncateされている可能性もあるが,Aspl,7がisoaspartyl化されたAβ分子種はDPにも存在し,後期に至って一部のSPにstandard formのAβ1-40が蓄積し始める可能性が考えられる。

DPはAβAsplの抗原性を有さないため,初期にSPに蓄積するAβのN末端はtruncateされている可能性もあるが,Aspl,7がisoaspartyl化されたAβ分子種はDPにも存在し,後期に至って一部のSPにstandard formのAβ1-40が蓄積し始める可能性が考えられる。
輸送ネットワークのトポロジー変動と交通渋滞形成過程

車や人の渋滞について、理論解析および実験をおこない、その解消方法を提案した。まず、車の渋滞について、織り込み合流部の理論解析を行い、流量低下を避けるために、車線変更禁止線を引くことで合流ポイントを遅らせるアイディアを提案した。さらに高速道路でのサグ部の渋滞緩和について、渋滞吸収走行の社会実験をした。人の渋滞についても、成田国際空港などの大規模施設における渋滞緩和を想定し、入国審査場での待ち行列の最適化の研究をした。確率セルオートマトンを用いて高速道路での交通流のモデルを構築した。これはこれまでの成果の集大成であり、様々な交通流モデルを含む統一的なモデルが完成した。またそのモデルの挙動を平均場近似、あるいは多クラスター近似を用いて理論的に調べた。その結果、渋滞が起こる臨界密度付近で、確率変動があっても準安定な状態が生じることが分かり、車の渋滞相転移の詳細な特徴を明らかにした。また車の流れを考えるヒントとして、蟻の行進についての解析も行なった。蟻はフェロモンによる化学走性を利用した交通であるが、これを車に応用すると、臨界密度付近で流量が上昇するという知見が得られた。このようなアイディアはこれまで考えられたことはなく、今後の応用を展開していきたい。そしてネットワーク構造を持つ道路についての基礎研究をさまざまな方面から行った。まず、実際のデータの取得に成功した。これは首都高速道路のデータで、特に渋滞や事故が激しい織り込み部を持つジャンクションについて精密な統計解析を行なった。その結果、理論モデルで予言された準安定な状態がはっきりと確認でき、提案したモデルの有用性が明らかになった。次に織り込み合流部での流れのシミュレーションを行い、様々な条件下での合流による流量低下を見積もることに成功した。これによれば、合流部ですぐに合流すると自由走行時の流量の約半分まで落ち込むことが分かった。そのため、合流を遅らせる方策として、車線変更禁止線を延長して合流ポイントをもう少し下流側にずらすというアイディアを計算機により試した。これによれば、新しい合流部に車が達するまでに、2つの車線で車が交互配置になり、スムースな合流が可能になることが分かった。車のネットワークシミュレーションを作成する上で重要になる、合流部のモデル化を行った。まず、隣の車線の車の挙動を意識して、お互いがなるべく並ばないようにするルールを設定すると、合流時の危険性がかなり低下することが示された。さらに、ネットワークでの公共交通システムで、人の乗り降りがある場合について、そのダンゴ運転への危険性と回避方法について論文を発表した。これはアリのモデルを応用したものであり、ダンゴ運転の解消には電車と似たような閉塞区間の設定と他のバスの位置情報の提供が重要であることが明らかになった。次に人のモデル化についてであるが、本年度は実際に詳細な実験を行い、モデルのパラメータのキャリブレーションをおこなった。まず通路の対向流れであるが、人がある程度前方を予測して動くことで高密度でのブロック渋滞を回避することができることを示した。そしてボトルネックの流れでは、衝突関数の人数依存性などを考慮することで、実験結果を再現できることが分かった。そしてボトルネックからの流れを表す流動係数について、そのドア幅の線形性を仮定することで理論解を導出することができた。これにより、どのような人々の状態かが分かると、部屋からの退出時間を見積もることが可能になった。渋滞解消のアイディアとして、創発的アプローチを考えている。これは個が全体に影響を与えることで解消を図るもので、トップダウン型でない方法による渋滞解消を目指したい。これはコスト削減にもなり、また社会システムでの人間の協力関係をいかに構築するか、というゲーム理論的な問題とも密接に関係している。この観点からの基礎実験を本年度は実施した。車の渋滞について、特に織り込み合流の理論およびシミュレーションをおこなった。そしてこの合流部における流量低下を避けるために、車線変更禁止線を引くことで合流ポイントを遅らせるという新しいアイディアの詳細な理論解析をおこなった。その結果、自由流の合流で渋滞が発生していた場合、合流部を遅らせることで流量を下げずに渋滞緩和につながることを見出した。また、高速道路でのサグ部の渋滞緩和について、渋滞吸収走行の社会実験をおこなった。そして、渋滞領域に低速で近づくことで、その後の平均速度が回復することが示された。これは臨界密度以下を保ったまま走行することで可能になり、かつ減速によって上流部に渋滞波を伝えないことも明らかになった。また、交差点での交通の最適化案として、ルートごとの情報提供が複雑でカオス的な流れを生み出すことを見出した。人の渋滞について、群集混雑の実験をおこなった。特に成田国際空港などの大規模施設における渋滞緩和を想定し、入国審査場での待ち行列の最適化について研究をした。ここで問題となるのは平行窓口の問題で、流れに平行に置かれた窓口では、近いところに殺到することにより不均一な行列になる非効率性があることを見出した。そのための解決策として、誘導線を引くことが効果的であることが示された。
ネットワーク上のマルチメディア環境を利用した情報教育の実現に関する研究

近年、各大学では、学内のネットワークの整備と外部ネットワークへの接続がほぼ完了し、マルチメディア環境による教育設備も充実されつつある。計算機関連教育では、リテラシー教育、すなわち、レポートの作成や提出に加えて電子メールや電子ニュースによる情報の交換、WWWによる情報の検索や活用などの教育が求められている。ところが現状では、教育環境がハード的に整えられても、適切なソフトウェアがないため学生は操作法の収得に手間どり、教員は教材作成や提示に煩わされ、教育現場のスタッフの負荷が大きく、使いこなせない状況にある。これを解決するため授業支援システムの構築と電子教材データベースの作成を行った。(1)現有の授業支援システムの検討と改良検討項目は、管理者側では授業登録と多人数の受講生登録・管理機能、教員側では課題・教材・掲示の提示機能、レポートの参照・採点・評価・成績管理機能、出席管理機能、学生の個別指導機能、学生側では課題・教材・掲示の参照とレポートの提出である。これらの項目の検討により、新たに成績管理機能、電子メールを使用した学生の個別指導機能を組み入れたことが成果として上げられる。(2)電子教材や各種マニュアルのデータベースの作成レポートを作成するためのリテラシーに関する教材(文書作成、作図、プログラム開発、電子メール・ニュースなど)と授業で使用する一連の教材のデータベースを作成した。これらのデータベースは現OSのライブラリ検索用アプリケーションにより検索可能であるが将来的にはHTML化し、Webのブラウザにより参照できるようにする予定である。マルチメディア情報を含む電子教材や各種マニュアルを数多く作成した。作成した教材は、NEXTSTEPの各種アプリケーションの操作法で、Editによる文書作成、Drawによる作図、Introによるプログラム開発、授業支援システムのStudentToolとTeacherTool、電子メール、Printmanegerによるプリンタの制御、電子ニュース、オンライン辞書、文字検索システム、Preferenceによる各種設定、Terminalからのコマンド実行、nxyplotによるグラフの作成、NeXTEasyGraphicによるグラフィックの作成、LaTexによる文書作成、Mathematicaによる数式処理、データ変換などである。今年度は、教材の作成に重点を置いていたため、これらのデータベースを磁気ディスク上に作成したことにとどまっているが、今後は、これらの教材のデータベースとしての整理や検索の方法を検討する予定である。現在注目されている、HTMLドキュメントについても検討している。これらをデータベース化して授業で使用する場合にはネットワークの負荷の増大が予想されるため、新たなサーバの設置なども検討中である。現有しているNEXTSTEPによる授業支援システムの機能について問題点の洗い出しを行った。その結果dos/vパソコンでUNIX OSを起動している場合のフロッピ-ディスクの取り扱いに学生の操作ミスを誘発する問題点があることが分かった。そこで次年度から学生のホームディレクトリをフロッピ-ディスクからZipディスクへ移行することを計画中である。今年度は授業支援システムの検討と改良を行った。検討項目は以下の通りである。(1)多人数の受講生登録ツールと受講生管理ツールの検討及び開発(2)教員側での課題・教材・掲示の提示の方法の検討(3)受講生の出席管理ツールの検討と開発(4)学生の提出したレポートの参照、レポートの採点・評価及び成績管理の方法の検討とツールの開発(5)学生側で、教員の提示した課題・教材・掲示の参照方法の検討と開発(6)レポートの提出方法の検討と開発(7)システム管理者のツールとして、アカウントの一括登録、授業登録の方法の検討と開発(8)電子メール、ニュース等のアプリケーションの授業への活用法の検討(9)システム管理体制の検討と確立(10)ホームディレクトリをフロッピ-に持つ学生のloginの環境の検討と整備これらの項目の検討により、特に学生の使用環境の改良、教員のレポートの評価・成績管理機能の追加要望、学生との個別のコミュニケーションおよび個別指導の方法の欠如が指摘された。これを踏まえて、新たに「レポートの採点・評価の成績管理機能」を授業支援システムの中に組み入れたこと、学生のホームディレクトリをフロッピ-ディスクから、zipディスクに変更したこと、「電子メールを使用した学生の個別指導機能」を追加したことが成果として上げられる。
Ｔｏｌｌ－ｌｉｋｅ　ｒｅｃｅｐｔｏｒを介した難治性口腔粘膜疾患発症機構の解明

口腔粘膜上皮細胞,線維芽細胞は病原体の侵入に対して宿主免疫応答を惹起すると考えられる.しかしながら口腔粘膜細胞における微生物の特異的分子パターンによる炎症性蛋白の発現や口腔粘膜炎症性疾患との関与は不明である.本実験において口腔粘膜細胞がToll-like receptor (TLR)を発現し,TLR agonistsによってIL-8やCXCL10といった炎症性ケモカインを発現誘導することが明らかになった.口腔粘膜上皮細胞,線維芽細胞による微生物の病原体分子パターンによる認識は,炎症性ケモカインの発現誘導を介した宿主防御応答と口腔粘膜炎症性疾患の増悪に重要な役割をしている可能性がある.口腔粘膜を構成する上皮細胞,線維芽細胞は病原性微生物の付着,侵入に対して防御的な自然免疫機能を有する一方で,炎症性生理活性物質を分泌し,炎症の惹起に積極的な役割を果たしていると考えている.これまでに我々は, Th1サイトカインの刺激により口腔粘膜上皮・歯肉線維芽細胞から,著明に誘導されるT細胞活性因子であるCXCL9,10,11ケモカインが口腔粘膜炎症疾患の発症機序に関与することを報告しているが,細菌,ウイルス由来の特異的病原体の付着,侵入に対する口腔粘膜上皮細胞,線維芽細胞の免疫応答と炎症性口腔粘膜疾患の発症に関与については明らかにされていない.一方,Toll-like receptor (TLR)は病原体に特有な構造(pathogen Associated Molecular Patterns, PAMPs)を認識する膜タンパク質であり,自然免疫応答に関与する.ヒトにおいてはTLR1からTLR10が同定されている.TLRがPAMPsを認識すると細胞内シグナルが生じ,炎症性遺伝子が誘導されると報告されている.またTLRの発現と炎症性粘膜疾患の関連の報告があり,難治性大腸粘膜疾患である潰瘍性大腸炎や皮膚炎症疾患乾癬におけるTLRの発現増強の報告が認められている.口腔領域では健常歯肉と比較して重度歯周炎でTLR2,4が強く発現しているとの報告があるが,口腔粘膜上皮細胞,線維芽細胞においてのTLR1-10の発現や炎症性粘膜疾患との関与は報告されていない.今回の実験計画では細菌,ウイルス由来の特異的病原に対してTLRを介して起こる口腔粘膜上皮細胞,歯肉線維芽細胞の免疫メカニズムを解明し,さらに難知性粘膜炎症との関与を検討し,新しい治療,検査法への応用を考察することは臨床研究上非常に有意義であると考える.口腔粘膜を構成する上皮細胞,線維芽細胞は病原性微生物の付着,侵入に対して防御的な自然免疫機能を有する一方で,炎症性生理活性物質を分泌し,炎症の惹起に積極的な役割を果たしていると考えている.Toll-like receptor (TLR)は病原体に特有な構造(pathogen Associated Molecular Patterns, PAMPs)を認識する膜タンパク質であり,自然免疫応答に関与すると報告されているが,口腔粘膜上皮細胞,線維芽細胞におけるTLR1-10の発現や炎症性粘膜疾患との関与は不明である.今回我々は口腔粘膜上皮細胞,歯肉線維芽細胞のTLRを介した細菌,ウイルス由来の特異的病原体の認識と炎症の増悪機構の解明を目的に研究を行った。口腔粘膜細胞におけるTLR1-10の発現を検討した結果,不死化口腔粘膜上皮細胞RT7,不死化歯肉線維芽細胞GT1,正常歯肉細胞,線維芽細胞においてTLR1-10mRNAの発現が認められた.RT7,GT1にTLR ligandである特異的細菌由来成分を添加し,炎症性ケモカインであるIL-8, CXCL10の発現を検討した結果,RT7, GT1でPam3CSK4, poly:IC, E.coli LPS, Flagellin, MALP-2の添加によってIL-8mRNA,蛋白の増加が認められた.またRT7においてはpoly:IC, Flagellin,の添加によって,GT1においてはPam3CSK4, poly:IC, E.coli LPS, Flagellinの添加によってCXCL10 mRNA,蛋白の増加が認められた. IL-8, CXCL10の発現は炎症性サイトカインであるTNF-alphaによって相加,相乗的に増加し,その発現は両細胞において違いが認められた.今回の実験結果から,口腔粘膜上皮細胞,線維芽細胞は細菌,ウイルス由来の特異的構造をTLRによって認識し,炎症性サイトカインを発現誘導し,防御と炎症の誘発を行っている可能性が考えられた.口腔粘膜上皮細胞,線維芽細胞は病原体の侵入に対して宿主免疫応答を惹起すると考えられる.しかしながら口腔粘膜細胞における微生物の特異的分子パターンによる炎症性蛋白の発現や口腔粘膜炎症性疾患との関与は不明である.本実験において口腔粘膜細胞がToll-like receptor (TLR)を発現し,TLR agonistsによってIL-8やCXCL10といった炎症性ケモカインを発現誘導することが明らかになった.口腔粘膜上皮細胞,線維芽細胞による微生物の病原体分子パターンによる認識は,炎症性ケモカインの発現誘導を介した宿主防御応答と口腔粘膜炎症性疾患の増悪に重要な役割をしている可能性がある.口腔粘膜を構成する上皮細胞,線維芽細胞は病原性微生物の付着,侵入に対して防御的な自然免疫機能を有する一方で,炎症性生理活性物質を分泌し,炎症の惹起に積極的な役割を果たしていると考えている.これまでに我々は, Th1サイトカインの刺激により口腔粘膜上皮・歯肉線維芽細胞から,著明に誘導されるT細胞活性因子であるCXCL9,10,11ケモカインが口腔粘膜

炎症疾患の発症機序に関与することを報告しているが,細菌,ウイルス由来の特異的病原体の付着,侵入に対する口腔粘膜上皮細胞,線維芽細胞の免疫応答と炎症性口腔粘膜疾患の発症に関与については明らかにされていない.一方,Toll-like receptor (TLR)は病原体に特有な構造(pathogen Associated Molecular Patterns, PAMPs)を認識する膜タンパク質であり,自然免疫応答に関与する.ヒトにおいてはTLR1からTLR10が同定されている.TLRがPAMPsを認識すると細胞内シグナルが生じ,炎症性遺伝子が誘導されると報告されている.またTLRの発現と炎症性粘膜疾患の関連の報告があり,難治性大腸粘膜疾患である潰瘍性大腸炎や皮膚炎症疾患乾癬におけるTLRの発現増強の報告が認められている.口腔領域では健常歯肉と比較して重度歯周炎でTLR2,4が強く発現しているとの報告があるが,口腔粘膜上皮細胞,線維芽細胞においてのTLR1-10の発現や炎症性粘膜疾患との関与は報告されていない.今回の実験計画では細菌,ウイルス由来の特異的病原に対してTLRを介して起こる口腔粘膜上皮細胞,歯肉線維芽細胞の免疫メカニズムを解明し,さらに難知性粘膜炎症との関与を検討し,新しい治療,検査法への応用を考察することは臨床研究上非常に有意義であると考える.本年度の研究から様々なTLR ligandが口腔粘膜上皮細胞,線維芽細胞のCXCL10, IL-8の発現を誘導することが示された.またTNF-alfaがTLR ligandで誘導されるIL-8, CXCL10の発現を調節すること,また両細胞によってその調節が異なっているが示された.次年度はTLRの発現を増加させる因子を検討するために,炎症性サイトカインであるTNF-alpha, IFN-gammaによる口腔粘膜上皮細胞,線維芽細胞におけるTLRの発現誘導を検討する.TLR ligandによって誘導される遺伝子の細胞内シグナル伝達経路を検討する.また難治性口腔粘膜疾患とTLRの関与を検討するため,口腔粘膜疾患組織中のTLRの発現や局在を検討する.本年度の研究から様々なTLR ligandが口腔粘膜上皮細胞,線維芽細胞のIL-8の発現を誘導することが示された.次年度はさらに様々なTLR ligandによるCXCL10, CCL20などの発現誘導の検討を行う.またTLRの発現を増加させる因子を検討するために,炎症性サイトカインであるTNF-alpha, IFN-gammaによる口腔粘膜上皮細胞,線維芽細胞におけるTLRの発現誘導を検討する.炎症性サイトカインで誘導されるケモカインに対するTLR ligandの影響を検討する.さらにTLR ligandによって誘導される遺伝子の細胞内シグナル伝達経路を検討する.また難治性口腔粘膜疾患とTLRの関与を検討するため,口腔粘膜疾患組織中のTLRの発現や局在を検討する.TLRの発現を増加させる因子を検討するために,炎症性サイトカインであるTNF-
都市ごみの発生・循環適正処理を管理する計画システム構築と計算パッケージの開発

本研究のテーマは,自治体におけるごみ減量・リサイクル型廃棄物管理計画,すなわちごみの発生サブシステム,再資源化・減量サブシステム,中間処理サブシステム,最終処分サブシステムを有機的に結合する計算機パッケージを作ることである。本年度は次の5つの課題を設定し,それぞれ成果を得た。1.可燃ごみ・不燃こみ、粗大ごみ、資源ごみ収集量を予測するモデルを作成して,ごみ管理における物質の流れを,考えられる中間処理に対応して,ごみ組成(厨芥,紙,木,繊維,プラスチック,金属,その他)を明らかにしながら,定量的に記述することができるようになった。2.粗大ごみ破砕施設・資源化施設についてそれぞれ98市町村,48市町村に対してアンケート調査を行い,建設費・ランニングコスト・資源回収などの物質収支を明らかにした。3.プラスチック減容化施設について,7市町村にアンケート調査を行い,建設費・ランニングコスト・資源回収などの物質収支を明らかにした。4.堆肥化施設を持つ28自治体に,アンケート調査を行い,建設費・ランニングコスト・資源回収などの物質収支を明らかにした。5.各自治体におけるコスト計算の方法について118自治体の資料を解析し,さらに29自治体に対しアンケート調査を行い,自治体によるごみ処理コスト計算法について情報を集めた。6.これらの資料を使って,各担当者が計算機パッケージを作るためのフローチャートやデータベース作りなどを行った。自治体のおけるごみ減量・リサイクル型廃棄物管理計画、すなわち自治体が管理するごみの発生サブシステム、再資源化・減量サブシステム、中間処理サブシステム、最終処分サブシステムを有機的に結合する計算機パッケージを作ることが本研究の目的である。1.家庭におけるコンポスト化や集団資源回収の後に、考え得る7種のごみを設定し、それらが資源化され、中間処理され、最終処分される全プロセスにおける物質収支を、ごみ組成(厨芥、紙、木、布、プラスチック、金属、その他)のレベルで解析するプログラムを作成した。2.これまで資料収集が十分でなかった粗大ごみ破砕施設に関して、98市町村にアンケートを行い、建設費・ランニングコスト・物質収支などの情報を得、解析を行った。3.プラスチック減容化施設についても7市町村に対してアンケート調査を行い、同様の解析を行った。4.資源化施設(リサイクルセンター)について、全国423市にアンケートを送付し、321市から回答を得た。アンケート内容は、施設の稼働状況、選別後の資源回収状況、施設の建設費・運転費など、用役使用量・人件費などである。5.既に、ある程度資料がそろっている、焼却処理、埋立処理、ごみ燃料化などについては、パッケージ化を進めている。1.可熱ごみ・不燃ごみ・粗大ごみ・資源ごみ収集量を予測するモデルを作成して,ごみ管理における物質の流れを,考えられる中間処理に対応して,ごみ組成(厨芥,紙,木,繊維,プラスチック,金属,その他)を明らかにしながら,定量的に記述することができるようになった。
自己治癒機能を有するコンクリートの開発

本研究では、膨張コンクリートを用いて打込み時から数時間に生じる沈下ひび割れをどのレベルまで、コンクリートの自己治癒により補修されるかを、実験を行い定量的に把握することを試みた。まず、膨張材を2種類とその使用量を3種類それぞれ用いて、水結合材比を変えた膨張コンクリートの膨張量の発現性状を試験した。試験体は、JIS A 6202(コンクリート用膨張材)附属書2(参考)に規定されているA法一軸拘束器具および鉄筋の配置方法を3種類に変化した鉄筋コンクリートはりを用いた。その後、沈下ひび割れへの自己治癒効果を曲げ強度実験により検討した。沈下ひび割れの発生を模擬した試験体は、幅が15cm、高さが20cm、長さが60cmで、試験体中央にかぶりを変化させて直上に沈下ひび割れを発生させるようにD13鉄筋を配置したものである。ひび割れの発生およびその後の自己治癒の効果は、鉄筋に貼付したひずみゲージにより追跡した。材齢28日に実施した曲げ強度試験は、上下を反転させて、沈下ひび割れが引張側となるように設置して、曲げひび割れ発生応力度より定量的に判定した。以上の結果、沈下ひび割れの発生レベルにより異なるが、膨張コンクリートを用いると、沈下ひび割れを自己治癒していると判定できることを確かめた。すなわち、コンクリートに導入されるケミカルプレストレスの量以上に、沈下ひび割れによる曲げ強度等の性状が改善されているのを確かめた。この改善効果は、コンクリートの配合や養生方法を変えても確かめられた。本研究は、膨張コンクリートを基本にして、膨張作用の持続期間を延長することにより、打込み時から材齢初期に生じる沈下ひび割れのどのレベルまでが、コンクリートの自己治癒により補修されるかを定量的に把握することを試みた。まず、膨張材を2種類とその使用量を3種類それぞれ用いて、膨張コンクリートの膨張量の発現性状を試験した。その後、沈下ひび割れへの自己治癒効果を実験した。以上の結果、沈下ひび割れの発生レベルにより異なるが、膨張材を用いた膨張コンクリートは、沈下ひび割れを自己治癒していると判定できることを確かめた。今後は、膨張材の種類と使用量、およびコンクリートの配合や養生方法が及ぼす影響を検討していく。
functionalMRIによる脳賦活部と術中に確定された脳機能野との比較

<目的>functional MRI(fMRI)による神経膠腫術前の脳機能野同定の有用性を確立する目的で本研究を行っている。運動野については高い有用性を得たが、言語野については不十分であった。今回、運動野については術中マッピングと、言語野については術前のWadaテスト、覚醒下手術による皮質刺激の結果とfMRIの賦活部を比較検討する。<対象>神経膠腫48例50腫瘍(2例は多発性)。<方法>MR機種はGE社製SIGNA1.5Tまたは東芝社製Excelart1.5T。各機器内臓の解析ソフトまたはSPM (Statistical Parametric Mapping)99にて解析。fMRIの賦活課題は運動野:掌握運動、言語語野:無言でのしりとり。Wadaテストにて言語の優位半球を同定し、運動野の同定は体性感覚誘発電位、運動誘発電位による術中マッピングを、言語野の同定は覚醒下手術下の皮質刺激による言語停止部位とし、fMRIの所見と比較検討した。<結果>運動野:48例中45例でfMRIによる賦活部は明瞭で運動野を確認。ほか3例は運動野に腫瘍浸潤があり、半身麻痺のため賦活課題が十分施行できなかった。言語野:fMRIによる賦活部は29例(31腫瘍)中15例(16腫瘍)で左下前頭回付近に、10例(11腫瘍)で両側下前頭回付近に認められた。fMRIで言語野不確定の14例中11例で言語障害はなく、同14例中12例でWadaテストが施行され、うち11例で優位半球を同定。fMRI、Wadaテストで確定できず、覚醒下手術で確定できた症例が1例、できなかった症例が1例あった。<考察>運動野:fMRIの有用性は賦活課題施行可能であれぱ非常に高いと考えられた。言語野:Wadaテストを併用し、同定された優位半球のfMRIの賦活部を検討することにより言語野の同定が可能になり有用性が高まると考えられた。脳functional MRI(fMRI)と術中脳機能マッピング(MAP)から術前および術後に同定される脳機能野(運動および言語中枢)とを比較し、fMRIの臨床的有用性を確立する目的で本研究を行っている。<方法>MR機種は東芝EXCELART1.5T。fMRIのtaskは、運動野に関しては掌握運動、言語野に関しては「しりとり」として連続した単語を考えるよう指示した。画像処理は、東芝オリジナル解析ソフトとstatistical parametric mapping 99(SPM99)による2つの方法でそれぞれ行った。MAPでは、運動野は術中刺激でのSEP、MEPの電流発生部位、言語野は覚醒下手術での語停止部位をそれぞれ確認した。<結果>テント上神経膠腫でfMRIとMAPにより脳機能野(運動野17例、言語野5例)を同定できたのは18例だった。fMRIでの賦活部により運動野が同定されたものが17例中15例あり、このうち腫瘍と運動野とが離れていたものが10例、運動野が直接的に圧排されていたものが5例であった。fMRIでの賦活部の評価不能であった2例では、腫瘍により運動野が浸潤されていた。言語野がfMRIで限局性の賦活部として同定できたものは5例中4例で、各々腫瘍の一部は言語野に浸潤していると考えられた。このうち2例で術中の言語停止部とfMRIの賦活部とは一致し、他の2例ではfMRIの賦活部は腫瘍と離れた部位に認められた。<考察>運動野については、fMRIと術中刺激の焦点とはほとんど一致するが、同部に腫瘍浸潤がある場合に評価困難となりうる。言語野については、腫瘍浸潤の有無に関わらず、fMRIとMAPとの焦点の関連性が明らかではなく、今後の研究では臨床症状との関連、task、解析にあたっての閾値の設定などを見直す必要があると考えている。脳腫瘍手術のための脳機能野の同定のため、functional MRI (fMRI)の臨床的有用性を確立する目的で本研究を行っている。運動野についての有効性は証明されたが、言語野の同定についてはまだ不十分である。言語野の同定に関連する因子の中から解析方法を選び検討した。<対象>脳腫瘍(神経膠腫)13例。taskは無言のしりとり、関心領域を両側下前頭回とし、解析は(1)東芝オリジナルのソフトウエア(TO)で、初期値を0.25、0.5、0.75とし、線形相関係数画像を求めた。(2)statistical parametric mapping99 (SPM)ではt検定の閾値を0.05および0.001とした。(1)、(2)とも時間的な信号変化を示すdynamic解析を加えた。これらの結果と利き手およびアミタールテストで確定された優位半球に対して比較した。<結果>fMRI上の賦活部を、(両側、左側、右側、評価不能)としてそれぞれの症例数を示す。TOにて初期値0.25(10、2、0、1)、0.5(9、1、1、2)、0.75(2、3、0、8)、dynamic解析(2、9、0、2)。

SPMにて、閾値0.05(7、5、0、1)、0.001(1、2、0、10)、dynamic解析(7、5、0、1)。<考察>TOで、初期値を変化させることでむしろ評価不能例が増加する。左右の判定困難な場合、dynamic解析はより左右差が明瞭になり有用であった。SPMではt検定閾値は0.05が適切であり、dynamic解析の有用性は認められなかった。想定された言語野とfMRIでの賦活部について、TOでのdynamic解析、SPM(0.05)の併用が有用と考えられた。<目的>functional MRI(fMRI)による神経膠腫術前の脳機能野同定の有用性を確立する目的で本研究を行っている。運動野については高い有用性を得たが、言語野については不十分であった。今回、運動野については術中マッピングと、言語野については術前のWadaテスト、覚醒下手術による皮質刺激の結果とfMRIの賦活部を比較検討する。<対象>神経膠腫48例50腫瘍(2例は多発性)。<方法>MR機種はGE社製SIGNA1.5Tまたは東芝社製Excelart1.5T。各機器内臓の解析ソフトまたはSPM (Statistical Parametric Mapping)99にて解析。fMRIの賦活課題は運動野:掌握運動、言語語野:無言でのしりとり。Wadaテストにて言語の優位半球を同定し、運動野の同定は体性感覚誘発電位、運動誘発電位による術中マッピングを、言語野の同定は覚醒下手術下の皮質刺激による言語停止部位とし、fMRIの所見と比較検討した。<結果>運動野:48例中45例でfMRIによる賦活部は明瞭で運動野を確認。ほか3例は運動野に腫瘍浸潤があり、半身麻痺のため賦活課題が十分施行できなかった。言語野:fMRIによる賦活部は29例(31腫瘍)中15例(16腫瘍)で左下前頭回付近に、10例(11腫瘍)で両側下前頭回付近に認められた。fMRIで言語野不確定の14例中11例で言語障害はなく、同14例中12例でWadaテストが施行され、うち11例で優位半球を同定。fMRI、Wadaテストで確定できず、覚醒下手術で確定できた症例が1例、できなかった症例が1例あった。<考察>運動野:fMRIの有用性は賦活課題施行可能であれぱ非常に高いと考えられた。言語野:Wadaテストを併用し、同定された優位半球のfMRIの賦活部を検討することにより言語野の同定が可能になり有用性が高まると考えられた。
酸化グラフェン界面還元過程の顕微観察下制御による新奇原子層物性の探索

当該年度の研究においては,白金表面上の酸化グラフェン(GO)還元実験において,試料の回転速度制御などの方法により実験操作由来の炭素不純物を可能な限り減らす試みを行った上で,炭素を予めC60の蒸着により供給する試みを行った。その結果,C60の蒸着量が多い試料については,多層GO部の分解が周囲のエピタキシャルグラフェンの分解と連動するなどの現象が観察された上で,安定な還元酸化グラフェン(rGO)を960°C程度で得ることが出来た。しかし,C60の蒸着量が少ない試料については,多層GOの分解がより低い温度で観察された上で,GOの還元が完全に進まないまま周囲のエピタキシャルグラフェンより早く分解してしまう現象が観察された。上記の結果から,深く酸化が進んだGOを完全に還元するには,白金上に存在する炭素による置換反応が必須であることが判明した。また,平均的に炭素供給量が不足している試料表面上においても,炭素のパーティクルによって局所的に供給量が増加している部分についてはGOの還元が完全に進む上,折り重なった多層GOについても完全に還元が起こることが判明し,GOの還元により多層rGOを作成できる可能性が示唆された。一方で,白金表面上におけるrGOの形成領域において,真空準位近傍で特異的な電子準位の形成が走査トンネル顕微鏡観察によって確認された。この結果は当該表面からの電界放出確率の増大や,白金の触媒活性の理解などにつながるものとして注目している。当該年度の研究において,GOの還元過程におけるGO/金属界面への炭素注入の重要性が示され,GO還元による良質なグラフェン/金属界面作成に関する指針が確立されるとともに,還元された酸化グラフェン領域において,特異的な電子物性の存在の可能性が示されたため。これまでの研究により,白金表面上に生成した酸化グラフェン由来の単層グラフェンにおいて,変調構造の存在を示すモアレパターンがSTMにより観察され,さらに界面に対する炭素の供給によってその還元過程の進行が左右されることが明らかとなってきた。今後は引き続きC60、ペンタセンなど研究代表者が研究経験を有している芳香族系分子性化合物を界面に対して炭素供給源として作用させる試みを強化し,還元されたグラフェンシートに対する炭素の補給によるネットワーク強度の強化,および基板の結晶方位と酸化グラフェンの結晶方位の関係をそのまま反映したエピタキシャルグラフェンと還元グラフェンの積層構造の作成などを試み,変調グラフェン構造の作成制御を進めていく予定である。さらに,本研究によって見出されたグラフェン・白金間に生じる真空準位近傍の電子状態についてもその生成メカニズムの解明に取り組んでいく。STM-PEEM複合装置において使用するため必要となる長い観察距離という条件下でもマイクロメートルスケールの分解能を持つ光学顕微鏡として、エスケーエレクトロニクス社製のデジタルマイクロスコープを本研究において導入し、観察窓の最適化などを行う事により真空装置中にて3マイクロメートル以下の分解能を持つ事を確認した。この顕微鏡をSTM探針の位置合わせに使用することにより、PEEM像と光学顕微鏡像の対応をつけながら20マイクロメートルほどのサイズを持つ酸化グラフェン試料の部分を狙ってSTM観察を行う事が可能である事も確認した。一方で、酸化グラフェン試料の白金表面上における熱還元実験においては、酸化グラフェン試料の品質により比較的低温で原子層シートが分解する現象が見られ、実験の再現性が課題として浮上してきた。この問題を解決するため、オージェマイクロプローブ装置を使用した局所化学状態分析を各種酸化グラフェン試料に対して適用し、白金表面上における熱安定性と化学状態との相関を調べた。その結果、高エネルギー電子線を使用するオージェマイクロプローブ法においては、電子線が酸化グラフェン試料において酸素の脱離の原因となること、及びオージェマイクロプローブ法にて観察される炭素ピークの強度と、白金表面上での酸化グラフェン試料の安定性の間に相関が有る事が判明し、酸化グラフェン試料の炭素ネットワーク強度の評価にオージェマイクロプローブ法が使用可能で有ること、および酸化グラフェンの還元に電子線照射が有効である可能性が示された。酸化グラフェン試料の白金表面上における熱還元実験においては、酸化グラフェン試料の品質により比較的低温で原子層シートが分解する現象が見られ、実験の再現性が課題として浮上してきた一方で、この問題を解決する上で重要な酸化グラフェン試料の炭素ネットワーク強度の評価にオージェマイクロプローブ法が使用可能で有ることが示され、今後の研究を進めていく上で鍵となる試料の評価法を確立しつつある上、電子線照射が酸化グラフェンの還元に有効であるという新たな知見も得られたため。

また,平均的に炭素供給量が不足している試料表面上においても,炭素のパーティクルによって局所的に供給量が増加している部分についてはGOの還元が完全に進む上,折り重なった多層GOについても完全に還元が起こることが判明し,GOの還元により多層rGOを作成できる可能性が示唆された。一方で,白金表面上におけるrGOの形成領域において,真空準位近傍で特異的な電子準位の形成が走査トンネル顕微鏡観察によって確認された。この結果は当該表面からの電界放出確率の増大や,白金の触媒活性の理解などにつながるものとして注目している。当該年度の研究において,GOの還元過程におけるGO/金属界面への炭素注入の重要性が示され,GO還元による良質なグラフェン/金属界面作成に関する指針が確立されるとともに,還元された酸化グラフェン領域において,特異的な電子物性の存在の可能性が示されたため。前年度までに酸化グラフェン試料の熱還元において見られる試料依存性が、試料の炭素ネットワーク強度が原因となっている事が判明し、その評価法としてオージェマイクロプローブ法が有用である事が判明した。今後は上記の知見を活かし、供給を受けた酸化グラフェン試料についてオージェマイクロプローブ法によりスクリーニングを行い、良質な酸化グラフェン試料を使用した実験を進めていく。これまでの研究により、白金表面上に生成した単層グラフェンにおいて、変調構造の存在を示すモアレパターンがSTMにより観察されているが、今年度においてはこのような変調構造の持つ電子状態について、STM・STSを使用した局所的な物性評価を試みる事を中心とした研究を進めていく。特に、C60、ペンタセンなど研究代表者が研究経験を有している芳香族系分子性化合物を界面に対して炭素供給源として作用させることにより、還元されたグラフェンシートに対する炭素の補給によるネットワーク強度の強化、および基板の結晶方位と酸化グラフェンの結晶方位の関係をそのまま反映したエピタキシャルグラフェンと還元グラフェンの積層構造の作成などを試み、変調グラフェン構造の作成制御を進めていく。これまでの研究により,白金表面上に生成した酸化グラフェン由来の単層グラフェンにおいて,変調構造の存在を示すモアレパターンがSTMにより観察され,さらに界面に対する炭素の供給によってその還元過程の進行が左右されることが明らかとなってきた。今後は引き続きC60、ペンタセンなど研究代表者が研究経験を有している芳香族系分子性化合物を界面に対して炭素供給源として作用させる試みを強化し,還元されたグラフェンシートに対する炭素の補給によるネットワーク強度の強化,および基板の結晶方位と酸化グラフェンの結晶方位の関係をそのまま反映したエピタキシャルグラフェンと還元グラフェンの積層構造の作成などを試み,変調グラフェン構造の作成制御を進めていく予定である。さらに,本研究によって見出されたグラフェン・白金間に生じる真空準位近傍の電子状態についてもその生成メカニズムの解明に取り組んでいく。