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虚血性心疾患における酸化ストレスの2面性と抗酸化療法ジレンマに関する研究

糖尿病心筋において誘導型一酸化窒素合成酵素の脱共役が心機能障害に重要な役割を果たし、誘導型一酸化窒素合成酵素の脱共役を抑制することによって心機能が回復し虚血耐性を獲得させることを明らかにした。本研究の目的は高血圧、糖尿病、高脂血症、心筋症といった酸化ストレス亢進状態において施行される抗酸化療法の有用性と危険性を酸化ストレスの二面性の観点から検討することである。本研究では以下の点を実験的に明らかにする。(1)高血圧モデルにおいて純粋な抗酸化薬と二次的効果として抗酸化作用が認められているアンジオテンシンII受容体拮抗薬(ARB)が心不全発症および心筋梗塞発生時の梗塞サイズにおよぼす影響、(2)心筋症モデルにおいて酸化ストレスの下流にあって心筋細胞死のシグナルに関わっているp38 MAPキナーゼの阻害薬とARBが心不全の進展および心筋梗塞発生時の梗塞サイズにおよぼす影響、(3)高脂血症モデルにおいてスタチンが動脈硬化予防と心筋梗塞発生時の梗塞サイズにおよぼす影響、(4)糖尿病モデルにおいてミトコンドリアKATPチャネル抑制作用を有する経口糖尿病薬が心筋梗塞サイズにおよぼす影響に焦点を当てる。本研究の目的は高血圧という酸化ストレス亢進状態において施行される抗酸化療法の有用性と危険性を酸化ストレスの二面性の観点から検討することである。心筋に対する慢性的酸化ストレスは心筋細胞死を促進し、心不全を惹起するが、純粋な抗酸化剤投与による酸化ストレスの排除は心筋保護的シグナルの発生を抑制して致死的虚血に対する耐性を減弱させる可能性がある。本研究ではアンジオテンシンIIタイプ1受容体遮断薬(ARB)を用いて、これが酸化ストレスを排除するにもかかわらず、内皮型-酸化窒素合成酵素(eNOS)を活性化して虚血耐性を維持させるか否かを明らかにした。高食塩負荷にて高血圧を発症するラット(Dahl食塩感受性ラット)を用い、ARBであるロサルタンを投与して酸化ストレスと心筋保護効果におよぼす影響を検討した。対照として純粋な抗酸化薬であるN-(2-mercaptopropionyl)-glycine (MPG)を用いた。Dahl食塩感受性ラットでは酸化ストレスの亢進に伴ってiNOSの発現が増加した。一方、ロサルタンはDahl食塩感受性ラットにおいてeNOSを活性化した。DRラットにおいてはロサルタンとMPGは心筋梗塞サイズに影響を与えなかったが、DSラットにおいてロサルタンは梗塞巣を縮小したのに対しMPGは梗塞巣を増加させた。DSラットにおいて1400WはiNOS活性の抑制に伴い梗塞巣を増加させたが、ロサルタンは梗塞巣を増加させなかった。L-NAMEはロサルタンを投与したDSラットにおいてNOS活性を抑制し梗塞巣を増加させた。以上の結果から、ARBはMPGのような非特異的抗酸化薬と異なり、酸化ストレスの原因を除去してiNOS依存性虚血耐性をeNOS依存性虚血耐性に転換させる降圧薬として虚血性心疾患を伴った高血圧治療に貢献していることが示唆された。本研究では糖尿病ラットの心筋において酸化ストレスが誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)を活性化して虚血耐性を獲得させるか否かを明らかにした。ラットにstreptzotocinを投与して糖尿病を作成し、その摘出潅流心にNOSの補酵素であるtetrahydrobiopterin(BH4)を投与して酸化ストレス、NO産生と心筋保護効果におよぼす影響を検討した。糖尿病ラットの心筋では酸化ストレスの亢進に伴ってiNOSの発現が増加した。糖尿病ラットにおいてBH4は酸化ストレスを抑制、NO産生を増加させ、虚血後の心筋梗塞サイズを有意に減少させた。BH4は心筋においてcGMPを増加させたが、心筋梗塞サイズの縮小効果はguanylyl cyclaseの阻害薬であるODQによって抑制されなかったことから、その心筋保護効果はNO-cGMPシグナル伝達経路とは無関係と考えられた。一方、BH4は心筋においてS-ニトロシル化タンパクを増加させ、心筋梗塞サイズの縮小効果はiNOS阻害薬の1400WとタンパクS-ニトロシル化阻害薬のdithiothreitolによって抑制された。以上の結果から、糖尿病ラットにおいて酸化ストレスはiNOS由来のNOによるタンパクS-ニトロシル化を介して虚血耐性をもたらしていることが明らかとなり、無定見な抗酸化療法の危険性が示唆された。本研究の目的は糖尿病や心筋梗塞において心機能低下と心筋リモデリングにおける一酸化窒素合成酵素(NOS)の役割を検討することであった。野生型(WT)マウス、内皮型一酸化窒素合成酵素遺伝子欠損マウス(eNOS-/-)、誘導型一酸化窒素合成酵素遺伝子欠損マウス(iNOS-/-)

および神経型一酸化窒素合成酵素遺伝子欠損マウス(nNOS-/-)にstreptozotocinを用いて糖尿病を作成するか、または左冠動脈を結紮して心筋梗塞を作成した。いずれの実験群においても4週間後の心機能はeNOS-/-マウスにおいて最も低下し、iNOS-/-マウスにおいて最も維持されていた。また、心筋リモデリングもeNOS-/-マウスにおいて最も進行し、iNOS-/-マウスにおいて最も抑制されていた。一方、WTマウス、eNOS-/-マウスおよびnNOS-/-マウスでは酸化ストレスの亢進とともにニトロチロシン生成増加がみられ、一酸化窒素の生物学的利用度は低下した。これらの変化はiNOS-/-マウスでは有意に抑制されていた。NOSの補酵素tetrahydrobiopterin(BH4)の前駆物質であるsepiapterinを糖尿病または心筋梗塞作成後に4週間投与したWTマウス、eNOS-/-マウスおよびnNOS-/-マウスではBH4の増加、酸化ストレスの抑制とともにニトロチロシン生成低下がみられ、一酸化窒素の生物学的利用度は著明に増加した。また、BH4はWTマウス、eNOS-/-マウスおよびnNOS-/-マウスにおいて心機能の改善と心筋リモデリングの抑制をもたらしたが、iNOS-/-マウスではそのような効果を発揮しなかった。以上の結果から、eNOSは糖尿病や心筋梗塞において心筋保護的に働くのに対し、iNOSは脱共役によって心筋障害的に作用することが示唆された。しかし、BH4を補充することによってiNOSの脱共役を抑制すれば酸化ストレスは軽減し、NOが心筋保護的に作用して心機能の改善と心筋リモデリングを抑制することが明らかになった。本年度はマウスの心筋梗塞モデルを用いて、梗塞後の心臓リモデリングとそれに引き続く心不全における一酸化窒素合成酵素(NOS)脱共役の役割を検討し、sepiapterinを用いてNOS脱共役を抑制することがこれらの疾患に対する治療法になりうるか否かを検討した。心筋梗塞マウスではtetrahydrobiopterin(BH4)新規成合成の律側酵素であるGTP cyclohydrolaseの発現が低下し、BH4/dihydrobiopterin(BH2)比は低下した。しかし、心筋梗塞のマウスにBH4成合成救済経路の其質であるsepiapterinを4週間投与すると、BH4/BH2比は非投与のマウスと比較して有意に増加した。これに伴ってNOS脱共役の指標であるニトロチロシンは有意に減少し、一酸化窒素(NO)生物学的利用度の指標であるNOxは有意に増加した。Sepiapterin投与マウスでは梗塞境界部における血管新生は有意に増加した。その結果、sepiapterin投与マウスでは梗塞サイズは有意に縮小し、心機能は有意に改善した。Sepiapterinを投与したマウスにNOSの阻害薬であるL-NAMEを同時に投与するとニトロチロシンは低下したが、NOの生物学的利用度が有意に減少し、sepiapterinによる血管新生効果は抑制され、左室機能の改善とリモデリング抑制効果は消失した。
ジョン・フォ-ドの戯曲の書誌学的研究

本研究の目的は(1)シェイクスピアの後輩劇作家ジョン・フォ-ドの戯曲の古版本全部についての本文校合によって本文移動のあとを解明し、(2)古版本の本文分析によって植字工の特性を解明したあと、(3)フォ-ドの戯曲本文の確立を目指すことであった。その出発点は現存本123点の確認であったが、別途提定した報告書『ジョン・フォ-ドの戯曲の書誌学的研究』1315ペ-ジの“CENSUS OF EXTANTCOPIES"からわかるように、研究の最終段階では、その数は実に233点にもなった。追加された約100点のうちの多くは過去の研究者たちが見逃したものであった。関係図書館の数は41の及び、その所在は世界5カ国(イギリス、アメリカ、日本、オランダ、スエ-デン)にまたがった。初年度および2年度の研究成果はそれぞれの「実績報告書」によってすでに報告した通りであるが、それは計画のほぼ順調な実施結果であったということができる。すなわち、1次資料の収集と整理を進めるかたわら、本本の校合を通して発現された異国を記録し続ることができたし、植字工特性を割り出すためのコンピュ-タ処理による本文分析も不完全ながら行なうことできた。なかでも、上述の通り、1次資料の収集は予想をするかに上回る成果を見た。その結果、資料収集の密度は間違いなく世界随一のものになったと確信できるし、本研究の第1目標である本文の異同記録も研究史上屈指のものに仕上げ得たと自負できる。しかし本研究の最終目標ともいうべき、植字工の特性をふまえた本文の確立と校本の作成にはなお時間をかけなければならない。この研究は平成元年度からはじまる3ヵ年計画で開始されたもので、当該年度のまとめは計画初年度のまとめということになる。成果の総合的評価としては(平成2年度研究計画調書の「研究経過」欄にすでに記した通り)計画をほぼ予定通りにこなしたと自己評価できる。具体的には以下の通り。1.マイクロフィルムによる1次資料の収集(1)さきに提出の(平成元年度分)交付申請書に記述したジョン・フォ-ドの戯曲7篇の古版本(1629年から1639年までのもの)のマイクロフィルムが海外図書館から予想以上に順調に入荷した。入荷した限りの約100スリップは整理を完全に終了。これは当初の計画を実に40%も上まわる好成績であった。(2)資料調査・収集の段階で約50スリップ分の古版本の存在をあらたに確認した。これは次年度の継続研究計画のなかで収集する予定。もしこの収集に成功すれば、フォ-ド戯曲の1次資料の収集密度では山田研究室のものが恐らく世界一にあるものと確信している。2.本文校合と異同の記録(1)計画初年度の常として(資料収集にエネルギ-の大半を費すので)校合と異同の記録は公表できるほどには進んでいない。次年度以降の主たる研究部分になるはずである。3.コンピュ-タ処理による本文分析(1)主として単語検索と語形確認のプログラムの予備的チェックを明星大学情報科学研究センタ-の施設を利用して完了。(2)現在、莫大なデ-タの入力作業の第1段階にある。入力された分(約7000行)は原資料と校合しながら点検中である。次年度以降に計算にはいる予定。本課題は平成元年度からはじまる3ヶ年計画の研究で、計画2年度目の実績はほぼ予定通りであった。1.マイクロフィルムによる1次資料の収集調査・収集資料のなかでもっとも重要な1次資料に関しては、調査された全戯曲中わずか2篇それぞれ1巻の資料だけが未収集である。

既刊の2次資料にもとづく情報から判断すると、この収集密度は、間違いなく、世界随一のものであると確信する。助成補助に感謝したい。(1)『ブロ-クン・ハ-ト』(1633)現存本20巻全部を収集。(2)『パ-キン・ウォ-ベック』(1634)現存本31巻のうち1巻を除いて全部収集。(3)『ファンシ-ズ・チェイスト・エンド・ノ-ブル』(1638)現存本29巻全部収集。(4)『レイディ-ズ・トライアル』(1639)現存本28巻全部を収集。(5)『ラヴァ-ズ・メランコリ-』(1629)現存本33巻全部を収集。(6)ラヴズ・サクリファイス』(1633)現在本32巻のうち1巻を除いて全部収集。(7)『テイズ・ピティ-・シ-ズ・エ・ホ-』(1633)現存本26巻全部を収集。つまり、全体としては、計画当初の予定をはるかに上まわり、全部で実に197巻の資料の収集と、ほかに2巻の未収集の資料の存在を確認することができた。2.本文の校合と異同の記録(1)『ブロ-クン・ハ-ト』について完了。残りは次年度に時間の許す限り継続の予定。3.コンピュ-タ処理による本文分析も前年度に続いて作業中。そもそも本研究の出発点は現存本123点の確認であった。しかし別途提出した報告書『ジョン・フォ-ドの戯曲の書誌学的研究』1315ペ-ジの“CENSUS OF EXTANT COPIES"からわかるように、研究の最終段階ではその数は実に233点にもなった。追加された約100点のうちの多くは過去の研究者たちが見逃したものであった。関係図書館の数は41に及び、その所在は世界5ヵ国(イギリス、アメリカ、日本、オランダ、スエ-デン)にまたがった。仕事の進捗とともに1次資料の所在が次々と判明し、本年度(すなわち、最終年度)においても資料の収集範囲は拡大した。関係者の協力によって、そのほとんどを収集することができた。できなかったのは、わずか11点だけ。そのなかには複冩設備をもたないイ-トン校の7点が含まれている。残念であったが、止むを得ない。本年度の実施計画は、(1)対象作品の本文を確立し、校本をつくる。(2)本文の異同記録をまとめて印刷発表する、の2点にしぼった。実施計画通り、本文の異同記録を主要部分としてまとめた上述の報告書を作成することができた。当初、これだけ豊富な資料にもとづく成果の発表を予想することはできなかった。本文を調査する過程で、著者フォ-ドが誤植の弁解をしていることを知った。弁解の事実そのものは本報告者の新しい発見ではないが、その重みについての認識には報告者独自のものがあるので、それを上述の報告書に記録することとした。しかし、本研究の最終目標ともいうべき、植字工の特性をふまえた本文の確立と校本の作成にはなお時間をかけなければならない。
先天性筋ジストロフィーに関わるαジストログリカン上の機能性糖鎖に関する研究

ジストログリカン(DG)は、細胞外でラミニンなどのリガンドとの結合を担うα-DGと、一回膜貫通型のβ-DGの二つのサブユニットから構成される。α-DGに特徴的に付加されるO-マンノース型糖鎖がα-DGの機能に必須の役割を担い、α-DGの糖鎖付加不全は大脳皮質形成異常を伴う筋ジストロフィーの原因となることが知られている。本研究ではα-DG上の糖鎖の発現調節機構や大脳皮質形成異常が引き起こされる過程を詳細に解析した。1)ラミニン結合性糖鎖の構造解析GlcA-Xylリピートのような長い直鎖構造は質量が大きいため質量分析が技術的に困難である。これを克服するため、申請者らが見出した硫酸基転移酵素HNK-1STによってポストリン酸構造の伸長を抑制した糖鎖を用いてα-DGのセリン残基からGlcA-Xylリピートにいたる構造の解析を試みた。実際にはHNK-1STを共発現させた培養細胞から精製したΔmucin1-Fc(ポストリン酸構造を1カ所のみ持つ変異体)をトリプシンで消化し、糖ペプチドサンプルをLC/MSで解析した。その結果ポストリン酸糖鎖の基礎構造となるリン酸化三糖[GalNAcβ1-3GlcNAcβ1-4(P-6)Man]と一致するシグナルが検出された。2)ラミニン結合性糖鎖の神経発生過程における役割先天性筋ジストロフィーの主症状である骨格筋の壊死については病態解明が進んでいるが、一方で、重症例で併発する大脳皮質異形成(II型滑脳症)については病態発症機構の解明が遅れている。申請者らは既に本疾患原因遺伝子の一つであるAGO61の遺伝子欠損マウスを解析し、AGO61が生体内でα-DG上のポストリン酸糖鎖の生合成に必須であることを明らかにしている(名古屋市立大学の加藤晃一博士、矢木宏和博士との共同研究)。そこで、本年度はAGO61遺伝子欠損マウスの胎生期の脳切片を作製し、基底膜ラミニンの染色によって、基底膜が破綻する時期の特定を試みた。その結果、胎生10.5日齢(E10.5)ではラミニン結合性糖鎖が無くても正常と同様に基底膜は形成されていることを確認し、基底膜破綻が胎生11.5日齢(E11.5)で初めて生じることを明らかにした。ラミニン結合性糖鎖の神経発生過程における役割について以下の知見が得られた。申請者らは既に本疾患原因遺伝子の一つであるPOMGnT2(AGO61)の遺伝子欠損マウスを解析し、POMGnT2(AGO61)が生体内でα-DG上のポストリン酸糖鎖の生合成に必須であること、上述したリン酸化三糖のうちのGlcNAcβ1-4Manの形成を担うN-アセチルグルコサミン(GlcNAc)転移酵素であることを明らかにしている。本年度は、昨年度に引き続き、POMGnT2(AGO61)遺伝子欠損マウスを先天性筋ジストロフィーの病態モデルとして使用し、本疾患で生じるII型滑脳症の病態発症機構を解明するための実験を行った。II型滑脳症の特徴は、脳表面の基底膜の破綻と、神経細胞のクモ膜下腔への遊出に起因する大脳皮質構造異常である。しかし、基底膜が破綻する原因については不明であった。POMGnT2(AGO61)遺伝子欠損マウス胎児脳の免疫組織学的解析の結果、基底膜の破綻が生じるE11.5において基底膜の破綻部位で早期発生細胞であるカハールレチウス細胞とsubplate neuronが異所性の細胞塊を形成していることが明らかになった。先天性筋ジストロフィーにおけるII型滑脳症では、まずカハールレチウス細胞とsubplate neuronが基底膜を破ってクモ膜下腔に遊出した後、興奮性神経細胞が基底膜の破綻部位から遊出する、という発症機序が示された。さらに、子宮内電気穿孔法により興奮性神経細胞をGFPで標識し、移動中の形態を観察した。その結果、POMGnT2(AGO61)遺伝子欠損マウス脳の神経細胞では、正常な双極性の形態がみられず、移動の方向にも異常をきたしていることが明らかとなった。上記の知見は、先天性筋ジストロフィーで併発するII型滑脳症の病態解明に貢献する重要な知見である。研究実績に記述した通り、ラミニン結合性糖鎖の神経初期発生過程における役割については当初の予定より順調に結果が得られている。ポストリン酸糖鎖の発現制御機構に関しては、POMGnT2(AGO61)とB3GALNT2を細胞に過剰発現させると、本来ポストリン酸糖鎖が発現しないようなセリン、スレオニンに対してもポストリン酸糖鎖が発現するという予備的な実験結果を得ている。従って、in vivoにおいてPOMGnT2, B3GALNT2それぞれの糖転移酵素の発現量が調節されることによって、適切な場所にポストリン酸糖鎖の発現を制御しているのではないかと考えられた。さらに、DGは細胞表面で均一に存在するのではなく、特定の領域に限局して存在し、その機能を発揮するが、この細胞方面上の分布の制御機構について不明な点が多い。そこで、ポストリン酸糖鎖合成不全を示すPOMGnT2(AGO61)遺伝子ノックアウトマウス(POMGnT2-KO)由来のMEF細胞と野生型のMEF細胞でのDG自身の局在を解析したところ、野生型のMEF細胞ではDGが細胞表面上で限局した分布を示すのに対し、ポストリン酸糖鎖が欠損したPOMGnT

2-KO細胞では、細胞膜上で拡散していることが明らかとなった。以上のことから、当初の計画以上に進展しているものと考えた。本研究では先天性筋ジストロフィー発症機構の理解に必須であるα-ジストログリカン(α-DG)の糖鎖修飾機構の解明を目的として研究を行い、本年度は以下の成果を得た。1)ポストリン酸糖鎖の付加制御機構に関する研究α-DGのムチン様ドメインには多くのO-マンノース型糖鎖付加部位が存在するにもかかわらず、ポストリン酸糖鎖が付加されるのは特定の3カ所のスレオニン残基上のみである。このことから、α-DGの糖鎖付加は厳密に制御されていることが予想される。そこで、ポストリン酸糖鎖生合成の初期の段階に関与する糖転移酵素群に着目し解析したところ、POMGNT2とB3GALNT2をそれぞれ培養細胞に過剰発現させると、α-DGのムチン様ドメイン上に異所性にポストリン酸糖鎖が生合成されることが明らかになった。さらにB3GALNT2の過剰発現は、ポストリン酸糖鎖のキャリアタンパク質ではないphosphacan上にもこの糖鎖が確認された。これらのことから、POMGNT2及びB3GALNT2がポストリン酸糖鎖の発現制御を担っている可能性が示された。2)DGの特徴的な細胞表面上の分布に関する研究DGは細胞表面で均一に存在するのではなく、特定の領域に限局して存在し、その機能を発揮するが、その局在化機構については不明な点が多い。局在化機構の解析を目的として、野生型のマウス胎児繊維芽(MEF)細胞とO-マンノース型糖鎖の合成不全を示すPOMGNT2 (AGO61)遺伝子ノックアウトマウス(POMGNT2-KO)由来のMEF細胞についてDGの局在を検討した。その結果、野生型由来のMEF細胞においても特徴的なDGの局在見られることがわかった。また、POMGNT2-KO由来のMEF細胞ではその特徴的な局在が観察されなかった。さらにこの局在化に関与する分子の探索を試みた。ジストログリカン(DG)は、細胞外でラミニンなどのリガンドとの結合を担うα-DGと、一回膜貫通型のβ-DGの二つのサブユニットから構成される。α-DGに特徴的に付加されるO-マンノース型糖鎖がα-DGの機能に必須の役割を担い、α-DGの糖鎖付加不全は大脳皮質形成異常を伴う筋ジストロフィーの原因となることが知られている。本研究ではα-DG上の糖鎖の発現調節機構や大脳皮質形成異常が引き起こされる過程を詳細に解析した。ラミニン結合性糖鎖の構造解析については、ポストリン酸糖鎖の基礎構造となるリン酸化三糖は検出されたことから方向性は間違っていないと考えられる。しかし、硫酸化糖鎖やリン酸基から伸長した糖鎖を検出することができなかったことから、目標達成のためには更なる工夫が必要であると考えられた。ラミニン結合性糖鎖の機能解析ではAGO61遺伝子欠損マウスを用い、先天性筋ジストロフィーで併発するII型滑脳症の病態発症機構の解明につながる重要な知見を得た。さらに、ラミニン結合性糖鎖の発現制御機構に関しては、予備的ではあるが以下の知見を得た。脳内に発現するphosphacanと呼ばれるコンドロイチン硫酸プロテオグリカンが多数のO-Man型糖鎖を有することを明らかにした。α-DG上のラミニン結合性糖鎖はO-Man型と呼ばれる糖鎖上に存在しているが、PhosphacanのO-Man型糖鎖にはラミニン結合性糖鎖が合成されない。この制御にAGO61遺伝子が関与している可能性を示す予備的結果を得た。
液相法による電磁環境対策用Ba系電波吸収フェライト材料の合成

本研究では,近年の各種情報通信機器の発達に伴い社会環境問題となりつつある有害電波によって引き起こされる電波障害対策用としてのBa系電波吸収フェライト材料の合成法としてガラスセラミック法を適用し,従来のスピネル型フェライトに比べ,より高周波帯域で使用可能な六方晶Y型Baフェライト(Ba_2M_2Fe_<12>O_<22>)をガラスマトリックス中へ析出させる条件を新規に確立することを目的とした.主な結果を以下に示す.12年度は,主として溶融-急冷法により作製した各種組成のガラスマトリックスの結晶化条件を詳細に検討し,希塩酸によってガラスマトリックスを除去することにより,自形を有したY型Baフェライト(Ba_2Me_2Fe_<12>O_<22>)微粒子を取り出すことが可能であることを明らかにした.13年度には,Y型Baフェライトの析出機構の詳細な検討を行い,Y型Baフェライトは低温で生成するM型Baフェライトを核として析出することを見い出した.14年度には,Me=Zn, Co系でのY型Baフェライト固溶体(Ba_2Zn_<(2-X)>Co_XFe_<12>O_<22>)の合成を試み,X=02の全ての組成範囲で目的とする固溶体が得られることを明らかにした.これらのY型Baフェライト固溶体粉末の電波吸収特性の測定からは,約89GHzの高周波帯域での吸収が確認され,置換量Xの変化によって連続的に吸収周波数がシフトすることを明らかにした.本研究では,近年の各種情報通信機器の発達に伴い社会環境問題となりつつある有害電波によって引き起こされる電波障害対策用としてのBa系電波吸収フェライト材料の合成法としてガラスセラミック法を適用し,従来のスピネル型フェライトに比べ,より高周波帯域で使用可能な六方晶Y型Baフェライト(Ba_2M_2Fe_<12>O_<22>)をガラスマトリックス中へ析出させる条件を新規に確立することを目的とした.主な結果を以下に示す.12年度は,主として溶融-急冷法により作製した各種組成のガラスマトリックスの結晶化条件を詳細に検討し,希塩酸によってガラスマトリックスを除去することにより,自形を有したY型Baフェライト(Ba_2Me_2Fe_<12>O_<22>)微粒子を取り出すことが可能であることを明らかにした.13年度には,Y型Baフェライトの析出機構の詳細な検討を行い,Y型Baフェライトは低温で生成するM型Baフェライトを核として析出することを見い出した.14年度には,Me=Zn, Co系でのY型Baフェライト固溶体(Ba_2Zn_<(2-X)>Co_XFe_<12>O_<22>)の合成を試み,X=02の全ての組成範囲で目的とする固溶体が得られることを明らかにした.これらのY型Baフェライト固溶体粉末の電波吸収特性の測定からは,約89GHzの高周波帯域での吸収が確認され,置換量Xの変化によって連続的に吸収周波数がシフトすることを明らかにした.本研究では,近年の各種情報通信機器の発達に伴い社会環境問題となりつつある,有害電波によって引き起こされる電波障害対策用としてのBa系電波吸収フェライト材料の合成法としてガラスセラミック法を適用し,従来のスピネル型フェライトに比べ,より高周波帯域で使用可能な六方晶Y型Ba-フェライトをガラスマトリックス中へ析出させる条件を新規に確立することを目的とした.主な結果を以下に示す.まず,目的とする結晶が析出するようガラス化範囲を決定し,均一な溶融ガラスを作製する条件を見い出した.ついで,ガラスの熱処理条件を選定することによってガラスマトリックス中に結晶を析出させ,Y型Ba-フェライトの析出に適した組成や熱処理条件の検討を行い,塩酸によってガラスマトリックスを除去することにより,自形を有したY型Ba-フェライト粒子を取り出すことに成功した.また,Y型Ba-フェライトはM型Baフェライトを核として成長することを見い出した.この結晶の電波吸収特性の測定からは,初期の目的通り高周波GHz帯域(≒7GHz)での吸収が確認された.また,これらの粒子はガラスセラミック法の特徴を利用した,熱処理条件による粒子形態の制御が可能であることも実証した,以上のように本研究は、ガラスセラミック法で高周波電波吸収材料として有用なY型Ba-フェライトを作製する条件を初めて明らかにした.本研究では,近年の各種情報通信機器の発達に伴い杜会環境問題となりつつある,有害電波によって引き起こされる電波障害対策用としてのBa系電波吸収フェライト材料の合成法としてガラスセラミック法を適用し,従来のスピネル型フェライトに比べ,より高周波帯域で使用可能な六方晶Y型Ba-フェライト(Ba_2M_2Fe_<12>O_<22>)をガラスマトリックス中へ析出させる条件を新規に確立することを目的とした.主な結果を以下に示す.本年度は,2価の金属イオン成分としてZnおよびNiを選択し,目的とする結晶が析出するようガラス化範囲を決定するとともに,均一な溶融ガラスを作製する条件を見い出した.ついで,ガラスの熱処理条件を選定することによってガラスマトリックス中に結晶を析出させ,Y型Ba-フェライトの析出に適した組成や熱処理条件の検討を行った.M=Zn系では,Y型Ba-フェライトはM型Baフェライトを核として成長することを見い出した.この結晶の電波吸収特性の測定からは,初期の目的通り高周波GHz帯域(≒7GHz)での吸収が確認された.M=Ni系では,Zn系とは異なり,Y型Ba-フェライトはM型Baフェライトとスピネル型フェライトとの反応により生成することが分かった.

この結晶の電波吸収特性の測定からは,高周波GHz帯域(≒5.5GHz)での吸収が確認された.以上のように本研究は、ガラスセラミック法で高周波電波吸収材料として有用なY型Ba-フェライトを作製する条件を明らかにすると同時に,組成によって電波吸収特性が変化することを確認した.本研究では,近年の各種情報通信機器の発達に伴い社会環境問題となりつつある有害電波によって引き起こされる電波障害対策用としてのBa系電波吸収フェライト材料の合成法としてガラスセラミック法を適用し,従来のスピネル型フェライトに比べ,より高周波帯域で使用可能な六方晶Y型Baフェライト(Ba_2M_2Fe_<12>O_<22>)をガラスマトリックス中へ析出させる条件を新規に確立することを目的とした.主な結果を以下に示す.本年度は,2価の金属イオン(M^<2+>)成分としてZn,Ni,Coを選択し,目的とするY型Baフェライトの析出機構を詳細に検討するとともに,Zn-Co系におけるY型Baフェライト固溶体の作製を試みた.M=Zn系では,低温で析出するM型BaフェライトがZnを含む液相と反応することによりY型Baフェライトが析出することを明らかにした.一方,M=Ni素では,ガラス化の際にスピネル型フェライトが生成しやすいため,M型Baフェライトと反応する液相中のZn量が減少し,Y型Baフェライトの析出が著しく抑制されることが分かった.M=Zn-Co系でのY型Baフェライト固溶体(Ba_2Zn_<(2-X)>CO_XFe_<12>O_<22>)の作製を試みたところ,X=02の全ての組成範囲で目的とする固溶体が得られることを見い出した.これらのY型Baフェライト固溶体の電波吸収特性の測定からは,約89GHzの高周波帯域での吸収が確認され,置換量Xの変化によって連続的に吸収周波数がシフトすることが分かった.
動的状況での視覚認知における情報統合メカニズムの研究

(1)異なる視覚属性の統合に関して、多物体恒常性追跡法(MOPT)という課題を考案し,色と形態などの属性情報と時空間的位置情報の視覚的作業記憶における統合を検討した.従来の視覚的作業記憶内に4つから5つの物体の情報を同時に保持できるという主張とは異なり,動的かつ多次元な状況においては,せいぜい2つの物体の情報しか同時に保持することができないことがわかった.また,運動速度(表象変換のコスト)と保持すべき物体数(表象保持のコスト)の関係を調べた実験ではこれらが独立な効果を持つことがわかった.さらに,色と形態の組合せを動的に保持変換する課題から,知覚属性同士の統合された情報の利用可能性も動的な状況では静止状況に比べて非常に低下することがわかった.総合すると我々の視覚的作業記憶は属性と位置の統合された物体表象が機能単位になっているというよりは,属性と位置の統合自体が物体の運動速度や保持すべき物体の個数の関数になっていることがわかった.こうした時空間特性は,信号検出理論をもとにした単純な数理モデルで記述することが可能であった.(2)MOPT事態での心理過程のモデル化の準備として視覚探索課題における注意の移動のニューラルネットワークモデルを構築した.視覚的注意のモデルでよく用いられる顕著性マップモデルに確率的な挙動を導入することによって視覚探索における探索非対称性の現象を自然に説明することが可能になった.従来の探索非対称性の説明とは異なり,探索すべき属性に対するトップダウンな注意の制御を仮定しない点が本モデルの特色である.また,モデルからの予測であるシングルトンサーチ事態における探索非対称性の生起を心理実験によって確認した.(1)異なる視覚属性の統合に関して、多物体恒常性追跡法(MOPT)という課題を考案し,色と形態などの属性情報と時空間的位置情報の視覚的作業記憶における統合を検討した.従来の視覚的作業記憶内に4つから5つの物体の情報を同時に保持できるという主張とは異なり,動的かつ多次元な状況においては,せいぜい2つの物体の情報しか同時に保持することができないことがわかった.また,運動速度(表象変換のコスト)と保持すべき物体数(表象保持のコスト)の関係を調べた実験ではこれらが独立な効果を持つことがわかった.さらに,色と形態の組合せを動的に保持変換する課題から,知覚属性同士の統合された情報の利用可能性も動的な状況では静止状況に比べて非常に低下することがわかった.総合すると我々の視覚的作業記憶は属性と位置の統合された物体表象が機能単位になっているというよりは,属性と位置の統合自体が物体の運動速度や保持すべき物体の個数の関数になっていることがわかった.こうした時空間特性は,信号検出理論をもとにした単純な数理モデルで記述することが可能であった.(2)MOPT事態での心理過程のモデル化の準備として視覚探索課題における注意の移動のニューラルネットワークモデルを構築した.視覚的注意のモデルでよく用いられる顕著性マップモデルに確率的な挙動を導入することによって視覚探索における探索非対称性の現象を自然に説明することが可能になった.従来の探索非対称性の説明とは異なり,探索すべき属性に対するトップダウンな注意の制御を仮定しない点が本モデルの特色である.また,モデルからの予測であるシングルトンサーチ事態における探索非対称性の生起を心理実験によって確認した.
固定翼型UAVを用いた精密森林情報の低コスト更新手法の開発

本研究は,これまで研究代表者らが行ってきた急傾斜森林域におけるGNSS技術,UAVによる空中写真解析技術,レーザースキャン技術に関する研究成果を統合,発展させ,低コストかつ効率的な実現可能性の高い高精度森林情報の更新手法を開発するものである。持続的森林資源利用の計画と実行において『固定翼UAVを用い,特徴的な地物の少ない森林域において過去の立木データをGCPとして活用することによって,効率的かつ高精度なデータ更新手法を確立』することにより,実際に森林管理の現場で活用できる単木管理システムを提供し,環境的・経済的・社会的に持続可能な森林資源利用技術を実現する。
近世初期障屏画における金の使用と宗教思想の関係に関する調査研究

本研究は、これまでその世俗性や装飾性が強調されてきた近世初期の障屏画において、新たに仏教を中心とした宗教思想の表出を画面上に認めようとするものである。特に背景表現における金の使用法に注目し、様式的な問題にとどまらない、主題上に果たすその役割について考察を進めた。同時期には背景をすべて金とした総金地形式が流行するが、これは画面を装飾する効果を持つと同時に、画面内空間を理想的空間として規定していると思われ、それはまた、宗教思想によって長い時間をかけて育まれた、人々の感覚的規範を反映したものであると考えられる。当該年度の研究については、おおむね予定通りの進行状況となった。まず、作品の調査については、国内のべ22の博物館および美術館において、作品の実見調査を行うことができた。その過程で調査対象とした作品は約90を数える。調査先、作品数ともに前年度を上回っており、作品の調査、データの収集については大きく進展したと言える。調査対象については、屏風絵中心だった前年度調査より範囲を広げ、絵巻や掛け軸等の小作品についても調査を行った。これにより画面の大きさによらない、絵画における普遍的な空間表現、画面構成、金の使用法等について考察することができた。また、大画面作品と小画面作品との相違点についても比較考察することができた。一方で、当該年度は調査作品の製作年代についても対象を広げ、より古い時代、特に12世紀から15世紀にかけてのいわゆる中世についても、多くの作品を調査することができた。これにより、日本絵画における伝統的な空間表現とはなにかを検討し、ひるがえって近世絵画の独自性、新奇性についても考察を深めることができた。一方、近世日本人の感覚的規範性に関連する、宗教および思想等の研究については、前年度に引き続き、研究書の渉猟をおこなった。とくに日本人の価値観、行動論理に、基本的かつ大きな影響を与えた仏教思想の研究について、ある程度注力して知見を深めるよう努めた。くわえて、物語説話等、いわゆる文学作品に表れた宗教性に関する問題についても、最新の研究状況の把握に努めた。これは、絵画と同じく、一種周縁となる分野に仏教がどのような影響を与えたのか、参考材料とするためである。以上、当該年度においては、前年度に比して研究対象を広げ、より多くの情報を集めることに努めた。特に作品の実見調査については予想以上に多くの機会を得て、データの収集を進展させることができたといえる。本研究は、これまで装飾性や世俗表現が強調されてきた近世初期の絵画、とりわけ障屏画(障壁画と屏風絵)において、新たに宗教的価値観の表出を見出そうと試みたものである。特に、背景表現における金の使用法に注目し、様式的な問題にとどまらない、主題上に果たすその役割について研究考察を進めた。三年間にわたる研究において、のべ二百点程(うち最終年度約五十点)の作品について実見調査を行うことができた。初年度より、それらの作品を画題、表現手法などによって分類し、基礎的なデータを蓄積してきたが、前二年間の研究成果をふまえ、最終年度においては項目を整理したうえで、総体的な作品データベースを作成した。その分析によって明らかとなったのは、近世絵画における宗教的価値観の半ば無意識的な表出である。風俗画や花鳥画は、それ自体が宗教的主題を表そうとしたものではないが、画面の至る所に、同時代の人々が感覚的に保持していた世界観や価値観が反映されており、その多くが仏教を中心とした宗教思想によって育まれたものであったと考えられるのである。また、背景に金を用いることの第一義は、その空間が通常のものとは異なることを示す点にあったと言え、描かれた空間を理想的な世界として表すための演出だったと見なされる。特に、風俗画における総金地表現にはその傾向が顕著で、一種の聖性を帯びた空間として、仮想空間的な理想世界を表現しようとしたと考えられる。野外か室内かという設定が曖昧となるほどに、その空間は観念的なものであったと言えよう。こうした表現がとられた背後には、人々の思考や行動を根源的なレベルから規定し、その感覚的規範を特徴付けた宗教思想の存在があったと考えられる。そして金地表現が流行した背景には、装飾性の志向にとどまらない、理想的世界の再構築といった側面が強く認められることが、本研究によって明らかになったと言える。当該年度の研究については、おおむね予定していた通りの進行状況となった。まず、作品調査については、国内のべ16の博物館および美術館にて、作品の調査および観覧を行うことができた。その過程で調査対象とした作品は屏風絵を中心におよそ50作品を越えた。金地金雲を使用する作品を重点的に調査観察し、その発生過程と金の効能について研究を進めた。とくに二つの作品(「曽我物語図屏風」、「源氏物語図屏風」ともに根津美術館蔵)については、詳細な写真を撮影する機会を得た。

これにより、物語表現における金地金雲の効能について深く考察することができた。と同時に、16世紀から17世紀にかけての金の使用法について、金箔と金泥の使用箇所の差異をはじめとする技術的なデータを得ることもできた。一方で、絵巻や仏画など宗教を主題とする絵画についても、多くの作品を実見することができた。これにより、日本絵画が古来、聖なる空間をどのように表現してきたかについて、多面的に検証することができた。特に金泥を用いて雲霞や地面を装飾する作品については、その効能について注目し、近世障屏画との比較検討を行った。当時の宗教的感覚に関する思想等の研究に関しては、まずは各種の研究書を渉猟し、基礎的な研究状況の把握に努めた。とくに死生観、宗教儀礼、土地にまつわる宗教性などの問題について、知見を深めることに注力した。中世から近世にかけての日本人が、自分たち人間が暮らす世界、いわゆる「この世」、「此岸」などと、死者の居場所たる「あの世」、「彼岸」や、神仏などの超越者が暮らす「浄土」、「天」などについて、いかなる空間的差異があると考え、どのようにそれぞれを区別し、認識していたのかについて考察した。以上、当該年度においては、作品調査と文献の渉猟を中心に、データの収集と知見の深化という、基礎的研究の進展に努め、一定の成果を収めることができた。当該年度に予定していた研究は、おおむね順調に進んだといえる。まず、作品調査については、想定以上に多くの作品を調査することができた。調査対象を広げたこともあり、前年度以上に積極的に調査旅行に出かけたことが功を奏したといえる。ただ、当初予定していた海外での調査は、所蔵先とのスケジュールが合わず、断念せざるを得なかった。しかし、その分国内での調査に専念することができたため、少なくとも数量の上では想定していた以上の成果を上げられたといえる。なお、海外の調査については、引き続き機会を探っていきたい。実見調査の際は了承を得られたものについてデジタルカメラで写真を撮影し、一方で大型図版集などから作品画像をスキャンして、画像データの収集に努めた。これらのデータについては、随時分類し、データベース化を進めている。予想以上に作品数が増えたこともあり、全体的な進捗状況については計りきれない部分があるものの、データ化の項目やデータベースの形式、体裁についてはほぼ固められたといえる。それらのデータベースをもとに、金の使用法などについて傾向の分析を行っているが、現状ではデータの分類整理を優先しているため、分析作業は緒に就いたばかりである。ただ、着実に作業は進んでおり、徐々にではあるが成果を上げつつあるといえる。一方、近世の世界観、日常生活における宗教的感覚の反映に関する問題は、考察対象を文学にまで広げつつ、順調に知見を深めることができた。こちらは史料の博捜から一歩進め、論点を絞っての仮説立案とその検証へと、研究の段階を次第に上げている。ただ、専門外の分野に関わる問題が多く、試行錯誤を繰り返しつつ、慎重に進めているのが実情である。全体的に見て、当該年度は作品の調査に重点を置きつつ、そこで得られた成果を元に、思想史的検証をどのように進め、関連づけていくか、その方向性を探ったということができる。
鋼－コンクリート混合構造接合部の長期的な力学挙動の解明と設計合理化

本研究は,鋼ーコンクリート混合構造の異種部材接合部が,構造物の供用期間中に受ける長期的な外力を対象として,接合部内のずれ止めやその近傍のコンクリートに生じる長期変形と,それによって生じる接合部の変形が構造物の全体変形に及ぼす影響を解明することを目的とするものである。頭付きスタッドで接合される鋼ーコンクリート接合部の長期変形を解明することを目的として,スタッド接合部の長期載荷試験と非線形有限要素解析と行うとともに,鋼桁をコンクリート桁に埋め込んでスタッドで接合した鋼合成桁ーPC桁接合部の長期載荷試験を行い,荷重レベルに応じた長期たわみ増加を明らかにした。鋼ーコンクリート混合構造において,混合桁の直列接合部や複合ラーメン橋の直角接合部では,設計荷重下における断面力がそれほど大きくない場合でも,ずれ止め機構におけるコンクリート応力が局所的に大きくなり,ずれ止めの疲労およびその周囲のコンクリートの疲労損傷やクリープ変形に伴って全体変形が増長される可能性がある。本研究では,異種部材接合部が長期的な持続荷重および高サイクル繰返し荷重を受ける際の挙動を対象として,ずれ止めの長期挙動の数値モデル化,異種部材接合部の耐荷機構の解明,接合部における複数の応力伝達経路による分担率に及ぼす長期荷重の影響の解明と設計合理化可能性の検討を目的とするものである。平成27年度は,ずれ止めの押抜き試験体を用いた載荷試験を行い,持続載荷を受ける頭付きスタッドの長期ずれ変形挙動を明らかにするとともに,頭付きスタッドの径と高さをパラメータとして,その影響度について実験的に明らかにした。また,当該実験を対象とした三次元非線形有限要素解析を行い,せん断力レベルと載荷期間の影響についても数値解析により明らかにした。なお,当初研究計画では直列接合部の載荷試験も行うこととしていたが,ずれ止めの押抜き試験結果を受けて,その解析的検討を先行実施する必要性が示唆されたため,平成27年度は直列接合部の載荷実験を行うための予備解析と試験体設計までを行い,実際の載荷試験は平成28年度に実施することとした。平成27年度には,ずれ止めの押抜き試験体の持続載荷試験およびそれを対象とした三次元非線形有限要素解析によって,ずれ変位の時間変化に及ぼすスタッド諸元および載荷期間の影響を明らかした。この結果を受けて,平成28年度は鋼桁ーコンクリート桁のずれ止め接合部の長期挙動を明らかにすることを目的として,端部に頭付きスタッドを溶接した鋼桁をコンクリート桁中に埋め込み接合した直列接合部に対して曲げモーメントを作用させる載荷状態を想定した載荷実験および三次元非線形有限要素解析を実施した。一般に,鋼桁フランジに配されるスタッドは一方向のせん断力のみを受けるが,鋼桁ウェブに配されるずれ止めは,曲げモーメントの変化によりせん断力の方向が変化すると考えられる。また,このせん断力の大きさと方向は,スタッド配置により異なることが考えられる。昨年度の検討により,これらの点はある程度明らかになってきたものの,スタッド周囲のコンクリートの詳細挙動についてさらに検討の余地があることが示唆された。当初研究計画として挙げていた(1)ずれ止めの長期挙動,(2)直列接合部の長期挙動,(3)直角接合部の長期挙動,(4)設計合理化の検討,のうち,(1)は平成28年度まででほぼ完了している。(2)に関する実験および解析を平成28年度に実施したが,挙動の解明および設計合理化に結び付けるための情報がまだ十分でない。研究期間が残り1年であることを勘案し,最終年度の平成29年度には,(2)の直列接合部の検討を継続し,その結果に基づいて(4)設計合理化の検討を行うこととした。したがって,研究全体としては当初計画に比べてやや遅れていると判断する。鋼合成桁とPC桁を直接に接合した直列混合桁の長期的な変形挙動を明らかにすることを目的として,鋼桁をコンクリート桁に埋め込み,その埋め込み部にスタッドを多数溶接してずれ止めによって力を伝達させる直列混合桁の模型試験体を作製し,持続載荷試験を実施した。試験体は3体準備し,破壊に至るまで静的単調載荷を行った試験体に加え,死荷重相当および死荷重+活荷重相当の荷重を段階的に1ヶ月持続させたケースと,死荷重+活荷重相当の荷重を1ヶ月持続させたケースを実施した。その結果,死荷重相当の比較的低い荷重レベルでも1ヶ月で約1020%程度のたわみ増加が見られ,この原因はスタッド近傍コンクリートの局所的圧縮応力に伴うクリープ変形の影響と考えられる。鋼桁下フランジとPC桁とのずれ変位の変化傾向は,たわみの変化傾向と一致しており,下フランジに溶接したスタッドにおいてその影響が大きいものと考えられる。また,別途実施したスタッドの持続載荷試験およびFEMシミュレーションの結果と比較すると,ずれ変位の増加率が直列混合桁ではかなり小さく,多数のスタッドを溶接していることによる分担効果により,上述のクリープ変形が全体たわみに及ぼす影響が軽減されていると推察された。

なお,直列混合桁は,上記で実施したずれ止めで全荷重を伝達させるずれ止め方式の他に,ずれ止めと支圧板で力の伝達を分担する方式があるが,本研究で得られた結果に基づくと,力の一部を支圧板によって伝達する接合方式では,支圧板近傍コンクリートの応力レベルが下がるため,桁全体としてのたわみ増加はより軽減されるものと考えられる。本研究は,鋼ーコンクリート混合構造の異種部材接合部が,構造物の供用期間中に受ける長期的な外力を対象として,接合部内のずれ止めやその近傍のコンクリートに生じる長期変形と,それによって生じる接合部の変形が構造物の全体変形に及ぼす影響を解明することを目的とするものである。頭付きスタッドで接合される鋼ーコンクリート接合部の長期変形を解明することを目的として,スタッド接合部の長期載荷試験と非線形有限要素解析と行うとともに,鋼桁をコンクリート桁に埋め込んでスタッドで接合した鋼合成桁ーPC桁接合部の長期載荷試験を行い,荷重レベルに応じた長期たわみ増加を明らかにした。前項で記載の通り,平成28年度は(2)に関する実験および解析的検討を実施する予定である。前項で記載の通り,当初予定していた直角接合部の載荷実験を変更して,直列接合部の載荷実験および解析検討を継続して行うこととする。これまでに実施した載荷試験と解析の結果もふまえて再度事前解析を行い,その結果を踏まえて試験体の製作および載荷試験を実施することにしている。29年度が最終年度であるため、記入しない。土木工学29年度が最終年度であるため、記入しない。
高融点金属に高温耐食性を付与する新しい表面改質法の開発

4・5・6族の高融点金属は,酸素との親和力が強く,表面に酸化皮膜を形成しやすいことから,炭素や窒素の拡散浸透によって,それらの表面に炭化物層や窒化物層を形成することは難しい。一方,我々は,4族のチタン材を鉄粉やグラファイト粉を含む混合粉末に埋め込み,窒素フロー中で1273 K付近に加熱・保持することで,その表面にチタン炭窒化物層を容易に形成できることを見出した。本研究では,モリブデンやタンタルなどに対してこの新しい表面改質法を適用し,実用技術としての有効性を検討した。モリブデンは,融点が2896Kと非常に高く,ニッケル基超合金よりも高温域で使用可能な合金の主要成分として注目されている。このモリブデンをはじめとするIV,V,VI族の高融点金属は,表面に安定な酸化皮膜が存在することから,従来のガス浸炭等によって炭化物層や窒化物層をそれらの表面に形成することは難しい。このため,プラズマ浸炭やプラズマ窒化等の適用が検討されているが,これらは専用設備が必要であり,また処理工程が複雑になる等の問題がある。これに対し,我々の研究グループでは,これらの高融点金属を鉄粉やグラファイトを主体とした混合粉末に埋め込み,窒素フロー中で加熱・保持するという従来の表面処理法に比べて非常に簡便な熱処理で,これらの金属中に炭素や窒素を拡散させ,表面改質できることを見出した(平成24年度研究実績)。以後,本手法を『鉄粉パック法』と呼称する。この場合,金属表面に形成される反応相の種類(炭化物・窒化物・炭窒化物)や形態(層状・島状)は,金属の種類によって異なることが特筆すべき点として挙げられる。そこで本研究では,炭化物が層状に形成されるモリブデン,島状に生じるタンタルの2つに注目し,反応相の形成過程について調査した。[1]モリブデンを10731373Kの温度域で鉄粉パック法に供した結果,いずれの温度域でもMo2C層が均一に生じた。これは保持時間の平方根に比例して成長し,層成長に対する活性化エネルギーは257kJ/molと見積もられた。[2]代表的なモリブデン合金であるTZM合金に対してもMo2C層の形成が可能であり,鉄粉パック法が適用できることがわかった。[3]タンタルを1273Kで鉄粉パック法に供した場合,保持時間3.6ksではTaCが島状を呈した。しかし,さらに保持時間を増加させると層状に変化した。この原因として,TaNの生成が影響したことが考えられる。このモリブデンをはじめとする高融点金属は,その表面に安定な酸化皮膜をもつため,熱などの周辺環境から基材を守るための表面保護層,例えば炭化物層や窒化物層の形成が一般に難しい。これまでにプラズマ浸炭やプラズマ窒化等による表面改質が検討されているが,専用設備が必要であり,また処理工程が複雑になりやすいなどの問題がある。ところで,我々のグループでは,緻密な酸化皮膜によって優れた耐食性を発揮するチタンやステンレス鋼を鉄粉とグラファイトから成る混合粉末に埋め込み,窒素雰囲気中で1273K付近に加熱・保持するという非常に簡便な熱処理で,これらの材料に炭素や窒素を容易に拡散できることを見出した。そこで本研究では,この処理法をバナジウム,ニオブ,タンタル,クロム,モリブデン,タングステンに対して適用し,1273K,3.6ksの同一条件において各金属表面に形成される反応相や表面硬さについて調査した。[1]バナジウム,クロム,モリブデン,タングステンの場合,鉄粉を使った熱処理によって層状のVC・VN,Cr7C3・Cr2N,Mo2C,WCがそれぞれ形成された。一方,ニオブとタンタルでは表面部に島状のNbC,TaCがそれぞれ点在し,層形成には至らなかった。なお,各金属に対して生じ得る炭化物・窒化物のうち,融点が最も高い安定なものが生じる傾向にあった。[2]鉄粉を使った熱処理後の表面硬さは,いずれの場合も熱処理前に比べて上昇した。[3]鉄粉を加えていない粉末にモリブデンやタングステンを埋め込み,窒素雰囲気中で加熱・保持した結果,Mo2CやWCの生成は認められなかった。これは,鉄粉の存在が本処理法において重要な役割を担っていることを示している。モリブデン(Mo)は,融点が2896 Kと非常に高く,ニッケル基超合金よりも高温域で使用可能な合金の主要成分として注目されている。