hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高温超伝導ケーブルの合理的絶縁設計・試験技術に関する研究

本研究では,次世代電力システムへの導入・実証試験が世界中で進められている高温超伝導ケーブルについて,その技術的障壁の一つである極低温環境下における電気絶縁特性を体系的に調査するとともに,275kV高温超伝導ケーブルの合理的な絶縁設計指針を提示した.本研究では,次世代電力システムへの導入・実証試験が世界中で進められている高温超伝導ケーブルについて,その技術的障壁の一つである極低温環境下における電気絶縁特性を体系的に調査するとともに,275kV高温超伝導ケーブルの合理的な絶縁設計指針を提示した.エネルギー利用の効率化を可能とする環境調和型エネルギーシステムの構築に向けたブレークスルー技術として,世界各国において実用化に向けた研究開発が進められている高温超伝導ケーブルがある.本研究では,高温超伝導ケーブルの実用化に対する技術的障壁の一つとなっている極低温環境下の電気絶縁特性を調査し,高温超伝導ケーブルの合理的な絶縁設計・絶縁試験に資するデータを取得・体系化することにより,環境調和型エネルギーシステムにおける高温超伝導ケーブルの信頼性を確保することを目的としている.本年度の主な知見は以下の通りである.(1)部分放電開始電界(PDIE)の絶縁厚さ依存性高温超伝導ケーブルの基礎的な絶縁環境を模擬した大気圧液体窒素/ポリプロピレン(PP)積層テープ複合絶縁系において,PP積層テープの絶縁厚さをパラメータとしてPDIEを測定・比較した.その結果,PDIEは統計的電界体積SSLV(絶縁厚さなど,絶縁上の弱点の総量と等価)の増加とともに減少し,その下限値は21.6kV_<rms>/mmであることを明らかにした.(2)過冷却液体窒素中の絶縁特性高温超伝導ケーブルの実用的な冷却・運転環境を模擬した過冷却液体窒素/PP積層テープ(C-Type)複合絶縁系において,圧力(P=0.10,3MPa:絶対圧)と温度(T=6577K)をパラメータとしてPDIEを測定・体系化した.その結果,PDIEは圧力上昇とともに増大・飽和し,温度低下とともに直線的に増大する傾向にあること,P=0.3MPa,T=65KのPDIE(35.0kV_<rms>/mm)は,大気圧沸騰状態(P=0.1MPa,T=77K)のPDIEの1.43倍に達することを見出した.本研究では,高温超伝導ケーブルの実用化に対する技術的障壁の一つである極低温環境下の電気絶縁特性を調査し,高温超伝導ケーブルの合理的な絶縁設計・絶縁試験に資するデータを取得・体系化することにより,環境調和型エネルギーシステムにおける高温超伝導ケーブルの信頼性を確保することを目的としている.本年度の主な知見は以下の通りである.(1)部分放電開始のV-t特性超伝導ケーブルの試験電圧を決める上で重要な寿命特性(V-t特性)について,特に部分放電開始のV-t特性における寿命指数(n値)を調査した結果,過冷却液体窒素(0.3MPa,77K)中においてn=80が得られた.この値は大気圧液体窒素(0.1MPa,77K)中の値とほぼ同一であり,部分放電開始のW特性における圧力依存性が小さいことがわかった.(2)新しい絶縁材料の諸特性我が国の国家プロジェクトとして進められている275kV高温超伝導ケーブルの絶縁設計においては,誘電損失が交流損失の3倍に達しており,次世代の高電圧/低損失高温超伝導ケーブルの開発に向けてコンパクト化(絶縁厚さ)と低損失化(誘電損失)を両立することが必要である.そこで,高絶縁性能を有するPPLP(ポリプロピレン積層テープ)-Ctypeと低誘電損失特性を有するTyvek(高密度ポリエチレン不織布)との複合段絶縁に着目し,それによる誘電損失の低減効果について検討した.その結果,PPLP-C層とTyvek層の絶縁厚さの割合を22%:78%とすることにより,275kV高温超伝導ケープルの誘電損失をPPLP-Cのみを用いた従来設計の33%に大幅に低減できることを明らかにした.本研究では,高温超伝導ケーブルの実用化に対する技術的障壁の一つである極低温環境下の電気絶縁特性を調査し,高温超伝導ケーブルの合理的な絶縁設計・絶縁試験に資するデータを取得・体系化することにより,環境調和型エネルギーシステムにおける高温超伝導ケーブルの信頼性を確保することを目的としている.本年度の主な知見は以下の通りである.(1)高温超伝導ケーブルの放電メカニズム高温超伝導ケーブルの冷却・絶縁媒体であるサブクール液体窒素(SLN2)の圧力および温度を制御し,準平等電界下におけるSLN2の絶縁破壊特性に関する体系的データを取得した.その結果,加圧・冷却によりLN2をSLN2の状態にすることで気泡の体積が縮小し,さらに気泡の発生が抑制されることを明らかにした.特に,LN2 (T=77K, P=0.1MPa)の絶縁破壊に寄与する電界レベルの最大電界に対する割合(α[%])は8283%であり,加圧・冷却によってSLN2のαが8793%に上昇した.すなわち, SLN2中における気泡の大きさおよび数の減少に伴い,絶縁破壊に寄与する電界レベル(α)が上昇し,高電界体積の減少とともに絶縁破壊電界が上昇したと考えられる.(2)高温超伝導ケーブルの絶縁設計指針275kV高電圧超伝導ケーブルの高絶縁性能と低誘電損失の両立・最適化に向けた新しい絶縁材料として,Tyvek/PE合成紙の適用可能性を調査した.その結果,Tyvek/PE合成紙の部分放電開始電界は,PPLP-Cと同等であることを明らかにした.

また,Tyvek/PE合成紙を275kV超伝導ケーブルに適用した場合の誘電損失は,PPLP-Cを用いた従来の275kV超伝導ケーブルの21%に低減することを示した.これは,交流損失を含めた全損失が41%に低減することを意味する.23年度が最終年度であるため、記入しない。23年度が最終年度であるため、記入しない。
高選択的機能を有するイオン会合性試薬の設計

イオン会合体の形成のし易さを,陽イオン,陰イオンの形状のミクロ的観点から検討し,高機能性イオン会合試薬の設計と合成,そして実際的有用性について研究を行った.まず対陰イオンとしてアゾ系染料を9種類合成し, 17種類の対陽イオン(中心に窒素原紙をもつもの11種,リン原子をもつもの4種,ヒ素,イオウ原子をもつもの各1種)とのイオン会合抽出平衡について検討した.装置は高速攪拌装置に,送液ポンプ,吸光度検出器,記録計,データ処理装置をつけたものを組立て,迅速な測定を可能とした. 153個のイオン会合体について,抽出定数,分配係数及びイオン会合定数を求めた.これらの測定データを基に,(1)陽イオン試薬における中心原子の大きさによる抽出性の違い,(2)中心原子に結合している基の抽出性への寄与,(3)陰イオン試薬におけるスルホン基の位置による抽出性の違い,(4)陰イオン試薬における置換基の抽出性への寄与,に関する知見を得た.これらの知見を基に,イオン会合体の抽出性の尺度を推算する計算式を提案し,この計算値と実測値とがよく一致することを示した.さらに,新しい機能性イオン会合試薬としてアゾ系試薬21種を設計し,合成を行った.これらアゾ系試薬の性能についても実際に第4級アンモニウムイオンとのイオン会合抽出を行って確認し,また基礎的データとして酸解離定数,光吸収特性についても検討した.本研究の成果は高感度,高選択的機能をもつイオン会合試薬の設計の基礎となる知見を与えると共に,実際に分析化学で定量に用い得る新しい試薬の開発が行われたことである.本研究で得られた試薬設計思想に基づき,ピリジルアゾアニリン系,トリフェニルメタル系試薬の設計と実際に行っている.また,イオン会合体のミセル抽出にも応用し,溶媒抽出で得られた平衡論的概念が同様に適用できることも示し,イオン会合の分析化学的な新しい境地を開拓することができた.イオン会合体の形成のし易さを,陽イオン,陰イオンの形状のミクロ的観点から検討し,高機能性イオン会合試薬の設計と合成,そして実際的有用性について研究を行った.まず対陰イオンとしてアゾ系染料を9種類合成し, 17種類の対陽イオン(中心に窒素原紙をもつもの11種,リン原子をもつもの4種,ヒ素,イオウ原子をもつもの各1種)とのイオン会合抽出平衡について検討した.装置は高速攪拌装置に,送液ポンプ,吸光度検出器,記録計,データ処理装置をつけたものを組立て,迅速な測定を可能とした. 153個のイオン会合体について,抽出定数,分配係数及びイオン会合定数を求めた.これらの測定データを基に,(1)陽イオン試薬における中心原子の大きさによる抽出性の違い,(2)中心原子に結合している基の抽出性への寄与,(3)陰イオン試薬におけるスルホン基の位置による抽出性の違い,(4)陰イオン試薬における置換基の抽出性への寄与,に関する知見を得た.これらの知見を基に,イオン会合体の抽出性の尺度を推算する計算式を提案し,この計算値と実測値とがよく一致することを示した.さらに,新しい機能性イオン会合試薬としてアゾ系試薬21種を設計し,合成を行った.これらアゾ系試薬の性能についても実際に第4級アンモニウムイオンとのイオン会合抽出を行って確認し,また基礎的データとして酸解離定数,光吸収特性についても検討した.本研究の成果は高感度,高選択的機能をもつイオン会合試薬の設計の基礎となる知見を与えると共に,実際に分析化学で定量に用い得る新しい試薬の開発が行われたことである.本研究で得られた試薬設計思想に基づき,ピリジルアゾアニリン系,トリフェニルメタル系試薬の設計と実際に行っている.また,イオン会合体のミセル抽出にも応用し,溶媒抽出で得られた平衡論的概念が同様に適用できることも示し,イオン会合の分析化学的な新しい境地を開拓することができた.
加齢とパーキンソン病の記憶機能:事象関連電位を用いた検討

加齢とParkinson病(PD)患者の記憶機能を事象関連電位N400を用いて検討した。N400の導出は語彙判断課題と再認記憶課題を用いて行った。[方法]1)語彙判断課題:同じ単語あるいは非単語を2度呈示し、被験者は非単語に対しボタン押しをする。単語の反復呈示時間は2秒(lag0)、12秒(lag5)、2-4分(lag11-77)である。2)再認記憶課題:同じ単語を2回呈示し、被験者は1回目には右手で、2回目には左手でボタン押しをする。反復呈示間隔は3秒(lag0)、6秒(lag1)、21秒(lag6)である。[結果]1)語彙判断課題:N400振幅は健常群に比しPD群では減衰していたが若年健常(YC)群と高年健常(OC)群では差はなかった。YC群、OC群とも2秒、12秒、2-4分後の単語反復にてN400振幅が減衰した。PD群では2秒後のみでN400振幅の減衰がみられた。2)再認記憶課題:YCに比しOC群では3秒後、21秒後の単語正答率が低下していた。OC群に比しPD群では21秒後の正答率が低下していた。N400振幅はYC、OC群間で差はなかったがPD群で低下していた。N400振幅の減衰はYC群では21秒後までみられたが、OC群、PD群では6秒後までしかみられなかった。[結論]OC群ではN400反復効果は語彙判断課題でより長くみられたことから、加齢により顕在記憶に比し潜在記憶がより保たれていることが示唆された。一方PD群では顕在記憶、潜在記憶ともに障害されることが示唆された。対象は若年正常者17例(平均年齢25.7才)、高齢正常者17例(平均年齢,63.6才)、PD17例(平均年齢,65.8才)である。N400は再認記憶課題を用いて導出した。聴覚刺激として清音3音節名詞を提示した。1つのリストは30個の単語よりなり、合計12リストが被検者にヘッドホンを介して単語提示間隔3秒で異なる条件間隔(3秒,6秒,21秒)にて同じ単語が2回提示され、1回目に提示された単語に対しては右手第1指、2回目に提示された単語に対しては左手第1指にてボタン押しを要請した。ERP波形は初単語呈示、直後単語呈示(3秒後)、短遅延反復(6秒後)、長遅延反復(21秒後)の各条件において導出した。行動指標として反応時間、正答率も合わせて検討した。両正常者群間に直後反復後の正答率に差は無かったが若年正常群に比し、高齢正常群では短・長遅延反復で正答率が低下していた。高齢者群に比しPD群では長遅延反復後の正答率が低下していた。反応時間に関しては3群とも、直後反復、短遅延反復後、反応時間の短縮がみられ、プライミング効果と考えられた。しかし、いずれの群でも長遅延反復では反応時間はむしろ延長していた。3群とも初回単語呈示に対して刺激後470-500ミリ秒付近に頂点を有するN400成分が出現した。初回呈示によるN400振幅は加齢によって差は無かったがPD群では高齢群に比し低下していた。

若年者では3お反復条件すべてでN400振幅の低下(N400反復効果)が見られたが、高齢者群、PD群では直後・短遅延反復のみでN400振幅の低下がみられた。以上から加齢、PDでは瞬時再認記憶は正常だが遅延記憶は障害される事が示唆された。また、正常加齢では文脈統合過程が比較的保たれているのに対し、PDの再認記憶障害の少なくとも一部は文脈統合過程の障害によることが示唆された。加齢とParkinson病(PD)患者の記憶機能を事象関連電位N400を用いて検討した。N400の導出は語彙判断課題と再認記憶課題を用いて行った。[方法]1)語彙判断課題:同じ単語あるいは非単語を2度呈示し、被験者は非単語に対しボタン押しをする。単語の反復呈示時間は2秒(lag0)、12秒(lag5)、2-4分(lag11-77)である。2)再認記憶課題:同じ単語を2回呈示し、被験者は1回目には右手で、2回目には左手でボタン押しをする。反復呈示間隔は3秒(lag0)、6秒(lag1)、21秒(lag6)である。[結果]1)語彙判断課題:N400振幅は健常群に比しPD群では減衰していたが若年健常(YC)群と高年健常(OC)群では差はなかった。YC群、OC群とも2秒、12秒、2-4分後の単語反復にてN400振幅が減衰した。PD群では2秒後のみでN400振幅の減衰がみられた。2)再認記憶課題:YCに比しOC群では3秒後、21秒後の単語正答率が低下していた。OC群に比しPD群では21秒後の正答率が低下していた。N400振幅はYC、OC群間で差はなかったがPD群で低下していた。N400振幅の減衰はYC群では21秒後までみられたが、OC群、PD群では6秒後までしかみられなかった。[結論]OC群ではN400反復効果は語彙判断課題でより長くみられたことから、加齢により顕在記憶に比し潜在記憶がより保たれていることが示唆された。一方PD群では顕在記憶、潜在記憶ともに障害されることが示唆された。
膜蛋白質の動的構造と信号認識、物質輸送

二次元結晶化とダイナミクス二次元結晶を作らないbR変異体W12L、W80Lでは蛋白質-蛋白質、蛋白質-脂質間の相互作用が大きく変化していることがわかった。bR一分子当たりの脂質の数が大幅に増大し、膜貫通α-ヘリックスの揺らぎの周波数が10^2から10^4Hzに変化することがわかった。二次元結晶中では、その膜表面部位は50μs以下の比較的遅い揺らぎを持っていることがわかった。bR安定性に対するGlu残基の寄与bRの細胞膜外側に位置するGlu^9、Glu^<74>、Glu^<194>、Glu^<204>のミュータントを用いた実験からこれらがbRの二次構造の安定性に寄与していることがわかった。特にGlu^<194>、Glu^<204>はプロトン放出基であり、ポンプ機構と揺らぎの相関を示唆する結果が得られたことは興味深い。ppRの構造と揺らぎ大腸菌発現したppRを脂質二重膜に再構成させた試料の固体NMR測定からppRはbRの動的構造の描像によく一致していることがわかった。しかし、ループ部位の[3-^<13>C]Ala標識信号の消失がみられ単量体でこの部分はデカップル周波数との干渉領域(10^5Hz)ていどの揺らぎを持つことがわかった。さらにトランスデューサーと結合するこで揺らぎの周波数が一桁低下し、情報伝達への寄与が示唆された。ppR-pHtrII(1-195)複合体形成による膜外部位の揺らぎの変化pHtrII(1-195)は脂質二重膜中のみならず膜外部位にα-ヘリックス構造を持つことがわかった。このヘリックスはppRと複合体を形成すると揺らぎが上昇することが明らかになり、情報伝達への寄与が示唆された。バクテリオロドプシン(bR)、ファラオニス由来フォボロドプシン(ppR)は光をエネルギーとしそれぞれ光駆動プロトンポンプ、負の走光性をコントロールする膜蛋白質である。[3-^<13>C]Ala、[1-^<13>C]Val標識蛋白質を調製しその固体NMR測定を行うことにより以下の結果を得た。1)二次元結晶化とダイナミクス二次元結晶を作らないbR変異体W12L、W80Lでは蛋白質-蛋白質、蛋白質-脂質間の相互作用が大きく変化していることがわかった。2)細胞質側ループ構造bRの細胞質側ループはカチオンを介してループ間でバンドルを作っていることがわかった。また膜から突出したα-ヘリックスの構造変化によりプロトン輸送の調整をしていることを見い出した。3)ppRの構造と揺らぎ大腸菌発現したppRを脂質二重膜に再構成させた試料の固体NMR測定からppRはbRの動的構造の描像によく一致していることがわかった。さらにトランスデューサーと結合することで揺らぎの周波数が一桁低下し、情報伝達への寄与が示唆された。光をエネルギーとしバクテリオロドプシン(bR)は光駆動プロトンポンプ、ファラオニス

由来フォボロドプシン(ppR)はトランスデューサー(pHtrII)を介して負の走光性をコントロールする膜蛋白質である。これらの[3- ^<13>C]Ala、[1- ^<13>C]Val標識蛋白質を調製しその固体NMR測定を行うことにより以下の結果を得た。(1)bRの揺らぎbRは紫膜中で二次元結晶を作るが、その膜表面部位は50μs以下の比較的遅い揺らぎを持っていることがわかった。(2)bR安定性に対するGlu残基の寄与bRの細胞膜外側に位置するGlu^9、Glu^<74>、Glu^<194>、Glu^<204>のミュータントを用いた実験からこれらがbRの二次構造の安定性に寄与していることがわかった。特にGlu^<194>、Glu^<204>はプロトン放出基であり、ポンプ機構と揺らぎの相関を示唆する結果が得られたことは興味深い。(3)ppR-pHtrII(1-195)複合体形成による膜外部位の揺らぎの変化pHtrII(1-195)は脂質二重膜中のみならず膜外部位にα-ヘリックス構造を持つことがわかった。このヘリックスはppRと複合体を形成すると揺らぎが上昇することが明らかになり、情報伝達への寄与が示唆された。以上のことから固体高分解能NMRは一般には困難とされている膜蛋白質の構造解析に非常に有用な解析方法であることが示された。
加齢黄斑変性に対する新規リポソーム点眼薬の開発

ファスジル内封リポソーム点眼後の後眼部への薬剤到達経路粒子径約100 nmのファスジル内封ペプチド修飾リポソーム(脂質組成:DPPC/Cholesterol/DPPG/APRPG-PEG2000-DSPE=10/5/1/1)を、硫酸アンモニウム法を用いて調製した。BNラットにレーザー照射を行い、実験的脈絡膜新生血管を作成し、ファスジルリポソームを点眼後、眼組織を角膜・水晶体・虹彩毛様体・網膜・脈絡膜・強膜に分離し、各組織におけるファスジル、水酸化ファスジルの到達量を質量分析法にて定量した。組織抽出液には内部標準物質として、1-[(5-イソキノリニル)スルホニル]ピペラジンを添加し、珪藻土を用いて液液抽出後、MRM法にて測定した。また、リポソーム脂質層に赤色蛍光を封入し、脈絡膜新生血管の二重染色を行い、網膜、脈絡膜のリポソーム到達量の分布を蛍光顕微鏡用いて観察した。後眼部ではファスジルよりも水酸化ファスジルの方が多く検出され、後眼部における組織ごとの検出量は強膜>脈絡膜>網膜(ng/組織)であった。また組織からの抽出操作中にファスジルが水酸化される割合は小さかった。二重染色では脈絡膜のレーザー照射部位にリポソームが集積していた。以上の結果よりファスジルは体内で水酸化され、リポソームは点眼後、経強膜路で脈絡膜新生血管に到達している可能性が示された。動物実験施設空調工事のため、施設利用が出来ない期間があったため。ファスジルリポソーム点眼後の新生血管抑制効果、非点眼眼への薬剤到達量の定量脈絡膜新生血管抑制効果の病理学的評価質量分析法における最良条件決定、及び標的化薬剤内封リポソーム有用性の実証:新生血管標的化リポソームにRho-キナーゼ阻害剤(ファスジル)を内封し、標的化リポソーム(DPPC/cholesterol/DPPG/APRPG-PEG-DSPE/DiI)に、新生血管抑制効果が報告されているRファスジルをリポソーム内水相に硫酸アンモニウム法を用いて内封すした。このリモートローディング法により内封率は70%と向上した。眼内薬物定量の最良条件を決定:眼内の各組織中の薬剤は、質量分析装置を用いて複数の薬剤を同時分析可能なマルチプルリアクションモニタリング法によって測定した。測定対象はFasudilに加えてその代謝物である水酸化Fasudilも測定し、内部標準物質として同属化合物である1-[(5-イソキノリニル)スルホニル]ピペラジンを用いた。分析には、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)Nexera(島津製作所)および三連四重極型質量分析装置QTRAP6500(Sciex社)を用いた。定量は質量分析法の確立により眼内薬物到達量の数値化が可能となった。ファスジル及びその代謝物である水酸化ファスジルの定量を行った。ラット眼底にレーザー照射を行い、脈絡膜新生血管モデルを作成後しファスジルリポソームを点眼後、質量分析法を用いて、眼各組織のファスジル到達量の測定を行った。その結果、ファスジル及び水酸化ファスジルは虹彩・毛様体で最も多く定量されたが、後眼部(脈絡膜・網膜)にも到達していることを確認した。質量分析法を用いて、眼各組織におけるファスジルの到達量の測定方法を確立した。質量分析MRM法を用いた眼組織中ファスジル、水酸ファスジル定量方法の確立:血管新生標的化リポソーム内水相に硫酸アンモニウム法を用いてファスジルを内封した。ラットに点眼(3日・14日)、結膜下注射1回(10μL)を行い、眼組織を角膜・虹彩毛様体・水晶体・網膜・脈絡膜・強膜に分離した。ファスジルは体内で代謝され水酸化されるが、水酸化体のHydyokyfasudil(水酸化ファスジル)もRho-キナーゼ阻害活性を持つ。そのため組織内のファスジルと水酸化化ファスジルの測定を行った。分析には内部標準物質として1-[(5-イソキノリニル)スルホニル]ピペラジンを用いた。各組織をジルコニアビーズで粉砕し、前処理として除タンパク後固相抽出(逆相ミニカラム,SepPak C18)または液液抽出(珪藻土ミニカラムIsolute SLE)を行い、MS測定試料に内部標準物質としてRanitidineを添加しMRM法により測定を行った。ファスジルの回収率は固相抽出では10-30%、液液抽出では約40%であり、珪藻土を用いた液液抽出の方が、回収率が高く安定であった。点眼後眼各組織の検出量は虹彩毛様態>強膜>脈絡膜>網膜>角膜であり水晶体では検出されなかった。角膜・虹彩毛様体・網膜では水酸化ファスジルより水酸化ファスジルの方が多く、脈絡膜・強膜では水酸化ファスジルの方がファスジルより多く検出された。結膜下注射後は点眼後より各組織への到達量が多く、ファスジル・水酸化ファスジルの各組織への分布傾向は点眼と同様であった。リポソームに他の薬剤を内封し、治療効果を検討する研究を行う段階まで到達できていないためファスジル内封リポソーム点眼後の後眼部への薬剤到達経路粒子径約100 nmのファスジル内

封ペプチド修飾リポソーム(脂質組成:DPPC/Cholesterol/DPPG/APRPG-PEG2000-DSPE=10/5/1/1)を、硫酸アンモニウム法を用いて調製した。BNラットにレーザー照射を行い、実験的脈絡膜新生血管を作成し、ファスジルリポソームを点眼後、眼組織を角膜・水晶体・虹彩毛様体・網膜・脈絡膜・強膜に分離し、各組織におけるファスジル、水酸化ファスジルの到達量を質量分析法にて定量した。組織抽出液には内部標準物質として、1-[(5-イソキノリニル)スルホニル]ピペラジンを添加し、珪藻土を用いて液液抽出後、MRM法にて測定した。また、リポソーム脂質層に赤色蛍光を封入し、脈絡膜新生血管の二重染色を行い、網膜、脈絡膜のリポソーム到達量の分布を蛍光顕微鏡用いて観察した。後眼部ではファスジルよりも水酸化ファスジルの方が多く検出され、後眼部における組織ごとの検出量は強膜>脈絡膜>網膜(ng/組織)であった。また組織からの抽出操作中にファスジルが水酸化される割合は小さかった。二重染色では脈絡膜のレーザー照射部位にリポソームが集積していた。以上の結果よりファスジルは体内で水酸化され、リポソームは点眼後、経強膜路で脈絡膜新生血管に到達している可能性が示された。動物実験施設空調工事のため、施設利用が出来ない期間があったため。ファスジル点眼後の安全性の確認を行う。他の薬剤を内封したリポソーム点眼後の効果とファスジルリポソームの薬効の比較を行う。ファスジル点眼後の脈絡膜新生血管の病理学的評価ファスジルリポソームに蛍光を封入し、点眼・結膜下注射後の組織標的化の検討ファスジルリポソーム点眼後の新生血管抑制効果、非点眼眼への薬剤到達量の定量脈絡膜新生血管抑制効果の病理学的評価初年度購入予定であったコンピュータの予定額を破損したPC代に充てたため、余剰金が生じた。今年度に海外学会に参加しなかったことなどが理由で次年度使用額が生じた。今後、海外での学会発表を行い。追加実験の後、論文投稿を目標とする。さらに、今後新たな薬剤のリポソーム封入実験を行う予定とする。研究課題の論文投稿を次年度に延期したため今年度に購入しなかった物品費・試薬、抗体等に使用する予定である。
マダニにおけるオートファジーの分子機構の解明とその制御因子の同定

獣医・医学上重要な吸血性節足動物マダニについて、数年に及ぶ生活史の大半を未吸血・飢餓状態で過ごすという性質に着目し、マダニの飢餓耐性を担う分子基盤の解明を実施した。未吸血マダニにおけるオートファジー関連遺伝子群の発現抑制ならびにオートファジー阻害剤処理により、実験群のマダニにおいて寿命が短縮した。このことから、宿主探索時のマダニはオートファジーを活用して栄養分を補い、飢餓に耐えていることが示唆された。1.マダニ新規ATG遺伝子の単離・同定:フタトゲチマダニのESTデータベースを用いて、オートファゴソーム形成過程に必須なATG6の相同遺伝子を探索し、そのcDNAを単離することに成功した。2.マダニにおけるオートファジーのモニタリング法の開発:フタトゲチマダニAtg8(HlAtg8)に対する抗体を用いてウエスタンブロット法ならびに蛍光抗体法による免疫染色を行い、内在性HlAtg8の検出を試みた。検出は可能であるが、その方法が煩雑であるため、より最適化する必要がある。また、リアルタイムPCR法では、中腸・卵巣・脂肪体におけるHlATG8の発現が吸血時に比べて未吸血時に増大することが明らかになった。このことは未吸血(飢餓)時にATG8遺伝子の発現が各臓器において上方調節されることを示しており、また、未吸血時の中腸細胞内にオートファゴソームが観察されるという結果と一致する。したがって、マダニのATG8遺伝子発現解析は、オートファジーの検出法の一つとして利用可能であることが示唆された。また、マダニの中腸におけるオートファジーの間接的検出法の一つとして脂肪染色が有用であることを明らかにし、これらの結果をAutophagy誌に投稿し、受理された(平成22年5月に掲載予定)。一方、ショウジョウバエで利用されているリソソーム検出法はマダニ中腸には適さないことが判明した。3.マダニ瀞C遺伝子群/Atgタンパク質群の機能解析:RNA干渉法により未吸血マダニのATG遺伝子群の発現抑制を行った。リアルタイムPCR法による遺伝子発現解析では、dsRNAを注入後2ヶ月までATG遺伝子群の発現が抑制されることが明らかになった。また、実験群のマダニにおいて寿命が短縮する傾向にあり、これらの結果について今後詳細に検証する予定である。(1)マダニにおけるオートファジーのモニタリング法の開発:抗マダニAtg8/LC3(HlAtg8)抗体を用いたウエスタンブロット法では、他生物種と同様にLC3-IおよびLC3-IIに相当する2本のバンドを検出することができ、本法はマダニにおけるオートファジーのモニタリングに有用であることが明らかになった。(2)マダニオートファジーの制御因子の同定:オートファジー抑制因子として知られるTarget of Rapamycin (TOR)に着目した。TOR阻害剤をマダニに注入したところ、注入後にAtgタンパク質の発現が上方調節され、マダニにおいてもTORがオートファジーを制御することが示唆された。そこで、TOR遺伝子を単離し、2本鎖RNAを合成し、RNAiを行った。TORノックダウンマダニでは、卵黄タンパク質(Vg)をコードする遺伝子(Vg)の発現が下方調節され,TORの基質であるS6Kがリン酸化されなかった。さらに、Vg転写活性因子の発現についても下方調節された。これまでの研究成果により、吸血時にはオートファジーが抑制される一方で、TORが活性化することが明らかになった。(3)マダニの飢餓期における糖・脂質代謝の解析:オートファジー阻害剤を飢餓時のマダニに注入したところ、対照群のマダニに比べて短命であり、その注入マダニではHlAtg8の発現パターンが変化していた。このことは、飢餓時のマダニが、オートファジーを活用して栄養分の補給を行い、飢餓に耐えていることを示すものである。飢餓時には中腸内に糖と脂質が蓄積することを既に明らかにしたが、代謝とオートファジーの関連性は明らかでない。そこで、代謝調節因子の一つ、AMPキナーゼを単離した。今後は、その特性解明を行い、マダニの飢餓期における代謝とオートファジーとの関連性を詳細に解析する予定である。本研究の成果は、マダニの飢餓耐性にオートファジーが重要な役割を果たすことを世界で初めて明らかにしたものであり、未吸血時のマダニに対する防除法の開発に有用な知見であると考えられる。
DNA複製時におけるゲノム不安定化の防御システムの解明

DNA複製に伴うゲノム不安定化の防御機構に重要な役割を果たす因子を明らかにし、その働きを知る事を目的とする。1.DNA複製中間体に結合する因子の検出DNA複製中間体(複製フォーク)と同様の構造を持つモデル分子(Dループ)を作成した。このDNA分子と特異的に相互作用する因子を検出する系をDNA複製に関わる蛋白を多く含むアフリカツメガエル卵抽出液を用いて確立した。この系を利用して、染色体異常を引き起こす可能性がある停止、あるいは、衝突した複製フォークのプロセッシングに関わる因子のアフリカツメガエル卵抽出液からの単離・精製を目指している。2.DNA複製フォーク構成因子とゲノム不安定化の防御機構に於ける役割DNA複製に必須、且つ、複製フォークの構成因子であるMCMヘリケースやこのMCMやDNAポリメラーゼと相互作用するCdc45蛋白の温度感受性分裂酵母を利用した実験結果から、MCMヘリケースとCdc45蛋白が停止した複製フォークのプロセッシングに重要な役割を果たすことを明らかにした。MCM、Cdc45の変異が紫外線やヒドロキシウレア(DNA合成阻害剤)に感受性をもたらし、同一染色体間や異染色体間でのDNA組換えを減少させる事を明らかにした。更に、MCM、Cdc45がDNA修復に働くRqh1(ヒトBLM/WRN相同遺伝子)と協調的に紫外線照射によるDNAダメージを乗り越える事や、MCM、Cdc45の変異が細胞周期チェツクポイント因子であるCds1(ヒトChk1相同遺伝子)やMrc1(Cds1と相互作用する)の変異株のヒドロキシウレア感受性を抑制する事が分かった。
家族性高コレステロール血症網羅的遺伝子解析スキームの樹立

金沢大学附属病院循環器内科及び関連施設外来において、日本動脈硬化学会の定める家族性高コレステロール血症臨床診断基準((i)高LDLコレステロール血症(未治療時のLDLコレステロール値180mg/dL以上)ii)腱黄色腫(手背、肘、膝などの健黄色腫あるいはアキレス腱肥厚)又は皮膚結節性黄色腫iii)FHあるいは早発性冠動脈疾患の家族歴(2親等以内)のうち2項目以上を満たす場合に臨床的FHと診断する)を満たす500例に対して網羅的遺伝子解析を行った。なお、遺伝子解析については2016年度循環器疾患・糖尿病等生活習慣病対策実用化研究事業(AMED課題名:家族性高コレステロール血症に対する臨床応用を目指した網羅的遺伝子診断スキームの確立:病原遺伝子変異の同定および臨床的意義の検討研究代表者:山岸正和)に採択され、本研究グループで運用の次世代シークエンサー(イルミナ社MiSeqシステム)を用いたFHに対する網羅的遺伝子解析スキームを用いた。過去に報告がある遺伝性脂質異常症の原因遺伝子を網羅しており、平均深度は約150程度と十分な冗長度を確保した。次年度はさらに解析対象者数を増やし、表現型との関連解析も予定する。また、現在の臨床診断基準の妥当性を評価するため、各項目を用いた遺伝子変異の存在予測能を、ROC解析を用いて評価する。また、各項目を組みあわせた場合のROC解析も追加することで、今後の臨床診断基準の見直しも行うものとする。予定していた網羅的遺伝子解析を遂行した。遺伝型・表現型の関連解析を進めるとともに、スキームの有用性評価を行う。今年度の網羅的遺伝子解析において、試薬に係る費用が予定と比較し少額で済み、次年度以降に計画する更なる追加解析費用とする計画である。
SoC内DA変換器の電流テスト容易化設計法に関する研究

本研究ではSoC(System-on-Chip)内に作られている,出力にオペアンプ回路を伴うディジタル・アナログ変換器(DA変換器)を検査対象回路とし,その回路に流れる電源電流を測定し検査する電流テスト法とその検査を容易とする「検査容易化設計法」の開発を行った。その結果,従来の機能検査法よりも検査入力数が少なく,また面積オーバーヘッドの小さい検査回路でその回路が検査できることを明らかにした。電源から回路に流れる電源電流を測定し回路を検査する検査法は「電流テスト法」と呼ばれている。本研究ではSoC(System-on-Chip)内に作られている,出力にオペアンプ回路を伴うDA変換器を検査対象回路とし,その電流テスト法とその検査を容易とする「検査容易化設計法」の開発を目的としている。本研究での検査対象故障はその回路内の断線および短絡故障で,現在のIC製造時に最も発生しやすく,また既存の検査法では発見が難しい故障である。その故障を高い検出率で出力電圧値を測定せずに発見することを可能にするDA変換器の設計法の開発を本研究では目指している。DA変換器として種々のものが存在するが,SoC内では抵抗ストリング型DA変換器が多用されている。そこで平成22年度はその基本回路である2進木構造の抵抗ストリング型DA変換器の電流テスト容易化設計法を開発した。過去に本研究代表者は2進木構造の抵抗ストリング型DA変換器の断線,短絡故障の電流テストの検査可能性を回路シミュレーションにより確認済みである。またそのDA変換器に対する検査容易化設計法を提案し回路シミュレーションで故障検出率を調査している。しかしその検査容易化設計法で設計されたDA変換器の面積オーバーヘッドが大きく,それを小さくする必要がある。そこで平成22年度はその検査容易化設計法を改良し,回路シミュレーションにより検査能力評価を行った。その結果,面積オーバーヘッドは小さく,また高い故障検出率で故障を発見できることがわかり,国際会議NCSP2011で発表した。また2進木構造の抵抗ストリング型DA変換器以外にデコーダを用いた抵抗ストリング型DA変換器もAV機器用ICや計測器用IC等で多用されている。そこで,そのDA変換器用の電流テスト容易化設計法も開発した。その結果は平成23年度に発表する予定である。その故障を高い検出率で出力電圧値を測定せずに発見することを可能にするDA変換器の設計法の開発を本研究では目指しそいる。平成22年衷はそのDA変換器の検査容易か設計法を開発し,回路シミュレーションでその検査容易性を評価した。しかしそこでの評価は非常に低速な検査速度での検査を仮定しており,現実の検査工程で行われる検査速度で検査した場合の検査能力は評価されていない。そこで平成23年度は実際の検査時でのそのDA変換器の検査容易性の評価を行い,検査法を工未することで低速検査時と同じ検査能力が得られることを明らかにした。その結果は国際会議ITC-CSCC2012で発表した。そこで,平成23年度はそのDA変換器用の電流テスト容易化設計法を開発し,その検査容易性を回路シミュレーションにより評価した。その結果,そのタイプのDA変換器においても本研究のアプローチが適用できること,および高い検査能力をもつDA変換器の開発が行えることを明らかにした。その結果は国際会議ISCIT2011と国内学会で発表した。
脱ユビキチン酵素と細胞表面分子の会合による悪性中皮腫の病態制御機構の研究

ペリオスチンは癌における浸潤、転移に関与する分子であるが悪性中皮腫細胞においてCD26発現と相関し中皮腫細胞からのペリオスチンの分泌を促進し、中皮腫細胞の浸潤転移を亢進させた。またCD26はα5β1インテグリンとも会合して細胞浸潤に重要な役割を果たし、CD9はα5β1の発現を負に制御することで細胞浸潤を抑制していることを明らかにした。更にCD26はSSTR4とも会合し、その相互作用は、悪性中皮腫細胞の増殖を制御していた。CD26は脱ユビキチン酵素のUSPとも会合しCD26陽性中皮腫細胞の浸潤、転移能を抑制し実際の悪性中皮腫組織においてもCD26とUSP22は腫瘍細胞において共局在していた。悪性中皮腫は胸膜から発生するがんであり悪性度も高く、その平均生存期間は約1年といわれ予後は極めて不良である。CD26分子は上皮型中皮腫に選択的に発現しているが、本研究はCD26の悪性中皮腫細胞の増殖制御の分子機構を解明することを目的とした。生化学的及び細胞生物学的方法により悪性中皮腫の標的となる分子を同定した。その分子の腫瘍伸展への役割はマウスモデルによっても評価し、更にこれらの分子の組織発現は臨床検体についても解析した。研究結果であるが、中皮腫細胞株を用いたCD26抗体の共免疫沈降により認められるバンドを切り出し、その質量分析を行いSomatostatin Receptor (SSTR)4を同定した。悪性中皮腫の増殖抑制作用はCD26分子とSSTR4分子との相互作用により、介存されることを明らかにした。SSTR4由来細胞増殖抑制機能はSHP-2チロシンスオスファターゼにより調節され、SSTR4アゴニストによるこの抑制作用はCD26抗体のクロスリンクによるリピットラフトにおける会合分子の集合により増強された。更に腫瘍移植モデルマウスを用いた実験によりCD26抗体の抗腫瘍効果はSSTR4アゴニストの併用により増強され、またSSTR4分子は悪性中皮腫患者組織検体においてCD26分子と伴に上皮型及び混合型中皮腫に高頻度に発現していることが明らかとなった。本研究結果からCD26抗体とSSTR4アゴニストとの併用療法は悪性中皮腫への抗腫瘍効果を増強する可能性を示唆した。悪性中皮腫細胞株を用いてCD26及びCD9は悪性中皮腫癌幹細胞の特性を示すマーカーであることを今までに報告した。CD26、CD9とも種々の細胞表面分子と会合しているとされていることから、悪性中皮腫細胞株でのCD26及びCD9との関係を検討した。CD26はCD26抗体処理により細胞表面上からinternalizeして発現が減少し、同時にCD9の発現も減少した。CD26抗体による免疫沈降によりCD26に加えてCD9も共沈し、CD26はCD9と細胞表面上で会合していることが示唆された。更に、中皮腫細胞株からCD26をknockdownしたところCD9の発現は上昇し、CD26を強発現させたところCD9の発現は減少した。またCD9のknockdownによりCD26発現は上昇した。このようにCD26及びCD9は中皮腫細胞株では逆性に相関して会合していることが示唆された。次にこの会合の生物学的意義を検討した。CD26+CD9+陽性中皮腫細胞はCD26-CD9+細胞と比して強い浸潤能を有し、CD26をknockdownすることで浸潤能が低下することから、CD26は細胞浸潤能に重要な役割を果たしていることが示唆された。またCD9のknockdownによりCD26+陽性中皮腫細胞の浸潤能は更に亢進し、CD26陽性細胞株へのCD9の発現により細胞浸潤を抑制した。β1インテグリンは細胞浸潤に重要なことから、これら分子とβ1インテグリンとの関係も検討した。CD26はβ1α5とも会合して細胞浸潤に重要な役割を果たしCD9はβ1α5の発現を負に制御することで細胞浸潤を抑制していることが明らかになった。更にCD26は脱ユビキチン酵素USP22との発現とも相関していることから今後USP22、CD26、CD9の分子間の相互作用とその機能の関係にfocusする予定である。

本研究は、悪性中皮腫においてCD26分子はどのようなシグナル伝達系を介して特にUSP22と相互作用を行い、モノユビキチンH2B、H2Aを介して特にUSP22と相互作用を行い、モノユビキチンH2B、H2Aを介して悪性中皮腫の細胞増殖、浸潤などの機能に影響を与えるのかその分子機構を明らかにとすることを目的としている。本年度はCD26とUSP22との会合の分子機構及びその生物学的意義の研究を進めているが更にCD26と伴に中皮腫癌幹細胞マーカーの特性を示すCD9分子とCD26との関係についての研究成果をまとめ上げ現在投稿原稿として最終仕上げを行っているところである。研究実績概要にあるようにCD26とCD9は中皮腫細胞株上で会合しているがその生物学的意義としてCD26は悪性中皮腫細胞ではβ1インテグリンα5とも会合し、相互作用を介して細胞浸潤に関与し、CD9はこの機能を制御していることが示唆され、USP22に加えてCD9という新たな分子も関与していることが明らかに出来た。本年度はUSP22、CD26、CD9、β1インテグリンα5分子がいかに悪性中史種の細胞増殖、浸潤に関与しているのか更に検討する予定である。CD26分子は細胞表面マーカーとしての役割のみならず細胞外からの刺激を細胞内に伝達して機能発現を誘導する役割を担うことが明らかとなりつつある。悪性中皮腫においてCD26はどのようなシグナル伝達系を介して脱ユビキチン化酵素USP22と相互作用を行いuH2B、uH2Aを介して悪性中皮腫の転移、浸潤などの機能に関与しているのかその分子機構を明らかにする予定であるが今後CD26はUSP22に加えてβ1インテグリンα5分子及びCD9分子とも会合していることを明らかにしたことからこれらの分子間の相互作用を通じて、CD26分子はいかなる分子機構で悪性中皮腫細胞の増殖、浸潤、転移に関わっているのかを解明する予定である。研究費については、下記に係る費用の使用を計画している。・CD26、USP22ノックダウン中皮腫細胞株の免疫不全マウスへの移植実験・中皮腫細胞株において、USP22、CD26、CD9分子のノックダウンにより動く下流の新規シグナル伝達系とシグナル分子を明らかにするためにマイクロアレイ解析・癌幹細胞の最新の研究動向の調査及び共同研究打合せのための海外出張・その他in vitro、in vivo実験のための細胞培養、免疫学、生化学、遺伝子工学試薬などの消耗品類・本研究、実験補助業務に対する謝金
住民ボランティアの認知症予防と認知症者理解を目的とした園芸活動プログラムの開発

本研究は、福岡市内に所在する小規模多機能型居宅介護施設において、認知症である施設利用者と認知症でない地域のシニア世代のボランティア(以下、シニアボランティアとする)を混合で対象とし、これまでに研究者が開発してきた認知症の重症化予防に効果的な園芸活動を行い、シニアボランティアの認知症の抑制や遅延、早期発見にも有効な、予防的ケアとして活用でき、さらに、認知症者への理解促進にも効果的な園芸活動プログラムを検討し、開発することを目的としている。今年度は、本研究を遂行するにあたり、施設で実施された運営推進会議において、これまでの研究成果と、今後の研究について、施設職員や民生委員、自治体の職員などの参加者を対象に、研究への理解と協力が得られるよう説明を行った。その結果、運営推進会議参加者は、施設で行っている園芸活動に対して関心を持っていることがわかった。また、今年度は研究者が所属する機関の倫理審査委員会における承認が年末になったこともあり、シニアボランティアを広範囲に募集することができず、民生委員1名がプレテスト的に園芸活動をサポートしてくれた。その結果、当初、シニアボランティアには施設利用者と園芸活動を行ってもらうことを計画していたが、まずは各シニアボランティアの得意なことを聞き取り、得意な分野で施設内の活動に参加してもらう中で施設利用者とのかかわりを持つようにし、次第に園芸活動へと活動を拡大していくなど、シニアボランティアの活動内容について施設管理者および職員と再度検討を行っている。倫理審査委員会の承認や施設利用者の研究協力の同意は得ることができた。複数のシニアボランティアの募集はできなかったが、プレテスト的に行ったことで、これまでに認知症高齢者と関わった経験が少ないシニアボランティアの場合の活動方法などについて検討の必要性に気づくことができた。施設管理者および職員の同意も得て進めることができていることから、おおむね順調に進展していると評価した。複数のシニアボランティアを募集し、シニアボランティアが自然な形で施設内での活動に参加し、施設利用者と関わる機会をつくることで、認知症者理解を促進してきたいと考える。研究者が所属する機関の倫理審査委員会は月に1回、日中の時間限定でしか開催されず、自身が従事している教育業務のため倫理審査委員会のヒアリングに出席できなかった。そのため、倫理審査委員会の承認を得るのに時間を要したため、次年度使用額が生じた。次年度は本格的に研究を遂行していくため次年度請求額を上回る支出となり、今回生じた次年度使用額から補てんする状況となることが予想される。
LCSγ線-対生成陽電子を用いた金属合金中の水素状態と脆性機構に関する研究

金属材料の脆化や腐食などに関連する原子サイズ欠陥の挙動を非破壊測定で明らかにするための高速陽電子測定装置の開発と並行して、バルク金属中の水素原子と欠陥との相互作用について研究を行った。装置は電子とレーザー波長制御で高速陽電子の生成及び直接金属材料中への注入システムを構築した。純鉄バルク材に対し腐食実験を行い、腐食後に本装置による非破壊測定を行った結果、表面から4mmの深さにまで空孔型欠陥の生成を非破壊のまま確認に成功した。また化合物合金への電子線照射による欠陥制御および水素注入を行い、制御した異なるタイプの欠陥への水素捕獲状態が異なっていることを示唆する結果などを得た。本研究は、金属中の水素脆化や腐食などに寄与する水素原子と格子欠陥との関連性について評価するために、従来不可能であった材料深部の欠陥状態を非破壊にて評価するために新しい陽電子ビーム装置を開発するとともに、実際の金属合金に対し水素チャージや照射などの方法により導入した格子欠陥と水素の基礎的な相関から脆性の機構の基礎研究を行うことを目的としている。初年度の研究では、兵庫県立大学高度産業科学技術研究所の放射光施設であるニュースバル内のビームラインBL-01において、レーザーコンプトンγ線を生成しこれを鉛のターゲットを使って陽電子の対生成を行い、磁場によって分離した陽電子を試料まで導くラインの作製にあたった。大気中では磁場分離による測定用試料へ陽電子を入射し、配置した試料の種類などによって異なる陽電子消滅のスペクトルを観測することに成功した。測定例として、純鉄の金属疲労前後の厚さ2mmの板材を測定し、疲労による欠陥の導入の有無を検出できた。またアモルファス合金を結晶化させた場合の密度変化に対応する変化も検出できた。さらに真空でのビームラインを設計、配置したが想像以上にバックグラウンドのノイズが多く試料中での陽電子消滅を分離解析ができていない。これに関しては、再度ビームラインの設計計算により改良を検討しSN比の向上を検討中である。一方、材料中の欠陥と水素に関する実験としては、特に格子欠陥と水素の相互作用が着目されているB2構造のFe-Al合金をアーク溶解にて作製し、0.1mm厚の薄い板状試料に京都大学原子炉実験所にて電子線照射を行い導入された欠陥の同定を行った。これと同様の試料で高速陽電子測定のためのバルク材として厚さ1mm以上の板材を切り出し加工するなど行った。本研究は、金属の脆化や腐食などに寄与する水素原子と格子欠陥との関連性について原子レベルでの挙動を明らかにするための陽電子消滅測定装置の開発を行うとともに、金属中の水素原子の挙動を原子レベルで評価する事を目的としている。本研究で構築している装置の主要な点として、蓄積リング電子、レーザー波長、磁場分離の3つで陽電子エネルギーを制御でき、バルク内部mm深さでの非破壊陽電子消滅測定を行う装置としては加速部を必要としない画期的な装置である。この装置の開発構築とともに、実際の金属合金内部の格子欠陥と水素に関連した情報を得るための実験を並行して実施してきた。初年度は、兵庫県立大学高度産業科学技術研究所の放射光施設であるニュースバル内のビームラインBL-01において、レーザーコンプトンγ線の発生、鉛のターゲットでの陽電子の対生成、磁場分離した陽電子のラインを確認し設計作製にあたり、模擬的に電磁石とターゲットを用いて生成した陽電子と陽電子消滅のスペクトルを観測することに成功した。昨年までには疲労による欠陥の導入の有無やアモルファス合金と結晶化合金の密度差に対応する陽電子消滅の違いの検出にも成功し、陽電子のエネルギーと物質内での陽電子侵入深さの評価確認実験を行い学会および論文発表を行った。ビームラインにおいては、SN比向上のための改良策を試行錯誤で対策を進めており、新たな回路の検証を現在も検証中である。また、材料中の欠陥と水素に関する実験として、前年度までに作製したB2構造のFe-Al合金に対し、京都大学原子炉実験所および原子力研究開発機構にてエネルギーの異なる電子線照射を行い、導入される欠陥種の評価を陽電子により行い欠陥種にエネルギー依存性があることを確認した。最終年度では、現在作製している水素注入合金、腐食合金などのバルク材を陽電子ビーム測定をおこない、バルク内部での水素の影響を評価する。昨年度までの計画では、(1)放射光施設で生成した高速陽電子の磁場分離と試料への導入のための装置の構築、(2)水素注入、腐食等の測定用試料の作製、(3)陽電子ビームマラメータの調整と検討、(4)陽電子測定におけるSN比向上の検討などが2年目までの主な予定である。これに対する状況は、(1)装置の設計製作はほぼ完了し(4)に対応する精度向上の検討を装置の改良、回路の検討で進めている。(2)はFeAl合金への欠陥生成の電子線照射のエネルギー依存性が確認され、これに電解水素チャージによる陽電子パラメータの変化、水素イオン注入による表面強度の変化を継続して評価中である。また腐食についてはステンレス鋼への酸化雰囲気等での腐食実験を継続中である。(3)についてはNdレーザーによる8MeV陽電子の生成を計算機シミュレーションとの比較と板材を使った陽電子侵入深さ評価によりmmオーダーでの深さの欠陥評価が可能であることしめした。(4)については、上記にも記述したが同期回路を使った陽電子消滅の認証回路を設ける事でSN比を向上させる検討を開始し、予備実験としてトリガーとなるパルスを発生させ、陽電子消滅信号との同期が可能であることの確認を行った。

これにより、高エネルギーの陽電子をAPDに通過させることによって陽電子の物質内での消滅の確認とすることを検討し、現在同期回路の作製を進めている。以上のように、計画に対してはおおよそ8割程度以上は達成している。本年度は最終年度になるため、これらの複数の作業を最終目標に繋げることを念頭にして研究を進める。本研究では、金属材料の脆化や腐食などに関連する格子欠陥の原子レベルでの非破壊挙動を明らかにするための高速陽電子消滅測定装置の開発と、実際の金属中の水素原子と空孔との相互作用について評価する事を目的として実施して来た。装置の構築に関しては、平成28年度までに完成した。装置の概要は蓄積リング電子、レーザー波長での陽電子エネルギー制御に成功し、陽電子エネルギーとして2MeV, 4MeV,6MeV, 8.3MeVの陽電子を発生させた。また、高速陽電子による金属材料中への注入プロファイルについても以下の方法で評価を行った。1mm厚の鉄板材を複数用意し間にシリコン板材を順に位置を変えて挟んだ測定を行い、陽電子到達深さなどを測定。一方で実測値の検証のためにモンテカルロシミュレーションによる計算を行い、実験結果との比較を行い一致している事を確認した。さらに、純鉄バルク材を水素脆性と関連する腐食実験を行い、腐食後の試料の高速陽電子による非破壊での測定を実施した。その結果、mm深さまで空孔型欠陥の生成を確認することに成功した。またそれらの空孔型欠陥と水素との関連性について解析および考察を行ったが、純鉄では空孔中に捕獲された水素原子を確認することは出来なかった。この結果に関連した実験として、種々の化合物合金についてエネルギーの異なる電子線照射による格子欠陥の制御および水素注入を行って陽電子消滅および水素放出挙動などの測定を行った結果、合金種および各合金における空孔タイプすなわち合金を構成する各元素についての空孔によって水素との相互作用が大きく異なっている事が解り、特に鉄基の化合物合金では空孔種を照射により制御すると、陽電子消滅等の実験結果から特定の空孔への水素の捕獲を示唆するデータが得られ、金属内部への水素の拡散過程で特定の空孔への捕獲が起こる事などを見いだした。金属材料の脆化や腐食などに関連する原子サイズ欠陥の挙動を非破壊測定で明らかにするための高速陽電子測定装置の開発と並行して、バルク金属中の水素原子と欠陥との相互作用について研究を行った。装置は電子とレーザー波長制御で高速陽電子の生成及び直接金属材料中への注入システムを構築した。純鉄バルク材に対し腐食実験を行い、腐食後に本装置による非破壊測定を行った結果、表面から4mmの深さにまで空孔型欠陥の生成を非破壊のまま確認に成功した。また化合物合金への電子線照射による欠陥制御および水素注入を行い、制御した異なるタイプの欠陥への水素捕獲状態が異なっていることを示唆する結果などを得た。計画では、(1)放射光施設で生成した高速陽電子の磁場分離と試料への導入のための装置の構築、(2)陽電子消滅測定系の構築、(3)水素注入、腐食等の測定用試料の作製が初年度の主な予定である。これに対し、(1)については装置は設計もほぼ終わり作製した装置の一部(磁場分離から試料までの導入部)で試料の測定が可能になり、実際に大気中では測定にも成功した。