hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
森林伐採・管理がもたらす温暖化効果の評価

森林伐採とその後の異なる林地処理がもたらす温暖化効果を評価するため、滋賀県高島市の落葉広葉樹二次林調査地において実験を継続した。斜面に10m×30mの区画を全部で17区画設置し、それぞれの区画に(1)伐採後植生の再生を排除し、さらに寒冷紗をかけて温度の上昇を抑制する、(2)伐採後植生の再生を排除するのみ、(3)伐採後植生を積極的に導入する、(4)非伐採(対照)、(5)その他(伐採後人為的に表土攪乱を行う場合と伐採後従来施業どおりスギ植樹する場合)の処理を、(1)(4)は3区画ずつ、(5)は1区画ずつ適用した。非伐採区での地上部植生の成長量は2.3t/ha/yrであった。土壌のガス代謝(温室効果ガスCO_2、CH_4、N_2Oの放出・吸収速度)測定の結果、CO_2放出速度は伐採後減少し、N_2O放出速度は逆に増大の傾向が見られた。CH_4吸収速度は土壌攪乱によりやや減少の傾向が見られたほかは顕著な変化は認められなかった。各区画の比較から、CO_2放出速度の伐採にともなう変化の内訳は、植生が除かれることによる変化が-29%、土壌温度の上昇にともなう変化が+24%、表土攪乱による変化が-14%となった。地上部植生、土壌のガス代謝の変化の測定結果にもとづき、この調査地の森林伐採にともなう温暖化効果を評価した。伐採により、地上部植生の純生産量分である11.5t CO_2/ha/yrが失われた。土壌呼吸量は1.5t CO_2/ha/yr放出量が減少した。土壌のCH_4吸収量はCO_2換算で0.01t CO_2/ha/yr減少した。N_2O放出量は同じくCO_2換算で0.3t CO_2/ha/yr増加した。結局、合計で10.3t CO_2/ha/yrの温暖化効果と推定された。この内訳をガスごとに見ると、CO_2、CH_4、N_2Oがそれぞれ97.1、0.1、2.9%となり、伐採にともなう地上部植生のCO_2固定機能の消失が圧倒的に大きく働くことが示された。ただし、土壌のガス代謝の変化だけで見るとまた大きく異なることも明らかとなった。森林伐採およびその後の異なる林地管理がもたらす温暖化効果を評価することを目的として、滋賀県朽木村にある落葉広葉樹二次林を調査地に設定し実験を進めた。調査地内にある隣接する3つの斜面に、10m×30mの区画を全部で17区画設置し、それぞれの区画に(1)伐採後植生の再生を排除し、さらに寒冷紗をかけて温度の上昇を抑制する、(2)伐採後植生の再生を排除するのみ、(3)伐採後植生の再生を積極的に導入する、(4)非伐採(対照)、(5)その他(伐採後人為的に表土撹乱を行う場合と伐採後従来施業どおりスギ植樹する場合)の処理を、(1)(4)は3区画ずつ、(5)は1区画ずつ適用することとした。昨年12月から伐採作業を実施し、今年3月までに材の搬出作業を完了した。本年度は伐採前の植生調査、土壌調査、気象観測、および土壌のガス代謝(温室効果ガスCO_2、CH_4、N_2Oの放出・吸収速度)の測定を行った。植生については、幹直径4.5cm以上の毎木調査の結果から、個体数密度1807本/ha、地上部現存量123t/ha、コナラ、アカマツ、クリでその約9割を占めているということが明らかになった。土壌のガス代謝測定はチャンバー法により昨年8月から全部で4回行った。CO_2放出速度の平均値は217mgCO_2/m^2/hr(3月)690mgCO_2/m^2/hr(8月)であった。一方、CH_4吸収速度のそれは0.102mgCH_4/m^2/hr(3月)0.154mgCH_4/m^2/hr(8月)であった。N_2O放出はまれに観測され、その最高値は0.109mgN_2O/m^2/hr(8月)であった。この測定は来年度4月以降頻度を増して行い、伐採とその後の異なる管理にともなう土壌のガス代謝の変化を正確に追跡する予定である。森林伐採およびその後の異なる林地管理がもたらす温暖化効果を評価することを月的に、滋賀県朽木村(現高島市)の落葉広葉樹二次林を調査地として実験を進めた。調査地内にある斜面に10m×30mの区画を全部で17区画設置し、それぞれの区画に(1)伐採後植生の苒生を排除し、さらに寒冷紗をかけて温度の上昇を抑制する、(2)伐採後植生の再生を排除するのみ、(3)伐採後植生の再生を積極的に導入する、(4)非伐採(対照)、(5)その他(伐採後人為的に表土攪乱を行う場合と伐採後従来施業どおりスギ植樹する場合)の処理を、(1)(4)は3区画ずつ、(5)は1区画ずつ適用することとした。2003年12月に伐採区の全木を伐倒し、2004年3月までに材の搬出、4月6月にかけて各区画の処理を完了した。

本年度は土壌のガス代謝(温室効果ガスCO_2、CH_4、N_2Oの放出・吸収速度)の測定、および非伐採区での植生調査、各ガス測定点での土壌調査、気象観測を行った。土壌のガス代謝測定はチャンバー法により月1回の割合で行った。CO_2放出速度は伐採後どの区画においても減少した。また寒冷紗区で放出速度が低くなる傾向が見られ、地温の影響が大きいことが示された。一方、CH_4吸収速度では、表土攪乱の効果が顕著で、攪乱後、平均吸収速度は0.196mgCH_4/m^2/hrまで上昇し、その1ヶ月後から急激に低下した。N_2O放出速度については、放出の観測そのものが少なく、処理ごとの違いは明らかにならなかった。地上部植生の成長量は2.5t/ha/yrと推定された。土壌の基本的な物理・化学性も測定された。今後はガス測定を継続するとともに、土壌環境条件のより詳しい計測、および植生バイオマスの変化や気象条件との関係について検討を進めていく。森林伐採とその後の異なる林地処理がもたらす温暖化効果を評価するため、滋賀県高島市の落葉広葉樹二次林調査地において実験を継続した。斜面に10m×30mの区画を全部で17区画設置し、それぞれの区画に(1)伐採後植生の再生を排除し、さらに寒冷紗をかけて温度の上昇を抑制する、(2)伐採後植生の再生を排除するのみ、(3)伐採後植生を積極的に導入する、(4)非伐採(対照)、(5)その他(伐採後人為的に表土攪乱を行う場合と伐採後従来施業どおりスギ植樹する場合)の処理を、(1)(4)は3区画ずつ、(5)は1区画ずつ適用した。非伐採区での地上部植生の成長量は2.3t/ha/yrであった。土壌のガス代謝(温室効果ガスCO_2、CH_4、N_2Oの放出・吸収速度)測定の結果、CO_2放出速度は伐採後減少し、N_2O放出速度は逆に増大の傾向が見られた。CH_4吸収速度は土壌攪乱によりやや減少の傾向が見られたほかは顕著な変化は認められなかった。各区画の比較から、CO_2放出速度の伐採にともなう変化の内訳は、植生が除かれることによる変化が-29%、土壌温度の上昇にともなう変化が+24%、表土攪乱による変化が-14%となった。地上部植生、土壌のガス代謝の変化の測定結果にもとづき、この調査地の森林伐採にともなう温暖化効果を評価した。伐採により、地上部植生の純生産量分である11.5t CO_2/ha/yrが失われた。土壌呼吸量は1.5t CO_2/ha/yr放出量が減少した。土壌のCH_4吸収量はCO_2換算で0.01t CO_2/ha/yr減少した。N_2O放出量は同じくCO_2換算で0.3t CO_2/ha/yr増加した。結局、合計で10.3t CO_2/ha/yrの温暖化効果と推定された。この内訳をガスごとに見ると、CO_2、CH_4、N_2Oがそれぞれ97.1、0.1、2.9%となり、伐採にともなう地上部植生のCO_2固定機能の消失が圧倒的に大きく働くことが示された。ただし、土壌のガス代謝の変化だけで見るとまた大きく異なることも明らかとなった。
卵巣奬液性癌におけるDNA修復遺伝子に関わる治療標的経路の探索

本研究では卵巣高異型度漿液性癌を対象に、1これまでに施行した78症例における全エクソンシークエンス、RNAシークエンス、メチル化アレイの解析結果をもとにDNA傷害修復に関わる遺伝子の変異、発現異常を明らかにすること、2BRCA1/2以外にPARP阻害剤の治療標的となる因子を明らかにすること、3DNA修復機構に着目したPARP阻害剤以外の分子標的治療法を開発すること、の3つを研究目的としている。1について、全エクソンシークエンスの結果、TP53は95%の変異率を示した。BRCA1/2の体細胞変異・生殖細胞変異、BRCA1プロモーター領域の高メチル化など、42.3%の症例で相同組換修復関連遺伝子変異(HRD :Homologous Recombination Deficiency)を認めた。次に、変異シグネチャーの解析では「BRCAシグネチャー」と「Ageシグネチャー」が同定された。メチル化解析において「Age/BRCAシグネチャー優位群」の2群間で差のある遺伝子を抽出したところ、特徴的なメチル化遺伝子を同定できた。また、RNAシークエンス解析では、4つのクラスター(上皮間葉転換関連遺伝子、細胞増殖・細胞分化関連遺伝子、サイトカインや炎症に関連した遺伝子、細胞分化に関連した遺伝子群)に分類された。これらはHRD因子、変異シグネチャーと密接に関連しており、卵巣漿液性癌の生物学的特徴を反映していることが示唆された。2に関連して、全エクソンシークエンスで検出された体細胞変異を用いてパスウェイ解析を行ったところ、BRCA1/2以外に、相同組換え修復に関わる複合体Xに10%以上の変異を有することが判明した。該当症例の8割が「BRCAシグネチャー優位群」に属することから、同経路の変異がPARP阻害剤以外の分子標的治療法の開発にもつながる可能性が示唆された。そのうち、前述の通り12までを成しえたと考えており、概ね順調に進展している。DNA修復機構に着目したPARP阻害剤以外の分子標的治療法を開発することを目的としている。PARP阻害剤はDNA二本鎖切断を誘導することを主たる目的とした分子標的薬であるが、前述の複合体Xおよび他のDNA修復関連分子(ATM, ATR, Chk1, Chk2)を標的とした分子標的薬そのものも新たな選択となりうる。これらの阻害剤とDNA傷害性抗がん剤との併用による殺細胞効果の増強も期待される。そこで、ATM, ATR, Chk1, Chk2の各阻害剤の抗腫瘍効果、DNA傷害性抗がん剤(シスプラチン、アドリアマイシン)との併用療法について検討する。具体的な方法は下記を想定している。*卵巣漿液性癌細胞株7株(BRCA1変異2株)複合体Xの変異を有する細胞株を用い、ATM, ATR, Chk1, Chk2の各阻害剤を添加し、2と同様に抗腫瘍効果を評価する。*シスプラチン、アドリアマイシンと上記阻害剤の併用療法における抗腫瘍効果を評価する。*抗腫瘍効果と遺伝子変異プロファイルとの関連を調べる。*in vivoにおける抗腫瘍効果; BALB/cヌードマウス皮下移植モデルを作成し、腫瘍増殖抑制効果を検証する。

本研究では卵巣高異型度漿液性癌を対象に、1これまでに施行した78症例における全エクソンシークエンス、RNAシークエンス、メチル化アレイの解析結果をもとにDNA傷害修復に関わる遺伝子の変異、発現異常を明らかにすること、2BRCA1/2以外にPARP阻害剤の治療標的となる因子を明らかにすること、3DNA修復機構に着目したPARP阻害剤以外の分子標的治療法を開発すること、の3つを研究目的としている。そのうち、前述の通り12までを成しえたと考えており、概ね順調に進展している。DNA修復機構に着目したPARP阻害剤以外の分子標的治療法を開発することを目的としている。PARP阻害剤はDNA二本鎖切断を誘導することを主たる目的とした分子標的薬であるが、前述の複合体Xおよび他のDNA修復関連分子(ATM, ATR, Chk1, Chk2)を標的とした分子標的薬そのものも新たな選択となりうる。これらの阻害剤とDNA傷害性抗がん剤との併用による殺細胞効果の増強も期待される。そこで、ATM, ATR, Chk1, Chk2の各阻害剤の抗腫瘍効果、DNA傷害性抗がん剤(シスプラチン、アドリアマイシン)との併用療法について検討する。具体的な方法は下記を想定している。*卵巣漿液性癌細胞株7株(BRCA1変異2株)複合体Xの変異を有する細胞株を用い、ATM, ATR, Chk1, Chk2の各阻害剤を添加し、2と同様に抗腫瘍効果を評価する。*シスプラチン、アドリアマイシンと上記阻害剤の併用療法における抗腫瘍効果を評価する。*抗腫瘍効果と遺伝子変異プロファイルとの関連を調べる。*in vivoにおける抗腫瘍効果; BALB/cヌードマウス皮下移植モデルを作成し、腫瘍増殖抑制効果を検証する。今まではゲノム解析の研究がメインであったが、今後はDNA修復機構に着目したPARP阻害剤以外の分子標的治療法を開発することを目的としている。*シスプラチン、アドリアマイシンと上記阻害剤の併用療法における抗腫瘍効果を評価し、抗腫瘍効果と遺伝子変異プロファイルとの関連を調べる。
古地球磁場強度の統計モデルーー強度実験の信頼性問題を考慮したデ-タベ-スについて

1.高温連続測定による新しい古地球磁場強度実験法が、特注の熱消磁装置と既設の超伝導磁力計を組み合わせることで可能となった。この実験法を浅間火山の火砕流に適用したところ良い結果が得られ、古地球磁場強度が非常に能率的に求まることが世界で初めて実証された。しかしこの方法は同時に、岩石磁気の変化が短時間に進行してしまい、部分熱残留磁化の加法則も厳密には成立しないことも明かにした。ハワイの現代の溶岩からは、自然残留磁化と熱残留磁化の比がある温度範囲についてのみ異なるとこが判明した。このことは非常に重要で、例えば月や隕石の磁化は鉄やニッケルの相変化がある温度で発生するため古地球磁場強度の実験が非常に困難であった。しかし高温連続の方法を用い、相変化の発生する温度を避けることで月や隕石の磁化も問題なく扱えることとなる。また米国カリフォルニア大での短期海外研修中にも、同種の共同研究を行ない同様の成果を得た。2.過去に発表された古地球磁場強度について、過去1万年間を除く全地質時代についてデ-タベ-スを作成した。約千個のデ-タは単に強度値だけでなく実験法や試料数等の、デ-タの評価に必須のパラメ-タも含む。このデ-タベ-スから特代毎に古地球磁場強度の性質を解析した。1)過去1千万年には古地球磁場強度はガウス分布をなすが、全地質時代については異なること、2)中生代や古生代には地磁気の小さい時期あったようだが、デ-タ量な分布が十分でなく決定的でないこ。、3)先カンブリア時代については全くデ-タ量が少ないものの、現代と同じ程度の大きさの地磁気ですでに存在していたこと、等が明らかになった。また磁場強度と地磁気極緯度との関係を解析することで、1)過去1千万年では地磁気強度は双極子型であり、2)双極子軸が自転軸から傾くと地磁気強度が減少すること、の重要な結論が得られた。
頚髄部における上肢巧緻運動の神経制御機構の解明

肘関節周囲筋の屈曲伸展、回内回外運動における三次元動的機能連関を動作筋電図学的に検討した。方法は成人被験者正常肘20肘、頚髄部神経回路障害肘(頚髄症肘)9肘を対象とし独自の三次元運動機能評価装置を用いて肘関節の角速度、負荷を変化させて観察した。肘関節周囲節より各々双極ワイヤ-電極を用いて選択的に筋電図導出を行い積分値測定、周波数分析を行った。正常肘関節周囲筋の活動様式は、負荷と運動速度の条件により変化するが三次元動的活動様式に一定の法則を見いだしえた。即5屈曲運動における協同節としての上腕二頭筋と腕橈骨筋及び上腕筋の間で、また回内運動における協同筋としての回内筋と方形回内筋との間で角速度の変化に応じて位相間での活動の分離が観察された。肘を一定、屈曲角度に保持しての回旋角速度の増加に伴う上腕二頭筋の活動は回外時に増加しそれに同期して拮抗筋である上腕三頭筋が活動を示し角速度の増加に伴い活動が増加した。正常肘周囲筋においては協同筋間、及び拮抗筋間においての筋活動の分離、同期が観察された。これらは負荷の増加に伴い遅い角速度での分離同期が観察された。一方頚髄神経回路障害肘では遅い角速度、軽い負荷でも分離同期が観察されたり分離不可能となったり一定の型を示さなかった。その分界角速度は約300゚/秒にあった。これらの現象は頚髄部位での筋活動制御神経回路の構築が障害されていることによるものと考えられた。これらの現象解析は今後頚髄症などの解明だけでなく麻痺肘の機能再建プログラム設定、ロボット工学、機能的電気刺激、運動生理学などへも応用可能と考える。1)肘関節機能評価のための肘機能分析装置を作製した(渡壁)。この装置により肘関節の屈曲・伸展、回内・回外運動の三次元的解析が可能となり、肘関節運動に参画する諸筋の筋電図活動を動作と対応して分析する事が可能となった。肘関節運動に参画する12筋からワイヤ-型電極により選択的に筋活動を連続的に導出し、ポリグラフ及びデ-タレコ-ドを介した信号処理により、各筋相互の機能的連関を同定・分析した(渡壁・熱田)。神経生理学的手法を用い各筋筋活動を動的に対応させると、各筋相互に機能的変換、相殺・相乗作用があることを明らかにできた(平山、原田)。生体力学的手法を用い肩関節や手関節等の隣接関節支持機構の作用がいかに肘機能に関与するかを検討し、肩関節機能の安定が有効な肘運動発現に関係することを証明した(平山、渡壁)。2)頚髄障害による上肢巧緻運動障害の発生機構解明のため1)の研究手法による分析結果より、正常者の肘関節と頚髄障害を有する患者の肘関節運動様式を比較し、制御様式の病的パタ-ンを同定した(竹光、安藤)。3)基礎的手法により動物を用いて頚髄部の上肢運動機能局在の解明を行うため、in vitro条件で脊髄-前肢モデルを確立し、電気生理学的解析を開始した。これらの研究、検索により上肢巧緻運動の様式・制御機構に関する重要な知見が得られた。今後さらに研究を継続し生体の頚髄部障害における上肢運動障害の病態を解明し、頚髄部の複雑な運動神経制御機構と頚髄内構築との対応を試みる(竹光,安藤)。このことにより臨床面における頚髄障害の診断・治療・予後判定・機能再建のための指標としてゆく(平山,原田)。さらに

機能的電気刺激を応用し障害麻痺肘の機能回復・再建を計画する上での設計理念を構築する(熱田、渡壁)。正常肘関節に対する動作筋電図学的検索により、肘運動制御すなわち回内・回外および屈曲・伸展の複合運動制御における肘関節周囲筋筋活動様式が明かとなった。特に肘回外及び屈曲機能を有するbifunctional muscleである上腕二頭筋と肘伸筋である上腕三頭筋との機能的関連が明確となってきている。特に肘屈曲角を固定し、回旋動作を行わせた場合、回旋周期2Hz以上では上腕三頭筋が上腕二頭筋の回外時に発生させる肘屈曲力を打ち消すように活動を開始し肘角度を維持することが明かとなった。そこで、三次元運動計測装置による肘運動の計測を行った。計測器の特性から、肘屈曲角を90度に固定することが最適であった。この計測から、回旋速度増加に伴う肘周囲筋活動様式の変化に追従した肘角度の微小な変動が観測された。これは正常肘一般にみられるものであった。同様の動作分析を当科の頸椎靭帯骨化や頸椎症による頸髄症患者に対して行った。その結果、肘周囲筋筋活動様式および肘角度動揺パタ-ンは共に正常肘に於けるそれらとは異なったパタ-ンが観測された。更に、このパタ-ンを子細に分析すると、これらは神経機構障害様式と画像診断等で判定された障害レベルに対して特異的なものである可能性が示唆されてきた。本年度においては、このような運動障害様式の解明と併行して、頸髄損傷患者の肘機能再建という観点からも検討を加えた。今回の分析手法が腱移植をはじめとする多くの手法に基づく再建後肘機能の客観的評価に有用であることが示され、またこれまで得られた肘運動様式に関する資料は再建計画を構築する上での新しい概念を導入しつつある。過去2年間の研究により正常肘関節機能の三次元動的運動様式を動作筋電図学的に解析することにより協同筋間、拮抗筋間に筋活動の同期、分離を観察した。これらの研究を継続すると同時に頚髄部神経回路障害肘(頚髄症肘)の三次元動的運動機能連関を分析し、正常肘と比較検討した。頚髄症肘の活動様式においても角速度と負荷を変化させた動的三次元運動解析によって協同筋間すなわち肘屈曲運動における上腕二頭筋と上腕筋、腕橈骨筋、回外運動における上腕二頭筋と回外筋、回内運動における回内筋と方形回内筋との間で位相による活動の分離が観察された。肘屈筋と肘伸筋との拮抗筋間においても分離、周期が観察され、これらは角速度依存症であり正常肘に対し遅い角速度で分離周期は観察された。正常肘に比し頚髄症肘では活動様式特に上腕二頭筋ー上腕三頭筋の拮抗筋間における相互関連の障害は正常肘より遅い角速度で出現した。また頚髄症肘では上腕二頭筋休止期(回内時)にも拮抗筋である上腕三頭筋よりの活動が出現したり、上腕二頭筋活動に同期して出現する上腕三頭筋活動が出現しないなど相互関係の明らかな破綻をきたす現象を発見した。この現象は頚髄内における筋支配神経回路障害に基ずくと考えられる。肘関節周囲筋の動作筋電図学的検討より障害の脊髄内局在が推定可能となり、複雑な神経制御機構の頚髄部神経構築の特微の一部を解明しえた。これらの結果は頚髄症における上肢巧緻運動障害の発現機序、程度、局在などの解明、臨床的診断の客観的判定の示標となると考えた。肘周囲筋の動作筋電図学的検討により、麻痺肘の機能再建プログラムの臨床応用が可能となり臨床的に良好な成積をえた。今後これらの研究結果は機能的電気刺激、運動生理学、スポ-ツ医学、ロボット工学などの分野に重要な情報を提供するものと考えている。
食事調査における申告誤差が食習慣と健康指標との関連に与える影響：日韓英米比較研究

日米英の全国食事調査をもとに、食事調査における深刻な問題であるエネルギーの申告誤差が食習慣と健康指標との関連にどのような影響を与えるのかを検討した。その結果、エネルギー摂取量の申告誤差が与える影響は食事変数によって異なり、エネルギー摂取量と強く関連する変数(例、摂食回数)では比較的大きく、エネルギー摂取量との関連がそれほど強くない変数(例、グライセミック・インデックス)では比較的小さい、ということが明らかになった。結論として、申告誤差は栄養疫学研究における結果に無視できない影響を与えうるので、あらゆる食事調査において申告誤差の程度を評価するための方法論を組み込んでおく必要があるといえる。平成27年度は、申請者が以前に利用した経験のある英国の全国食事調査データセットを用いて、1日あたりの食事回数・間食回数と食事の質および肥満との関連の検討を行った。7日間秤量食事記録のデータをもとに、50kcal以上のエネルギーを供給するすべての摂食場面を、総エネルギー摂取量への寄与が15%以上の場合には食事に分類し、15%未満の場合には間食に分類した。また、摂取時刻をもとにした分類では、610時、1215時および1821時に生じた摂食場面を食事とし、それ以外の摂食場面を間食とした。1964歳の成人(1487人)を対象とした解析において、エネルギーへの寄与によって定義された食事頻度は食事の質と正の関連を示した。また、時刻によって定義された食事頻度は女性においてのみ食事の質と正の関連を示した。一方、間食頻度は、定義にかかわらず、食事の質と負の関連を示した。肥満度(BMI)と腹囲との関連を検討したところ、時刻によって定義された食事頻度は男性においてのみ正の関連を示した一方、間食頻度は、定義にかかわらず、正の関連を示した。418歳の小児(1636人)を対象とした同様の解析でも、間食頻度は、定義にかかわらず、食事の質と負の関連を示した(肥満尺度とは関連なし)。これらの研究をもとにして、米国の全国食事調査データセットを用いて、同様の検討を行った。24時間食事思い出しデータをもとに、食事および間食回数を計算した。20歳以上の成人(18696人)において、食事回数も間食回数も、定義にかかわらず、食事の質と正の関連を示した。その一方で、過体重および腹部肥満との関連は、エネルギー摂取量の申告誤差の影響を考慮するか否かによって大きく結果が左右され(考慮しない場合にはおおむね負の関連、考慮した場合にはおおむね正の関連が観察された)、明確な結論を得ることができなかった。研究成果の一部を複数の学術論文として発表することができた。今後は英国および米国のデータセットに加えて、日本および韓国のデータセットを用いる予定である。前年度に引き続き米国の全国食事データセットを用いて、小児における1日あたりの食事回数・間食回数と食事の質および肥満との関連の検討を行った。611歳の男女(4346人)において、間食回数はその定義にかかわらず、過体重および腹部肥満と正の関連を示した(食事回数は関連なし)。一方、1219歳の男女(6338人)における食事・間食回数と肥満との関連は定義によってさまざまで、はっきりとした結論は得られなかった。食事の質との関連においては、食事回数とのあいだの正の関連が両年齢階級で観察された一方、間食回数とのあいだの関連は間食の定義によってさまざまであった。英国の全国食事データセットを用いて食事および間食のエネルギー密度と食事全体の質との関連を検討したところ、成人(1451人)と小児(1617人)の両方で食事のエネルギー密度と食事全体の質とのあいだに有意な負の関連が観察された。また、成人においては食事のエネルギー密度と肥満度および腹囲とのあいだに有意な正の関連がみられた。国民健康・栄養調査のデータを用いて、119歳の小児(3866人)におけるエネルギー摂取量の申告誤差を検討した。エネルギー摂取量を推定エネルギー必要量で割った値の平均値は1.04と、集団代表値としてはおおむね良好なエネルギー摂取量推定値が得られていることが確認された。また、20歳以上の成人(15618人)における食事のエネルギー密度を算出したところ、平均値は男性で5.98 kJ/g、女性で5.72 kJ/gであり、欧米諸国で観察される値よりもかなり低いことが確認された。また、エネルギー密度が低い食事は果物や野菜、微量栄養素が多く、飽和脂肪酸が少ないといった栄養学的に望ましい食事摂取状況と関連していたが、高ナトリウム摂取とも関連していた。最終年度は主に日本の国民健康・栄養調査のデータを用いて以下の研究を行った。1)20歳以上の成人(19986人)から得られた食事記録におけるエネルギー摂取量の申告誤差を検討した。エネルギー摂取量を推定エネルギー必要量で割った値の平均値は0.98と、集団代表値としてはおおむね良好なエネルギー摂取量推定値が得られていることが確認された。2)成人(15618人)において、食事性酸性負荷と肥満指標および血圧とのあいだには弱いながらも統計学的に有意な正の関連があることを明らかにした。3)食事のグライセミック・インデックスの分布や食品・栄養素摂取量との関連を明らかにした。

4)国民健康・栄養調査で収集された1日間食事記録(26361人分)に登場した94439回の食事を、食品の食べ合わせに着目して、頻出アイテム集合マイニングをもとにした手法を用いてコード化するシステムを確立した。さらに、英国のデータを用いて、エネルギー摂取量の申告誤差が食事由来の温室効果ガス排出量と食事の質との関連に与える影響を明らかにした。研究期間全体を通じて行ってきたのは、日米英の全国食事調査をもとにして、すべての食事調査における深刻な問題であるエネルギーの申告誤差が食習慣と健康指標との関連にどのような影響を与えうるのかということである。その結果、エネルギー摂取量の申告誤差が与える影響は食事変数によって異なり、エネルギー摂取量と強く関連する変数(例、摂食回数)では比較的大きく、エネルギー摂取量との関連がそれほど強くない変数(例、グライセミック・インデックス)では比較的小さい、ということが明らかになった。いずれにしても、食事調査における申告誤差は栄養疫学における結果に無視できない影響を与えうるので、あらゆる食事調査において申告誤差の程度を評価するための方法論を組み込んでおく必要があるといえる。日米英の全国食事調査をもとに、食事調査における深刻な問題であるエネルギーの申告誤差が食習慣と健康指標との関連にどのような影響を与えるのかを検討した。結論として、申告誤差は栄養疫学研究における結果に無視できない影響を与えうるので、あらゆる食事調査において申告誤差の程度を評価するための方法論を組み込んでおく必要があるといえる。今後は引き続き英国および米国のデータを用いた研究を進めるとともに、着手が若干遅れている日本および韓国のデータを用いた研究を進める予定である。なお、米国の研究協力者との連携に困難が生じているが、英国および日本の研究協力者が米国の実情にも詳しいため、実質的な問題は現在のところ生じておらず、今後も問題にはならないと考えている。今後も引き続き英国、米国、日本および韓国のデータを用いて研究を進める予定である。栄養疫学、人間栄養学次年度使用額が生じた主な理由は、研究協力者とのミーティングの調整が難航し、旅費を計上できなかったことと、それに伴い、ミーティングに必要な高性能ノートパソコンを未購入であるためである。当該年度に予定していた研究協力者とのミーティングを次年度に行う予定である。
Forensic DNA Phenotypingによる身長予測モデルの開発

現行のDNA型個人識別法は、試料と対象人物およびデータベースに登録されたDNA型の比較によって特定を行うものであり、比較対象が存在しない場合には適応不能である。近年、DNA情報から外的な身体的特徴(形質情報)を予測するForensic DNA Phenotyping(FDP)が話題としてあげられた。容疑者不定、他の調査手段(STR型検査など)が使用できない犯行現場サンプルの捜査において、有益な情報を提供できる可能性を持つ手法である。本研究では外的身体特徴である身長に関連した遺伝子を用い、身長の予測精度を明らかとすると共に、身長予測アプリケーションを開発することを目的としている。
電子移動反応の分子場制御

電子移動は非常に高いポテンシャリィティを有している。生物は30億年の進化の過程においてこれを見事に利用し、高効率な電子移動ナノデバイスを構築してきた。しかし、人類はこの高いポテンシャリィティを十分に活用できないでいる。本総合研究(B)ではこれまでの電子移動研究を総括すると共に将来の電子移動研究を展望し、重点領域として次の課題を設定することにした。電子移動を自由自在にコントロールし、十分に活用する第3ステージの電子移動研究を世界に先駆けて行う。すなわち、電子トンネル過程における電子因子、核因子、媒体のダイナミクスの各要素の制御及び電子移動素反応の組織化を通じて、電子移動経路と速度を意のままに調節し、電子移動を駆動力とする分子機械、仕事をする作用分子系を創製する。この目的のため、多成分電子移動系の開発、新しい生体電子移動系の創製、界面のミクロ分子場構築及び新電子移動現象の探索を行う。理論及びコンピュータを駆使した解析を通じて、電子移動現象の深い理解に迫り、分子設計のための理論的指針を与える。このような調査・企画にもとづいて、重点領域「第3ステージの電子移動-創造と探索-」を申請することにした。経費は1回の全体会議(35名出席)と1回のミニシンポジウム(10名出席)と6回の代表者会議(57名出席)を開いた旅費にあてた。また企画調査書にも使用した。全体会議・シンボジウムには若年も参加し、将来の展望をもつのに役立てた。
中高年者の高次脳機能に関連する要因と認知機能低下への予防的ストテラジーの構築

40歳以上の地域住民を対象として、神経心理学機能評価、動脈硬化検査および、生活習慣や知的活動などのアンケート調査を実施し、実態を明らかにするとともに中高齢者の知的活動を含むライフスタイルや動脈硬化の程度と認知機能の維持との関連性を検討した。優れた高次脳機能を維持する中高齢者とそうでない中高齢者の比較に焦点を当て、中高齢者が健やかに老後を送るための戦略を明らかにした。中高年者の認知機能は加齢とともにどのような側面が衰退、低下していくのか明確になっていない。また、社会・心理的、医学的背景が認知機能低下に及ぼす影響について、老年看護学分野での研究は行われていない。そこで、地域住民の大規模集団を対象とした疫学調査から中高年者の健康問題、特に認知機能や動脈硬化の程度に焦点を当て、その実態と知的活動との関連を明らかにすることを目的に調査した。調査は、和歌山県内のかつらぎ町に居住する住民(35歳から74歳)475人、かつらぎ町後期高齢者172人の計647人である。検査内容は、神経心理学的機能評価として記憶、注意、言語機能に関する個別検査を実施した。内容は、全般的な機能(MMSE)、論理記憶検査、注意機能検査(D-CAT:数字抹消検査)、言語流暢性検査(文字流暢性検査・意味流暢性検査)をおこなった。動脈硬化検査(医学データ)として、頸部エコー、PWV(脈波伝播速度)、ABI(足関節/上腕血圧比)、AI(動脈硬化指数)、運動負荷後血圧、血液検査を実施した。知的活動状況(アンケート調査)は、基本属性および知的活動の有無をアンケート調査した。また、老年科うつスケール(GDS-15)、IADL、レジリエンス(回復力)尺度を使用し調査を実施した。本研究は多量の神経心理学と医学データを多角的、学術的に蓄積できることが長所である。その蓄積されたデータを検証し、老年看護学の観点から中高年者に発進できる支援を構築することである。そのためには、将来訪れる後期高齢者の実態も知っておく必要があると考え、今年度もかつらぎ町に居住する後期高齢者の調査を追加した。調査内容は、中高年者と同じ内容を実施した。調査は、和歌山県内のかつらぎ町およびみなべ町に居住する住民(35歳から74歳)1011人である。そのためには、将来訪れる後期高齢者の実態も知っておく必要があると考え、みなべ町に居住する後期高齢者169人を対象に調査を追加した。中高齢者の認知機能は加齢とともにどのような側面が衰退,低下していくのか明確になっていない。また,社会・心理的,医学的背景が認知機能低下に及ぼす影響について,老年看護学分野での研究は行われていない。調査対象は、和歌山県内の2町(かつらぎ町・みなべ町)に加え、今年度は上富田町を追加し、地域在住の住民(35歳から74歳)および、みなべ町後期高齢者、かつらぎ町後期高齢者の調査も実施した。また、老年科うつスケール(GDS-15)、レジリエンス(回復力)尺度を使用し調査を実施した。

本研究は、3年間に多量の神経心理学と医学データを多角的、学術的に蓄積できる。その蓄積されたデータを検証し、老年看護学の観点から中高年者に発進できる支援を構築することである。本研究は、地域住民の集団を対象とした疫学調査から中高年者の健康問題、特に認知機能や動脈硬化の程度に焦点を当て、その実態と知的活動との関連を明らかにし、予防を主体とした心身の健康問題の支援に関するストテラジーの構築が目的である。検査内容は、神経心理学的機能評価としてMMSE、論理記憶検査、注意機能検査、言語流暢性検査をおこなった。動脈硬化検査として、頸部エコー、PWV、ABI、AI、血液検査を実施した。知的活動状況は、基本属性および知的活動の有無をアンケート調査した。鬱については、老年科うつスケール、レジリエンスを用いて調査した。平成24年26年に3市町村において中高年者(3574歳)および後期高齢者のデータを蓄積した。その結果、認知機能は、性別や年齢で有意差を認めた。また、約57%で認知症疑いが認められた。認知機能と生活習慣(睡眠、運動、仕事、地区活動への参加)との関連では有意差がなく、喫煙のみ有意差を認めた。認知機能と危険因子との関連では、高血圧や高脂血症、糖尿病との関連を認めた。うつについては、「うつ傾向」「うつ状態」を示す割合は、2030%で男性に比べ女性が高い傾向にあったが、有意差は認められなかった。「うつ傾向」「うつ状態」にある人はレジリエンスが低く、有意差を認めた。認知機能とうつとの関連は認められなかった。今後、動脈硬化検査(頸部エコー、PWV、ABI、AI、血液検査)と認知機能の関連を検討し、中高年者への支援方法について検討をしていく予定である。40歳以上の地域住民を対象として、神経心理学機能評価、動脈硬化検査および、生活習慣や知的活動などのアンケート調査を実施し、実態を明らかにするとともに中高齢者の知的活動を含むライフスタイルや動脈硬化の程度と認知機能の維持との関連性を検討した。優れた高次脳機能を維持する中高齢者とそうでない中高齢者の比較に焦点を当て、中高齢者が健やかに老後を送るための戦略を明らかにした。本研究の目的は、地域住民の大規模集団を対象とした疫学調査から中高年者の健康問題、特に認知機能や動脈硬化の程度に焦点を当て、その実態と知的活動との関連を明らかにし、予防を主体にした心身の健康問題の支援に関するストラテジーの構築を目的としている。そのためには、多量の神経心理学と医学データを多角的、学術的に蓄積できることが必要となり、その蓄積されたデータを検証し、老年看護学の観点から中高年者に発進できる支援を構築していく必要がある。調査対象は、和歌山県内の2町(かつらぎ町・みなべ町)に加え、今年度は上富田町を追加し、3町に居住する住民(35歳から74歳)の1430人である。また、みなべ町後期高齢者93人、かつらぎ町後期高齢者180人の調査も実施した。3年間の蓄積データは、述べ約4500人となり、データの蓄積は順調に進んだ。しかし、データの蓄積に追われ、今年度予定であったデータの整理、分析が十分できなかった。また、分析後の中高年者への支援方法の検討がほとんどできていない。老年看護学蓄積データの分析を十分に行い、中高年者への支援方法を検討する。1)知的活動の状況が中高年者の認知機能の低下の防止にどのように寄与しているのかを検討する。対象者を知的活動の有無で2群に分け、測定された認知機能(注意・言語・記憶)で群間比較する。
ウロコ床および河床波粗度上の流れの組織構造に関する研究

流れの可視化法を用いて、ウロコおよび河床波粗度上の流れの組織構造が考察された。第1章の"ウロコ床粗度上の流れの組織構造"においては、ウロコ床近くに、壁縦渦の「階段構造」とその横方向への「周期的な揺動現象」の存在がウロコ床上に形成された組織構造に関する重要な特徴として明らかにされた。またこれらの特徴は、流れ場のレイノルズ数や水深に大きく影響を受け、さらには並列らせん流の形成機構に重要な役割を果すことも明らかにされた。第2章の"河床波粗度上の流れの組織構造"においては移動床実験が行われ、砂漣上に形成された組織構造の特徴が究明された。砂漣上の流れの組織構造は、その三次元的形状に起因する特徴を有する。すなわち、砂漣の谷部では下降流が形成され、それに伴ってクレスト部では壁縦渦の集中が起こり、結果的に大規模な上昇流を誘起する。これらの河床付近の壁縦渦の三次元的な挙動が大規模な組織構造の形成に重要な役割を果すようである。第3章の"滑面開水路乱流内層の組織構造"においては、可視化と流速計側の同時併用により、壁縦渦の空間的・時間的特徴が明らかにされた。またバースト周期とVITA法における最適パラメーターに関する相互関係が明らかにされた。さらに、壁縦渦の相互作用によってスイープ現象が引き起こされること、またレイノルズ数の変化に伴う壁縦渦構造の特徴についても考察が加えられた。以上の第1章から第3章の結果を総合的に検討し、ウロコ床および河床波粗度上の流れの組織構造と滑面開水路乱流内層の組織構造の類似性および相異性が考察された。本年度は,固定床のウロコ床粗度上の流れの組織構造の解明がなされた.可視化法には,横断面視法,平面視法などが用いられた.ウロコ床粗度は, 9cm×9cmで幅60cmにわたって敷きつめられた.流れ場は, (イ)水深一定で,レイノルズ数を800, 1000, 2000, 4000と変える. (ロ)レイノルズ数4000で,水深を3.0, 5.0, 7.5, 10.5cmと4種類変えるそれぞれの条件が選ばれた.また,組織構造の基本的特徴を解明するため,横断面可視化と流速計測の同時併用実験も行われた.以下,主要な結論を示す.(1)(イ)の実験結果より,ウロコ床上には壁縦温が整然と形成されることが明らかとなった.これは,壁縦渦が水深方向に重なって形成される構造であり「階段構造」と呼ばれた.この壁縦渦の階段構先はレイノルズで数を増すと,より数を増し,それが水深規模の大規模な二次流れ(並列らせん流)の形成の要因となり得る.また,階段状の壁縦渦は左右に揺動し,隣のウロコ上に形成された壁縦渦と相互作用を呈し,これも並列らせん流の形成機構に重要な役割を果すことが明らかにされた.(2)(ロ)の実験結果より,水深を小さくすると(1)で示された「揺動か」が制約され,並列らせん流が形成されやすくなることが明らかにされた.(3)同時併用の結果より,壁縦渦と流速変動波形が1対1で対応し,壁縦渦の3次元構造が流速変動パターンに関係することが明らかにされた.以上の結果から,固定床ウロコ床上の組織構造の特徴が明らかにされ,並列らせん流の形成機構に関する新しくかつ重要な知見を得た.これらの研究成果によって,洪水流における乱流構造の解明の新しい糸口が得られ,さらには,次年度の〓動床上の河床波粗度上の実験の遂行がより可能となった.次年度は,流れの可視化画像処理の開発およびシステムの開発・確立にも努めるつもりである.流れの可視化法を用いて、ウロコおよび河床波粗度上の流れの組織構造が考察された。

さらに、壁縦渦の相互作用によってスイープ現象が引き起こされること、またレイノルズ数の変化に伴う壁縦渦構造の特徴についても考察が加えられた。以上の第1章から第3章の結果を総合的に検討し、ウロコ床および河床波粗度上の流れの組織構造と滑面開水路乱流内層の組織構造の類似性および相異性が考察された。河床波の形勢に乱流構造が重要な役割を果たすことが従来より指摘されている。本研究では、前年度の結果を踏まえながら、いまだ不明な点が少なくないと思われる砂漣上の流れに形成された組織構造の特徴について考察がなされた。実験には可視化法が用いられ、蛍光染料を用いた横・縦断面視法およびそれらの同時併用がなされた。以下、本研究における主要な結論を示す。(1)砂漣の谷部では、下降流が頻繁に形成され、それが谷部底面に衝突して、谷に沿って上昇する横方向の流れを形成する。この局所的運動は壁縦渦の横断面形象の横方向への移動として観察された。(2)砂漣のクレスト部では、谷部から移動して来た壁縦渦が集中し、それは、さらに上流から流下してきた壁縦渦群と複合する。この壁縦渦の複合の結果として、大規模な組織構造が形成される。(3)砂漣のクレスト背面に衝突した流れは、その背面下部に横渦構造を形成させる。砂漣上の組織構造の特徴として、横渦構造の存在が平滑面上のそれよりも顕著である。(4)縦断面可視化により、砂漣上の流れ場全体に、大規模な組織構造が流れ方向に傾斜して流下することが明らかにされた。こ大規模な組織構造は間欠的に形成され、その流れ方向傾斜角度はほぼ2040度程度である。以上の結果と前年度に解明されたウロコ床粗度および滑面壁上の流れに形成された組織構造の特徴が比較検討された。
捕食性天敵導入による水納島(沖縄県)の有害蚊類の総合防除の試み

沖縄県の一離島(水納島)で,主として捕食性の蚊オオカTx.solendens(フィリピン産)を用いて有害蚊の総合防除を試みた.放逐実験にさきだちオオカの生態を熟知し計画的にオオカを大量に生産できるようにする必要があり,室内で種々の実験を試みた.その結果,オオカ幼虫の大量飼育は手間がかからず,広い飼育場所を必要としない集団飼育が適当で, 1飼育容器当りの幼虫数は100150個体が適当で, 70%の羽化率を得ることが可能で,産卵は羽化後10日以内にさせた方が高率が良いことがわかった. 1985年放逐前の調査で, 6月上旬にはすでに多数の蚊(主に人工容器に発生するヒトスジシマカ,ネッタイイエカ,カクイカなど)が発生していることがわかったので,オオカ放逐は有害蚊が発生し始める4月中旬から5月にかけてが適当な時期であることがわかった.本島の人家周辺地域と人家近くのモクマモウ林内にモニタリング用黒色プラスチック容器を1986年には100個, 1987年には58個設置し,オオカ放逐は, 1986年には4月から8月の間に6回, 1987年には4月から11月までに8回行い,トラップ中のオオカ幼虫と有害蚊の発生数を種類別に調べた. 1回当たりの平均放逐数は1986年は雌488,雄480, 1987年は雌255,雄204個体であった.1986年は多数のオオカを短期間に放逐し, 1987年は少数のオオカを長期間にわたり, 1ヵ月に1回の割合で放逐を続けた結果,有害蚊の発生を抑えるかめには,多数のオオカを短期間に放逐するより,少数のオオカを長期間にわたって放逐することが効果的であることがわかった.本島でのグッピーの利用は,有害蚊の発生源が主に人工容器に限られ有効でなく,幼若ホルモン類似本物質メトプレンについては主に実験室内で野外の状態を想定し,その結果を調べると小容器に発生する有害蚊の駆除に有効であるということがわかったが,野外実験については十分な試みはなされなかった.沖縄県の一離島(水納島)で,主として捕食性の蚊オオカTx.solendens(フィリピン産)を用いて有害蚊の総合防除を試みた.放逐実験にさきだちオオカの生態を熟知し計画的にオオカを大量に生産できるようにする必要があり,室内で種々の実験を試みた.その結果,オオカ幼虫の大量飼育は手間がかからず,広い飼育場所を必要としない集団飼育が適当で, 1飼育容器当りの幼虫数は100150個体が適当で, 70%の羽化率を得ることが可能で,産卵は羽化後10日以内にさせた方が高率が良いことがわかった. 1985年放逐前の調査で, 6月上旬にはすでに多数の蚊(主に人工容器に発生するヒトスジシマカ,ネッタイイエカ,カクイカなど)が発生していることがわかったので,オオカ放逐は有害蚊が発生し始める4月中旬から5月にかけてが適当な時期であることがわかった.本島の人家周辺地域と人家近くのモクマモウ林内にモニタリング用黒色プラスチック容器を1986年には100個, 1987年には58個設置し,オオカ放逐は, 1986年には4月から8月の間に6回, 1987年には4月から11月までに8回行い,トラップ中のオオカ幼虫と有害蚊の発生数を種類別に調べた. 1回当たりの平均放逐数は1986年は雌488,雄480, 1987年は雌255,雄204個体であった.1986年は多数のオオカを短期間に放逐し, 1987年は少数のオオカを長期間にわたり, 1ヵ月に1回の割合で放逐を続けた結果,有害蚊の発生を抑えるかめには,多数のオオカを短期間に放逐するより,少数のオオカを長期間にわたって放逐することが効果的であることがわかった.本島でのグッピーの利用は,有害蚊の発生源が主に人工容器に限られ有効でなく,幼若ホルモン類似本物質メトプレンについては主に実験室内で野外の状態を想定し,その結果を調べると小容器に発生する有害蚊の駆除に有効であるということがわかったが,野外実験については十分な試みはなされなかった.水納島で発生している主な蚊は、人畜に有害なネッタイイエカ,ヒトスジシマカの2種で、これまでの調査結果より56月に発生のピークがみられることが予想される。今回は1回目のオオカ放飼をこのピーク前の4月9日に行った。放飼に先だって、3月17日に蚊の発生水域の多い人家周辺とモクマオウ林に100個のモニタリング用のトラップを設置した。フィリピン産オオカ放飼はモクマオウ林の2カ所で、4月9日6月12日に約2週間に1回の割合で5回,8月30日に1回,合計6回行い、雌2951,雄2888の合計5798個体の成虫を放した。1986年4月9日1987年2月2日までに11回,全トラップに発生した蚊幼虫の種類,数,令構成などについて調べた。

トラップに入った種はこれまでの結果と同様ネッタイイエカとヒトスジシマカが多く、放飼時の幼虫発生数は100トラップ当り450個体であったが、4月29日(放飼後20日目)には3800個体に増加した。しかし放飼回数が増すにつれ、トラップ中の幼虫は減り、6月28日には1400個体に減少し、例年56月にみられる蚊の発生ピークはみられなかった。しかし、その後8月30日まで放飼を止めたため、8月5日には9700個体まで増加した。8月30日に再び放飼を行った所10月8日には3700個体まで幼虫数が減少した。オオカ放飼後20日目には50%のトラップにオオカが入り、5月13日(放飼後34日目)には88%に、6月12日(放飼後63日目)は96%になった。オオカ幼虫数は5月13日6月28日に多く、227363個体であった。1987年2月には4個体のオオカ幼虫の越冬が確認された。オオカは全てのトラップに産卵したが、カクイカの多くは人家周辺に発生がみられた。トラップ中のオオカと捕食性カクイカとの生息状況は、オオカのみ82%,カクイカのみ6.5%,両種混生が11.5%であった。light trapとbaiting collectionは気象条件に大きく影響を受け、両方法では蚊の発生の様子を知ることは困難であった。
硬質アモルファス炭素膜の極低摩擦現象およびその表面吸着条件

カ-ボンラっク粒弊の高速衝撃付着によって形成した硬質アモルファス炭素膜について、表面ガス吸着状態下での極低摩擦現象を理論的、実験的に究明した。まず、ガス吸着性に関係する膜構造特性について構造分析および抵抗率・熱電能の温度特性の測定から評価した。その結果、本炭素膜は、カ-ボンブラックの握ラファイト的構造とそれの衝撃物質であるアモルファス構造とから成り、多量の構造欠陥(ダングリングボンド)を含有することがわかった。また、100°C以上の加熱列理に伴って、アモルファス相は漸次グラファイト相へと構造緩和し、その過程でダングリングボンド密度はさらに増大することが明確になった。つぎに、炭素膜間で各種ガス雰囲気中での同一軌道繰り返し摩擦実験を行い、高潤滑性を維持し得る表面録着状態が究明された結果、水素、水蒸気、窒素各分子の希薄な吸着状態下で低摩擦係数が得られ、とくに水素雰囲気気では固体間摩擦としては異常に低い0.01以下となった。しかし、酸素吸着は摩擦作用下で逆に凝着促進効果を持つことがわかり、吸着ガスの種類に追じた摩擦への影響が見いだせた。また、大気中では水分子吸着の影響が大きく、それの希薄吸着状態は、摩擦条件(荷重、速度、インタ-バル)で決まる脱離速度と、膜質(グラファイト質、表面官能基の含有割合)および環境条件(温度、ガス分圧)とで決まる吸着速度との平衡によって成り立つことが明らかになった。すなわち、脱離過程が優位になると膜の凝着、摩耗が進行し、摩擦係数は上昇に転じることになる。以上の炭素膜構造とその潤滑機構の解明より、極低摩擦現象はアモルファス構造とその表面への希薄な分子吸着の両者に関係して発生するといえる。この高い潤滑性を安定維持することは、温度100°C以下の特定ガス雰囲気中での準静的すべり摩擦といった限定された使用状況下では、後者を制御し得ることにより可能と思われる。1.硬質炭素膜の表面ガス吸着状態、熱的構造緩和との関連で摩擦現象の究明するため、オイルフリー高真空系(ターボ分子ポンプ)、ヒーター内臓回転試料台、高純度ガス導入系及びガス圧測定系(ダイヤフラム真空計)を付加した低速すべり摩擦試験装置を製作した。2.硬質炭素膜の熱的構造緩和(約120゚以上)に伴い、抵抗率及び熱電能がキャリア密度の増加で説明される変化を示し、結晶学的にはダングリングボンド密度の増加を示唆する。この知見は、アモルフェス構造へのガス吸着・吸蔵による膜特性変化をその場的に検知できる可能性を示し、本境界摩擦機構の解明にとって有用である。3.所定ガスを吸着処理(高真空中、100°C、1h加熱-760Torrまでガス導入-室温まで冷却)した炭素膜間で、同一軌道上での一定インターバルの繰り返し摩擦作用及び表面温度上昇によるガス分子被覆率の変化を与え、動摩擦係数とガスの種類・吸着料との関連を検討した。その結果、(1)窒素及び酸素吸着では、ともに表面温度変化(室温100°C)に応じた摩擦係数の変化(0.30.02)を示し、物理吸着状態と考えられる。しかし、酸素吸着では、繰り返し摩擦時に摩耗粉の生成と摩擦係数の増大が起こり易く、炭素間結合への促進効果が示唆される。(2)通常の大気中での摩擦特性は、上記の窒素あるいは酸素の飽和吸着時の摩擦係数及び脱離に伴うそれの低減率において相違し、水分子吸着の関与が大きいことを確認した。(3)水素吸着させた炭素膜は、繰り返し摩擦作用及び表面温度変化のいずれに対しても、又、摩耗粉排出の有無に関係なく、固体間摩擦としては極めて低い摩擦係数(0.01以下)を示した。この高い潤滑性態は、ダングリングボンドへの水素結合が膜の化学的安定性を寄与したためと推察される。今後、膜への安定的な吸着・吸蔵条件を見い出し、潤滑性保護膜効果を実証する必要がある。

以上の炭素膜構造とその潤滑機構の解明より、極低摩擦現象はアモルファス構造とその表面への希薄な分子吸着の両者に関係して発生するといえる。この高い潤滑性を安定維持することは、温度100°C以下の特定ガス雰囲気中での準静的すべり摩擦といった限定された使用状況下では、後者を制御し得ることにより可能と思われる。硬質アモルファス炭素膜が極低摩擦を示すときの表面吸着状態を明確にするため、膜表面構造因子の影響に着目した実験を実施した。1.タングステンチップの接触・走査における縮流抵抗の測定より炭素膜表面構造の均質性を評価した。その結果、グラファイト的構造の網状経路を電流が流れる、いわゆるパ-コレ-ション型伝導を示し、その不均質さは平均的に約15μmの間隔で存在することがわかった。この結果は、本炭素膜にはカ-ボンブラックのグラファイト的構造とそれの被衝撃物質であるアモルファス構造とを混在することを示し、またこのことをラマン分光によって実証した。さらに、加熱処理に伴うアモルファス構造の暖和は、局在準位密度の変化から推定して、膜構造の不均質性にも係わらず一様に進行することがわかった。2.水分子吸着の影響が大きい大気中において、これまでとは膜質の異なる炭素膜を使った同一軌道上繰り返し摩擦実験を実施し、境界潤滑特性の違いを調べた。その結果、1)親水性官能基およびグラファイト含有率の高い炭素膜ほど摩擦係数の定常値が高くなり、分子被覆率の低い吸着状態での吸着速度が高いことがわかった。2)従来の知見と総合して、高潤滑性能は希薄な分子吸着状態下で達成され、その状態は摩擦条件で規定される脱離速度と、膜質および環境条件で規定される吸着速度との平衡によって成り立つことが明白になった。3)含酸素官能基を含有する膜では真空中での摩耗の進行が著しく、前年度の酸素雰囲気中での挙動との間の対応が推察された。