hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大気圧プラズマ気相蒸着法による高透過選択性シリカ膜の常温常圧製膜

2018年度は,プラズマを構成するガス種の影響と蒸着時の基材温度が膜構造および透過特性に及ぼす影響について重点的に検討を行い,大気圧プラズマCVDにより高透過選択性シリカ膜の製膜が可能であることを明らかにできた.研究は概ね予定通り進捗しており,今後は前駆体の構造等の影響を検討する.2019年度以降は,有機無機ハイブリッドシリカ膜の透過選択性の更なる向上を目指し,膜構造の精密制御について検討する.例えば,2018年度に明らかにしたプラズマを構成するガス種や蒸着時の基材温度に加え,様々な構造を有するケイ素含有モノマーをシリカ前駆体として製膜を行い,それらが透過特性に及ぼす影響を網羅的に評価し,分離系に応じた最適な製膜条件の探索を行う.新規なシリカ前駆体としては,Si原子に有機側鎖を有するものや,2つのSi原子を持ち,その間を有機基が架橋した化合物を検討する.有機基の構造によりSi原子間距離や化学的特性が異なり,得られるネットワーク構造のサイズや親疎水性を制御可能であり,透過特性のより詳細な制御が可能であると考える.FTIRやXPS,SEMによる膜構造分析と合わせて,製膜メカニズムを解明し,製膜条件の最適化を進める.これらの製膜条件の影響を明らかにした後,常温常圧製膜という大気圧プラズマCVDの特徴を活かし,高分子多孔膜を基材とする製膜にも取り組む予定である.プラズマCVDの原料を供給するバブリング装置の温度制御機器を,既設の装置で一時的に代用したため当該助成金が生じた.温度制御機器は,2019年度中に代用品から当初計画品に置き換える予定である.
国際共同修士学位（JMD)の付加価値・市場価値に関する研究―世界トップ500大学

研究目的及び研究計画を踏まえた実績及び進捗状況を報告したい。文献資料(内外)を収集するとともに、本研究の方法論等について、申請書記載の専門家(6名)についてインタビュー等を行い、貴重な助言をいただいた。目的1世界大学ランキングトップ500大学(非英語圏)でのJMD開発状況調査ーTHE世界大学ランキング(2018)に基づき、トップ100(非英語圏37(欧州26))、101200(54(42))、201250(34(21))、251300(24(17))、301350、351400、401500のグループ別に大学(非英語圏(欧州))のリストを作成し、欧州を中心とする大学におけるJMD(多くはERSMUS-MUNDUS型)の開設状況等を整理し、ドイツが多数を占め、次いでオランダ、イタリアなどとなっているが、留学生が占める割合を考慮しながら調査対象大学を検討している。日本国内の国際共同連携学科等を設置した大学(名古屋大学など10数大学)の設置趣意書等を整理してきている。目的2JMDの付加価値の調査ーJMD開設大学のプログラム紹介及び学生募集要項を少しずつ収集し、分析している。大学のメリット、特色等の説明では、国際的学びの体験、コスト面でのメリット、学位の質の保証などが記載される傾向にある。しかし、DDでも国際的学びやコスト面での有利さも同様に説明される傾向にあるので、単一学位、DDとの比較的優位性をさらに検討したい。目的3グローバル化する高等教育市場と労働市場において想定される市場価値(コンピテンシー等)の調査ー同様に上記の資料等でみると、やはりEmployabilityが最も強調されており、学術的水準の高さと同時に労働市場が求める資質・能力を育成する点を力説している。労働市場ではJDとDDの区別にはあまり関心がないようであるが、さらに検討しいていく。研究目的(13)のそれぞれについての進捗・遂行状況を自己評価するに、初年度の計画としてはおおむね順調に進展している。各大学のHP(英語版)にアクセスするときに、大学によってはJMDの頁が見つかりにくいこと、3大学以上によるJMDについては幹事(中核)大学であるかどうかを分別することに時間が多く取られる。なお初年度から、国内の教育系学会、及び国際教育協議会大会(APAIE)で口頭発表も行っている。目的1世界大学ランキングトップ500大学(非英語圏)でのJMD開発状況調査ーTHE世界大学ランキング(2018)に基づき、トップ100(非英語圏37(欧州26))、101200(54(42))、201250(34(21))、251300(24(17))、301350、351400、401500のグループ別に大学(非英語圏(欧州))のリストを作成している。ドイツが多数を占め、次いでオランダ、イタリアなどとなっているが、留学生が占める割合を考慮しながら欧州の国については少なくとも各国1大学を調査対象とし、JMDの現状を調査する(インターネットを中心に)。国内の国際共同連携学科等についても引き続き調査を行う。目的2JMDの付加価値の調査ー調査対象とした大学について、継続的にJMD開設大学のプログラム紹介及び学生募集要項を収集し、分析しする。今年度は特にDDでも国際的学びやコスト面での有利さも同様に説明される傾向にあるので、単一学位やDDとの対比の中でのJDの比較的優位性をさらに調査検討したい。労働市場ではJDとDDの区別にはあまり関心がないようであるが、雇用主等の意向についても新たに調査研究し、JDへの理解が低いとするとその原因が何にあるかも明らかにする。

しかし、DDでも国際的学びやコスト面での有利さも同様に説明される傾向にあるので、単一学位、DDとの比較的優位性をさらに検討したい。目的3グローバル化する高等教育市場と労働市場において想定される市場価値(コンピテンシー等)の調査ー同様に上記の資料等でみると、やはりEmployabilityが最も強調されており、学術的水準の高さと同時に労働市場が求める資質・能力を育成する点を力説している。労働市場ではJDとDDの区別にはあまり関心がないようであるが、さらに検討しいていく。研究目的(13)のそれぞれについての進捗・遂行状況を自己評価するに、初年度の計画としてはおおむね順調に進展している。各大学のHP(英語版)にアクセスするときに、大学によってはJMDの頁が見つかりにくいこと、3大学以上によるJMDについては幹事(中核)大学であるかどうかを分別することに時間が多く取られる。なお初年度から、国内の教育系学会、及び国際教育協議会大会(APAIE)で口頭発表も行っている。目的1世界大学ランキングトップ500大学(非英語圏)でのJMD開発状況調査ーTHE世界大学ランキング(2018)に基づき、トップ100(非英語圏37(欧州26))、101200(54(42))、201250(34(21))、251300(24(17))、301350、351400、401500のグループ別に大学(非英語圏(欧州))のリストを作成している。ドイツが多数を占め、次いでオランダ、イタリアなどとなっているが、留学生が占める割合を考慮しながら欧州の国については少なくとも各国1大学を調査対象とし、JMDの現状を調査する(インターネットを中心に)。国内の国際共同連携学科等についても引き続き調査を行う。目的2JMDの付加価値の調査ー調査対象とした大学について、継続的にJMD開設大学のプログラム紹介及び学生募集要項を収集し、分析しする。今年度は特にDDでも国際的学びやコスト面での有利さも同様に説明される傾向にあるので、単一学位やDDとの対比の中でのJDの比較的優位性をさらに調査検討したい。労働市場ではJDとDDの区別にはあまり関心がないようであるが、雇用主等の意向についても新たに調査研究し、JDへの理解が低いとするとその原因が何にあるかも明らかにする。平成30年度に実施を計画していた専門家へのインタビュー旅費について、東北大学、東京などへの旅費を支出しなかった。その理由は日本比較教育学会でインタビュー時間を確保できたこと、ジュネーブで開催されたEAIE2018大会の会場でインタビューできたことによる。本経費は2019年度に旅費として使用する(特に海外大学調査に一部充当したい)。
イオン照射下における固体中原子移動機構の研究

イオンビーム照射・注入技術は半導体産業における不純物ドーピングや金属材料の表面改質技術など、広い分野で応用されている。しかしながら、イオンビームと固体との相互作用、あるいはイオンビーム照射によって引き起こされる材料特性の変化の機構については、まだ充分には解明されていない。本研究では、イオンビームと固体の相互作用およびイオンビーム照射による材料特性の変化の機構についての基礎的な知見を得る目的で、純Cu単結晶及びCu-lat.%Ni合金単結晶に、300keVのAu+イオンを室温で照射し、注入されたAu原子の深さ分布、及び照射損傷の深さ分布を,ラザフォード後方散乱測定法とイオン・チャンネリング法を組み合わせた方法により調べた。Au+イオンの注入量は2x10^<16>ions/cm^2であった。純Cu単結晶及びCu-lat.%Ni合金単結晶における、注入されたAu原子からのラザフォード後方散乱スペクトルを比較すると、純Cuの深さ分布の半値幅は89nmでCu-lat.%Ni合金の半値幅53nmよりもAu原子が広く分布していることが分かった。またAu原子の注入による損傷の深さについては、純Cuの場合は506nmであり、Cu-lat.%Ni合金では336nmであった。一方、純Cuの場合、TRIM85コードによる注入Au原子の深さ分布の半値幅は29nmであり、損傷の深さは80nmである。純Cu単結晶とCu-lat.%Ni合金単結晶の場合で注入原子の深さ分布及び照射損傷の深さが顕著に異なる現象は、イオンビーム照射下における固体中の原子移動に関する従来から知られている機構のみで説明することは困難である。我々は、本研究結果からイオンビーム照射下における結晶性固体中の原子移動に関して、これまでにすでに知られている機構に加えて、イオンビーム照射中に転位が移動し、そして、その移動する転位によって固体中原子の移動が引き起こされるという、これまでに報告例のない新たな機構が存在することを提案するものである。イオンビームと固体の相互作用、あるいはイオンビーム照射下における材料特性の変は、その基礎的理解と応用目的の両面からこれまで長い間注目を集めてきた。現象を理解するためにこれまでに理論的にも実験的にも多くの研究がなされてきた。それにも拘らず、イオンビームと固体の相互作用の全過程、および引き起こされる材料特性の変化は、必ずしも理解し尽くされているとは言えない。我々は、イオンビームと固体の相互作用、あるいはイオンビーム照射下における材料特性の変化の基礎的な研究をする目的で、純Cuの単結晶およびCu-1at.%Ni合金単結晶を試料として、300keVのAu^+イオンビームを室温で照射し、注入されたAu原子の深さ分布、飛程、および損傷分布をラザフォード後方散乱法により調べた。その結果、純Cuの単結晶の場合とCu-1at.%Ni合金単結晶の場合で、深さ分布、飛程、損傷分布に見過ごすことの出来ない顕著な違いがあることを見出した。イオン照射においては、注入イオンも、はじき出された原子も、イオン化に費やされるエネルギーも、すべて深さ分布する。これらの分布は、今まで一般には、TRIIMCODEを用いて予測する事が出来るものと考えられてきた。ところが、我々が得た上記実験結果は、このような常識が必ずしも通用しないことを示すものである。

換言すれば、これらの結果は、従来から知られているイオン照射下における原子移動の機構のみでは説明が困難なものである。我々は、上記実験事実を説明する、「イオンビーム照射下における固体中原子移動の新たな機構」を提案している。現在は、我々が提案している機構の存在を検証する目的で、組成の大きく異なる合金単結晶試料を用いた実験を行う準備をしている。イオンビームと固体の相互作用、あるいはイオンビーム照射下における材料特性の変は、その基礎的理解と応用目的の両面からこれまで長い間注目されてきた。現象を理解するためにこれまでに理論的にも実験的にも多くの研究がなされてきた。それにも拘らず、イオンビームと固体の相互作用の全過程、および引き起こされる材料特性の変化は、必ずしも理解し尽くされているとは言えない。我々は、イオンビームと固体の相互作用、あるいはイオンビーム照射下における材料特性の変化の研礎的研究をする目的で、純Cuの単結晶およびCu-1at.%Ni合金単結晶を試料として、300keVのAu^+イオンビームを室温で照射し、注入されたAu原子の深さ分布・飛程、および損傷分布をラザフォード後方散乱法により調べた。その結果、純Cuの単結晶の場合とCu-1at.%Ni合金単結晶の場合で、深さ分布・飛程、損傷分布に見過ごすことの出来ない顕著な違いがあることを見出した。イオン照射においては、注入イオンも、はじき出された原子も、イオン化に費やされるエネルギーも、すべて深さ分布する。これらの分布は、今まで一般には、TRIIM-CODEを用いて予測することが出来るものと考えられてきた。ところが、我々が得た上記実験結果は、このような常識が必ずしも通用しないことを示すものである。現在は、我々が提案している機構の存在を検証する目的で、組成の種々大きく異なる合金単結晶を試料として、300keVのAu^+イオンビームを低温(液体窒素温度)で照射し、注入されたAu原子の深さ分布・飛程、および損傷分布をラザフォード後方散乱法により調べている。
イネの核輸送複合体αサブユニットに結合するタンパク質の機能解析

本研究の目的は、光照射によって発現の低下する核輸送複合体αサブユニット、イネインポーティンα1a(IMPα1a)に特異的に結合するタンパク質を単離することによって、光環境応答に関わる可能性のある新規な核タンパク質を同定することである。実験はほぼ計画どおり行われ、期待通りの成果が得られた。(1)cDNAの全塩基配列決定終了:IABP4cDNAは推定分子量122Kの新規なタンパク質のコード領域全体を含み、シロイヌナズナにも2番染色体上にホモログが存在することがわかった。IABP4タンパク質は、TPR配列を含むN末端側領域ではマウスのリン酸化核タンパク質TSPとも相同性を示すが、SH2ドメインへの結合に必要なC末端部分では相同性が低く、IABP4がTSPと同じ機能を持つとは考えにくい。ただし、C末端部分には推定核局在化シグナルが見いだされた。(2)発現様式の解析:RT-PCRにより、黄化芽生えで光照射によって発現が低下することを示す結果が得られた。(3)IMPα1aとの結合の検証:大腸菌で発現・精製したタンパク質を用いて、非変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動による結合アッセイ法によって、IABP4のC末端部分はIMPα1aと複合体を形成することが確かめられた。今後はIABP4の核局在性を調べるとともに、遺伝子破壊株や形質転換植物を利用した機能解析が必要である。2.IMPα1aカラムによるアフィニティークロマトグラフィーにより、イネ黄化葉の抽出液から結合タンパク質の単離・精製を試み、3つの結合タンパク質のN末端アミノ酸配列を解読できた。そのうちproline-rich proteinと相同性を示すものについてはcDNAが得られ、黄化芽ばえで光照射によって発現が低下することが明らかになった。本研究の目的は、光により負の発現制御を受ける核輸送複合体αサブユニット、イネインポーティンα1a(IMPα1a)に特異的に結合するタンパク質を単離し、機能を明らかにすることによって、光環境応答に関わる可能性のある新規なタンパク質因子を同定することである。今年度の成果は下記の通りである。1.スクリーニングによって単離されたIMPα1a結合タンパク質の解析9-10年度の奨励研究(A)09740593において、タンパク質間相互作用を利用したスクリーニング法(Far Western法)によって、イネ黄化葉由来のcDNAライブラリーから、約4kbpのサイズのcDNAクローン(IABP4)を得た。その部分塩基配列からマウスの核局在リン酸化タンパク質であるTSP(TPR-containing,SH2-binding phosphoprotein)と相同なタンパク質をコードしている可能性が予想されたので、全塩基配列決定を試みたが、今年度は5'末端的1.6kbp、3'末端的0.8kbpの部分を除き決定にいたらなかった。しかしながら、解読された領域の塩基配列はIABP4がマウスTSPの相同タンパク質であることをいっそう支持するものであった。今後は、全塩基配列決定を早急に行い、大腸菌で発現させたタンパク質を用いて機能の解析を行う予定である。2.アフィニティークロマトグラフィーによるIMPα1a結合タンパク質の単離IMPα1aカラムによるアフィニティークロマトグラフィーにより、イネ黄化葉の抽出液からIMPα1a結合タンパク質の精製を試みた結果、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動で多数のバンドが検出された。これらのうち比較的量の多い64,62,55,50,42,35kDのポリぺプチドについてN末端のアミノ酸配列決定を行ったが、いずれも配列が得られなかった。現在、ポリペプチドを断片化し、内部のアミノ酸配列の決定を試みている。

本研究の目的は、光照射によって発現の低下する核輸送複合体αサブユニット、イネインポーティンα1a(IMPα1a)に特異的に結合するタンパク質を単離することによって、光環境応答に関わる可能性のある新規な核タンパク質を同定することである。実験はほぼ計画どおり行われ、期待通りの成果が得られた。(1)cDNAの全塩基配列決定終了:IABP4cDNAは推定分子量122Kの新規なタンパク質のコード領域全体を含み、シロイヌナズナにも2番染色体上にホモログが存在することがわかった。IABP4タンパク質は、TPR配列を含むN末端側領域ではマウスのリン酸化核タンパク質TSPとも相同性を示すが、SH2ドメインへの結合に必要なC末端部分では相同性が低く、IABP4がTSPと同じ機能を持つとは考えにくい。ただし、C末端部分には推定核局在化シグナルが見いだされた。(2)発現様式の解析:RT-PCRにより、黄化芽生えで光照射によって発現が低下することを示す結果が得られた。(3)IMPα1aとの結合の検証:大腸菌で発現・精製したタンパク質を用いて、非変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動による結合アッセイ法によって、IABP4のC末端部分はIMPα1aと複合体を形成することが確かめられた。今後はIABP4の核局在性を調べるとともに、遺伝子破壊株や形質転換植物を利用した機能解析が必要である。2.IMPα1aカラムによるアフィニティークロマトグラフィーにより、イネ黄化葉の抽出液から結合タンパク質の単離・精製を試み、3つの結合タンパク質のN末端アミノ酸配列を解読できた。そのうちproline-rich proteinと相同性を示すものについてはcDNAが得られ、黄化芽ばえで光照射によって発現が低下することが明らかになった。
DNA傷害が腹部大動脈瘤の形成および進展に与える影響の検討

腹部大動脈瘤は無症状で進行し、大動脈瘤が破裂した場合の死亡率は60%以上と、予後不良な疾患である。大動脈瘤の内腔側には強い動脈硬化病変があり、瘤の発生に動脈硬化が強く関係していると考えられている。近年、血管平滑筋細胞のDNA傷害が、細胞老化やアポトーシス、炎症を促進し動脈硬化の進展に影響を及ぼしていることが報告された。しかし、DNA傷害と大動脈瘤形成の関係を報告した研究は未だ無い。本研究では、腹部大動脈瘤モデルマウスを作成し、DNA傷害およびDNA傷害応答と大動脈瘤の形成および進展との関連について検討を行い、新たな治療法を模索する。
うま味感覚における相乗効果の発現メカニズム

うま味の代表物質であるグルタミン酸ナトリウム(MSG)応答には、グルタミン酸受容体(GluR)が味細胞に存在し、それらの介在による複数のメカニズムが考えられている。本研究課題の開始に先立って、C57BL/6Jマウスの味細胞を用いたホールセルパッチクランプ法による応答記録からMSG単独刺激、MSG+IMPの混合刺激に対して3タイプの応答(一過性内向き電流応答、持続性内向き電流応答、外向き電流応答)を示し、混合刺激では単独刺激に比べて2タイプの内向き電流応答が顕著に増大することを既に報告し、これらを相乗効果応答とみなした。本研究の14年度では、上述した2つの内向き電流応答を指標に、これらの電気生理学的な解析から、Gタンパク質がうま味のトランスダクションに関与しているかどうかを、Gタンパク質不活性化剤であるGDPβSを用いて検討を行った。味刺激液としては10mM MSG+0.5mMIMPを用いた。ホールセル形成後、510分放置しGDPβSを拡散させた後に、味刺激を行った。その結果、応答の無い細胞が70%、外向き電流応答のみを示すものが30%と言う結果を得た。これはGDPβSを添加していない先の結果とは全く異なる結果となった。すなわち、相乗効果応答に相当する応答は示されなかった。この結果においてGDPβS添加により内向き電流応答が得られなかったことから、内向き電流応答には、Gタンパク質が関与していることが示唆される。どのタイプのGタンパク質が関与しているのかを解明するには、更なる検討が必要である。また、これまでの結果より外向き電流応答にはmGluR4の関与が示唆されていたが、Gタンパク質不活性化剤であるGDPβSを用いているにもかかわらず、外向き電流応答が得られたことから、外向き電流応答にはmGhIR4は関与していない可能性が示された。外向き電流応答のメカニズムについての検討も今後の課題である。
糖尿病眼合併症と新治療薬アルドースリダクターゼ阻害剤ー基礎的研究ー

世界で開発されているアルドース還元酵素阻害剤(ARI)の中で最も強力とされていたヒダントイン誘導体系薬剤(ソルビニール, Mー79175など)は,ヒトに対して投与すると,皮膚発診などの副作用が出現したことから現時点で臨床応用されることは困難となってきた.それに代わって注目されている薬剤はカルボン酸誘導体である.われわれは,この中で最も代表的や薬剤であるICI 128,436(Statil, ICI, UK)の実験的ラット糖白内障に対する効果を観察した.ガラクトース白内障は25%ガラクトース含有食餌を投与,糖尿病性白内障はストレプトゾトシン経尾静脈投与をそれぞれ生後3週齢ラットに対し行い作成した.結果としてStatilは両白内障発症を抑制した.さらにいったん発症した白内障を治癒せしめた.一般的なARIの白内障に対する効果は極めて劇的で動物実験といえども過去において前例はない.また, ARIにより主たる白内障治癒機転は赤道部における再生線維の新たなる崩壊抑制である.その結果,治癒はまず赤道部から起こり,次に前皮質,最後に後皮質が修復されることが判明した.動物実験でこのように劇的な効果を有するARIもヒトに対しても同様な効果を持つかどうかは不明である.なぜならヒト糖尿病性白内障もARが起因酵素として発症しているかどうかが判らないからである.従ってわれわれは,糖尿病症例に対する白内障嚢内摘出術によってえられた水晶体に抗ヒトAR血清を用いた免疫組織化学的観察を行った.約三分の一の症例に正常水晶体でみられた上皮ならびに表層皮質のAR局在に加え,前・後皮質の表層に糖白内障ラットで観察されたと全く同様の異常局在が認められた.これらの事実からわれわれはヒト白内障もARが起因酵素となって発症する可能性が極めて高いと結論した.つまり, ARIによってヒト糖尿病性白内障が治療できる可能性もあることを示唆した.研究実績の概要を水晶体,角膜の個々につき述べる。角膜:50%ガラクトース含有食にてラットを56週間飼育した。その半数にはアルドースリダクターゼ(AR)阻害剤(M-7.9175)を同時に投与した。対照群は通常研究用飼料で飼育した。ガラクトース血症および正常群ラット角膜におけるAR分布を免疫組織化学的に検索すると両者とも角膜上皮と内皮細胞層が染色された。上皮では両者の分布様式には差があり後者では均一に染色されるのに反し前者では、基底細胞層が強く染色されガラクトース血症ラットでは角膜上皮基底細胞にのみAR活性が上昇することが示唆された。またガラクトース血症ラット角膜上皮基底膜部には、光顕・電顕的観察で点状沈着物や基底膜二重形成などの所見が高頻度に観察された。同時AR阻害剤投与群や正常対照群ではその病変はほとんど観察されなかった。この実験結果から最近ヒトにおいて存在されるとされている糖尿病性角膜上皮障害の状態は、基底細胞の機能異常の結果基底膜部に、病変が生じることがあると考えそれらは、ARによって若起されると推測した。水晶体:25%ガラクトース食を50gラットに投与し以下4種類のAR阻害剤を投与し白内障抑制効果を組織学的に検索した。(1)CT-112,(2)M79175,(3)ONO-2235,(4)ICI128,436.(1)(2)は点眼投与(3)(4)は全身投与である。明確な効果が認められたのは(2),(4)であり、(1)(3)にはほとんどなかった。(2)の点眼液の濃度では0.010.05%の間に、至適濃度があるものと考えられた。また(2),(4)にはいったん成立した白内障も透明化(AR阻害剤-reversal)させる効果があることが判った。形態学的およびAR免疫組織化学的検索からAR阻害剤-reversal)の本質は赤道部で再増殖する水晶体線維の新たなる崩壊防止であると推測した。このことからヒト臨床に応用する場合も若年者により効果大であると考えられる。世界で開発されているアルドース還元酵素阻害剤(ARI)の中で最も強力とされていたヒダントイン誘導体系薬剤(ソルビニール, Mー79175など)は,ヒトに対して投与すると,皮膚発診などの副作用が出現したことから現時点で臨床応用されることは困難となってきた.それに代わって注目されている薬剤はカルボン酸誘導体である.われわれは,この中で最も代表的や薬剤であるICI 128,436(Statil, ICI, UK)の実験的ラット糖白内障に対する効果を観察した.ガラクトース白内障は25%ガラクトース含有食餌を投与,糖尿病性白内障はストレプトゾトシン経尾静脈投与をそれぞれ生後3週齢ラットに対し行い作成した.結果としてStatilは両白内障発症を抑制した.さらにいったん発症した白内障を治癒せしめた.一般的なARIの白内障に対する効果は極めて劇的で動物実験といえども過去において前例はない.また, ARIにより主たる白内障治癒機転は赤道部における再生線維の新たなる崩壊抑制である.その結果,治癒はまず赤道部から起こり,次に前皮質,最後に後皮質が修復されることが判明した.動物実験でこのように劇的な効果を有するARIもヒトに対しても同様な効果を持つかどうかは不明である.なぜならヒト

糖尿病性白内障もARが起因酵素として発症しているかどうかが判らないからである.従ってわれわれは,糖尿病症例に対する白内障嚢内摘出術によってえられた水晶体に抗ヒトAR血清を用いた免疫組織化学的観察を行った.約三分の一の症例に正常水晶体でみられた上皮ならびに表層皮質のAR局在に加え,前・後皮質の表層に糖白内障ラットで観察されたと全く同様の異常局在が認められた.これらの事実からわれわれはヒト白内障もARが起因酵素となって発症する可能性が極めて高いと結論した.つまり, ARIによってヒト糖尿病性白内障が治療できる可能性もあることを示唆した.
希土類イオンドープ有機無機複合体の高次機能化

本年度の研究で明らかになった主な知見1.ゾル-ゲル法により近紫外可視域が透明なEu^<3+>イオンドープ有機無機複合体を作製することができた。この複合体はSiOSi結合を骨格としていることから化学的耐久性に優れ、かつ透明体であることから,新規光学材料に適用できることを見出した。また,フルオロ(クロロ)プロピル基を有するシリコンアルコキシドを出発原料に用いることにより、Eu^<3+>イオンの第一配位球の配位子場を擬似ハライドガラス構造に制御できた。2.エキシマレーザー照射により、複合体中のEu^<3+>イオンをEu^<2+>イオンに効率よく光還元することができた。Eu^<3+>-Clの電荷移動遷移に相当するエネルギー(波長)を照射すると還元効率が一番高くなることから,光還元反応はEu^<3+>-C1結合がラジカル的に開裂し、Cl・はEtOHにトラップされ、Eu^<3+>・はEu^<2+>に還元されると推測した。3.有機官能基の種類および量を変化させることにより,近紫外域の発光波長,発光波長幅および蛍光寿命を自在に制御できることを見出した。複合体中のハロプルピル基が多いものほど,発光波長は短波長側へシフトし,蛍光寿命が長くなったことからも,Eu^<2+>イオンまわりの配位子場はハライドガラス類似になったことが明らかになった。4.フルオロプロピル基含有シリコンアルコキシドをEu^<2+>イオンに対して50倍モル量用いてEu^<2+>イオンドープ有機無機複合体を作製したものの光学特性は最大発光波長420nm,量子効率10%であることから,このものは近紫外域波長可変固体レーザー材料として非常に高いポテンシャルがあることが確認できた。本年度の研究で明らかになった主な知見1.有機官能基としてフルオロプロピル基もしくはクロロプロピル基を有するシリコンアルコキシドを出発原料として、ゾルーゲル法により近紫外可視域が透明なEu^<3+>イオンドープ有機無機複合体を作製することができた。この複合体は、SiOSi結合を骨格としていることから化学的耐久性が高く、無色透明であることから光学材料として適用可能であることを見出した。2.有機官能基(フルオロプロピル基もしくはクロロプロピル基)を変えることにより、Eu^<3+>イオンの第一配位球のの環境を変えることができた。すなわち、有機官能基によりEu^<3+>イオンまわりの結合状態を制御することが可能となった。したがって、Eu^<3+>イオンまわりは擬似的にハライドガラス類似の構造をとっていることが推測できる。3.錯体化したEu^<3+>イオンをドープした有機無機複合体にエキシマレーザーを照射することにより、Eu^<3+>イオンをEu^<2+>イオンに効率よく還元することができた。また、この還元効率はレーザー照射時の照射波長に依存し、Eu^<3+>-Clの電荷移動遷移に相当するエネルギー(波長)が一番効率が高いことを見出した。このことから、レーザー照射によりEu^<3+>-Cl結合がラジカル的に開裂し、Cl・はEtOHにトラップされ、Eu^<3+>・はEu^<2+>に還元されると推測した。4.錯体化したEu^<2+>イオンの蛍光特性は有機官能基により、このことにより近紫外域における発光波長位置や発光波長幅を変化させることが可能であることを見出した。すなわち、近紫外域の発光波長および発光波長幅を自在に変えることが可能な蛍光体が作製可能でありことを今回見出し、このことは近紫外域固体レーザーの開発に大きく近づいたといえる。4.フルオロプロピル基含有シリコンアルコキシドをEu^<2+>イオンに対して50倍モル量用いてEu^<2+>

イオンドープ有機無機複合体を作製したものの光学特性は最大発光波長420nm,量子効率10%であることから,このものは近紫外域波長可変固体レーザー材料として非常に高いポテンシャルがあることが確認できた。
磁場散乱のレゾナンスにみるアハラノフ・ボーム効果

本研究では、2次元の簡単な散乱系のレゾナンスを通してアハラノフ・ボーム量子効果を追究した。散乱系は、4つの散乱物(2つの障害物と2つの有界な台をものポテンシャル)から成り、障害物が2つのポテンシャルの台の間に位置し、磁場を完全に遮蔽している量子系を研究対象とした。磁場は、古典粒子の運動に関与しないが、量子力学にしたがう粒子は、障害物の外部で消滅しないベクトルポテンシャルからの影響を受ける。散乱物の間の補足現象によって、レゾナンスが実軸近傍に生成されるが、その位置に磁束のみならず障害物の位置が関わることを示した。量子力学に従う粒子が磁場の中を運動するとき、磁場のみならず、それを生成するベクトルポテンシャル自身もその運動に関与する。量子力学の根幹に関るこの現象は、アハラノフ・ボーム効果(Aharonov-Bohm効果)、通称AB効果とよばれている。本研究では、スペクトル・散乱理論において培われた漸近的手法を駆使し、2次元磁場の散乱系において、捕捉現象によってレゾナンスが実軸近傍にどのように生成され、AB効果がその分布にどのように関与するかを解析する。レゾナンス問題は、数学的散乱理論の現在を主導している中心的な研究課題のひとつであり、精力的な研究活動が欧米において展開されている。しかし、本研究で展開される研究課題「磁場散乱のレゾナンスにみるAB効果」は、他に類を見ない独自の試みである。本年度に得られた結果について述べる。4つの散乱物(磁場を遮蔽する2つの障害物と十分に離れた2つの有界な台(support)を有するポテンシャル)から構成される散乱系を研究対象とした。2つの台の間における捕捉現象によって生成されるレゾナンスの位置にAB効果がいかに関与するかを解明した。得られた結果は3編の論文に纏め、現在投稿中の段階にある。また、これらの結果について、Pacific RIM conferenceのスペクトル理論セッションの基調講演として、さらにナント大学(フランス)での解析セミナーで講演を行った。量子力学の根幹に関るこの現象は、アハラノフ・ボーム効果(Aharonov-Bohm効果, AB効果)とよばれている。本研究では、スペクトル・散乱理論において培われた漸近的手法を駆使し、2次元磁場の散乱系において、捕捉現象によって実軸近傍に生成されるレゾナンスの分布にAB効果がどのように関与するかを解析する。本年度に得られた研究成果について述べる。少数個(3個あるいは4個)のソレノイド磁場による散乱系において、レゾナンスの位置にAB効果がいかに関与するかを解明した。研究対象とする散乱系は、量子が有する波動性と粒子性がともに顕在する簡単かつ重要な量子系である。波動性は、磁場を生成するベクトルポテンシャルによるAB効果を通して波動関数の位相変化に現れ、一方、粒子性は、捕捉現象によって記述される。得られた結果は、レジュメ形式の論文(Proc.Japan Acad.Ser.A)を通して公表し、いくつかの小規模な研究セミナーの場でも報告してきた。また、この結果は、2個の場合について昨年度に得られた結果(Adv.in Math.)の改良にもなっている。さらに、研究分担者の岩塚(京都工芸繊維大学)は、波動現象のレゾナンス問題で優れた研究業績があるVodev教授をナント(Nantes)大学(フランス)から招聘し、京都大学数理解析研究所の作用素論セミナーの場で講演を行った。量子力学の根幹に関るこの現象は、アハラノフ・ボーム効果(通称AB効果)とよばれている。レゾナンス問題は、スペクトル理論の現在を主導する中心的な課題のひとつであり、最近は、磁場に関わるスペクトル理論の研究が欧米において活発に展開されている。本年度は、Workshop “Magnetic fields and semi-classical analysis"が5月にRennes (フランス)で開催され、招待講演を行った。本年度の研究成果について述べる。少数個(3個あるいは4個)のソレノイド磁場による散乱系において、磁場の中心間で生じる捕捉現象によって生成されるレゾナンスの位置へのAB効果の関与を解明した。昨年、レジュメ形式で公表した論文を本格的な論文に仕上げ、国際学術誌に投稿した。好意的な査読結果を得て、修正正原稿を再提出している段階にある。また、この論文において基本的な役割を担う、アハラノフ・ボームハミルトニアンのレゾルベント核の前方方向における特異な漸近挙動について、その結果を公表した。さらに、2篇の関連論文の掲載も決定している。研究分担者筧は、磁場を有するシュレディンガー方程式の解の構造について対称空間上での幾何解析を行った。また、数理解析研究所の研究集会を主催した。

科研費は、研究協力者一瀬(金沢大学・名誉教授)が主催した同研究所の共同研究(作用素ノルムTrotter・加藤積公式の研究)の実施経費の一部にも配分された。本研究では、2次元の簡単な散乱系のレゾナンスを通してアハラノフ・ボーム量子効果を追究した。散乱系は、4つの散乱物(2つの障害物と2つの有界な台をものポテンシャル)から成り、障害物が2つのポテンシャルの台の間に位置し、磁場を完全に遮蔽している量子系を研究対象とした。磁場は、古典粒子の運動に関与しないが、量子力学にしたがう粒子は、障害物の外部で消滅しないベクトルポテンシャルからの影響を受ける。散乱物の間の補足現象によって、レゾナンスが実軸近傍に生成されるが、その位置に磁束のみならず障害物の位置が関わることを示した。研究目的とした課題について3編の論文を書き上げ、昨年度は投稿中の状況にあった論文が2016年に掲載されることが決定し、当初の目的は達成できたものと判断できる。現在は、得られた結果のさらなる一般化を目指している。数学解析本研究課題の最終年度になる来年度は、研究実績の概要で述べたレジュメ形式で公表している論文を本格化させる。研究成果の講演について、フランスのレンヌ(Rennes)大学(フランス)からワークショップ(Magnetic Field and Semi-Classical Analysis)への招待を受けている。また、国内では、京都大学数理解析研究所の研究集会「散乱極と測地線の幾何の再解釈と新展開」(代表者・伊藤健一(神戸大学))から講演依頼を受けている。さらに、来季への研究課題の準備として、一直上に位置する3個の障害物による散乱におけるレゾナンス問題を考え、3個のソレノイド磁場による散乱のレゾナンス問題との類似点を探る。研究分担者筧(岡山大学)は、研究課題への幾何学的側面からのアプローチを継続課題として取り組むとともに、数理解析研究所での研究集会「スペクトル・散乱理論とその周辺」を主催する。また、新規に研究協力者として加わる一瀬(金沢大学・名誉教授)は、経路積分からの手法を駆使し、閉じた古典軌道からレゾナンスが生成されるメカニズムについて、物理的な視点に基づく直感的な解釈を模索する。研究実績の概要で述べたように、研究目的とした課題について3編の論文を書き上げ、現在投稿中の状況にある。初年度の研究計画は十分に達成できたものと判断できる。下記に記した論文(Adv. Math.掲載)の結果(2個のソレノイド磁場散乱に対する)を3、4個のソレノイド磁場による散乱のレゾナンスにおいてアハラノフ・ボーム効果がいかに反映されるかを解析する。具体的には、ソレノイドの個数が増すと、アハラノフ・ボーム効果によって波動関数の位相がより複雑に変化するが、その変化がレゾナンスの位置にいかに反映されるかをみる。その結果は磁束に加え、ソレノイド磁場の配置にも深く関係することが予想される。得られた結果の一部は、すでに小規模なセミナーで話をしているが、それを論文として纏め上げる。
原子レベルでの結晶成長機構(総括班)

本年度は本領域が発足した最初の年度であり,次の5つの主要研究項目のもとで研究を行なった。A01)結晶成長理論。この項目に関しては,先ず多元核形成理論の構築を行ない,同時に形態形成の理論展開と分子線エピタキシ法の計算機シミュレ-ション等を行なった。A02)核形成と成長のカイネティクス。本項目では,分子線エピタキシ法および走査検電子顕微鏡内での結晶成長や電流による核形成の制御を通して核形成や表面拡散に関する実験的研究を行なった。これにより,分子線エピタキシにおいても原子ステップ近傍では成長は熱平衡に近い状態で起っていることが示された。A03)成長表面と界面構造。本項目ではX線および電子線を用いて成長界面に関する情報を得た。X線に関しては表面X線回折やCTR散乱法により表面12原子層の構造を調べた。又,電子線に関してはREM法やRHEED法を用いて成長表面の構造や不純物原子と表面構造の関係を調べた。A04)エピタキシ機構。この項目に関しては特にヘテロエピタキシに重点を置き研究を行なった。基板と格子定数が異る結晶を成長させるときに発生する様々な特異な成長の振舞いを特に元素及び化合物半導体を例にとり調べた。主な研究テ-マとしては,格子緩和の位置,欠陥発生,バッファ層の導入の影響,成長の初期過程,界面での原子置換反応等である。A05)環境層と成長機構。本項目では主として融液成長および溶液成長のような濃厚環境相の場合の成長機構を環境層側に注目し研究した。研究手段としては走査型トンネル顕微鏡,レ-ザ光散乱顕微鏡,エリプソメ-タ等を用い,溶液中の結晶表面構造,溶液構造,擬似液体層の振舞等につき研究を行なった。
汚染地下水土壌からの揮発性有機塩素化合物の脱着及び浄化促進方法に関する研究-クラスター分解水の利用-

トリクロロエチレン等の揮発性有機塩素化合物による地下水汚染は、早急に解決を要する問題である。汚染された地下帯水層を浄化するためには、まず、土壌粒子に吸着されている有機塩素化合物を水相へ脱着させる必要がある。過去の研究によれば、地下水中の有機塩素化合物は、水素結合により分子集団(クラスター)を形成している水中から排除されること(疎水性反応)により、土壌粒子に吸着されることが解明されている。従って本研究では、この水分子集団を分解すれば、土壌粒子への吸着を減少、即ち、土壌粒子からの脱着を促進することが可能であると考え、汚染地下水を効率的に浄化するための基礎として、クラスター分解水を利用して有機塩素化合物の水相から土壌粒子への吸着・汚染土壌粒子から水相への脱着の平衡及びそれらの速度を実験的に検討することとした。本研究では、核磁気共鳴分析(NMR)により水のクラスターを減少させることが証明されている超音波ホモジナイザーによる振動を、水分子集団を分解する方法として採用した。また、実験に供する揮発性有機塩素化合物としてトリクロロエチレン(TCE)を採用した。吸着平衡及び吸着速度は、土壌とTCEを含むクラスター分解水を回分式に攪拌混合することにより測定した。また、脱着平衡及び脱着速度は、吸着実験後の土壌を利用して回分式に測定した。クラスター分解水とそうでない水を利用した場合の回分式実験の結果を比較すると、前者の方が、吸着平衡及び吸着速度が減少し脱着平衡及び脱着速度が増加する傾向が得られた。これは、超音波ホモジナイザーを利用したクラスター分解水による汚染土壌浄化の可能性・有効性を示唆する結果であった。
非線型クライン・ゴルドン方程式の散乱及び逆散乱問題について

今年度は、或る非線型シュレディンガー方程式の逆散乱問題と、場の量子論に関する或る線型クライン・ゴルドン方程式の散乱及び逆散乱問題について考察を行った。以下に詳細を記す。A:昨年度に得られた「非線型シュレディンガー方程式に関する散乱の逆問題」の主結果を改良することが出来た。当該問題のテーマは「既知な散乱データを用いて未知な相互作用ポテンシャルVを同定する」ことである。昨年度までの状況は1.FV(Vのフーリエ変換の意)のマクローリン係数を同定する。2.マクローリン級数に基づいてFVが決まる。更に逆フーリエ変換によりVが一意に同定される。なる流れでVが同定された。手順1が得られれば手順2は自明であるため、手順1が重要なステップとなる。昨年度に得られた手法では、FVの各マクローリン係数を同定するためには、多数回の極限操作が必要とされた。これに対して、今年度は極限操作の回数を高々2回に抑える手法を開発した。この事実は逆問題においては重要な成果である。なお得られた結果は査読付学術雑誌に投稿予定である。B:更に、量子場に関する線型クライン・ゴルドン方程式について、散乱の順問題と逆問題を考察した。このモデルは、作用素値超関数を未知とする方程式である。これに対して、当該問題は、既存の手法を応用することにより、通常の(複素数値関数を未知とする)線型クライン・ゴルドン方程式の議論に移せることを示した。なお得られた結果は査読付学術雑誌に投稿中である。今年度は1:非線型分散型方程式に関する逆散乱問題、2:Scaling作用素に関するソボレフ型不等式について研究し、それらの成果を学術雑誌へ投稿し、研究集会等で発表した。以下、これら2件の研究成果を列記する。1:線型摂動項並びに非局所的非線型項を持つシュレディンガー方程式、及び、半相対論的ハートリー方程式に関する散乱の逆問題を考察した。本研究における散乱の逆問題とは「摂動項を構成する未知ポテンシャルを散乱データから再構成する」ことである。今年度の成果は「ポテンシャルが、未知パラメータを付随する湯川型ポテンシャルである場合、散乱データを用いることで未知パラメータを同定する公式を得た」ことである。この結果は、考察した方程式に関連の或る物理現象に於いて、未知の物理現象パラメータを解明する問題への応用が期待される。証明中重要となる概念として、伸張パラメータの解析、強レゾルベント収束の議論、ソボレフ不等式の最良定数等が挙げられる。なお得られた結果は学術雑誌「Comm. Partial Differential Equations」に掲載予定である。2:本研究は北海道大学の小澤徹氏との共同研究である。Scaling作用素(以下S)は、伸張作用素の生成作用素となる重み付き微分作用素であるが、本研究ではまず「ユークリッド空間の任意の開集合において、Sに関するソボレフ型不等式が成り立つこと」を示した。この不等式はハーディの不等式と深い関連があり、調和解析学や偏微分方程式論に於ける諸問題への応用が期待される。更に、Sに関するソボレフ型不等式を応用することで、或るハーディ型不等式を改良することが出来た。なお得られた結果は学術雑誌「Communications in Contemporary Mathematics」に掲載予定である。今年度は1:非線型シュレディンガー方程式の解に関する最大存在時間、2:ハートリー型方程式に関する逆散乱問題について研究し、それらの成果を学術雑誌へ投稿(2については準備中)し、研究集会等で発表した。1:空間1次元上の或る時間依存型非線型シュレディンガー方程式について考察した。対象となる非線型項は「複素係数を含んだ劣臨界冪項」という極めて非線型性の強いものであり、方程式の解に対しては未解決な部分が多い。今年度の成果は「初期値が小さい場合に於ける、解の最大存在時間に関する非自明な下からの評価を得た」ことである。証明中重要となる概念として「修正自由解」が挙げられる。2:ハートリー型方程式に関する散乱の逆問題を考察した。本研究に於ける散乱の逆問題とは「摂動項を構成する未知ポテンシャルを散乱データから同定する」ことである。これまで、(I)Vが一定の減衰条件、可積分条件、そして球対称条件を満たすと仮定した場合又は(II)Vが特定の形状(例として未知係数を含んだ湯川型ポテンシャル等)をしていると仮定した場合による結果があった。今年度の成果は、「未知なポテンシャルVが、一定の減衰条件、可積分条件、そして軸対称条件(これは球対称条件より弱い)を満たすと仮定した場合、Vを同定する公式を得た」ことである。この結果は、特定の形状を仮定すること無く、(球対称とは限らない)Vを同定できる特色があり、実用面での応用が期待される。証明中重要となる概念として、伸張パラメータの解析が挙げられる。以下に詳細を記す。

昨年度までの状況は1.FV(Vのフーリエ変換の意)のマクローリン係数を同定する。2.マクローリン級数に基づいてFVが決まる。更に逆フーリエ変換によりVが一意に同定される。なる流れでVが同定された。手順1が得られれば手順2は自明であるため、手順1が重要なステップとなる。昨年度に得られた手法では、FVの各マクローリン係数を同定するためには、多数回の極限操作が必要とされた。これに対して、今年度は極限操作の回数を高々2回に抑える手法を開発した。この事実は逆問題においては重要な成果である。なお得られた結果は査読付学術雑誌に投稿予定である。B:更に、量子場に関する線型クライン・ゴルドン方程式について、散乱の順問題と逆問題を考察した。このモデルは、作用素値超関数を未知とする方程式である。これに対して、当該問題は、既存の手法を応用することにより、通常の(複素数値関数を未知とする)線型クライン・ゴルドン方程式の議論に移せることを示した。なお得られた結果は査読付学術雑誌に投稿中である。
マイクロマシン用Si微細構造の疲労特性評価

開発が進められているマイクロマシンの可動機構には,弾性ヒンジ等の弾性変形を利用した構造が多用されている.このような微小構造では製造過程で生じる切り欠き部,段差等の応力集中部が存在する.微小材料・構造では一般的なバルク材料と著しく異なる特性が予想され,また,微小機構では1サイクルの運動量が小さいため,通常の機械部品と比べ非常に大きな繰返し数・速度負荷が要求される.本研究では,微小材料・構造の疲労現象の解明,信頼性向上に寄与することを目指し,応力集中部を持つ試験片に対し,静的強度・疲労強度の評価を行う.以下に本研究で得られた成果を箇条書きで示す.1.開発した微小材料疲労試験機の動作確認を行い,微小材料の四点曲げ疲労試験が可能であることを確認した.試験片の変形計測でのコンピュータ画像処理による変位計測アルゴリズムを改善した.2.試験片に与えられる最大変位と最大繰返し速度の関係をエネルギー法により求めた.疲労試験は変位制御で行うが,理論値上限の約半分の繰返し速度が試験条件として適切であることを示した3.単結晶Siに異方性エッチングを利用してV溝切欠きの導入を行った.SEM観察により,(111)結晶面が露出すること,切欠き底半径はサブミクロンオーダの十分な鋭さを持っていることが確認できた.4.静的強度に関して,切欠きをき裂と見なすことにより破壊靭性により強度評価が可能なことを示した.ただし,切欠深さが小さい場合,破壊靭性による推定は適用できず静的強度は増加する傾向がある.5.疲労強度に関して,疲労試験を10^6回まで実施し,試験片側面から切り欠き底近傍の変化を観察した.今回の試験条件では,疲労現象は認められない結果となった.開発が進められているマイクロマシンの可動機構には,弾性ヒンジ等の弾性変形を利用した構造が多用されている.このような微小構造では製造過程で生じる切り欠き部,段差等の応力集中部が存在する.微小材料・構造では一般的なバルク材料と著しく異なる特性が予想され,また,微小機構では1サイクルの運動量が小さいため,通常の機械部品と比べ非常に大きな繰返し数・速度負荷が要求される.本研究では,微小材料・構造の疲労現象の解明,信頼性向上に寄与することを目指し,応力集中部を持つ試験片に対し,静的強度・疲労強度の評価を行う.以下に本研究で得られた成果を箇条書きで示す.1.開発した微小材料疲労試験機の動作確認を行い,微小材料の四点曲げ疲労試験が可能であることを確認した.試験片の変形計測でのコンピュータ画像処理による変位計測アルゴリズムを改善した.2.試験片に与えられる最大変位と最大繰返し速度の関係をエネルギー法により求めた.疲労試験は変位制御で行うが,理論値上限の約半分の繰返し速度が試験条件として適切であることを示した3.単結晶Siに異方性エッチングを利用してV溝切欠きの導入を行った.SEM観察により,(111)結晶面が露出すること,切欠き底半径はサブミクロンオーダの十分な鋭さを持っていることが確認できた.4.静的強度に関して,切欠きをき裂と見なすことにより破壊靭性により強度評価が可能なことを示した.ただし,切欠深さが小さい場合,破壊靭性による推定は適用できず静的強度は増加する傾向がある.5.疲労強度に関して,疲労試験を10^6回まで実施し,試験片側面から切り欠き底近傍の変化を観察した.今回の試験条件では,疲労現象は認められない結果となった.マイクロマシンの可動機構には,弾性ヒンジ等の弾性変形を利用した構造が多用されている.このような微小構造物では製作過程で生じる切欠き部,段差等の応力集中部が存在する.本年度は,微小材料試験機を用いて4点曲げ負荷試験を行うための試験片の製作を行った.試験片は単結晶Si製で10mm×5mmの長方形平板にフォトリソグラフィ・異方性エッチングにより試験片中央にV溝切欠き及び,四角錐型くぼみを導入した.試験片の材質として,マイクロ構造物に多用されている単結晶Siを用いる.異方性エッチングを利用してV溝切欠きを導入するという点から面方位(100),厚さ0.53mmの4インチシリコンウェハを用いる.(100)面をエッチングすることにより,(100)面を底面とする台形溝や,エッチング時間を制御することにより,(111)面が露出するV溝を製作することが可能である.35wt%のKOH水溶液で約3時間エッチングしたV溝切欠きの走査型電子顕微鏡写真から,溝の角度の実測値は70.5°である.(111)面が54.7°でエッチングされることから,(111)面が現れていることが確認できた.V溝の深さは,溝幅の実測値105μmから計算すると,74μmとなる.2800倍における電子顕微鏡観察では,V溝底部における切り欠き底曲率半径が確認できなかった.製作したV溝切欠き底はサブミクロンオーダの曲率半径を持っていることが確認できた.開発が進められているマイクロマシンの可動機構には,弾性ヒンジ等の弾性変形を利用した構造が多用されている.

このような微小構造では製造過程で生じる切り欠き部,段差等の応力集中部が存在する.微小材料・構造では一般的なバルク材料と著しく異なる特性が予想され,また,微小機構では1サイクルの運動量が小さいため,通常の機械部品と比べ非常に大きな繰返し数・速度負荷が要求される.本研究では,微小材料・構造の疲労現象の解明,信頼性向上に寄与することを目指し,応力集中部を持つ試験片に対し,静的強度・疲労強度の評価を行う.以下に本研究で得られた成果を箇条書きで示す.1.開発した微小材料疲労試験機の動作確認を行い,微小材料の四点曲げ疲労試験が可能であることを確認した.試験片の変形計測でのコンピュータ画像処理による変位計測アルゴリズムを改善した.2.試験片に与えられる最大変位と最大繰返し速度の関係をエネルギー法により求めた.疲労試験は変位制御で行うが,理論値上限の約半分の繰返し速度が試験条件として適切であることを示した3.単結晶Siに異方性エッチングを利用してV溝切欠きの導入を行った.SEM観察により,(111)結晶面が露出すること,切欠き底半径はサブミクロンオーダの十分な鋭さを持っていることが確認できた.4.静的強度に関して,切欠きをき裂と見なすことにより破壊靭性により強度評価が可能なことを示した.ただし,切欠深さが小さい場合,破壊靭性による推定は適用できず静的強度は増加する傾向がある.5.疲労強度に関して,疲労試験を10^6回まで実施し,試験片側面から切り欠き底近傍の変化を観察した.今回の試験条件では,疲労現象は認められない結果となった.