hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
UAVと省電力無線センサノードを用いたインフラモニタリングに関する研究

ノード起動による自動巡回の高速化が目的であった.(1)に関しては,市販のドローン(Parrot社Bebop2)をNode-jsとBebop2制御用パッケージのnode-bebopを用いて自動飛行させるに至っていたが,ドローンファームウェアの更新により,node-bebopが非対応状態になったため,新たにドローンTelloとPythonの組み合わせで自動飛行できる状態までにした.位置合わせまでは完了しなかったが,ビデオストリームと画像処理で実現できる見込みである.(2)に関しては,開発済みのひずむゲージを用いた待機電力ゼロ型センサノードを,同時に,2個まで起動してセンシングデータを集計できるまで確認した.起動時に,ドローンは赤外線LEDからセンサノードに向けて赤外線パルスを照射する.センサノードは,フォトダイオードで赤外線パルスを受光し,発生した起電力によってセンサノードのグランドラインを切断するトランジスタをオンして,起動する.ある程度離れた距離でも,十分に強い赤外線パルスを発生できる赤外線LEDの選定と発光機構の開発を行った.また,受光フォトダイオードも,距離によって減衰する赤外線パルスによって,起動に必要な起電力が発生できる素子の選定と構成法の工夫を行った.本年度は,(1) UAVとセンサノードの位置合わせ技術の開発と(2)複数センサノード起動による自動巡回の高速化が目的であった.(1)に関しては,当初使用していたドローン制御パッケージの開発が中断されており,ドローンのファームウェア更新に伴って,使用ドローンと開発環境の変更を余儀なくされた.現在は,現状で盛んに使用されているドローンと開発環境に変更し,コマンドリストベースでドローンが自動巡回できる状態まで復帰できた.ただ,センサノードをランドマークとした画像処理による位置合わせは取り掛かった段階であり,開発の遅れが生じている.(2)に関しては,期待通り,ドローンが,複数個のセンサノードを起動して,同時に複数個のセンシングデータを集計できたので,進捗は順調といえる.コマンドリストを一から作成することは,難しいため,センサノードとインフラの3Dマップからコマンドリストを自動生成させる.また,ドローンは,自動走行中,風などの影響で,3Dマップ上の座標と実位置はずれるであろう.そのため,センサノードやマーカーに対して,飛行中に,任意回,位置合わせする必要が出てくる.そのような位置合わせの技術を開発する.また,一度に一個のセンサノードを起動し,そのセンシングデータを集計すると時間がかかるため,一度に複数個のセンサノードを起動して,データを集計する技術も開発する.新しいドローンと開発環境を用いて,センサノードをランドマークとした画像処理による位置合わせを実現する.その後,自動巡回の実証実験:実環境に近い環境下の実証実験を通して自動巡回手法をリファインする.さらに,実際のアプリケーション(橋梁モニタリング,トンネルモニタリング,道路モニタリングなど)への適用実験を通して,実用化に向けた検討を実施する.
炭化ケイ素のECRプラズマ酸化によるシリコンナノ粒子分散薄膜の作製とEL特性

本申請では、ECRプラズマを用いてCVD-SiC基板の酸化を行い、酸化シリコン薄膜およびシリコンナノ粒子分散を有する酸化シリコン薄膜を基板表面に作製し、その成膜条件とナノ粒子生成条件、膜厚、結晶構造、組織との関係を明らかにし、PL特性を評価することを目的とした。N_2-O_2雰囲気での酸化では、反応温度T=573K, t=7.2ksにおいて、熱酸化やマイクロ波プラズマ酸化にくらべて低温・短時間で高速に酸化膜を作製できることを明らかにした。Ar-O_2雰囲気での酸化では、Siナノ粒子が分散したSiO_2薄膜が得られた。Siナノ粒子分散SiO_2膜は、酸化温度473K673Kにおいて、酸素分圧がP_<o2>=2.0×10^<-4>4.0×10^<-4>Paの狭い領域でのみ生成することを見いだした。膜の成膜速度は100nm/hであった。SiO_2膜に分散するナノSiは、粒径が45nmであり、SiO_2母相中に均一に分散していた。ナノSiが分散するSiO_2膜に関して、EL特性は評価できなかったが、PL特性が評価できた。その結果、波長約300nmおよび550、630nmに発光が認められた。発光強度は、酸化温度の減少、酸化時間の減少にともない増加することが明らかとなった。さらに新たな手法として、RFマグネトロンスパッタリング法によりSiO膜を作製し、ナノSi分散SiO膜の作製に成功した。基板加熱温度600900°Cで作製された膜では、粒径約5nmの粒子が分散する膜が得られることがわかった。基板加熱温度700°Cで成膜したSiO膜は、300nmをピークに強いPL発光が認められた。発光ピーク位置の違いは結晶性、粒径に依存し、強度の違いはナノ粒子密度に依存することが明らかとなった。本研究によって、SiC基板の高速酸化の手法を確立し、PLデバイスへの展開の可能性を明らかにした。本年度は,イオン化率およびプラズマ密度が高いECRプラズマを用いて,従来行われている熱酸化法ではほとんど酸化が進行しないT<1000Kにおいて,N_2-O_2雰囲気(Po_2=1.5×10^<-2>5.0×10^<-2>Pa)およびAr-O_2雰囲気(PO_2=1.5×10^<-4>Pa)中でCVD-SiCの酸化を行い,SiC上に酸化膜の作製を試み,酸化におよぼす酸素分圧の影響,反応温度の影響について考察した.またSiCの結晶面において,(-1-1-1)C面の酸化速度の方が,(111)Si面の酸化速度より速いことは熱酸化において知られていることから,SiCの低温酸化におよぼす結晶面の影響についても調査した.N_2-O_2雰囲気では,反応温度が高い時には,高O_2分圧でのみ酸化膜が生成した.反応温度の減少とともにより低O_2分圧でも酸化膜が生成する傾向が見られた.酸化速度は結晶面により異なり,C面の方がSi面より大きくなった.C面において,T<773Kでは酸素分圧の減少とともに酸化膜厚は増加し,極大になった後,急激に膜厚が減少するという特異な傾向を示した.

T>773Kでは酸素分圧の減少とともに膜厚は減少した.また酸化速度は低温になるほど増大する傾向が見られた.得られた酸化膜は,XPSおよびTEMよりアモルファスSiO_2であった.本実験において,反応温度T=573K,t=7.2ksにおけるN_2-O_2雰囲気ECR酸化の結果は,熱酸化やマイクロ波プラズマ酸化にくらべ低温・短時間で高速に酸化膜を作製することができることが明らかとなった.Ar-O_2雰囲気では、Po_2=1.5×10^<-4>Pa、基板温度T=573Kの時、Siナノ粒子が分散したSiO_2薄膜が得られた。この膜のPL特性を評価した結果、550nm、630nm波長域にピークが観察された。本年度は、前年度に引き続き、ECRプラズマを用いてCVD-SiC基板の酸化によってナノシリコン(n-Si)が分散するシリコン酸化(SiO_2)膜の作製を試みた。酸素分圧、反応温度、反応時間等の酸化条件と、n-Siが分散するSiO_2膜の作製条件との関係を詳細に調べ、さらに、構造、組織、フォトルミネッセンス(PL)特性との関係について明らかにし、最適条件を見いだした。n-Siが分散するSiO_2膜は、Ar-O_2雰囲気中、酸化温度473K673Kにおいて、酸素分圧がPo_2=2.0×10^<-4>4.0×10^<-4>Paの狭い領域でのみ生成することが明らかになった。膜の成膜速度は、上記のn-Siが分散SiO_2膜が得られる条件で極大を示した。この成膜速度の極大値は、酸化温度の減少とともに増加し、酸化温度473Kにおいて最大値100nm/hとなった。SiO_2膜に分散するn-Siは、粒径が45nmであり、SiO_2母相中に均一に分散していた。n-Siが分散するSiO_2膜のPL測定では、波長約300nmおよび550、630nmに発光が認められた。発光強度は、酸化温度の減少、酸化時間の減少にともない増加することが明らかとなった。PL特性は酸素分圧に依存性し、20×10^<-5>Pa付近で極大値を示した。本年度は、さらに新たな手法として、RFマグネトロンスパッタリング法によりSiO膜を作製し、得られたSiO膜をAr中で熱処理を行うことにより、n-Siが分散したSiO膜の作製を試みた。室温で合成し、Ar中で900°Cの熱処理を行ったSiO膜には、粒径34nm程度のn-Siが認められた。このn-Si/SiO膜は、400nmをピークとしたPL発光が認められた。本年度は、成膜する基板を選ばずにナノシリコン(n-Si)が分散するシリコン酸化膜を得る方法を見いだすために、SiOターゲットを用いたRFマグネトロンスパッタリング法を用いて、石英基板上にナノシリコン分散するシリコン酸化膜の作製を試みた。成膜条件と、n-Siが分散するシリコン酸化膜の生成条件との関係を詳細に調べ、さらに、構造、組織、フォトルミネッセンス(PL)特性との関係について明らかにし、最適条件を見いだした。室温で作製した膜では、微粒子および格子像は確認されないことから、得られたSiO膜は周期性をもたない均質な非晶質であった。得られたSiO膜を、Ar中、800°C以下で熱処理した膜は、構造に変化はなく非晶質膜であった。一方、900°Cで熱処理した膜では、膜中に粒径34nm程度のn-Si粒子が認められた。基板加熱温度が室温500°Cで作製された膜では、Siナノ粒子は存在しなかったが、600900°Cで作製された膜では、粒径約5nmの粒子が分散する膜が得られることがわかった。基板加熱しながら作製されたSiO膜のナノ粒子生成温度は、熱処理によりSiナノ粒子が得られる温度よりも低い温度であることが明らかとなった。
ビッグデータ収集を行うＩｏＴデバイスに特化した暗号プロトコルの開発

公開鍵暗号方式の発展方式であるIDベース署名方式において、効率的な処理が知られているガリンドーガルシア型IDベース署名方式に対し、その構成手法の一般化を行った。具体的には、ガリンドーガルシア型IDベース署名方式構成の詳細な解析を行い、構成のベースとなっているディジタル署名方式に求められる条件を明らかにした。これにより、ディジタル署名方式を構成することで効率的なIDベース署名方式を自動的に得られることを意味する。また、上記のガリンドーガルシア型IDベース署名方式において、その安全性証明を改良し、緊密な安全性証明をを持つIDベース署名方式を構成した。具体的には、ガリンドーガルシア型IDベース署名方式のベースとなっているシュノア署名について、緊密な安全性証明を持つカッツーワン型ディジタル署名を採用し、シュノア署名部分を置き換えることで、緊密な安全性証明を持つIDベース署名方式を構成することに成功した。本手法を応用することで、緊密な安全性証明を持つIDベース署名方式の効率的な構成が増加することが期待される。また、ディジタル署名方式において緊密な安全性証明を持つ方式の一般的構成方法として知られている損失認証方式において、損失認証方式の新たな構成例を提案した。具体的には、決定RSA仮定と呼ばれる暗号学的仮定を利用し、損失認証方式を構成した。この成果は、決定RSA仮定が暗号プロトコルの設計において有効な性質を持つ暗号学的仮定であることを示唆している。署名暗号化方式の土台となるディジタル署名方式において、安全性証明を達成するための詳細条件の解析、特に緊密な安全性証明を達成するための条件を明らかにすることができた。また、これらの条件を、ディジタル署名方式の発展方式であるIDベース署名方式に拡張できることを明示すため、緊密な安全性証明を達成可能なIDベース署名方式を構築した。すなわち、今回解析・判明した条件はある種の普遍性を持つことが予想され、これは同じくディジタル署名方式の発展方式である署名暗号化方式においても通用することが期待される。本年度に明らかにしたディジタル署名方式、およびIDベース署名方式が緊密な安全性証明を持つための性質を利用して、緊密な安全性証明を持つ署名暗号化方式の構築を行う。具体的には、本年度に利用した暗号学的仮定である決定RSA仮定を利用した署名暗号化方式の構成を行い、その後その構成を利用して格子問題仮定をベースにした署名暗号化方式の構成を行う。構成した方式における安全性証明は本年度と同様にランダムオラクルモデルを用いたものをまず構成し、その後量子ランダムオラクルモデルを用いた安全性証明への発展を行う。
血管新生抑制シグナルを指標にした新規腫瘍休眠療法薬の探索

研究代表者らは過去にエンドスタチンによる強力かつ広範囲な細胞内応答が血管新生抑制に関わることを発見し、「血管新生抑制シグナル」と銘々した。本研究では高感度real-time定量的RT-PCR法を用いることにより、ヒトに投与可能な多数の薬剤や化合物の中から血管新生抑制シグナル類似の細胞内分子応答を示すものを選択し、さらに血管新生抑制に関与すると考えられている血管内皮細胞遊走阻止作用や細胞増殖抑制作用、アポトーシス惹起作用をあわせて検討した。さらにこれらの検討から得られた血管新生抑制性候補物質の抗腫瘍効果、転移抑制効果を腫瘍移植実験動物を用いて検討した。これまで検討してきたいくつかのアンサマイシン系抗生物質をはじめ、一部の生理活性因子関連ペプチドの中に、顕著な血管新生抑制シグナルを惹起する物質があることが確認され、わずかながら一定の頻度でエンドスタチン型の血管新生抑制作用を有する可能性のある物質が存在する事が確認された。これらの細胞応答を示す物質がin vivoにおける抗腫瘍効果を予測するかどうか検討したところ、強力な血管新生抑制シグナルを示すものの一部で明らかな抗腫瘍作用、転移抑制作用を示すものが存在した。これらの物質が臨床応用可能な薬剤となりうるかについては、薬剤副作用の検討はもちろん、予期せぬ生理活性などについての検討を慎重に行わなければならないことから、血管新生抑制作用以外の様々な生体内作用、細胞内情報伝達系についての種々の基礎的な解析も併行して行った。エンドスタチンに匹敵するかより強力な血管新生抑制シグナルを惹起する因子を探索する目的で、ヒト成人毛細血管由来を含む4種類の培養血管内皮細胞を血清・増殖因子・血管新生促進因子の存在下で指数関数的増殖状態にし、各種の薬剤や化合物をこれらの培養細胞に添加して4時間後に細胞からRNAを抽出しLightCycler^<TM>による高感度real-time定量的PCR法にてc-myc、c-fos、integrin αv、integrin β3、PECAM-1、focal adhesion kinase遺伝子などの発現量の変化を測定することにより、著明な内皮細胞の内因性遺伝子のdown-regulationをきたす合成ペプチド1種類、および薬剤5種類を選択した。さらにこれらのスクリーニングにて得られた候補因子が、血管新生に必須な内皮細胞遊走抑制作用を有するかどうか、既報のmonolayer wounding protocolにて検討したところ、少なくとも3種類の市販の薬剤において細胞遊走抑制作用を見出した。これらの薬剤が血管内皮細胞増殖抑制作用も有するかどうか、自動粒子計測装置を用いた72時間増殖アッセイ原法を用いて検討したところ、いずれも、エンドスタチンには認められなかった血管内皮細胞増殖抑制作用を示した。血管内皮細胞のアポトーシスを誘導するかどうかについては、現在、検討中である。以上から、エンドスタチンに匹敵する広範囲な遺伝子発現抑制をきたし、血管内皮細胞遊走抑制作用、ならびに血管内皮細胞増殖抑制作用をきたす薬剤を血管新生抑制候補薬剤として選択することができ、平成16年度の実験動物移植腫瘍における抗腫瘍効果の検討に用いる予定である。これまで検討してきたいくつかのアンサマイシン系抗生物質をはじめ、一部の循環器疾患治療薬の中に、顕著な血管新生抑制シグナルを惹起する物質があることが確認され、わずかながら一定の頻度でエンドスタチン型の血管新生抑制作用を有する可能性のある薬剤が存在する事が確認された。

これらの物質が臨床応用可能な薬剤となりうるかについては、薬剤副作用の検討はもちろん、予期せぬ生理活性などについての検討を慎重に行わなければならないことから、現在様々な生体内作用、細胞内情報伝達系についての基礎的な解析を併行して行っている。
局所リン酸代謝調節に基づく新規の骨・歯科疾患治療の基礎的研究

平成20年度は、当初予定していたPCRアレイ(細胞外Pi負荷下、未分化骨芽細胞と成熟骨芽細胞固有の細胞応答を遺伝子発現レベルで網羅的に検索するため)を変更し、より石灰化への影響が確認しやすい成熟細胞にターゲットを特化し、石灰化およびその抑制メカニズムと細胞外Piレベルとの関係について検討を行った。まず、19年度までに特定したPi代謝関連因子のうち、腎近位尿細管におけるリンの再吸収抑制作用が報告されている低Pi血症因子Fibroblast Growth Factor(FGF)23の骨における石灰化抑制作用(一部を20年に本研究室より論文報告)およびFGF23の発現調節(一部を19年に本研究室より論文報告)に関与していると思われる因子をいくつか限定し、ラット胎仔頭蓋冠由来培養(RC)細胞等の骨芽細胞を用いて主に以下の項目を明らかにした。1活性型ビタミンD3(以下D3)はFGF23 mRNAの発現を直接促進する31、2のFGF23発現調節と連動して、培養骨芽細胞の石灰化は抑制あるいは促進する4細胞外Piレベルが高い場合、FGF23のシグナル伝達は抑制される5PTHはFGF23の発現のみならずシグナル伝達も抑制するこれらのことから、高Pi血下、低Pi血症因子FGF23が骨において本来発揮すべき生理的石灰化抑制機能が低下することで生体内の血中Piレベルを減少させていることが考えられ、血中Piレベルの恒常性維持に係る骨局所でのメカニズムが今後一層明らかになる可能性が示唆された。近年,骨・歯の石灰化や異所性の石灰化と,シグナル分子としての無機リン酸(Pi)およびその代謝調節因子との関連性がクローズアップされている。本件は,低リン血症性骨軟化症くる病の臨床及び実験的研究所見から得られた(または推定された)Pi代謝調節機構に基づき,これを人為的に操作することで石灰化や細胞分化を調節できるか否か検証することを目的とした。本年度は,培養骨芽細胞の分化段階に応じたPi代謝調節機構を明らかにするために,ラット胎仔頭蓋冠由来(RC)細胞を用いて以下の通り実験を行った。1.RC細胞の未分化な前駆細胞と成熟分化した骨芽細胞の2ステージにおいて,細胞外Pi濃度に対する応答の違いをMTTアッセイ,ALP活性,DNAラダー法などで比較検討したところ,前駆細胞でアポトーシス誘導,ALP活性低下を引き起こしたPi濃度に対して,成熟細胞ではそれらに抵抗性があることが確認された。また,この抵抗性はNaPiトランスポーター阻害剤の併用によって回避された。2.既知のPi代謝調節因子の発現制御についてPi濃度との関連性を調べたとこる,成熟細胞において,FGF23の発現がPi濃度依存的に増加し,それに伴って石灰化が抑制されることが明らかとなった。また,その発現は同じくPi代謝調節因子である活性型ビタミンDと副甲状腺ホルモン(PTH)によって調節されることが確認された。このFGF23の発現をsiRNAによりノックダウンしたところ,FGF23による石灰化抑制に回復がみられた。以上の結果を踏まえ,来年度は,Pi代謝調節因子の発現制御及びその機構について,未分化細胞と成熟細胞固有の細胞応答についてさらに検討を進める予定である。
遠心羽根なしディフューザにおける旋回失速の発生機構に関する研究

本研究で取り上げた実験装置は助走管,羽根車及び遠心羽根なしディフューザを膜した2枚の平行円盤(出入口半径比2.50,ディフューザ幅と入口半径の比0.13)から構成される.羽根車の回転によって助走管から吸引された空気はディフューザを通過後直接大気に放出される.今年度は特に旋回失速初生流量付近の流れ場に着目して主に圧力場と速度場の計測を行った.以下に実施計画に沿って研究成果を報告する.1.旋回失速発生時の流れ場の基本特性ディフューザ円周上の異なる3点における圧力の同時測定から流量係数0.12付近で約10Hzの卓越した周波数を持つ強い圧力変動がディフューザ内を羽根車の回転と同じ方向に伝播することが確認された.また、圧力変動と同期させてサンプルした熱線風速計による速度変動の測定結果から、壁面静圧上昇と失速領域の通過の対応が確認された。2.発生過程の流れの解明旋回失速発生直前に約14.5Hzの卓越周波数をもつ弱い圧力変動が発生する。速度場の測定の結果、これはディフューザシュラウド壁面近傍の局所的な逆流領域の発生によるもので、旋回失速と類似した性格をもつことからがわかった。3.レーザー流速計による計測システムの確立,予備実験現有のレーザー流速計に長焦点レンズと逆流測定用周波数シフト装置を新たに装着して予備実験を行ない、動作の確認を行なった。圧力変動との同期サンプル法と光学系の設定、光散乱粒子の添加に関して検討を要する。4.傾斜熱線プローブによる失速時の3次元速度測定流路幅の制約から測定範囲が限られてしまったため、プローブ挿入方向に検討を加える。5.数値解析慣性力が卓越することによる流れの不安定性を捉えるために輸送方程式の対流項の高精度近似が必要であった。計算格子数に制限があるため、bounded schemeの導入を検討中である。
全てのヒト骨髄性腫瘍が依存する、新規がん幹細胞維持機構の解明

我々はTIM-3分子が骨髄異形成症候群、骨髄増殖性腫瘍からの白血病(AML)への進展など、ヒト骨髄系白血病幹細胞に共通して発現していることを報告した。AML幹細胞はTIM-3 ligandであるgalectin-9を分泌し、"動的"自己再生シグナルを惹起するオートクラインメカニズムを有する。さらにTIM-3陽性AML幹細胞の一部にPD-1が発現する分画を見出した。このPD-1+TIM-3+幹細胞分画にはG0期細胞が濃縮され、PD-1を介したシグナルはAML幹細胞に"静的"シグナルを惹起する可能性が示唆された。本研究では、TIM-3とPD-1それぞれのリガンドにより惹起される"動"と"静"のシグナルの本質を明らかにするために、ヒトAML検体を対象として新規異種移植システムや超高感度メタボロームを含むオミクス解析を行う。これらの研究結果をもとに骨髄系腫瘍全てに共通の幹細胞制御法の開発に繋ぐことを目的とする。平成30年度は、TIM-3シグナルについても白血病幹細胞特異的なTIM-3シグナル伝達分子群としてHCK, p-120 cateninを同定し、TIM-3シグナルがWnt ligand非存在下でcanonical Wnt pathwayの活性化を生じることを見出した。また、T細胞におけるTIM=3シグナルともこのシグナル下流分子の発現が異なることも見出した。さらに代謝研究を軸とした全ての骨髄系白血病幹細胞に共通する幹細胞維持機構の解明に取り組んだ。その結果、特定のアミノ酸代謝経路が骨髄系白血病幹細胞特異的に活性化していることを見出し、特定のアミノ酸代謝経路の阻害が、in vitro, in vivoで白血病幹細胞の生存、増殖、自己複製が抑制されることを見出し、その分子メカニズムとして、エピゲノム制御を介した幹細胞性制御機構を新規に同定した。平成28-30年度にある程度の症例数の急性骨髄性白血病幹細胞分画のPD-1分子の発現について、解析を終了しています。また、研究対象の一つであるTIM-3下流シグナルに関しては、平成30年度に下流のSH2結合ドメインに結合する白血病幹細胞特異的なSrcfamily kinaseを同定しました。平成30年度にはさらにそのSrc family kinaseの下流でシグナル伝達を行う分子群の同定を完了しています。さらに、平成30年度は骨髄系がん細胞に共通する維持機構について上述の網羅的メタボローム解析のアプローチにより、骨髄系がん細胞に共通する特徴的なアミノ酸代謝経路の絞り込みに成功しており、in vitro, in vivoでのヒト白血病幹細胞における代謝経路の阻害実験も完了し、代謝経路阻害が白血病幹細胞を標的とした治療戦略になりうることを確認した。以上の経過から予定していた本研究課題については概ね順調に進展していると考えられます。(1)骨髄系がん幹細胞におけるPD-1シグナルの機能解明昨年度に引き続き、純化したPD-1陽性白血病幹細胞の下流シグナルの探索を継続する。具体的には、純化したPD-1陽性白血病幹細胞に対して、PD-L1/L2刺激を行い網羅的遺伝子発現解析による比較を行い、既知のT細胞におけるPD-1シグナルとの対比を行いながら下流シグナルの解明を行う。さらに昨年度に引き続き、xenograftモデルを用いたPD-1の発現の有無に伴う幹細胞活性の差について解明を継続する。(2)TIM-3シグナル探索昨年度の研究の結果、TIM-3シグナルが直接的にcanonical Wnt signalingを活性化することおよび、そのシグナル伝達に関与する白血病幹細胞特異的なSrcfamily kinaseとしてHCKを同定した。平成31年度はさらにこのシグナル伝達経路について分子メカニズムを明らかにする。具体的にはTIM-3分子の下流で作用するHCKがどのようにしてcanonical Wnt pathwayの活性化を生じるのかについて、TIM-3シグナルの下流で動く分子群を同定する。平成30年度の解析結果から、白血病幹細胞においてp-120 cateninがHCKの下流でリン酸化されることを見出しており、p-120 cateninとWnt pathwayについて詳細に検討を行う。(4)網羅的メタボローム解析のデータベース構築を継続し、ヒト白血病幹細胞に特異的な代謝経路の同定を昨年度に引き続き継続する。平成29-30年度に同定した特定のアミノ酸代謝経路について、具体的にどのような分子機構で白血病幹細胞の幹細胞性維持に寄与するのかについて、代謝経路の阻害の前後で網羅的遺伝子発現解析、比較し解明を試みる。これらの研究結果をもとに骨髄系腫瘍全てに共通の幹細胞制御法の開発に繋ぐ。

平成28年度はAML幹細胞分画におけるTIM-3/PD-1分子の細胞表面への発現を症例数を増加させて評価するとともに、マルチカラーFACSを用いた白血病幹細胞の亜分画化を行い、異種移植の系を用いて幹細胞活性の差について検討を行なった。現在解析の途中であるがTIM-3はやはり機能的な白血病幹細胞を標識する分子であることが確認された。PD-1分子に関しては、PD-1の発現の有無に関してin vivoでの腫瘍再構築能力についてアッセイを継続中である。さらに、PD-1関連以外のマルチオミクス解析に関しても平成28年度研究遂行の結果、白血病幹細胞特異的な代謝プロファイルの絞り込みに成功した。したがって、平成29年度は代謝研究を軸とした全ての骨髄系白血病幹細胞に共通する幹細胞維持機構の解明にも取り込む予定である。平成28年度にある程度の症例数の急性骨髄性白血病幹細胞分画のPD-1分子の発現について、解析を終了しています。また、研究対象の一つであるTIM-3下流シグナルに関しては下流のSH2結合ドメインに結合するSrcfamily kinaseが具体的に何であるかについても、数個程度までinhibitor実験により、現段階ですでに絞り込みを終えており、概ね順調に進展していると考えます。さらに、平成28年度はTIM-3/PD-1以外の骨髄系がん細胞に共通する維持機構について上述の代謝解析のアプローチにより、骨髄系がん細胞に共通する特徴的な代謝経路の絞り込みに成功しており、成果が得られていると考えます。PD-1シグナルに関しては、平成28年度のTIM-3シグナル解析において解析系の樹立に成功しており、平成29年度に同一のアッセイ系を用いて重点的に取り組むつもりにしています。以上の経過から予定していた本研究課題については概ね順調に進展していると考えられます。我々はTIM-3分子が骨髄異形成症候群、骨髄増殖性腫瘍からの白血病(AML)への進展など、ヒト骨髄系白血病幹細胞に共通して発現していることを報告した。AML幹細胞はTIM-3 ligandであるgalectin-9を分泌し、"動的"自己再生シグナルを惹起するオートクラインメカニズムを有する。さらにTIM-3陽性AML幹細胞の一部にPD-1が発現する分画を見出した。このPD-1+TIM-3+幹細胞分画にはG0期細胞が濃縮され、PD-1を介したシグナルはAML幹細胞に"静的"シグナルを惹起する可能性が示唆された。本研究では、TIM-3とPD-1それぞれのリガンドにより惹起される"動"と"静"のシグナルの本質を明らかにするために、ヒトAML検体を対象として新規異種移植システムや超高感度メタボロームを含むオミクス解析を行う。これらの研究結果をもとに骨髄系腫瘍全てに共通の幹細胞制御法の開発に繋ぐことを目的とする。平成29年度は、研究計画におけるマルチオミクス解析の中でも、メタボローム解析を中心に行い、代謝研究を軸とした全ての骨髄系白血病幹細胞に共通する幹細胞維持機構の解明に取り組んだ。
カソードルミネッセンスを用いた珪藻殻の微量元素分析法開発

(1)カソードルミネッセンス(CL)を用いた珪藻殻の微量元素測定法開発北西太平洋,オホーツク海,ベーリング海のセジメントトラップ試料や海底堆積物に含まれる複数種の珪藻殻を用いたCLスペクトル測定を行った。その結果,珪藻殻も,先行研究で結晶質シリカ(石英)および非晶質シリカ(オパール)のCL分析から明らかになっているFe3+(1.7eV)やAl3+(3-3.5eV),さらに構造欠陥(2.7eV)に起因すると予想される発光中心を持つことがわかった。さらに,珪藻殻のCLスペクトルは海域毎の特徴を持ち,北太平洋中緯度・亜寒帯で採取された珪藻は,オホーツク海,ベーリング海の珪藻に比べ1.7eVの発光のピークがほとんどみられなかった。(2)培養した珪藻のCL分析に基づく海水中と珪藻殻中の微量元素濃度の比較3段階の異なるAl濃度(1, 10, 1000nmol L-1)に調整した海水で珪藻(Thalassiosira nordenskioeldii)の培養を行った。ベースとなる海水は,亜寒帯北太平洋(St. K2, 47°N, 160°E)で採取したものを用い,0.2 μmでろ過し,70°Cの乾燥機内で一晩殺菌処理した。Aquil培地を基本とし,硝酸塩,リン酸塩およびケイ酸の栄養塩を添加し,さらに,鉄やマンガン等の微量金属元素はEDTAと結合させた状態で添加した。培養した珪藻殻のCLスペクトル測定を行った結果,Al濃度が最も高い実験での珪藻殻のCLスペクトルは,他のAl濃度時の珪藻殻のCLスペクトルよりも2.7eVの発光が強く,石英やオパールの解析から言われているAlに起因する3-3.5eVの発光中心の増加は見られなかった。2.7eVの発光はその成因が十分に理解されてはおらず,今後AlやFeをドープしたシリコンガラスのCLスペクトルからAl濃度との関連性を検証する必要がある。本研究は(1) CLを用いた珪藻殻の微量元素測定法開発,(2)培養した珪藻のCL分析に基づく海水中と珪藻殻中の微量元素濃度の比較,の2つのアプローチで研究を遂行している。(1)について,今年度は北太平洋,オホーツク海,ベーリング海等から採取された様々な種類の珪藻殻を用いてCLスペクトルの測定を行い,珪藻殻のCLスペクトルが,これまでに非晶質シリカ(オパール)や結晶質シリカ(石英)等で報告されてきた様々な発光中心(AlやTiといった不純物由来の発光中心の他,様々な構造欠陥に由来する発光中心)の合成で解釈できることがわかった。一方,Al, Feの濃度とCLスペクトル強度との関係式を構築するには,AlおよびFeをそれぞれ異なる濃度でドープしたシリコンガラスを作成し,それぞれの元素の濃度ごとのCLスペクトル強度を測定し,両者の関係式を構築する必要がある。今年度は不純物をドープしたシリコンガラスの合成を行えなかったため,一部の内容が来年度以降に持ち越された。(2)については,Alを3段階の異なる濃度に調整した海水中で珪藻を培養し,得られた珪藻の殻についてCL測定を行い,海水中のAlやFeの濃度によって,AlとFeに相当するCLスペクトルの強度の違いがあるか否かの検証を行った。ここまでの進捗状況は当初の計画通りである。残る2年で,より濃度の調整が難しいFeの濃度を変えた珪藻培養実験と,培養した珪藻殻のCL特性の検出を行う。これまでAlの濃度を3段階に変えた珪藻培養実験を行ったため,今後はFeの濃度を変えて培養した珪藻の殻のCL特性の検出を進める。一方,珪藻殻のCL発光強度から海水のAlやFe濃度を定量的に評価するために,既知の濃度のAl, Feをドープしたシリカガラスを合成し,CLスペクトル強度との関係式を作成する必要がある。しかしながら、国内のメーカーでは不純物をドープしたシリカガラス合成を現在取り扱っておらず,国外のメーカーによる作成を模索している。さらにシリカガラスの合成が難航した場合には,研究代表者らがこれまでの研究で用いてきた様々な起源の石英粒子を利用し,石英(結晶質シリカ)中のAlやFeの濃度(EPMA等を用いた濃度推定を予定)とCLスペクトル強度との関係の検証する。その場合,非晶質シリカ(珪藻殻、オパール)と結晶質シリカとではCL特性が異なる場合があるため,オパールを用いて石英の関係式が成り立つかどうかを併せて調べる。こうした研究により,海水中のAlやFeの濃度が珪藻殻中のCLスペクトル強度として保存されていることが明らかになれば,古気候指標として様々な応用が可能になると期待できる。

(2)培養した珪藻のCL分析に基づく海水中と珪藻殻中の微量元素濃度の比較3段階の異なるAl濃度(1, 10, 1000nmol L-1)に調整した海水で珪藻(Thalassiosira nordenskioeldii)の培養を行った。ベースとなる海水は,亜寒帯北太平洋(St. K2, 47°N, 160°E)で採取したものを用い,0.2 μmでろ過し,70°Cの乾燥機内で一晩殺菌処理した。Aquil培地を基本とし,硝酸塩,リン酸塩およびケイ酸の栄養塩を添加し,さらに,鉄やマンガン等の微量金属元素はEDTAと結合させた状態で添加した。培養した珪藻殻のCLスペクトル測定を行った結果,Al濃度が最も高い実験での珪藻殻のCLスペクトルは,他のAl濃度時の珪藻殻のCLスペクトルよりも2.7eVの発光が強く,石英やオパールの解析から言われているAlに起因する3-3.5eVの発光中心の増加は見られなかった。2.7eVの発光はその成因が十分に理解されてはおらず,今後AlやFeをドープしたシリコンガラスのCLスペクトルからAl濃度との関連性を検証する必要がある。本研究は(1) CLを用いた珪藻殻の微量元素測定法開発,(2)培養した珪藻のCL分析に基づく海水中と珪藻殻中の微量元素濃度の比較,の2つのアプローチで研究を遂行している。(1)について,今年度は北太平洋,オホーツク海,ベーリング海等から採取された様々な種類の珪藻殻を用いてCLスペクトルの測定を行い,珪藻殻のCLスペクトルが,これまでに非晶質シリカ(オパール)や結晶質シリカ(石英)等で報告されてきた様々な発光中心(AlやTiといった不純物由来の発光中心の他,様々な構造欠陥に由来する発光中心)の合成で解釈できることがわかった。一方,Al, Feの濃度とCLスペクトル強度との関係式を構築するには,AlおよびFeをそれぞれ異なる濃度でドープしたシリコンガラスを作成し,それぞれの元素の濃度ごとのCLスペクトル強度を測定し,両者の関係式を構築する必要がある。今年度は不純物をドープしたシリコンガラスの合成を行えなかったため,一部の内容が来年度以降に持ち越された。(2)については,Alを3段階の異なる濃度に調整した海水中で珪藻を培養し,得られた珪藻の殻についてCL測定を行い,海水中のAlやFeの濃度によって,AlとFeに相当するCLスペクトルの強度の違いがあるか否かの検証を行った。ここまでの進捗状況は当初の計画通りである。残る2年で,より濃度の調整が難しいFeの濃度を変えた珪藻培養実験と,培養した珪藻殻のCL特性の検出を行う。これまでAlの濃度を3段階に変えた珪藻培養実験を行ったため,今後はFeの濃度を変えて培養した珪藻の殻のCL特性の検出を進める。一方,珪藻殻のCL発光強度から海水のAlやFe濃度を定量的に評価するために,既知の濃度のAl, Feをドープしたシリカガラスを合成し,CLスペクトル強度との関係式を作成する必要がある。しかしながら、国内のメーカーでは不純物をドープしたシリカガラス合成を現在取り扱っておらず,国外のメーカーによる作成を模索している。さらにシリカガラスの合成が難航した場合には,研究代表者らがこれまでの研究で用いてきた様々な起源の石英粒子を利用し,石英(結晶質シリカ)中のAlやFeの濃度(EPMA等を用いた濃度推定を予定)とCLスペクトル強度との関係の検証する。その場合,非晶質シリカ(珪藻殻、オパール)と結晶質シリカとではCL特性が異なる場合があるため,オパールを用いて石英の関係式が成り立つかどうかを併せて調べる。
コーディネーション問題は道徳を生むか：進化シミュレーションによる検証

Dynamic Coordination Theory(DeScioli & Kurzban, 2013)をベースにした進化モデルを立て、進化シミュレーションの実装を行った。DCTによれば、道徳には、集団内の対立における圧倒的多数派形成を促進し、コーディネーション・ロスを回避する機能がある。本研究計画では、コストリーシグナルの視点を導入し、DCTを拡張することを目指している。道徳が機能するためには、対立する各陣営は、自陣営が多数派となるべく道徳的主張を行うと考えられる。そうした主張の「信憑性」は、主張にかけたコストによって判断されるだろう。つまり各エージェント、よりコストを掛けた信号が発せられている陣営に加わるし、翻ってそのことが、コストの掛る道徳的主張を進化させると予測した。2018年度は、過年度に実装した進化シミュレーションの発展を行った(平石・横田・池田・中西・小田, 2018)。1)一度いずれかの陣営に参加した場合には、他陣営からの道徳的主張への感受性を下げる「頑固」なエージェントを導入した効果を検討したが、頑固さは結果に大きな影響を持たないことが示唆された。2)道徳的陣営には参加するが、自らはコストのかかる道徳的主張を行わない「ただ乗り」エージェントを導入すると、コーディネーション・ロスが回避されにくくなることが示唆された。そうした傾向は特に、道徳的論争が長く続く場合に強く現れることが示された。またシミュレーション研究と並行して、人々が道徳的主張に実際にコストを払うのか検討するために、2017年度に開発した新しい実験パラダイムについて、実証研究を実施し、自らが道徳的問題における多数派であるとされた場合と、少数派であるとされた場合の、道徳的主張に払われるコストの変化を検討した(和田・平石・小田, 2018)。進化シミュレーションの実装については、共同研究者その他の助力もあり、プロジェクトのメンバー(研究代表者、研究分担者)自身での実装が可能なレベルにまで達することができ、当初から計画していたモデルを試行することができた点では、順調な進展が見られたと評価している。一方で、学会報告等を通じて、実装したモデルと、本プロジェクトのスタート地点となった理論(DCT)との関係を再考する必要が明らかとなった。このことは理論的発展という意味ではむしろ大きな前進であるが、論文化という視点からすると、新たに複数のモデルを検討する必要が生じたことを意味する。そのため1年間の研究期間の延長が必要となった。2017年度より本科研費とメンバーが一部重複する別のプロジェクトとの共同で、個々人が道徳的主張にかけるコストをpaper-and-pencil課題、またはWeb調査で簡便に測定する新しいパラダイムの開発を進めた。シミュレーション研究への示唆的結果も得られつつある一方で、全く新しいパラダイムゆえに論文化にまでは至っていない。これも1年間の研究期間延長を申請した理由である。研究期間の延長が必要となったが、それは当初に想定していなかった展開が見られたためであることを鑑みて「おおむね順調」と自己評価した。2018年度の研究から示された、ただ乗りエージェントの存在がある場合に、道徳論争が長く続くほど、道徳的主張が進化しにくくなるという知見について、パラメータ空間を広げて検証して確認を得た後に投稿論文化を進める。一方で、従前のモデルで表現されていたものは、厳密にはダイナミック・コーディネーション理論が呼ぶ「道徳」とはなっていないことが、理論的検討により明らかとなった。この点を改善したシミュレーションを実装する。具体的には、集団内のコーディネーションを達成するための方法として用いられる、属人的でない、予め定められた基準というのが、DCTにおける「道徳」である。そこでエージェントが、ランダムに選ばれた一方の陣営の主張にたいして、より高い(ポジティブな)感受性を持つように設定したモデルを実装する。このことによって、ただ乗りエージェントによるコーディネーション阻害効果が弱化するかを検討する予定である。実証研究については、前年度までに開発してきた道徳的主張へのコストを測定する実験パラダイムについて、その妥当性を確立するための実験を実施し、その結果をもって投稿論文にまとめる予定である。Dynamic Coordination Theory(DCT: DeScioli & Kurzban, 2013)をベースにした進化モデルを立て、進化シミュレーションの実装を行った。DCTは、道徳には集団内での対立において圧倒的多数派を形成することによって、対立によってもたらされる集団にとってのコーディネーション・ロスを回避する機能があると論じている。本研究計画では、DCTを、コストリーシグナル(または正直な信号)の視点を導入することで拡張することを目指している。道徳がDCTの想定するような形で機能する場合には、対立する各陣営は、自陣営が多数派となるべく道徳的主張を行うと考えられる。更に、そのような道徳的主張に掛けられるコストは、陣営への帰属の強さを表すコストリーシグナルとして機能する。陣営を決して居ない個々人は、多数派になる可能性が高い陣営、すなわちよりコストを掛けた信号が発せられている陣営に加わると考えられる。2016年度は、以上のモデルにもとついた進化シミュレーションの実装を進めた。モデルに含めるパラメータや、その初期値を設定し、予備的なシミュレーション結果を得て、日本人間行動進化学会において報告した(Hiraishi, Yokota, Nakanishi, Ikeda, and Oda., 2016)。結果、想定された通り、道徳的主張によって多数派が形成され、コーディネーション・問題が解決されることが示された。

すなわちagentにとって、道徳的主張による個別コストが、集団全体としてのコーディネーション・ロスによって穴埋めされうることがシミュレーションによって確認された。またそのためには、道徳的主張によって他agentに働きかける機会が十分にある必要があることも示された。研究計画書に記載した通り、本研究プロジェクトは、プログラミング技能を持つ研究補助者を得て、DCTとその拡張モデルの論理的妥当性を検証するための進化シミュレーションを実施することが中心的な目標である。そのためにはプログラミング技術と、進化理論、更には人間社会の構成について理解のある研究補助者を得ることが最大の課題であった。その点について、適切な人材を早期に得ることができたために、進化シミュレーションのモデル設定やプログラミングを予定通りに進めることができた。加えて得られた結果は、DCTとその拡張モデルの方向性が正しいことを示唆するものであり、概ね順調に推移していると評価する。また、本研究とメンバーに重複もある別の研究プロジェクトにおいて、DCTの視点を取り入れた心理学実験や調査を実施することができた(Oda & Ichihashi, 2016a, 2016bなど)。将来的にシミュレーション研究から得られた理論を、人間を対象とした実験/調査研究に発展させることが目標とされており、その先鞭をつけることができた点も、計画が概ね順調であると判断する理由である。Dynamic Coordination Theory(DCT: DeScioli & Kurzban, 2013)をベースにした進化モデルを立て、進化シミュレーションの実装を行った。DCTによれば、道徳には、集団内での対立において圧倒的多数派を形成することで、集団にとってのコーディネーション・ロスを回避する機能がある。本研究計画では、DCTを、コストリーシグナル(または正直な信号)の視点を導入することで拡張することを目指している。道徳がDCTの想定するような形で機能する場合には、対立する各陣営は、自陣営が多数派となるべく道徳的主張を行うと考えられる。更に、そのような道徳的主張に掛けられるコストは、陣営への帰属の強さを表すコストリーシグナルとして機能する。陣営を決めていない個体は、多数派になる可能性が高い陣営、すなわちよりコストを掛けた信号が発せられている陣営に加わると考えられる。2017年度は、以上のモデルにもとついて2016年度に実装した進化シミュレーションの発展を行った(平石・横田・池田・中西・小田, 2017)。前年度のシミュレーション結果から、道徳的主張によって集団の意見が一方に収束し、コーディネーション・ロスが回避される場合があること見えてきた。そこで2017年度は、パラメータを様々に変えてモンテカルロ試行を行い、ロスが回避されるパラメータ空間を特定することを目指した。現時点では、主張にかかるコスト、主張を受けた側の感受性といった各個体ごとに異なるパラメータよりも、主張を行う回数というゲームの構造にかかわるパラメータの方が鍵となることが示唆されている。
多価不飽和脂肪酸による白血球機能の調節

好中球は食作用時や種々の刺激に応じて,細胞膜リン脂質からアラキドン酸を遊離しロイコトリエンB_4を産生し炎症部位に好中球を集める。ロイコトリエンB_4はヒト好中球によりω水酸化される。この反応は好中球ミクロソ-ムに特異的なチトクロムP_<450>(ロイコトリエンB_4ωーヒドロキシラ-ゼ)によるものである。水酸化誘導体はさらに酸化されてカルボキシ誘導体となり白血球走化活性等の主要な生理活性を失う。この反応は細胞質のアルコ-ルデヒドロゲナ-ゼおよびみクロソ-ムのアルデヒドデヒドロゲナ-ゼによることをすでに示してきた。今年度は,20ーヒドロオキシロイコトリエンB_4はまた,ロイコトリエンB_4ωーヒドロキシラ-ゼ(チトクロムP_<450>)によって20ーオキソロイコトリエンB_4を経て20ーカルボキシロイコトリエンB_4となることを明らかにした。すなわち,水酸化および2段階の脱水素の3段階からなる反応がチトクロムP_<450>系によって触媒される。このことは,これらの反応の一酸化炭素による阻害が450nmの光により回復することや,エイコサペンタエン酸に由来するロイコトリエンB_5によるヒドロキシ誘導体の脱水素反応の競合阻害などにより示された。反応系にNAD^+を加えるとNADPH依存性の20ーOHロイコトリエンB_4の酸化が促進した。これは,ミクロソ-ムに存在するNAD^+依存性アルデヒドデヒドロゲナ-ゼによって,20ーオキソロイコトリエンB_4が除かれ反応が進みやすくなったと考えられた。NAD^+依存性の反応の方がNADPH依存の反応より数倍高いことをも考え合わせると,ミクロソ-ムのNAD^+依存性アルデヒドデヒドロゲナ-ゼは20ーOHロイコトリエンB_4から20ーカルボキシロイコトリエンB_4への酸化反応において重要な役割を果していると考えられた。
熱膨張差誘起応力を利用した磁歪薄膜の異方性制御法の確立と高感度歪センサへの応用

本研究では、熱膨張係数の異なる非磁性薄膜(Mo)と軟磁性アモルファス磁歪薄膜(FeSiB)を組合せた積層構造膜において、熱処理時の熱膨張差により層間に生じる応力と、磁歪薄膜特有の逆磁歪効果を利用した磁性薄膜の一軸磁気異方性誘導の制御方法とその高感度歪センサ実現の可能性について検討を行った。いずれの構造においても、下地に用いた短冊形状のMo膜のアスペクト比が大きいほど、またMo膜の膜厚が厚くなるほどFeSiB膜の誘導される磁気異方性は大きくなることが明らかとなった。またリング形状の積層構造の場合、リング中心から放射状に磁気異方性が誘導されることが観察された。実際に高感度歪センサ素子を試作するにあたって、まず成膜用基板が薄膜素子に与える影響について検討を行った。前年度まではスライドガラス(熱膨張係数:10 ppm/K)のみの基板で非磁性Mo導体層との2層間の影響を検討したが、熱膨張係数が約1/20となる石英ガラス基板(0.5 ppm/K)を用いて同様にFeSiB薄膜の磁気異方性への影響について検討を行った。薄膜素子の形状は前年度と同様に、下部層のMo薄膜の形状を短冊状(膜厚:3μm,幅2mm×Lmm,L:変数)とし、その上に成膜するFeSiB薄膜は面内における形状の影響を無くすために円盤状(膜厚:1μm,直径2mm)に固定した。その結果、スライドガラスを基板に用いた場合に対して、石英基板上でのFeSiB薄膜の磁気異方性は90°回転した方向(短冊Mo下部層の長手方向)に誘導されることが明らかとなった。またスライドガラスの場合と同様に、Mo層のアスペクト比や膜厚によって誘導される異方性に強弱が現れることも明らかとなった。これらの結果より、実際の素子成膜の際には、基板の熱膨張の影響も大きく寄与することから、成膜用基板を含めたセンサ素子作製に関わる材料間の熱膨張係数を厳密に見積もる必要があるが、これは今後の検討課題である。以上の結果を踏まえて、厚さ150μmの薄いガラス基板上に製膜することを想定して、簡易的に素子設計の見積を行い1ターンのミアンダ形状のセンサ素子を製作し評価を行ったところ、キャリア通電の周波数60MHz付近において約140%という大きな歪ーインピーダンス特性が得られた。アモルファス磁性(FeSiB)/非磁性(Mo,Ti)積層構造膜の膜厚比や素子のアスペクト比を変化させ、磁化特性測定および磁区構造観察を行い、磁気異方性誘導の状態について基礎的な検討を行った。具体的には、下部層のMo薄膜の形状を短冊状(膜厚:3μm,幅2mm×Lmm,L:変数)に、またその上に成膜するFeSiB薄膜は面内における形状の影響を無くすために円盤状(膜厚:1μm,直径2mm)にして検討を行った。FeSiB層の形状は固定し、Mo層の短冊長手方向の長さを徐々に延長させた。成膜後には磁性膜中の磁化が面内で等方的になるよう回転磁界中熱処理(250,300,350°C)のみを施すと同時に、成膜時に印加された歪を取り除いた。Mo層の形状が正方形(2mm×2mm)の場合、上層のFeSiB層は等方的な磁気特性を示したが、Mo層のアスペクト比が大きくなるに従って、Mo層の短冊幅方向にFeSiB層の磁化容易軸が揃うことが、磁化曲線の測定結果および表面磁区観察結果からも確認された。また熱処理温度の変化に対するMo層のアスペクト比の影響を調べたところ、350°Cの場合Mo層の長さが4mm以上で、誘導される磁気異方性の度合いは同じであったが、熱処理温度が低くなるに従い、大きな磁気異方性を得るためにはアスペクト比を大きくする必要があることが確認された。以上の結果より、Mo層のアスペクト比と熱処理温度の組み合わせでFeSiB層の誘導磁気異方性を細かく制御可能であることが明らかとなり、熱膨張の差により生じる応力の効果について、定量的な解明の指針を得ることができた。またこれらの結果より、平成25年度に作製を予定している超高感度歪センサの設計に関わる重要な知見が得られた。Mo層の形状のアスペクト比と回転磁界中熱処理の条件によって、FeSiB層の誘導磁気異方性を定量的に制御できる目安が得られ、次年度の超高感度歪センサの設計にかかわる指針が得られたことにより、平成24年度の研究目標を十分達成できた。

平成24年度に得られた知見を基にして、積層構造を利用した1ターンミアンダ形状の歪センサ素子の設計と試作を行い、歪感度特性やセンサの動作点などの評価結果より、高感度化のための最適設計指針の確立を目指す。(1)シミュレーションによる層間に働く応力の検証層間に働く熱膨張差応力により誘導される磁気異方性のモデルを作成し、シミュレーションによる構造解析を行い作成モデルの検証を行う。これにより、本手法により誘導される磁気異方性の理論的解釈と定量的な制御技術の確立を目指す。(2)高感度歪センサ素子の構造最適化及び性能評価ミアンダ形状の歪センサ素子の最適設計ならびに試作を行い、高感度化と素子作成時の磁性膜の異方性の強弱の制御により、動作点を任意に設定可能な歪センサ素子の実現を目指す。平成25年度の研究費の使用計画の概要を下記に記載する。平成24年度に得られた成果をもとに、歪センサを製作し特性の評価を行うとともに、学会での研究成果発表を予定している。・歪センサ作製露光用マスク作製費・歪センサ素子のインピーダンス測定用ウェハープローブ購入費・研究成果発表旅費
ABO亜型および異型骨髄移植後患者等でのABO遺伝子型検査の有用性の検証

簡便に多数検体の測定が可能なLuminex法(蛍光マイクロビーズアレイシステム)のABO血液型遺伝子のタイピング試薬((株)医学生物学研究所)を用いて、血清学的検査で判定困難な症例を中心に有用性を検討した。血清学的検査で判定できた成人118検体、乳児13検体と、判定困難であった乳児28検体、亜型が疑われた21検体、また大量輸血後の3検体と、異型骨髄移植後の患者の12検体を対象とした。白血球よりDNAを抽出しABO遺伝子のexon6およびexon7領域に特異的なプライマーを用いMultiplex-PCRで増幅した。増幅産物を点変異特異的な配列をもつ数十種類のプローブを固相化したポリスチレンマイクロビーズとハイブリダイゼーションさせ、結合の有無をレーザー光によって測定した。専用の判定ソフトウェアで、検出された蛍光値データとカットオフ値と比較、各遺伝子の発現の陽性・陰性を判定し、ABO遺伝子型を決定した。血清学的検査で判定できた成人および乳児の検体は、遺伝子検査で2つの対立遺伝子型を決定できた。判定困難な乳児28検体は、遺伝子検査によってABO型の判定が可能となった。亜型が疑われた16検体は、抗原の発現に影響する塩基置換がある型3件、血清学的検査ではA,B抗原を検出できないAm,Bm型5件、一般的なA,B型8件であることが判明した。また、大量輸血後の検体でも本人の遺伝子型の決定は可能であった。A型患者にB型ドナー末梢血幹細胞移植後の12検体で血液型変化を調べた。生着時期までは遺伝子型を判定できなかったが、血清学的検査に比べると、10日ほど早く移植後のABO型を判定できた。血清学的な精査では検体量が多く必要であったが、遺伝子検査は少量検体でも十分量のDNAが抽出できれば遺伝子増幅が可能であり、A、B抗原減弱例や亜型の確認法として有用である。また、血液製剤は白血球除去が施され、白血球から遺伝子を抽出する遺伝子検査では輸血による混入白血球の影響が少なく、大量輸血後も本人の血液型を確定すできると考えられた。ABO血液型の遺伝子検査は、その特徴と限界を理解し血清学的検査と適宜併用することで、安全な輸血療法に貢献できると考えられる。