hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微小ジョセフソン接合集団における量子同期の理論

本成果については国際会議で講演を行い、Phsical Review B誌に論文が掲載された。物性理論,量子情報科学,非線形物理今年度はジョセフソン接合列のびテラヘルツ発振に関して計画通りの成果を得ることができた。実際Appl. Phys. Lett.誌に成果が掲載されFeatured article及び表紙にも採用された。また、巨視的量子現象に関しても順調に成果が出ている。今年度はジョセフソン接合列の同期現象及びテラヘルツ発振に関して計画通りの成果を得ることができた。今年度は人工的に非一様温度分布を与えることによってテララヘルツ発振の強度が著しく増大することを見出したが、今後温度分布を人工的に制御することでテラヘルツ波の偏光を制御する方法について考察する。また量子同期現象の基礎理論構築を行う。今年度は非一様温度分布に出現によってテララヘルツ発振の強度が著しく増大することを見出したが、今後温度分布を人工的に制御する方法について考えていく。また、テラヘルツ波の偏光制御の方法についても考え、固有ジョセフソン接合の新たな応用可能性を見出す。大規模テラヘルツ発振数値シミュレーションに関するプログラム作成が遅れており、大規模シミュレーション用サーバの購入をH26年度に延長したため。なお、プログラムは今年度初めに完成予定です。大規模シミュレーション用サーバの購入及び海外の共同研究先への滞在費に使用する予定。数値計算高速化のために計算サーバーの増築を行う。また、国際会議等に参加をし、成果発表を行う。
ボース凝縮体を用いた複雑形状量子渦エンジニアリングとそのダイナミクスの実時間観測

斥力型や引力型の光双極子ポテンシャルを用いた量子渦の生成や制御に関する新たな手法の提案を行った。また、その実現に向けて、基底状態のエネルギー準位の光シフトと比べて励起状態の光シフトが非対称となるような光双極子ポテンシャルを用いることで量子気体中の局所的なエンジニアリングが可能となると考え、飽和吸収分光法を用いてその光双極子ポテンシャルに最適な波長を実験的に探した。さらに、光シフトの局所操作で必要となる長作動距離かつ高分解能な結像系の技術構築も進めた。複雑な形状の量子渦の生成や量子渦間の相互作用を再現性よく観測するためには、任意の位置とタイミングに複数の量子渦を再現性よく描き込む方法の確立が重要となる。そこで、制御された量子渦(対)の描き込み方法の一つとして、光双極子ポテンシャルを移動させて量子渦(対)を複数生成する方法を考え、共同研究先で理論的にその実現性が検討された。その際、その光双極子ポテンシャルの移動速度に依存して量子渦の出射速度を制御可能なことが理論的に予測できたため、再現性よく別々に生成された量子渦間の相対速度を制御することで、それらの間の相互作用やダイナミクスなどを観測できる可能性を示せた。また、複数の量子渦を生成する際には大きいBECの方が扱いやすいため、より効率的に大きなBEC生成を行いたい。そこで、より多くの極低温原子をより効率的に光双極子トラップする必要があるため、光双極子トラップ中でのサブドップラー冷却へ向けた技術構築を行った。通常の780nm[5S1/2→5P3/2遷移]光によるレーザー冷却の場合は、冷却光の周波数や磁場勾配、リポンプ光の強度などを時間的に操作することで100μKのサブドップラー温度となり、光双極子トラップ可能な温度を得る。これに対して、6P3/2を用いた遷移(420nm)の場合、自然幅が1/3-1/4程度狭いため、この波長で定常的なMOTを構成するだけで、100μK以下の温度の達成が期待される。そこで、飽和吸収分光法を用いて光双極子トラップ光による5S1/2→6P3/2遷移のACシュタルクシフト量を観測し、そのシフト量の光双極子トラップの波長に対する依存性を調べた。今後、観測結果から光双極子トラップ中での420nm光のよるレーザー冷却に最適な光双極子トラップ光の波長を同定する。さらにこの冷却法を用いてより効率的に大きなBEC生成し、そのBEC中で複数の量子渦生成を目指す。量子渦を描き込み可能な大きさのBEC生成に向けて、冷却原子の光双極子トラップ(ODT)への効率的なロード方法を模索した。一般的には磁気光学トラップ(MOT)で原子を冷却・捕獲した後に圧縮MOT(CMOT)を行い、保存力ポテンシャルに移して強制蒸発冷却を行う。今回、別の方法として、通常CMOTで行われる冷却光周波数やリポンプ光強度の掃引操作の代わりに、穴空きリポンプ光にデポンプ光(周波数固定)を照射することにより、ODTに87Rb原子を連続的にロードする方法を検証した。この実験では、意図的にODTの深さを数mKと設定してシュタルクシフトを大きくし、デポンプ光の周波数依存性を調べやすくした。この条件で、冷却光の周波数掃引を行う一般的な手法により原子をODTに移行させると、移行される原子数は140万個程度、温度は約400μKであった。次に、穴空きリポンプ光とデポンプ光を照射した場合、デポンプ光の周波数はシュタルクシフトを受けていない原子に対して|5S1/2, F=2>から|5P3/2, F '=2>の遷移に共鳴の条件で最も移行効率が良く、移行原子数は120万個、温度は約360μKであった。このことから、穴空きリポンプ光とデポンプ光照射の組み合わせの手法でも、冷却光の周波数を変化させた場合と同程度のロード条件が達成されることを示せた。また、トラップ中での渦の時間発展の実時間観測に向けて、空間分解能数μm程度の結像系の構築を行った。真空装置の大きさの制約から、長作動距離(50mm程度)で分解能数μm程度の結像系が必要となるが、今回、市販の高分解能レンズ(NA=0.554、焦点距離=40.0mm)の評価実験として、波長780nmの光を用い、直径1μm(渦芯の大きさのオーダー)のピンホールを17倍程度に拡大結像し、光軸に波長板や5mm厚ガラス板が入った状態で分解能2.5μmを得た。量子渦を描き込み可能な大きさのBEC生成に向けて、効率的に光双極子トラップへ冷却原子を捕獲する方法として、レーザー冷却光の周波数掃引を必要としない新しい捕獲方法を見出し、さらにその原子集団の強制蒸発冷却を行っている段階である。

また、トラップ中での渦の時間発展の実時間観測に向けて、空間分解能数μm程度の結像系の構築を行った。これらの点から、新しい実験技術を開拓しつつ、必要となる要素技術を構築した段階となっており、おおむね順調に進展していると考えている。実験の面では、H23年度末の研究室の移転に伴って実験装置を全て再構築する時間を要するため、遅れが予測されるが、装置再構築の際に、これまでに開発した要素技術を装置本体に組み込む予定である。また、強制蒸発冷却を行ってBECを生成後は、オフセット磁場やrf磁場を掃引しながら幾何学的位相を用いて量子渦を描き込めることを実証する。その後、任意形状の量子渦描き込みまで推進する計画である。H23年度中に年度末の研究室移転が決定したため、移転計画に伴い全ての実験装置を再構築する必要があったことを考慮し、既存装置へ行う変更点や新たに必要な光学系の一部の組み込みをH24年度の再構築時にずらすことにしたことに伴う、繰り越し分の光学部品の購入(1,200千円)とラジオ波発生用電子部品(400千円)、マイクロ波電子部品(200千円)の他に、H24年度に計画している非破壊測定へ向けた光学部品(700千円)の購入に充てる。
ヒト卵巣表層上皮細胞におけるエストロゲン活性の局所調節

末梢組織でエストロゲン活性を調節する17β-hydroxysteroid dehydrogenase(17β-HSD)に着目し、卵巣表層上皮におけるサブタイプ(type1,2,4,8)の遺伝子発現を検討した。また、新たに17β-HSDサブタイプ(type1,2,4,8)の抗体を作成し、子宮内膜症や卵巣癌における蛋白発現を検討した。特にエストロゲンを不活性化する酵素であるtype4およびtype8の検討を行ったところ、これらの酵素の発現を確認することができた。子宮内膜症や上皮性卵巣癌の発症にエストロゲンの関与を示唆する報告が散見されるが、エストロゲン活性を調節する酵素である17β-HSDが疾患のメカニズムに関与している可能性が示唆された。[目的]本研究は、17β-HSDに着目し、子宮内膜症や上皮性卵巣癌における特異的なエストロゲン調節機構を解析することを目的とする。OSEから子宮内膜症病変あるいは上皮性卵巣癌へと進展していく過程において、17β-HSDの発現がどのように変化するかを検討し、エストロゲン調節機構と子宮内膜症および卵巣癌の発症および進展への関与について検討する。また、全身臓器におけるこれらの酵素の特異的な発現を調べることにより、分子標的治療への可能性を検討する。[方法]全身臓器ならびに卵巣子宮内膜症、卵巣癌における17β-HSDsの発現を検討するべく、17β-HSD type1,7ならびにtype2,4,8のポリクローナル抗体を作成した。抗体作成については、トランスジェニック社へ依頼した。作成した抗体の中で、17β-HSDtype4については、これまでの検討により抗体の機能評価が充分に行われているため、正常の卵巣組織、子宮内膜症および卵巣癌における検討を行った。次に、新たに作成した17β-HSDtype1,8の抗体を用いて、新鮮凍結切片、PLP固定凍結切片、10%ホルマリン固定パラフィン切片の免疫染色を行ったところ、いずれも染色性が認められたため、以下の実験は10%ホルマリン固定パラフィン切片を用いて行った。[結果]卵巣顆粒膜細胞、莢膜細胞の細胞質、黄体において17β-HSDtype4は発現していた。また、卵巣子宮内膜症に対しても、内膜類似細胞に陽性であった。上皮性卵巣癌についての検討では、類内膜腺癌、漿液性腺癌、粘液性線癌、明細胞腺癌のいずれも陽性であったが、特に明細胞腺癌について強く陽性像を認めた。17β-HSDtype8における検討では、17β-HSDtype4と同様に、卵巣顆粒膜細胞、莢膜細胞の細胞質、および黄体に陽性であった。17β-HSD type1による免疫染色ではOSEに明らかな発現は認められなかったが、封入嚢胞を形成した状態では一部に発現がみられ、さらには、同切片の卵巣子宮内膜症において発現が増強していた結果は、17β-HSDtype1のE1からE2への転換、即ち子宮内膜症の発生にエストロゲン活性が関与する可能性がうかがわれる興味深い結果であった。[目的]本研究はエストロゲン活性の局所的調節に与る酵素である17β-hydroxysteroid dehydrogenases (17β-HSDs)に着目し、エストロゲン依存性疾患とされる子宮内膜症、子宮体癌、一部の上皮性卵巣癌における特異的なエストロゲン調節機構を解析することを目的とし、さらには分子標的治療への可能性を検討する。[方法]17β-HSD type 1, 2, 4, 8の各々のペプチド鎖を抗原としてポリクローナル抗体を作成した。アフィニティ精製したこれらの抗体は、ウェスタンブロットを用いたペプチド吸収試験からその特異性を確認した。これらの抗体による免疫組織化学染色にて、ヒト正常組織における発現細胞ならびに細胞内局在など17β-HSD各サブタイプの発現パターンを検討した上で、子宮内膜症、子宮体癌、上皮性卵巣癌といった疾患別の発現パターンの変化を検討する。これらの抗体は、新鮮凍結切片、PLP固定凍結切片、10%ホルマリン固定パラフィン切片による免疫染色にて、いずれも染色性が認められ、以下の実験は10%ホルマリン固定パラフィン切片を用いた。[結果]エストラジオール(E2)をエストロン(E1)へ転換しエストロゲンを不活性化する17β-HSD type 2, 4, 8の子宮内膜における検討では、増殖期および分泌期ともに内膜腺上皮細胞ならびに間質細胞に発現が認められた。

E1をE2へ転換する17β-HSD type 1は、分泌期の内膜腺上皮細胞に発現が認められるのみで、増殖期における発現は認められなかった。卵巣表層上皮(OSE)における免疫組織化学染色では、17β-HSD type 1, 4, 8でOSE細胞の細胞質に発現が認められるものの、17β-HSD type 2の発現はみられなかった。この結果は、RT-PCRでの検討においても同様の結果が得られた。これらの結果をもとに、子宮内膜症病巣における発現を検討した結果、17β-HSD type 1, 2, 4, 8のすべてのサブタイプにおいて、内膜症病巣の腺上皮細胞、間質細胞ともに染色陽性細胞の発現がみられた。以上の結果は、子宮内膜症の発生に17β-HSDsによるエストロゲン活性の関与が示唆される結果であり、今後、ウエスタンブロットを用いた発現量の比較・検討を行っていくことで、さらなる興味深い結果が得られる可能性がある。また、現在検討中である子宮体癌ならびに卵巣癌についても同様に研究を進めていく。[目的]本研究は、17β-HSDに着目し、子宮内膜症や上皮性卵巣癌における特異的期なエストロゲン調節機構を解析することを目的とする。OSEから子宮内膜症病変あるいは上皮性卵巣癌へと進展していく過程において、17β-HSDの発現がどのように変化するかを検討し、エストロゲン調節機構と子宮内膜症および卵巣癌の発癌および発展への関与について検討する。また,子宮内膜癌や全身臓器におけるこれらの酵素の特異的な発現を調べることにより、分子標的治療への可能性を検討する。[方法]全身臓器ならびに卵巣子宮内膜症、卵巣癌における17β-HSDsの発現を検討するべく、17β-HSD type1, 7ならびにtype 2, 4, 8のポリクローナル抗体を作成した。抗体作成については、トランスジェニック社へ依頼した。作成した抗体は、これまでの検討により抗体の機能評価が充分に行われているため、正常の卵巣組織、子宮内膜症および卵巣癌における検討を行った。次に、新たに子宮内膜癌および全身臓器の解素の局在について検討を追加した。以下の実験は10%ホルマリン固定パラフィン切片あるいはパラフィン包埋アレイを用いて行った。[結果]17β-HSDtype 2, 4, 8は卵巣顆粒膜細胞、莢膜細胞の細胞質、黄体において発現していた.また、卵巣子宮内膜症に対しても、内膜類似細胞に陽性であった。上皮性卵巣癌についての検討では、類内膜腺癌、漿液性腺癌、粘液性腺癌、明細胞腺癌のいずれも陽性であったが、特に明細胞腺癌について強く陽性像を認めた。また、正常子宮内膜においては17β-HSDtype 2の発現が認められないが、子宮内膜癌には発現が認められた。OSEや子宮内膜における17β-HSDtype 1の発現はすでに報告されており、これらの酵素によるエストロゲン活性調節の破錠が子宮内膜症や子宮内膜癌の発生に関与すると考えられた。また新たに検討した肝、腎、小腸粘膜などにも17β-HSD type 2, 4, 8の発現が認められた。これらの酵素の局在についてはこれまで報告がなく、今後機能について検討が必要と考える。
西南日本内帯におけるペルム紀島孤の復元ーニュージーランドとの比較研究

岡山県棚原から兵庫県上月地域の舞鶴帯・超丹波帯のペルム系と夜久野オフィオライトについて各専門分野から検討をおこなった。この研究には日本学術振興会の短期招へいによりニュージーランドオタゴ大学のC.LANDISも参加し、ニュージーランド島孤との比較研究をおこない、成果を得た。当地域の層序・構造については夜久野岩類はペルム系に衝上していること、ペルム系の放散虫化石による時代の確定、夜久野オフィオライト起源の角礫岩の認定から初期島孤の復元、ペルム系に挾有される酸性火砕岩の検討から島弧の火山活動などを明らかにし、ペルム紀島孤の復元モデルを提出した。あわせてDun Mountain Ophioliteとの比較をおこなった。これらの成果をまとめて発表した(論文(1))。1987.8の太平洋学術学議(ソウル)にて報告をおこなった。また国際会議(オーストラリア)では西南日本内帯の構造についてテレーン解析の立場から総括し、論文として公表した(論文(3))。酸性火砕岩については舞鶴帯および超丹波帯において兵庫県上月、岡山県棚原、山口県錦町地域を代表例として詳細な記載をおこなって公表した(論文(4))。これらの地域においてはいずれも放散虫化石によりペルム紀中世に火山活動があったことが明らかなものである。酸性火山活動については岡山県井原地域と金川地域において生層序とともにそれらの存在が新たに明らかになったので公表した(論文(5))。これらの地域では酸性火山岩溶岩とそれに伴う脈岩が発見され、現地性の島孤活動の存在が明らかになった。舞鶴帯には夜久野オフィオライトを伴うのが特徴とされこれらは海洋地殼の一部とみなされている。上記の酸性火砕岩や溶岩は当時の島孤活動を示すものであり、両者が密接に伴っていることからペルム紀の島孤ー海溝のテクトニクスが明らかとなる。ニュージーランドにおいても同様で、今後の両者の比較検討が次の課題である。岡山県柵原から兵庫県上月地域の舞鶴帯・超丹波帯のペルム系と夜久野オフィオライトについて各専門分野から検討をおこなった.さの研究には日本学術振興会の短期招へいによりニュージーランドオタゴ大学のC.LANDISも参加し,ニュージーランド島弧との比較研究をおこない,成果を得た.当地域の層序・構造については夜久野岩類はペルム系に衝上していること,ペルム系の放散虫化石による時代の確定,夜久野オフィオライト起源の角礫岩の認定から初期島弧の復元,ペルム系に挾有される酸性火砕岩の検討から島弧の火山活動などを明らかにし,ペルム紀島弧の復元モデルを提出した.あわせてDun Mountain Ophioliteとの比較をおこなった.これらの成果は島根大・理・紀要としてまとめ,また1987.8の太平洋学術会議(ソウル)にて報告した.ペルム紀島弧の復元では酸性火砕岩やオフィオライトの岩石学的研究が重要であり, XRF測定の試料作成に購入物品のメノウ乳鉢(ボールミル用1セット)が有効に使用され,多くのデータが得られた.岩石の大型切片作成は委託され,それらによって詳細な観察がなされ,とくにオフィオライト起源角砕岩について多くの知見を得た.上記研究に関連して,岡山県金川から広島県芳井町にかけて,および山口県錦町から島根県六日市町にかけてのペルム系の比較検討をおこなった.

とくに放散虫化石と酸性凝灰岩の検討からペルム紀中期における酸性火山活動が舞鶴帯から中国帯にかけて広く存在したことが明らかになった.また,予察的になされた韓国沃川帯の平安系(ペルム系)の調査では従来まったく知られていなかった酸性火山活動の存在が明らかとなり,この地域の構造発達と古日本島弧の関係に重要な問題提起をおこなった.次年度はこれらの問題点も含めて総括をおこなう予定である.舞鶴帯および超丹波帯の酸性火砕岩類についての検討を柵原、上月、錦の代表地域をえらんで詳細に行い、公表した。これらは放散虫化石によってペルム紀中世であることが確定しているものであって、この時期の島孤の活動を明らかにすることができた。ガラス質凝灰岩ではガラスの形態がよく保存されていて、凝灰質物質が陸域から深海底にまで運びこまれて堆積したことが解明された。これらについてはXPF等を使用して岩石学的検討を行っている。また中国地方全般のテレーン解析については昨年国際会議で発表したが、その内容が出版された。岡山県井原と金川の再地域の舞鶴層群については昨年に引き続いて調査をおこない、論文として発表した。いずれにおいても放散虫化石にもとづいて時代が明らかとなり、酸性火山活動がペルム紀中世にあったことが解明された。本年度新たに調査をおこなった地域として、岡山県井原の北方地域と美星地域がある。この両地域では同様にペルム紀中世の時代が明らかになるとともに、酸性火山岩溶岩およびそれに関連した脈岩類の存在が明らかになった。これらはペルム紀の島弧の深部構造を示すものと認められることから、島孤の構造についての1つの知見を得たことになる。舞鶴帯には夜久野オフィオライトを伴うのが特徴とされ、これは海洋地殻そのものが地表にあらわれているものとみなされている従って舞鶴帯および超丹波帯では海洋一島孤の深部断面を明らかにしたといえる。
骨髄Stromal cell局所誘導による心筋再生治療法の開発

心筋内に幹細胞が存在する可能性を示唆するように、末期不全心筋内に細胞分裂所見が生じていることが報告され、我々も細胞周期に関する検討を行ったが、現在までに確たる証拠を掴んでいる状況にない。このため、心筋にもともと存在する細胞が分化するのではなく、骨髄から流入する間葉系細胞によって分裂変化が生じているとも考えられた。このため、現在すでに骨髄細胞をそのまま心筋組織に移植することにより、心機能改善を図る臨床的検討も開始されてきているが、自然治癒力として存在する可能性のある骨髄からの間葉系細胞流入を誘導することができれば、自然で侵襲のない心不全治療法開発が可能となる。瘢痕心筋では血流も乏しく、組織へ流入する間葉系細胞も限られたものとならざるを得ない。このため、瘢痕組織への間葉系細胞流入を促進するために、血管新生を誘導し、その上で新生血管組織に特異的に間葉系細胞の着床を促す方法で研究に取り組んだ。局所に血管新生を誘導する遺伝子導入法として、VEGF遺伝子導入細胞移植法を用いた。その結果、遺伝子導入細胞混合移植法で血管新生の相乗効果発現が生じることが確認できた。また骨髄間葉系細胞に心内環境を負荷することにより、形態上心筋類似組織の形成が確認された。局所に血管新生を誘導する遺伝子導入法として、当科で研究実績のあるVEGF遺伝子導入細胞移植法を用い、間葉系細胞の着床促進にc-kit遺伝子を用いることとした。遺伝子導入にあたり、VEGFとc-kitのタンデム導入が必要か、別々に導入した細胞の混合移植にて目的効果を実現可能か検討を行った。その結果、遺伝子導入細胞混合移植法で血管新生の相乗効果発現が生じることが確認でき、タンデム導入を用いない簡便な方法で治療法開発が可能であることが明らかとなり、現在この方法により研究を継続中である。
歯科インプラントに受圧感覚を与える人工歯根膜の開発

オステオインテグレーションしたインプラントは,周囲骨と軟組織の介在なしに結合するのを特徴としているため,その粘弾性特性や被圧変位特性などが天然歯と大きく異なる。そのため,インプラントおよびその上部構造と天然歯とが同一口腔内に共存し,長期にわたる安全性,生存率,良好な臨床成績,高い予知性を得るためには種々な要因について検討する必要がある。そこで本研究では,まず人工歯根膜の特性を把握するため、残存歯との調和をはかるために歯根膜を模倣した機構を有するIMZインプラントを用いて,その上部構造を構成する内部エレメントの違いが顎口腔系に及ぼす影響について,インプラントの動揺特性を検討した。インプラントの動揺特性については、当講座の開発したT-Mテスタを用いて測定を行った。MI値を用いることにより,得られた3種類のエレメントと天然歯の動揺特性は,これまでに報告された粘弾性特性と同様な結果を示し,Tiエレメント,IMC,IME,天然歯の順に動揺度が大きくなった。また,天然歯とIMEとの間には,有意差がみられなかったが,Tiエレメント,IMCと天然歯とは有意差がみられた。これらのことについて,IMEは,上部構造の固定と内部可動性の提供という2つの機能を同時に果たし,POMの粘弾性が大きく反映され,天然歯に類似した結果が得られたと考えられる。IMCでは,それらの機能をそれぞれ独立させ,従来のIMEの維持部とTIEを一体としたチタン製のIMCインサートの上にPOM製のIMCエレメントが乗るような形状になり,POMの絶対量が少ない結果,粘弾性が高くなったと考えられる。Tiエレメントは,インプラント体にねじ込まれ,チタンスクリューを介して上部構造とインプラント体を固定しており,従来のIMZインプラントの特徴である内部可動性機構の存在をなくし,他のオステオインテグレーテッド・インプラントの構造と同じ機構となり,粘弾性が高くなり,オステオインテグレーションしている限り,Tiエレメントの動揺度が小さくなると考えられる。したがって、インプラントの周囲に緩衝作用として人工歯根膜を考えるならば、この3種類のエレメントと天然歯の動揺特性についてさらに検討する必要性が示唆された。近年,歯の欠損に対してインプラントによる補綴修復が可能となってきた。種々のインプラント治療の中でも,最近最も多く臨床応用されているのは骨結合型インプラントであり,現在臨床において長期的に高い治療効果を発揮している。しかし,骨結合型インプラントは天然歯のもつ歯根膜という感覚受容器を全く介在しない。そこで,インプラント患者に,天然歯の歯根膜に近似した感覚受容器を与えるため人工歯根膜の開発について検討した。現在臨床で使用されている歯根型の骨結合型インプラントシステムのうち,歯根膜の動揺特性を模倣した緩圧機構を有するIMZインプラントを用いて,内部エレメント装着後の経過日数による内部エレメントの緩圧能力の低下率を検証した。IMZインプラントの内部エレメントとして,口腔内で6カ月間使用されたポリオキシメチレン製のIntramobile Element(以下,IMEと略す),Intramobile Conector(以下,TMCと略す)をシリコン樹脂に埋入されたIMZインプラントにそれぞれ組み込んだ。動揺度測定に際し,測定方向,位置などを規定するために測定用上部構造(金合金タイプIII)を製作し,IMZインプラント専用のトルクレンチ(フリアテック社製,ドイツ)にて,145Nmmのトルク値で装着した。その結果,内部エレメントの変形量は,IME,IMCともに性差,年齢差による影響を受けるだけでなくインプラント植立部位による影響を大きく受けることがわかった。
半導体と磁性体からなるナノ構造におけるスピン依存トンネル現象とその応用

1.六方晶MnAs微粒子を強磁性島とする単電子スピントランジスタにおける長いスピン緩和時間トンネル磁気抵抗(TMR)比のバイアス依存性を調べたところ、TMR比がバイアスに対して振動する現象を観測した。スピン蓄積を考量したSelf-consistent数値計算によって、微粒子のスピン緩和時間が10μsと長いことが分かった。この長いスピン緩和時間が微粒子の量子サイズ効果によって説明できた。2.閃亜鉛鉱型MnAs微粒子を含むトンネル磁気接合におけるスピン起電力および巨大な磁気抵抗効果の観測とその起源の解明10kGの磁場下では、電流電圧特性を測定したところ、原点が高バイアス側に21mVシフトした現象を観測した。この現象は素子から21mVの起電力が発生することを示した。また、素子に負の小さいなバイアスを印加したときに、素子の抵抗が磁場印加によって3桁も変わった巨大な磁気抵抗効果を観測した。以上の実験結果に対して、微粒子の磁化トンネルと伝導電子のトンネルが同時に起こることにより、微粒子のゼーマンエネルギーが伝導電子の電気エネルギーへの移動によって、「スピン起電力」が生じたことが分かった。さらに、磁化測定により、閃亜鉛鉱型MnAs微粒子の室温強磁性および大きな異方性エネルギーの確認と磁化反転時定数の測定によって、以上の理論モデルの妥当性を確認した。3.強磁性半導体の相分離ダイアグラムの理論的かつ実験的な研究格子モデルを用いてGaMnAsの相分離ダイアグラムの測定方法を提案して、実際に測定した。その結果、相分離エネルギーの実験値が分かり、第一原理計算による計算値とよく一致したことが分かった。(1)MnAs20nm/GaAs 1nm/AlAs 2.2nm/GaAs : MnAs5nm/AlAs 1.5nmからなる磁気トンネル接合(magnetic tunnel junction ; MTJ)素子において、初めてトンネル磁気抵抗(Tunneling magnetoresistance ; TMR)効果を確認した。これによって、MnAs微粒子のスピン注入・スピン検出機能を実証した。さらにTMR比が半減するV_<half>の値が1200mVと非常に高いことを見出した。また、TMR効果を室温まで確認した。(2)AlAs障壁の膜厚が連続的に変化したMnAs20nm/GaAs 1nm/AlAs dnm/GaAs : MnAs 10nmのMTJ素子を作成し、トンネル抵抗およびTMR比のAlAs障壁の膜厚依存性を調べてところ、トンネル抵抗およびTMR比がAlAs障壁の膜厚の変化に対して振動的な振る舞いを示すことを見出した。この現象がAlAs中のΓ-Χ混在状態を介するトンネルで説明できることを示した。また、得られたTMR比が18.2%とMnAsベースのMTJではもっとも高い値を達成した。(3)TMR効果を利用して、MnAs微粒子の基本的な磁気特性の研究を行った。その結果、直径5-10nmのMnAs微粒子の保磁力が70-150Gと小さいにも関わらず、230K以上の非常に高いブロッキング温度を持つことを明らかにした。この磁気特性が単純なNeelモデルでは説明できないことが分かった。MnAs微粒子系の保磁力および残留磁化が粒子密度の増大に従い小さくなることが分かった。さらに、残留磁化の温度依存性は双極子相互作用が強い微粒子系と同じであることから、非常に高いブロッキング温度の起源が双極子相互作用にあると結論した。(4)MnAs微粒子を含む半導体ヘテロ構造に極性パルス電流を印加したところ、抵抗が不揮発性的変化することを観測した。また、その変化幅が温度依存性を持った。この現象をcolossal electro-resistance(CER)と呼んで、クーロンブロッケード効果に起因することを仮定するところ、CER比の温度特性を理論的に説明できた。(1)六方晶MnAs微粒子を強磁性島とする単電子スピントランジスタのスピン依存伝導特性六方晶MnAs微粒子を強磁性島とする単電子スピントランジスタをナノ加工技術によって作製、伝導特性を調べた。その結果:(1)電流電圧特性において6段のクーロン階段を観測した。これによって半導体グラニュラ構造において初めてクーロン・ブロッケドを観測した。また、段階が等間隔に並ぶことから、トンネル過程が一個のMnAs微粒子を介することを示した。(2)GaAs/MnAsの障壁が低いため、通常の単電子トランジスタよりも電流駆動力が優れている。具体的には5段目の電流駆動力が1段目の電流駆動力よりも100倍大きい。(通常の単電子トランジスタではこの比が5である。)GaAs/MnAsの低障壁界面を使うことによって、単電子トランジスタにおける小さい電流駆動力の問題を解決できる手法を示した。(3)トンネル磁気抵抗(TMR)比のバイアス依存性を調べたところ、TMR比がバイアスに対して振動する現象を観測した。特にクーロン階段めところでTMR比が極大を取る。この現象はスピン蓄積現象で説明できる。(2)閃亜鉛鉱型MnAs微粒子を含むトンネル磁気接合において、静磁場による起電力の発生および巨大な磁気抵抗効果の観測(1)素子に1Tの磁場を印加したままで、電流電圧特性を測定したところ、原点が高バイアス側に21mVシフトした現象を観測した。この結果が静磁場下の起電力発生を予測したBarnes-Maekawa理論を支持する。

(2)素子に負の小さいなバイアスを印加したときに、素子の抵抗が磁場印加によって3桁も変わった巨大な磁気抵抗効果を観測した。この巨大な磁気抵抗効果がクーロン・ブロッケード領域内で観測されている。(3)素子に正の小さいなバイアスを印加したときに、電流が磁場による起電力によって逆流することを確認した。(4)クーロン・ブロッケード領域外では35-100%の普通のMRを観測した。(5)素子に負荷抵抗を繋いで、静磁場で発生した起電力による外部回路の駆動を実証した。また、その起電力の寿命が102秒であることも観測した。(6)クーロン・ブロッケードと起電力が温度上昇で消失していくために、巨大な磁気抵抗効果も温度上昇で消失した。1.六方晶MnAs微粒子を強磁性島とする単電子スピントランジスタにおける長いスピン緩和時間トンネル磁気抵抗(TMR)比のバイアス依存性を調べたところ、TMR比がバイアスに対して振動する現象を観測した。スピン蓄積を考量したSelf-consistent数値計算によって、微粒子のスピン緩和時間が10μsと長いことが分かった。この長いスピン緩和時間が微粒子の量子サイズ効果によって説明できた。2.閃亜鉛鉱型MnAs微粒子を含むトンネル磁気接合におけるスピン起電力および巨大な磁気抵抗効果の観測とその起源の解明10kGの磁場下では、電流電圧特性を測定したところ、原点が高バイアス側に21mVシフトした現象を観測した。この現象は素子から21mVの起電力が発生することを示した。また、素子に負の小さいなバイアスを印加したときに、素子の抵抗が磁場印加によって3桁も変わった巨大な磁気抵抗効果を観測した。以上の実験結果に対して、微粒子の磁化トンネルと伝導電子のトンネルが同時に起こることにより、微粒子のゼーマンエネルギーが伝導電子の電気エネルギーへの移動によって、「スピン起電力」が生じたことが分かった。さらに、磁化測定により、閃亜鉛鉱型MnAs微粒子の室温強磁性および大きな異方性エネルギーの確認と磁化反転時定数の測定によって、以上の理論モデルの妥当性を確認した。3.強磁性半導体の相分離ダイアグラムの理論的かつ実験的な研究格子モデルを用いてGaMnAsの相分離ダイアグラムの測定方法を提案して、実際に測定した。その結果、相分離エネルギーの実験値が分かり、第一原理計算による計算値とよく一致したことが分かった。
耐熱性リンゴ酸脱水素酵素の安定性及び折れたたみ機構に関する研究

我々は、これまで高度好熱性細菌Thermusflavusの有する耐熱性リンゴ酸脱水素酵素(tMDH)の耐熱性や、高温下に反応至適を示す好熱性メカニズムについて研究を行ってきた。野性型tMDHは高い安定性を示すと同時に、塩酸グアニジン変性に対しても完全に可逆的に再生され、そのフォールディング機構の解析は、tMDHの高い安定性を理解する上で重要な知見を与えるものと考えられた。そこで本研究では、本酵素をドメイン或いはさらに小さなフラグメントに遺伝子工学的に分断して、そこから再構成されるtMDHの安定性やリフォールディング能について調べることで、蛋白質の折りたたみ機構を解析することとした。NAD結合ドメインと触媒ドメインの2つのドメインから成り立つ本酵素を、ほぼ各ドメイン部分に相当する領域の遺伝子ごとに分断して独立に発現することにより、野性型酵素と完全に同等の活性を有する耐熱性MDHが再構成されることを見いだした。また一方で、この独立したドメインで構成されるtMDH及び各ドメインが、塩酸グアニジン変性に対してどのような再生効率を示すかを調べたところ、再生効率は野性型酵素と比べて大幅に小さく、さらに濃度依存性を示したことから、各ドメインが、協調的にフォールディングする可能性が考えられた。SDS-PAGEからの回収により、各ドメインを分離し、それぞれのドメインを用いた折りたたみ実験を行った結果、やはり再生の協調性がみられたことから、各ドメインが自立的にフォールディングするわけではない可能性が示唆された。現在正確に各ドメインに分断したフラグメント酵素を作製中であり、フォールディングの協調性についての詳細な解析を進行中である。
トランスポーターを応用したインテリジェントDDSによる癌分子標的治療

ポリカチオンを用いた遺伝子導入において、通常の条件ではDNAとポリカチオンとの複合体がプラスに帯電し、血清タンパクと大きな凝集塊を作ることなどが、in vivoの遺伝子治療に向けて問題となっている。プロトンスポンジ効果を持つポリエチレンイミンを用い、血清蛋白との凝集を阻止するカルボキシル側鎖を持つアニオン性PEG誘導体(PEG-C)を用いて複合体の表面をコートし新規ポリイオン複合体を形成した。この複合体にpH依存性膜融合ペプチドJTS-1とLactose修飾PEG-Cを用い6x10E9 RLU/mg proteinまで発現効率を高め得た。さらに膵臓癌担癌マウスにおいて腫瘍内局注にてβ-gal遺伝子の発現増加を認めた。またJTS-1/pDNA/TF-PLL複合体では、TFレセプターを介したエンドサイトーシスにより細胞内に取り込まれ、エンドゾーム内でTFとPLLのジスルフィド結合が切れ、JTS-1のエンドゾーム膜融合破壊により複合体が効率よく放出された結果、核への移行量が高まり発現が上昇したと考えられた。オキサリプラチンおよびシスプラチン耐性癌細胞および非耐性癌細胞株を用いたDNAマイクロアレイの解析結果より、Tubrin特異的シャペロンEおよびCBP/P300-Interacting Transactivator(CITED2)遺伝子の増幅を認めた。これらの遺伝子に対するsiRNAを用いてノックダウン法を行うと耐性癌細胞株において細胞障害効果の増強を認めた。このことは、上記遺伝子が薬剤耐性遺伝子であることの証明となった。トランスポーター遺伝子の解析により、PEPT1、OCTN1などの遺伝子が同定され、PEPT1はβラクタム抗生物質、アンギオテンシン転換酵素阻害剤、抗癌剤であるベスタチンの小腸粘膜の吸収に関係し、OCTN1はpH依存性の陽荷電分子の移動に関係することが解った。DNAとポリカチオンとの高分子電解質複合体を用いたシステムが、遺伝子治療における非ウイルスベクターとして注目され、我々は、ポリカチオンとして、弱塩基性の高分子でありプロトンスポンジとして注目されているポリエチレンイミンを用い、さらにin vivoの遺伝子治療においてプラスに帯電したDNA/ポリカチオン複合体と血清蛋白との凝集を阻止するカルボキシル側鎖を持つアニオン性PEG誘導体(PEG-C)を合成し複合体の表面をコートし、DNAとの新規ポリイオン複合体を形成し、癌細胞への遺伝子導入を試みた。また、インフルエンザウイルスの解析に基づき合成されたpH依存性の膜融合ペプチドであるTS-1を加え、その遺伝子導入効果についても検討した。AsPC-1細胞におけるXgal染色では、DNA/PEI複合体よりも、DNA/PEI/JTS-1あるいはDNA/PEI/PEG-Cで修飾した方がβ-galacsitodaseの発現は増強された。さらにDNA/PEI/JTS-1/lac-PEG-Cにおいて発現効率が最も高かった。同様にBMJC細胞においてもβ-galacsitodaseの発現を認めた。ルシフェラーゼアッセイにおいても、PEG-Cを加えた複合体が、DNA/PEI単独の複合体よりも発現効率の増加を認めた。さらに、JTS-1を添加することにより、発現効率の上昇を認めた。また、Lactose修飾したPEG-Cにおいて、遺伝子の発現効率が最高であった。ポリエチレンイミンを用いた遺伝子導入において、1x10E9の遺伝子導入効率を認めたが、PEG-Cを加えることによりさらに3倍の導入効率の増加を認めた。PEG-Cにより複合体の縮小化および安定化が生じ、細胞内への導入が容易になったことが考えられる。さらに、JTS-1を加えることによりリソソームの分解を回避し細胞質内へ効率良く遺伝子を導入できること、また、Lactoseで修飾したPEG-Cを用いることにより(6x10E9)、糖鎖認識による取り込み機構により選択的な遺伝子導入増加が期待できること、がわかり非ウイルスベクターを用いてトランスポーター遺伝子治療へ応用が期待される。

トランスポーター遺伝子の解析により、PEPT1、OCTN1などの遺伝子が同定され、PEPT1はβラクタム抗生物質、アンギオテンシン転換酵素阻害剤、抗癌剤であるベスタチンの小腸粘膜の吸収に関係し、OCTN1はpH依存性の陽荷電分子の移動に関係することが解った。
三叉神経感覚核内の歯根膜機械受容ニューロンにおける口腔内諸感覚情報の処理様式

歯に圧刺激が加わった時の感覚情報は歯根膜内にある歯根膜機械受容器、三叉神経、三叉神経主感覚核・脊髄路核、視床VPM核を経て、大脳皮質感覚野へと投射している。今回、三叉神経主感覚核の歯根膜機械受容ニューロンの情報処理様式を調べる目的で、以下の実験を行った。成猫をクロラロースで麻酔、主感覚核にニューロン活動を記録する微小電極を刺入、種々の歯を機械的に刺激し、歯根膜ニューロンの応答性を観察した。また、視床VPM核を電気的に刺激し、視床投射ニューロンを同定した。歯以外の感覚情報の歯根膜ニューロンへの影響を知るため、条件刺激として口唇粘膜を電気的に刺激した。1、主感覚核ニューロンの応答性記録された234個の歯根膜ニューロンの約87%が歯の刺激に対して持続的(遅順応性)に応答し、残り13%が刺激開始時に一過性(速順応性)に応答した。全ユニットの73%が一本の歯の刺激のみに反応する単歯支配ユニットで、残り27%は複数の歯に反応する多歯支配ユニットであった。歯種別では殆どのユニットは犬歯刺激に応答した。2、視床投射ニューロンの性質記録されたニューロンの48個が視床投射ニューロンとして同定され、その大部分(93%)は遅順応性で、犬歯刺激に応答した。投射ニューロン中30個は主感覚核全体より対側視床VPM核へ、18個は主感覚核の吻背側部より同側視床VPM核へ投射していた。単歯支配ユニットの出現率は対側VPM核へ投射するニューロンで57%、同側VPM核へ投射するニューロンで55%であった。3、歯根膜ニューロン応答に対する口唇粘膜刺激の影響17個の遅順応性、犬歯支配ユニットを用い、犬歯機械刺激直前または刺激中に上下左右の口唇粘膜を電気的に刺激した。16ユニットは粘膜刺激により犬歯歯根膜応答に対しなんら影響を受けなかったが、1ユニットは粘膜刺激後抑制された。粘膜刺激によって興奮が促進されるユニットは観察されなかった。
Hessenberg多様体のトポロジーと対称群の表現

Hessenberg多様体のコホモロジーの環構造について研究を行った.(1)A型のregular nilpotent Hessenberg多様体のコホモロジー環を明示的に決定し,それがregular semisimple Hessenberg多様体のコホモロジー環の対称群不変な部分環と環同型であることを証明した.(2)Hessenberg関数が特別な形をしている場合について,A型のregular semisimple Hessenberg多様体のコホモロジー環を明示的に決定した.(3)極小冪零軌道に対するHessenberg多様体のコホモロジー環のある種の表示を与えた.平成27年度は,枡田幹也氏,原田芽ぐみ氏,堀口達也氏との共同研究により,主にHessenbrg多様体のコホモロジー環の研究を行った.27年度の研究の主結果として,我々はregular nilpotent Hessenberg多様体のコホモロジー環はregular semisimple Hessenberg多様体のコホモロジー環の対称群の作用に関する不変部分環と次数付き環として同型であることを証明した(コホモロジーは有理数係数で考える).この結果は,幾何学的な状況が異なる2つのHessenberg多様体のコホモロジー環を繋ぐものといえる.まず上記2つの次数付き環の間に準同型を構成すること自体が自明ではなく,これまでに我々の研究によって得られていたregular nilpotent Hessenberg多様体のコホモロジー環の明示的な表示,及びregular semisimple Hessenberg多様体のトーラス同変コホモロジー環を詳しく調べることで,上記2つの次数付き環の間の準同型の構成に成功した.また,regular nilpotent Hessenberg多様体(一般に特異性をもつ空間である)のコホモロジー環が実はポアンカレ双対代数であることが上記の写像が実際に同型写像であることの証明に大きく効いている.また,我々は主結果の系として,Shareshian-Wachs予想と呼ばれている問題の自明表現部分に関する証明を与えた(その後,Brosnan-Chowらによって予想解決の証明が発表された).Hessenberg多様体のコホモロジー環の研究(課題A)については当時の計画以上に進展している.実際,課題Aの平成27年度の目標はregular nilpotent Hessenberg多様体のコホモロジー環からregular semisimple Hessenberg多様体のコホモロジー環の不変部分環への次数付き環としての準同型を構成することであったが,それが実際に同型写像であることまで証明することができた.これは期待以上の成果があったと言ってよい.一方で,課題Aに集中的に取り組んだ為,ルート系に付随するトーリック多様体のコホモロジー環の研究(課題B)については目立った進展は得られなかった.これらを総合して,本研究はおおむね順調に進展しているといえる.平成28年度は,課題Aについては,枡田幹也氏,堀口達也氏との共同研究により,主にregular semisimple Hessenberg多様体のコホモロジー環の研究を行った.特に,Hessenberg関数がh=(h(1),n,...,n)の形をしているケースについて,その整数係数のコホモロジー環を明示的に決定し,さらにそこへの対称群の作用に関する不変部分環についても環構造の明示的表示を与えた.有理係数においては,上記不変部分環とregular nilpotent Hessenberg多様体のコホモロジー環が同型であることが知られているが,今回の我々の表示はこの結果と相性のよいものであった.また,課題Bについては,ルート系に付随するトーリック多様体の(有理数係数の)コホモロジー環は次数2の元で生成されるポアンカレ双対代数であり,コホモロジー環はその体積多項式のみを用いて記述できるが,Lauren DeDieu氏,Federico Galetto氏,原田芽ぐみ氏との共同研究の特別な場合として,その体積多項式の一つの計算公式が得られた.また,昨年度から続いているPeter Crooks氏との共同研究をさらに進め,極小冪零軌道上のHessenberg多様体の既約成分の記述を精密化した.一方で,別の研究費(日本学術振興会特別研究員学振PD)の研究遂行のため,平成28年の7月から平成28年12月までの6ヶ月間,トロントのFields InstituteにてCombinatorial Algebraic geometryというプログラムに急遽参加することにした.このプログラムは本研究とは直接的な関係がなく,滞在期間中の上記研究課題の遂行の効率を考え,この期間中はやむを得ず本研究を中断することにし,平成29年度に研究期間を持ち越すことにした.Hessenberg多様体のコホモロジー環の研究(課題A)については当時の計画以上に進展している.実際,課題Aの平成28年度の目標すでに27年度に達成しており,すでに十分な成果が出ている.また,28年度はregular semisimple Hessenberg多様体のコホモロジー環についてもHessenberg関数がh=(h(1),n,...,n)のケースについて明示的に決定し,当初の計画を超えて研究が進んでいる.ルート系に付随するトーリック多様体のコホモロジー環の研究(課題B)については,このトーリック多様体の(有理係数の)コホモロジー環の体積多項式の一つの計算公式が得られた.これらを総合して,本研究はおおむね順調に進展しているといえる.平成29年度は,昨年度に本研究課題を約6ヶ月間中断したことを受けて,その補完期間として研究を行った.大阪市立大学に滞在中の原田芽ぐみ氏と議論を行い,regular nilpotent Hessenberg多様体の射影埋め込みの体積の計算のための議論の精密化を行った.

特に,Hessenberg多様体を旗多様体上のベクトル束の切断の零点集合と捉えることで,これまでの様々な議論の見通しが非常に良くなることを見出し,証明などを大きく簡略化した.この体積公式はregular nilpotent Hessenberg多様体のコホモロジー環の体積多項式と思うことができ,ある特別なHessenberg関数をとると,ルート系に付随するトーリック多様体のコホモロジー環の対称群不変な部分環の体積多項式と一致する.平成27年度から平成29年度までに得られた主な研究結果を総合すると,1)原田芽ぐみ氏,堀口達也氏,枡田幹也氏との共同研究により,regular nilpotent Hessenberg多様体のコホモロジー環を明示的に決定し,それがポアンカレ双対代数であることを示した.さらにそれがregular semisimple Hessenberg多様体のコホモロジー環の対称群不変な部分環と環同型であることを証明した.2)Peter Crooks氏との共同研究により,minimal nilpotent oribt上のHessenberg多様体のトポロジーを調べ,そのコホモロジー環のある種の表示を与えた.3)堀口達也氏と枡田幹也氏との共同研究により,Hessenberg関数hがh=(h(1),n,...,n)という形をしている場合について,regular semisimple Hessenberg多様体のコホモロジー環を明示的に決定し,そこへの対称群の表現の既約分解も決定した.Hessenberg多様体のコホモロジーの環構造について研究を行った.(1)A型のregular nilpotent Hessenberg多様体のコホモロジー環を明示的に決定し,それがregular semisimple Hessenberg多様体のコホモロジー環の対称群不変な部分環と環同型であることを証明した.(2)Hessenberg関数が特別な形をしている場合について,A型のregular semisimple Hessenberg多様体のコホモロジー環を明示的に決定した.(3)極小冪零軌道に対するHessenberg多様体のコホモロジー環のある種の表示を与えた.平成27年度の研究により得られた上記の環同型は2つのregular Hessenberg多様体のコホモロジー環を繋ぐものである.この研究について論文をまとめている際に,Brosnan-Chowにより,regualr Hessenberg多様体のコホモロジー群のベッチ数とregular semisimple Hessenberg多様体のコホモロジー環の(対称群の)あるヤング部分群に関する不変部分環のベッチ数が等しいことが示された.彼らは環構造ではなく,次元のみを比較しているが,彼らの結果の特別な場合として,我々の次数付き環同型のベッチ数版が得られる.
磁気共鳴画像化装置(MRI)や原子力施設等で使用可能な音響入出力デバイスの開発

本研究では,電磁気的制約条件が強いMRI,原子力施設,化学プラント等でも使用可能な音響入出力デバイス(光マイクロホン,光イヤホン)の開発を目的とした。光マイクロホンは音圧感知部のダイヤフラムとその上を通る直線光導波路からなる。本研究では,感度向上を狙いつつ,共振周波数をできるだけ高くすることを念頭に置き,位相感度と共振周波数の目標値をそれぞれ2.5mrad/kPa,3.4kHzとした。理論計算を基にダイヤフラムサイズを20mm×20mm×0.15mmと設計して,ガラス基板光導波型マイクロホンの試作を行った。試作マイクロホンの位相感度(測定値)は1.3mrad/kPaで,設計値の半分程度にとどまったが,我々のグループが行った先行研究に比べ,11倍の感度向上を達成した。さらに雑音低減を施し,周波数1kHz,音圧2Pa(100dB-SPL)の音波の検出に成功した。また,ダイヤフラムサイズ20mm×20mm×0.15mmのガラス基板光導波型マイクロホンを3個試作し,周波数特性を調べた。共振周波数はそれぞれ2.7,3.3,3.7kHz付近にあり,理論値とほぼ一致した。平成18年度からは,基板にシリコンを利用した光導波型マイクロホンの研究も並行して行った。シリコンは微細可能性に優れており,光マイクロホンの小型・軽量化が可能となる。研究当初は,ダイヤフラムの残留熱応力や導波路の高い伝搬損失が原因となって,感度,出力光強度,消光比が共に低く,最小検出可能音圧が100dB-SPLにとどまった。そこで,低温プロセスを導入し,さらに光導波路の作製プロセスを見直したところ,出力光強度の増加,消光比の改善が見られ,マイクロホン感度が約10倍向上した。その結果,ダイヤフラムサイズ10mm×10mm×40μmの試作マイクロホンで,80dB-SPLの音波(1kHz)を検出することに成功した。さらに,周波数特性を測定したところ,ダイヤフラムの共振が5.3kHzに現れ,理論値5.6kHzとほぼ同じ値が得られた。平成17年度は,ガラス基板光導波型マイクロホンの開発を重点的に行い,感度の向上及びノイズの低減を図った。光マイクロホンにおいて,感度と共振周波数はマイクロホンの特性を決める重要な性能指標である。本研究では,感度向上を狙いつつ,共振周波数をできるだけ高くすることを念頭に置き,位相感度と共振周波数をそれぞれ2.5mrad/kPa,3.4kHzに設定した。理論計算からダイヤフラムサイズを20mm×20mm×0.15mmと設計し,光マイクロホンの試作を行った。一方,雑音低減に関しては,まず光マイクロホンシステム(光マイクロホン,レーザ光源,光検出器)における雑音評価を行い,10Hz以下の雑音と25kHz付近の雑音が極めて大きいことを見出した。10Hz以下の雑音については,除震台の除振効果の低下から生じた光軸ずれによるものではないかと推測している。