hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本人英語学習者の一貫性・結束性理解における言語処理と思考・判断に関する研究

本研究は、「日本人英語学習者が英文の一貫性・結束性理解において、英文の言語処理と内容の思考・判断をどのように行っているか」を明らかにすることを研究課題とする。小中高の新学習指導要領では、「知識および技能」と「思考力、判断力」を概念的に分けて育成することを目標にしている。本研究では、英文理解において、読み手が、語彙、文法力を使って1文単位での言語処理を行いながら、どのように1文を超える文間の内容の繋がりを考え、判断しているのかについてのメカニズムとプロセスを解明する。また、母語での同じ能力の転移についても検証する。以上により、教室での英語指導や国語教育との連携についての示唆を期待できる。
間質と腫瘍細胞の相互作用による放射線治療効果の改善に関する研究

腫瘍移植部位に前もって照射を行なった後、腫瘍細胞を移植すると、非照射部位の腫瘍に比べて、増殖が遅延する場合と変化を受けない場合があった。一般に、乳癌は前照射の影響で腫瘍の増殖は著しく遷延したが、線維肉腫の増殖は修飾されなかった。その理として線維肉腫細胞には、間質より腫瘍内への血管形成を促進する刺激作用が存在すると推測される。この作用は致死線量を照射した線維肉腫細胞を、生きた乳癌細胞と混和して前照射部位に移植すると、乳癌の出現速度と腫瘍の増殖速度が修飾され、乳癌細胞を単独で移植した場合に比べて、腫瘍の出現までの期間が短縮し、増殖が促進されることにより確認された。前照射部位に移植した腫瘍を、放射線や化学療法剤で治療した場合、腫瘍の縮小効果は正常組織に移植した腫瘍に比べて著明で、再増殖が遷延した。しかし治癒率で比較すると、前照射部位に移植した腫瘍の治癒は著しく低下した。この両者の矛盾する結果は、前照射部位における腫瘍細胞の増殖遅延と、治療により死んだ細胞の消失速度のバランスより説明できる。照射部位における腫瘍からの自然肺転移は、正常組織にある腫瘍より小さな腫瘍サイズで発生していた。これは、照射部位にある腫瘍は発育が遅延するため、正常組織に存在する腫瘍と同一サイズに達するまでに長期間が経過して、腫瘍より血中に流入する癌細胞の総数が多くなり、転移を発生する機会が多くなったためと考えられる。以上の3点が照射部位に存在する腫瘍と、正常組織に存在する腫瘍の差異と考えられる。これらの問題が、臨床上の治療に何如に関与するかについて考察した。1.マウスの右大腿部腫瘍移植予定部位を、腫瘍移植前に30Gy照射しておくと、線維肉腫(FSa、NFSa)は、腫瘍の発育がFSaでは約2倍遅れるが、NFSaでは変化しない。一方、乳癌(MCa4)でも約2倍の遅れとなり、腫瘍により発育する間質の影響を受けるものと、受けないものがある。2.照射後の腫瘍移植までの期間を1日8週間と変化させた場合、いずれも同様な腫瘍の発育遅延を示し、間質が照射により変化した場合は、その影響は長期間持続する。3.前照射により発育遅延の認められた乳癌細胞と、影響を受けなかった線維肉腫NFSaに100Gyの致死線量を照射した細胞を混和して、30Gy前照射した部位に移植すると、乳癌の発育遅延は、混和しなかった場合の1/2に短縮された。これは、NFSa細胞より間質に対して血管増生促進因子が分泌されたためと考えられた。4.前照射された部位に移植した腫瘍は、正常組織に移植した場合に比べて、同一腫瘍サイズにおける肺転移の頻度が高くなった。5.腫瘍サイズが5mmに達したところで、腫瘍周囲間質にOK432 2.5KEを毎週注射すると、肺転移は有意に減少したが、腹腔内投与では効果がなかった。以上のことより、腫瘍の増殖、転移には間質の状態が著しく影響することを確認し、次年度の研究に進む予定である。本年度は腫瘍の存在する間質に、放射線照射が行なわれた場合、腫瘍よりの自然転移が飾修されるか否かについて検討した。実験方法としては、腫瘍移植前日に腫瘍移植部位に30Gyの前照射を行なった群と、腫瘍が5mmに発育した後、30Gyの放射線治療を行なった2通りの条件を用いた。移植腫瘍はC_3Hマウスに自然発生した線維肉腫N-FSaを用いた。腫瘍サイズと転移の発生の関係を明確にするため、腫瘍が目的のサイズに達したところで、腫瘍を移植した右下肢を麻酔下に切断し、右下肢切断16日後にマウスを殺して肺を摘出し、肺表面に存在する転移結節数を肉眼的に算定し、転移結節数と転移を有するマウスの頻度により効果を判定した。

正常組織に移植した無治療腫瘍からの転移は、腫瘍サイズが10mmを超えると自然転移が発生し、腫瘍サイズの増大とともに、転移を有する頻度と1匹あたりの転移結節数が増加した。一方、前照射部位に移植した腫瘍や、放射線治療を行なった腫瘍よりの転移は、腫瘍サイズが10mm以下でも出現した。照射部位で発育する腫瘍は、非照射部位で発育する腫瘍に比べて、腫瘍の増殖が遷延するため、同一サイズに達するまでの期間が長くなり、小さな腫瘍でも転移を発生したものと考えられる。腫瘍が5mmに達した後、あるいは放射線治療後にOK-432,2.5KEを週2回、腫瘍周囲皮下に投与しておくと、転移は頻度・結節数ともに減少し自然転移を抑制することが確認された。しかし、腫瘍サイズが12mm以上になってから、OK-432投与を開始しても転移を減少させることはできなかった。すなわち、免疫賦活剤は転移発生前に投与すると有効であったが、転移発生後に投与しても効果を期待できなかった。
アミドアニオンが拓く高活性1電子移動型カップリング反応

前年度、系内発生アミド塩基の1電子移動型反応によって、ハロゲン化アレーンと電子不足C-Hアレーンのクロスカップリング反応が効率的に進行することを示した。しかし、電子豊富な芳香族複素環化合物との反応では、目的化合物は低収率に留まっていた。本年度は、この収率向上を目指して、様々な添加剤の効果を検討した。電子不足な芳香族化合物のフェナジンを触媒量添加すると、目的の反応が円滑に進行することを見出した。具体的には、ヨードベンゼンとN-メチルピロールの反応を取り上げ、フェナジンを添加しない場合には目的のカップリング体は全く得られなかったが、20 mol%のフェナジンの存在下では収率71%で目的物が得られた。4-ヨードベンゾニトリルを反応基質とした際にも、同様の顕著な収率向上が認められた。この理由として、ヨウ化アレーンあるいはアリールラジカル中間体がフェナジンと相互作用して、それらの求電子性が向上したためと考えている。また、反応機構解析として、重DMSO存在下で反応を行ったところ、4-ヨードベンゾニトリルのヨウ素原子が重水素と置換された生成物が得られた。この結果と、前年度に実施した、ラジカル阻害剤との反応、EPRスペクトル測定から、中間体としてアリールラジカル種が発生していると結論した。また、本研究の過程で、系内発生アミド塩基が芳香族複素環化合物の炭素ー水素結合のホルミル化反応を触媒することも見出した。例えば、10 mol%のテトラメチルアンモニウムおよび2当量のトリストリメチルシラン存在下で、ベンゾチオフェンのDMF溶液を撹拌すると、ホルミル化体が収率93%で得られた。従来の強塩基を利用する反応系では極低温条件を必要としたが、本反応は室温下で実施できる。さらに、エステル、シアノ、アミド等の求電子性官能基を含む高い官能基耐性を有することを示した。当該年度は、系内発生アミドアニオンを用いた、1電子移動型反応によるハロゲン化アレーンとC-Hアレーンのカップリング反応系の構築に取り組み、以下の成果を得た。まず、ヨウ化アレーンとピラジンをモデル基質として条件を精査した。その結果、4級アンモニウムのフッ化物塩がアミノシランの活性化剤として特に効果的であり、さらに極性分子(アセトニトリル、ジメチルスルホキシド等)の添加で大きく収率が向上することを見出した。本反応系では、電子豊富・不足のいずれのハロゲン化アレーン(4-ヨードアニソール、4-クロロヨードベンゼン、1-シアノ-4-ヨードベンゼンなど)を用いた際にも、ピラジンとのカップリング反応が効率的に進行することを示した。ピラジンの代わりに、キノキサリン、ピリジン、ピリダジン等のヘテロアレーンでも効率的に反応が進行することを示した。また、TEMPOやGalvinoxyl等のラジカル阻害剤の添加によって反応が停止したこと、強度の大きなEPRスペクトルが得られたことなどから、当初の作業仮設の1電子移動型反応で進行しているものと考えている。さらに、競争実験により、電子不足なC-Hアレーンの共存下では、電子豊富なC-Hアレーンの反応性が大きく向上することも見出した。電子豊富なC-Hアレーン単独の反応では低収率に留まっていたが、電子不足なC-Hアレーンを触媒として添加することで、収率向上が図れることを示す結果である。研究開始時の予定通り、カップリング反応系の最適化、基質適応範囲の検討、および反応機構解析を進め、系内発生アミド塩基が1電子移動型クロスカップリング反応に有効であることを示した。さらに、当初は予期していなかったが、電子不足なC-Hアレーンを添加することで、電子豊富なC-Hアレーンにも反応を展開できることを明らかにした。この知見は、生成物の収率向上や基質適応範囲の拡大に役立つものと考えている。これらのことから、本研究はおおむね順調に進展していると考える。

例えば、10 mol%のテトラメチルアンモニウムおよび2当量のトリストリメチルシラン存在下で、ベンゾチオフェンのDMF溶液を撹拌すると、ホルミル化体が収率93%で得られた。従来の強塩基を利用する反応系では極低温条件を必要としたが、本反応は室温下で実施できる。さらに、エステル、シアノ、アミド等の求電子性官能基を含む高い官能基耐性を有することを示した。本反応系で低収率に留まる電子豊富なC-Hアレーンをより効率的に反応させるために、電子不足なピラジン、キノキサリン、フェナジン等の添加効果を検討する。電子豊富なC-Hアレーンがこれらの電子不足なπ電子化合物と錯形成することで、ヨードアレーンから生じるアリールラジカルとのカップリングが円滑に進行するものと考えている。加えて、今回の反応系を塩化アレーン類のカップリング反応、あるいはC-Hアレーン以外のカップリングパートナー(ヘテロ元素化合物やオレフィン類)との反応に展開することを目指す。
ニッチ標的療法の確立に向けた白血病ニッチシグナルの解明

急性骨髄性白血病(AML)は老化に関連した造血器腫瘍の一つで、骨髄内微小環境(ニッチ)に維持される造血幹細胞に遺伝子変異が生じて白血病クローンへと悪性転換していくことが知られている。しかしながら、クローンの発症と進展および抗癌治療への耐性獲得における骨髄微小環境(ニッチ)の役割は明らかとなっていない。そこで本研究では、申請者らが確立した骨髄ヒト化マウス(Scotti, PNAS 2013)を用いて、白血病骨髄ニッチの樹立を試みた。まず初めに、確率したヒト化骨髄の造血維持能をヒト臍帯血由来造血幹細胞の移植に評価した。その結果、ヒト化骨髄はヒト造血分化を効率良く誘導し、ヒト造血幹細胞の自己複製能および細胞分裂静止期に維持できることを示した。この成果は、ヒト化骨髄がマウス骨髄に比べて、ヒト造血にとってより良いニッチ環境を提供していることを示唆するものであり、今後の白血病幹細胞研究により研究モデルとなりうることが期待される。なお、ここまでの成果は、Experimental hematologyにアクセプトとなっている。29年度が最終年度であるため、記入しない。
金属のアノード酸化における応力発生に関する研究

(1)pH8.4ホウ酸塩水溶液中、動電位法でニッケル薄膜をアノード酸化し、その時発生する応力変化をベンディングビーム法を用いて測定した。薄いアノード酸化皮膜が成長する不働態領域および比較的厚いアノード酸化皮膜が成長する過不働態領域いずれにおいても、アノード酸化皮膜に引張り応力が発生した。引張り応力の発生は、アノード酸化皮膜の成長が主に、金属イオンの移動によることを示唆した。(2)ニツケル皮膜をアノード酸化後、動電位あるいは電位ステップによりカソード分極すると、応力は圧縮方向に変化した。さらに、電位ステップをアノード方向およびカソード方向に繰り返すと、可逆的な引張方向と圧縮方向の応力変動が生じた。(3)このことから、アノード方向とカソード方向の繰り返し電位ステップによりアノード酸化皮膜からの水素の脱離と皮膜中への水素吸収が繰り返され、皮膜の収縮と膨張により応力変動の起きることを明らかにした。(4)アノード方向の電位ステップにより流れる電気量から、皮膜に吸収される水素量を求め、さらに皮膜中のニッケルと水素の比率と応力変動との関係を調べたところ、両者に良い直線関係のあることを見出した。また、前年度に行った、チタンアノード酸化皮膜の水素吸収および脱着による応力変動と比較したところ、ニッケルアノード酸化皮膜の方が、単位水素当たりの応力変動の大きいことが判明した。
帯電ナノ構造粒子の合成と静電沈着を利用した粒子配列制御による電極界面構造の構築

交流電源を用いた新規な静電噴霧沈着装置を開発し、操作条件を変化させて白金担持カーボンナノ構造粒子の合成を行った。合成実験は、エタノール溶液に塩化白金酸を溶解させ、さらに一次粒子径が100nm程度のカーボンブラックをその溶液に分散させて、原料溶液を調製した。この溶液をシリンジポンプにより金属製ノズルに定常的に供給し、金属ノズルには交流の高電圧が印加されて、その先端にコーンジェットを形成させて原料溶液をエアロゾル化させた。このエアロゾルを高温の電気炉を通すことにより白金担持カーボンナノ構造粒子の合成に成功した。平成18年度は静電噴霧法による薄膜合成装置(現有設備)をナノ構造微粒子の合成を可能にするため、原料溶液微粒化セッションの後に管状の抵抗加熱炉を接続し、ナノ構造微粒子の合成を行った。高圧電源としては、直流高電圧電源を用いた。この際、超音波を用いて凝集したカーボンブラックを分散させた。この溶液をシリンジポンプにより金属製ノズルに定常的に供給した。金属ノズルには直流の高電圧が印加されて、その先端にコーンジェットを形成させ、原料溶液をエアロゾル化させた。発生したエアロゾルは、同伴ガスにより高温の反応器に導入させ、白金担持カーボンナノ構造体粒子の合成を試みた。合成した粒子は、その結晶相の同定をXRDにより、粒子構造をSEMにより観察を行った。その結果、静電噴霧法により生成される微小液滴は、帯電しているため、反応器の壁等に多数沈着してしまい、分析に必要な粒子の量を確保するには、10時間程度、粒子の合成が必要であった。なお、合成した粒子の形態をSEM写真で観察したところ、カーボン表面に白金粒子が付着していることが観察された。来年度は、この成果を踏まえて、電源を交流電源に変えると共に、原料の溶液濃度を変化させて粒子の合成を行う。平成19年度は静電噴霧法による薄膜合成装置(現有設備)をナノ構造微粒子の合成を可能にするため、原料溶液微粒化セッションの後に管状の抵抗加熱炉を接続し、ナノ構造微粒子の合成を行った。高圧電源としては、交流高電圧電源を用いた。金属ノズルには交流の高電圧が印加されて、その先端にコーンジェットを形成させ、原料溶液をエアロゾル化させた。その結果、直流電源を用いた場合より、交流電源を用いた方が、生成した粒子の反応器のへの付着が少なかった。今回、分析に必要なサンプル量を確保するには、4時間程度、粒子の合成が必要であった。来年度は、この成果を踏まえて、操作条件の最適化を行う。平成19年度に開発した静電噴霧装置を用いて、操作条件を変化させて白金担持力-ボン粒子の合成を行った。また、この結果を踏まえて、白金担持カーボン粒子のPTFE膜への選択的沈着実験も行った。
二重交換系の界面・表面における磁性と電気伝導

1)古典的に扱える自由度と相互作用する電子系に適用出来る多項式展開モンテカルロ法を開発した。また、この手法を用いて、マンガン酸化物系の巨大磁気抵抗効果の起源を解明する目的で、一般化された二重交換モデルに対する研究を行った。電子格子相互作用や軌道縮退、ランダムネスの効果を詳細に調べ、これらいずれもが電荷揺らぎ等を通じて巨大磁気抵抗効果に寄与していることを明らかにした。2)希薄磁性半導体に対する最も簡単な模型「ミニマルモデル」を導入し、そのモデルの振る舞いをCPAを用いて研究した。キャリア誘起強磁性は弱結合領域と強結合領域でその特徴的振る舞いが異なることが明らかになった。弱結合領域では、キャリア密度nの広い範囲で強磁性が起こりうるが、キュリー温度は高くならない。一方、強結合領域では、xで不純物濃度を表すと,キャリア密度がnくxの範囲にあるときしか強磁性が実現せず、またキュリー温度はnx/2のとき最高になる。3)強い電子相関と幾何学的フラストレーションをもつスピネル酸化物系の研究を行った。AV_2O_4(A=Zn, Mg, Cd)については、二つの相転移と複雑な磁気秩序の起源および軌道自由度の役割を解明した。また、ACr_2O_4(A=Cd, Hg)では、磁場下で現れる巨大な半磁化プラトーについて調べ、実験結果の説明のみならず、四重極秩序スピンネマチック相など様々なエキゾチック相の出現を見出した。また、AlV_2O_4の示す構造相転移に関する理論的解析を行い、七量体形成によるスピンシングレット状態の発現を提案した。4)平坦なバンド構造を実現する部分ライングラフ上のハバード模型について研究を行い、相関効果によって生ずる磁性を調べた。その結果、部分ライングラフ上の遍歴電子系では部分強磁性、フェリ磁性、反強磁性等の多彩な現象が起こりうることがわかった。不均一な状態における二重交換系の磁性と電気伝導に関する数値的研究を行った。対象として、二重交換模型およびその拡張(電荷整列との競合模型や希釈模型)を取り上げ、モンテカルロ法やCPAを用いた計算を行った。二重交換系は、均一な場合には強磁性金属を示すことが古くから知られており、マンガン酸化物などの強磁性金属相を表す模型として取り上げられてきた。しかし、最近の実験によりマンガン酸化物の磁気輸送現象を理解するためには系の不均一性や乱れの効果を取り入れる必要があると考えられるようになった。また、Ga(As, Mn)などの希薄磁性半導体では希釈された二重交換模型という本質的に不均一な模型を取り扱う必要がある。本研究では、まず電荷整列相と強磁性金属相が競合している状態における不均一性の影響についてモンテカルロ法などを用いて調べた。その結果、均一な系で見られる2相競合による多重臨界性が抑制され、エントロピー由来のリエントラント転移が生じることが示された。さらに、希釈された二重交換模型における電子状態の変化と磁気伝導現象との関連をCPAやモンテカルロ法を用いて調べた。その結果、不純物バンドの形成が強磁性金属相の出現に大きな役割を果たしていることを見いだした。これらの結果は、不均一性を取り入れていない模型から出発したり、不均一性を平均場的に均して取り扱ったりした場合には得られないものであり、これらの系における磁気伝導現象が本質的に不均一性と強く関わっていることを示唆している。界面における状態とバルクの状態の違いを明らかにする目的で、界面を有する二重交換系についての研究を行った。

計算手段として、自由端などの様々な境界条件を課した二重交換模型に乱れの効果を入れて、モンテカルロ法によるシミュレーションを用いた。特に、界面近傍における電荷の局在・不均一性について詳しく調べた。これは、本科研費研究課題の対象の一つである「RRAM」とCER効果について、界面近傍におけるミクロドメインの帯電とモット絶縁体化がその起源であるとする見方が存在するため、これに対応するシミュレーションを通じてそこで見られた電荷の不均一化との関連を議論した。これらの結果を現在論文として投稿準備中である。さらに、「RRAM」についての研究会を開催し、最新の成果報告および今後の課題についての議論を行った。この研究会では、「RRAM」の研究を行っている国内外の研究者(所属:大学、国立研究所、企業など)を招待し、それぞれの立場からの実験成果および理論計算の結果を発表することを通じて、この現象の本質に迫ることを目的とした。マンガン酸化物系の示す巨大磁気抵抗効果のミクロスコピックな起源を明らかにする目的で、単バンドおよび2重縮退したバンドをもつ二重交換模型に対して、近年申請者らが開発した多項式展開モンテカルロ法を適用した研究を行った。この新しい数値計算アルゴリズムにより、従来の対角化法を用いた研究に比べて大きなシステムサイズの計算が可能になり、巨大磁気抵抗現象で問題となっている強磁性金属相と反強磁性絶縁相あるいは電荷・軌道秩序絶縁相との相競合の効果や、非一様な電子状態の効果を定量的に調べる事が可能となった。結果として、2相が競合する一次転移近傍で大きな磁気抵抗効果を再現する事ができた。さらに、実験結果との定量的な比較により、ランダムネスの影響が重要であることが示唆された。磁性半導体のモデルにおいて、不純物による引力ポテンシャルが長距離に及ぶ場合について数値シミュレーションを行った。不純物レベルの深さを一定に保つ条件の下で引力のレンジを大きくすると、不純物バンドの幅が広がる結果が得られた、これは引力が長距離に及ぶと強磁性の転移温度が高くなることを示唆している。さらに、関連する系として強束縛近似において平坦なバンドを実現する一連の格子構造(部分ライングラフ)上のハバード模型を理論的に研究した。これらの系では強相関の領域で部分強磁性、フェリ磁性等の興味深い磁性が出現を示唆する結果が得られた。また、部分ライングラフ上の反強磁性体を理論的に研究した。この系では、フラストレーションの効果により、磁気秩序を持たない新奇な基底状態や、磁化曲線にプラトーが現われることが示唆された。
生体内において自由自在にNotchシグナルの強弱を変化させる分子ハンドルの創生

応募者は、Notchの細胞外部位における糖鎖修飾が、その活性化に重要な役割を果たしていることを明らかにしてきた。O-グルコース糖鎖の付加は、Notchの活性化に必須である一方、O-グルコース糖鎖のキシロースによる伸長は、Notchの活性化を抑制する。肺、食道、および頭頸部由来扁平上皮癌を含む、多くの癌でXXYLT1の増幅がみられ、このことが発癌に関与している可能性がある。本研究では、O-グルコース糖鎖合成を担う糖転移酵素(POGLUT1、GXYLT1、GXYLT2、XXYLT1)に照準を定め、それらの低分子阻害薬を探索する。
インドにおける児童養護施設出身の若者による「家族」の想像/創造

本研究の目的は、インド社会における児童養護施設出身の若者たちの家族イメージ、家族関係を明らかにすることである。インド社会において重要な意味をもつ家族・親族というコミュニティに頼ることができない子ども時代を過ごした若者たちが想像/創造する「家族」のあり方とアイデンティティ形成における家族の意味について考察を行う。児童養護施設出身者、施設関係者との間に家族・親族に代替する準拠集団を見出した若者たちの「家族」を想像/創造するプロセスを明らかにすることにより、若者らがあるべき/あってほしかったと想像する家族のイメージと、若者らが家族・親族に代わって創造する新しい「家族」のかたちについての知見を得たいと考えている。本研究の主な方法はインドでのフィールドワークである。平成30年度8月の調査では、児童養護施設出身の若者たちのうち、デリーに在住している未婚・既婚の若者たちの家庭を訪問し、家庭生活についてインタビューを行った。3月の調査では、主要な調査対象者の故郷であるインド北部州の街や村を訪問し、両親や兄弟姉妹、親族に対して、調査対象者の子ども時代について、また、現在の調査対象者との関係性についてインタビューを行った。調査前には児童養護施設出身者にとって、児童養護施設が施設出身者のネットワークの基盤であり、それに基づき施設出身者や施設職員との間に、家族に代替する関係性が構築されているのではないかという仮説を有していたが、出身者の施設に対する考えや施設関係者との関係性は、施設を出た後変化しており、当事者が自覚的に施設あるいは施設関係者を準拠集団ととらえているわけではないということが明らかになった。しかし、出身者たちが生活上の相互扶助関係にあるなど、家族・親族に準ずるような関係性を有している場合は多く、施設関係者が結果として家族・親族に代替する機能を果たしている側面はあると考えられる。調査内容の変更があり全体の進捗状況としてはやや遅れているが、児童養護施設出身者を対象とした主要な調査を実施し、データも収集できている。児童養護施設において、現在施設に暮らす子どもたちの家族関係や家族イメージに関する調査を行う予定であったが、実施することができなかった。また、海外移住をした調査対象者にまた、インドの家族関係、アイデンティティ関連の先行研究の整理と分析も十分に進んでいない。研究開始前の計画にはなかった、調査対象者の故郷における家族関係の調査を実施することができた。この調査は、調査対象者の帰省時と調査者の調査時期を合わせることができたために実現した。以上、先行研究の整理が遅れていることから、進捗としてはやや遅れている状況である。研究の初年度を終えて、2年目の調査としては児童養護施設出身者とその家族を対象とした調査を中心とする予定である。その理由としては、施設出身者に対する家族関係の調査に想定以上に時間がかかっていることがある。施設出身者の若者たちは結婚、転職を経て地域を異にして居住するようになっており、また職業生活・家庭生活のため忙しく、彼・彼女らにインタビューをするために、個別に訪問を行うことに時間を要している。研究者が現地調査に出かけることができる期間が、最大でも年間に5週間ほどであり、この現地調査の際に施設出身者を訪問してインタビュー調査を行う予定であり、2年目に予定している2回の現地調査は集中したいと考えている。また、1年目の調査を経て、調査対象者の故郷の家族を訪問しての調査も可能であればさらに行いたいと思っているが、この点は調査対象者との調整次第であるため実現できるかどうかは確定していない。以上のことをふまえて、2年目に予定していた児童養護施設の子どもたちを対象とした家族関係と家族イメージに関するインタビュー調査は、3年目に行う予定とする。

児童養護施設において、現在施設に暮らす子どもたちの家族関係や家族イメージに関する調査を行う予定であったが、実施することができなかった。また、海外移住をした調査対象者にまた、インドの家族関係、アイデンティティ関連の先行研究の整理と分析も十分に進んでいない。研究開始前の計画にはなかった、調査対象者の故郷における家族関係の調査を実施することができた。この調査は、調査対象者の帰省時と調査者の調査時期を合わせることができたために実現した。以上、先行研究の整理が遅れていることから、進捗としてはやや遅れている状況である。研究の初年度を終えて、2年目の調査としては児童養護施設出身者とその家族を対象とした調査を中心とする予定である。その理由としては、施設出身者に対する家族関係の調査に想定以上に時間がかかっていることがある。施設出身者の若者たちは結婚、転職を経て地域を異にして居住するようになっており、また職業生活・家庭生活のため忙しく、彼・彼女らにインタビューをするために、個別に訪問を行うことに時間を要している。研究者が現地調査に出かけることができる期間が、最大でも年間に5週間ほどであり、この現地調査の際に施設出身者を訪問してインタビュー調査を行う予定であり、2年目に予定している2回の現地調査は集中したいと考えている。また、1年目の調査を経て、調査対象者の故郷の家族を訪問しての調査も可能であればさらに行いたいと思っているが、この点は調査対象者との調整次第であるため実現できるかどうかは確定していない。以上のことをふまえて、2年目に予定していた児童養護施設の子どもたちを対象とした家族関係と家族イメージに関するインタビュー調査は、3年目に行う予定とする。次年度使用額が発生した理由は2019年1月に予定していた、海外調査に行くことができなかったことと、3月に実施した現地調査の精算が、領収書の関係で次年度に持ち越したことにある。海外調査が実現しなかった理由は、調査対象者の移住先を訪問予定であったが、調査対象者がインドへ帰国したことによる。このため、当該調査対象者に対する調査は、インドでの現地調査の際に行うことができた。次年度使用額についてすでに、現地調査1回分の執行は終わっており、現地調査1回分については、2年目の2回の現地調査、あるいは、3年目の補足の現地調査にて使用をする予定である。
新規高周波スピン計測技術による微小磁性体のスピンの高周波磁界応答の解明とその応用

本研究課題では、GHz帯域で駆動する新規スピン機能素子の基本要素技術の確立を目指して、高周波スピン計測技術の構築とその妥当性の検証を行った。その結果、本計測技術を用いてGHz帯の高周波伝送線路上の磁界分布図を取ることに成功した。微小磁性体におけるスピンの高周波磁界応答の検討を行い、微小磁性体の高周波磁界応答に関する基礎データを習得した。また、本計測技術をスピンの高周波磁界応答の評価に適用するにあたり、課題を抽出した。以上の結果にもとづいて、ドットパラメータや第三元素添加による材料パラメータを変えることによりスピンの高周波磁界応答を制御できることを明確にした。本研究課題ではGHz帯における新規高周波スピン計測技術を確立し、その計測技術を用いて微小磁性体におけるスピンの高周波磁界応答を解明する。得られた知見と元にして、微小磁性体からなる新規スピン機能素子の創製を目指す。本年度は以下の事項を検討した。(1)高周波スピン計測技術の構築とその妥当性:線路幅3μmの信号線を有するコプレーナ伝送線路(CPW)を作製し、そのCPWに2台の高周波信号発生器(SG)を用いて高周波プローブを介して振幅変調波信号を入力し、CPW上で発生する3GHz帯域の高周波電磁界を幅方向100nm、高さ方向50nm間隔で、CoCrPtからなる磁気力顕微鏡(MFM)用探針により検出できることを明確にした。また、CPW上で発生する3GHz以上の高周波電磁界に関しては、CPWのインピーダンス不整合により探針による検出感度が低下することがわかった。この結果から、CoCrPtからなるMFM用探針を高周波電磁界検出センサに、2台のSGを、搬送波と変調波を組み合わせた振幅変調波合成器として利用し、GHz帯での高周波電磁界の検出が可能な振幅変調型の計測技術を確立した。(2)微小磁性体におけるスピンの高周波磁界応答の評価:サイズの異なるNiFe矩形ドット列(長軸と短軸の比が2:1、長軸:500-5000nm、短軸:250-2500nm)を作製し、無磁界中での静磁気特性をMFMにより確認した結果、長軸長の減少にともない、多磁区構造から閉磁路構造へ遷移していることがわかった。また、作製したドット列の動的磁気特性についてCPWを用いた強磁性共鳴測定を行った結果、サイズの減少にともない、ダンピング定数が反磁界の影響により増大することがわかった。これらの結果から、サブミクロンサイズ程度の微小磁性体における磁気特性の基礎データを得ることができた。本研究課題ではGHz帯における新規高周波スピン計測技術を確立し、本計測技術を用いて微小磁性体のスピンの高周波磁界応答を解明する。その結果から、微小磁性体からなる新規スピン機能素子の創製を目指す。(1)高周波スピン計測技術の構築とその妥当性:線路幅5 umの信号線を有するコプレーナ伝送線路(CPW)を作製し、そのCPWに振幅変調信号を入力し,Ni-Fe膜コートした磁気力顕微鏡用(Ni-Feコート)探針を用いてCPW上のGHz帯での高周波近傍磁界マップを計測した。その結果、CPWの信号線とグラウンド線との間のギャップ上でNi-Feコート探針の振動振幅の強弱に対応するコントラスが明瞭に表れ、近傍磁界の勾配が最大となった。この結果は計算機シミュレーション(HFSS)による解析結果と一致し、妥当であることを確認した。以上より、本計測技術により伝送線路の近傍磁界マップの検出が可能であることを明確にした。(2)微小磁性体におけるスピンの高周波磁界応答の評価:課題(1)で開発に成功した高周波スピン計測技術を用いて評価を行うにあたり、微小磁性体の端部で発生するバリの除去や微小磁性体と伝送線路とを集積化する際の位置決め精度といった課題抽出を行った。また、計算機シミュレーションによる予測を行い、CPWの信号線上で発生する近傍磁界はGHz帯ではその強度と方向が信号線の中央と端部とで表皮効果および近接効果の影響により異なることがわかった。この結果は、微小磁性体のスピンの高周波磁界応答評価の際に、スピンの方向がCPWの信号線の位置に依存する可能性を示唆している。以上の成果から、ドットパラメータ(サイズやドット間距離等)の変化や材料への第三元素添加によりスピンの動作周波数の制御が可能であり、この結果は新規スピン機能素子の構築を繋がる知見である。本研究課題ではGHz帯における新規高周波スピン計測技術を確立し、本計測技術を用いて微小磁性体におけるスピンの高周波磁界応答を解明する。

(1)高周波スピン計測技術の構築とその妥当性:線路幅3μmの信号線を有するコプレーナ伝送線路(CPW)に高周波信号発生器(SG)と任意波形発生器(FG)を用いて高周波プローブを介して搬送波と変調波からなる振幅変調波信号を入力した。その際に、磁気力顕微鏡(MFM)用探針を含むSiカンチレバーへの電界効果を抑制するために、カンチレバーとCPWの等電位化を試みた。その結果、電界効果を十分に抑制することに成功した。また、CPW上から700 nmの高さに固定して軟磁気特性を有するNiーFe膜をコートしたMFM用探針を走査すると、1.1GHz帯においてCPW上で発生する近傍磁界分布を検出できることを明確にした。以上より、NiーFeコートしたMFM用探針を高周波磁界検出センサに、GHz帯での高周波磁界の検出が可能なスピン計測技術を確立した。(2)微小磁性体におけるスピンの高周波磁界応答の評価:隣接ドット間距離の異なるNi-Fe楕円形ドット列(長軸と短軸の比が2:1、長軸:400 nm、短軸:200nm)を作製し、無磁界中での静磁気特性をMFMにより確認した結果、ドット間距離50nm以下の場合に静磁気的相互作用の影響により単磁区構造から磁化の向きが反対方向の単磁区構造へ遷移していることがわかった。また、その動的磁気特性をCPWによる強磁性共鳴測定を行ったところ、ダンピング定数がバルクや薄膜に比べて2倍近く増大することがわかった。これらの結果から、隣接ドット間を可変させた場合の微小磁性体におけるスピンの高周波磁界応答に関する基礎データを得ることができた。今年度の研究計画の通り、GHz帯での振幅変調方式によりMFM用探針により高周波近傍電磁界を検出可能であることを見出したことと、微小磁性体に関する動的磁気特性の基礎データの蓄積ができたことがあげられる。25年度が最終年度であるため、記入しない。今年度の研究計画の通り、電界効果を抑制することにより、GHz帯での振幅変調方式によりMFM用探針により高周波近傍磁界のみを検出することが可能であることと、隣接ドット間を調整することにより微小磁性体に関する動的磁気特性を得ることができることを明確にしたことがあげられる。おおむね順調に進展しているので、次年度も引き続き、振幅変調方式による高周波スピン計測技術の要素技術を開発し、その妥当性を検討する。また、微小磁性体におけるスピンの高周波磁界応答の基礎検討を行い、計測技術との組み合わせによるデータの蓄積を行う。本研究課題に関してはおおむね順調に進展しているので、最終年度は、開発した振幅変調方式による高周波スピン計測技術を用いて、CPW上に集積化した微小磁性体列におけるスピンの高周波磁界応答に関する基礎データを取り、スピンの高周波磁界による制御法を提案し、新規スピン機能素子の構築を目指すとともに、本計測技術の応用展開を提案する。
ソーシャルメディア時代における組織ならびに個人の行動と個人情報保護に関する研究

個人ユーザはソーシャルメディアを利用して他のユーザと,またソーシャルメディア企業と大量の個人情報を共有する一方で,自らのプライバシーが保護されることが重要であると考えている。しかしながら,様々な要因で決まる特定のソーシャルメディアの利用に関してどのような選択肢があるのかについての,また選択した結果がどのようなものになるのかについての知識不足から,往々にして個人ユーザは自らの,また他者のプライバシーを危機に陥れてしまう。こうした状況に対応するために,個人ユーザにとって「使い勝手の良い」プライバシー保護のための法的,経済的,技術的方策が,今後の課題として検討されなければならない。近年顕著になってきた,自分自身あるいは他者の個人情報をインターネット上のソーシャルメディア(SNSや電子掲示板,ブログ,動画投稿・写真共有サイトなど)を利用して公開するという個人ネットユーザの個人情報公開行動に関する規範とそれに関連する企業の責任,さらに公開された個人情報の企業をはじめとする組織による収集・利用と個人情報保護のあり方について国際共同研究をする一環として,平成24年度においては以下のような研究実績を上げた。2.本基盤研究の研究分担者・連携研究者・海外共同研究者との研究会合を上記の国際会議の直後に開催し,国際共同研究の具体的テーマの設定を行った。その結果,デジタルアイデンティティの保護に関する国際比較研究など,本基盤研究の枠組みでの新しい研究プロジェクトがスタートした。3.オーストラリア・ニューサウスウェールズ大学教授で本基盤研究の海外共同研究者の一人であるグラハム・グリーンリーフ氏を学術振興会海外招聘研究者として受け入れ,日本で実現が目指されているマイナンバーシステムについてプライ橋保護の観点から検討を行い,マイナンバーシステムの円滑な運用のためには,具体的なプライバシー保護方策の確立とシステムへの組み込みが必要であることを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。経営学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画されていた研究内容についてはほぼ実施が進んでおり,さらに国際会議を主催することによって共同研究者のネットワークを,当初予定していた欧米・豪州に加え,アジア各国に広げることに成功している。また,個人情報保護にかかわるセキュリティシステムの開発について,アイトラッキングシステムを利用した実験を計画(平成25年4月実施)するとともに,国際ワークショップの開催(平成25年4月開催)を準備することができた。1.米国およびカナダの研究者と共同で,監視とプライバシーに関するアンケート調査を実施し,国際比較研究を行うことになっている。すでに各国で共通に使われるアンケート票は開発済みであり,本年度にはアンケートを実施してその結果を論文として国際会議で報告し,英文ジャーナルに投稿する予定である。2.アイトラッキング実験を行い,その結果を米国インディアナ大学との共同研究として国際比較研究論文にまとめ,国際会議で報告し,英文ジャーナルに投稿する予定である。3.昨年度と同様に本年度も,本基盤研究の研究分担者・連携研究者・海外共同研究者の対面会議を開催し,研究の一層の進捗を図る。初年度の研究成果の発表と他研究者との意見交換のため,シンポジウムを4月初旬に開催し,その旅費に充てた。
リンパ濾胞形成の機序に関する実験的研究

1.成熟ラットにおいて、高分子量抗原(LPS,KLHなど),可溶性抗原(HGH,PHAなど),アルミナに吸着させた可溶性抗原を局所的に投与した場合,所属リンパ節に濾胞を誘発するか否か検討した。その結果,高分子量抗原,アルミナ吸着抗原は濾胞を誘発するのに対し,可溶性抗原では誘発しないことが示された。この結果は、濾胞形成がリンパ球とマクロファ-ジの両者を活性化する抗原によって誘発されるとする我々の作業仮説を支持するものである。2.ラット,モルモットにおいて、膝窩リンパ管節発育期に輸入リンパ管を切断すると、リンパ節構造(濾胞,深皮質単位)の発育が著明に仰制され、ないしは停止するのみならず、モルモットにおいては、リンパ節が消失してしまかことが示され、リンパ節発育の輸入リンパ依存性が明確となった。3.リンパ節発育のどの時期から外来性抗原に反応して濾胞形成を行うか検討している。マウスでは生後1週目頃から濾胞が出現しはじめるが、この時期に抗原刺激を加えると濾胞形成が誘発される。生後0,2,3,5日に局所的抗原投与を行ったところ、生後3日以後の抗原投与によって、所属膝窩リンパ節での濾胞形成が誘発された。なお、ラットについても同様の実験処置を加え観察を行っているところである。4.リンパ濾胞の生常発育には、抗原以外に何らかの因子が関与している可能性がある。現在、幼若期および成熟期血清、血球,あるいはサイトカインを用いて、濾胞形成を誘発するか否かを検討中である。なお、血清について検討したところでは、濾胞を誘発する作用を証明できなかった。5.濾胞形成の場としてのリンパ節皮質について電顕的観察を始めているが、通常の電顕では解析が困難であることから、新しいタイプの電顕EMー002A(明石ビ-ム・ラクノロジ-)を導入すべく努力しているところである。本研究の目的は、リンパ濾胞がTまたはBリンパ球を刺激しかつマクロファ-ジ(以下Mφ)を活性化する物質によって誘発されるとする我々の仮説の妥当性を検討し、かつ発展させることにあった。1.抗原局所投与によって所属リンパ節に惹起される濾胞形成に対する全身X線照射(500rad)、局所X線照射の影響を検討した結果、濾胞形成にはリンパ球の関与が必須であること、完成した濾胞の支持要素はX線抵抗性であるのに対して、新生濾胞の支持要素はX線感受性が高いことが示唆された。2.ヌ-ド・マウスにおける濾胞形成を種々の抗原やミトゲンを用いて検討した結果、ヌ-ド・マウスにおける濾胞形成は、Bリンパ球を刺激し、かつMφを活性化する物質によって誘発されることが明かとなり、我々の仮説の妥当性が確認された。3.発生中のマウス・リンパ節が、生後のどの時期に抗原に対する反応性を獲得し濾胞形成を行うのかを検討した結果、胸腺依存性抗原に対しては生後3日頃から、胸腺非依存性抗原に対しては生後5日頃から反応性を示し、濾胞形成を発現しはじめることが示唆された。4.一次局所投与によって濾胞を誘発する抗原を二次的に局所投与した場合には、一次投与の場合よりも効果的に濾胞形成を誘発されることが示された。しかし、静注あるいは腹腔注などで全身的免疫応答を惹起した抗原を二次的に局所投与した場合の濾胞形成についてはなお検討が必要である。5.正常マウス・リンパ節において、濾胞は、深皮質単位上面の表層皮質(PCOU)に存在し、周辺部の表層皮質(PCBU)には殆ど出現しない。抗原刺激による新生濾胞は、PCOUよりPCBUに多数形成される。PCBUでの濾胞誘発と抗原の胸腺依存性との間には関係がない。抗原の胸腺依存性は、濾胞形成の引き金となる段階では問題となるものの、濾胞形成の機構が動き出すと、関わりがなくなるものと考えられた。

なお、血清について検討したところでは、濾胞を誘発する作用を証明できなかった。5.濾胞形成の場としてのリンパ節皮質について電顕的観察を始めているが、通常の電顕では解析が困難であることから、新しいタイプの電顕EMー002A(明石ビ-ム・ラクノロジ-)を導入すべく努力しているところである。本研究の目的は、リンパ濾胞が、TまたはBリンパ球を刺激しかつマクロファージ(以下Mφ)を活性化する物質によって誘発されるとする我々の作業仮説の妥当性を検討し、かつ発展させることにあった。1.前身X線照射(500rad)では、抗原投与により惹起される濾胞形成が著明に抑制されること、ただし、既存の濾胞はリンパ球再生とともに再構築されること、一方、対象リンパ節を含む局所X線照射では、循環リンパ球が照射野リンパ節に流入し、リンパ球欠落を補うために濾胞形成が抑制されないことが示された。この所見から、濾胞形成にはリンパ球の関与が必須であること、完成した濾胞の支持要素はX線抵抗性であるのに対して、新生濾胞の支持要素はX線感受性が高い可能性があることが示唆された。2.ヌードマウスのリンパ節における濾胞形成を種々の抗原やミトゲンを用いて検討しているが、その結果、タードマウスでの濾胞形成は、Bリンパ球を刺激し、かつMφを活性化する物質によって誘発されるとする我々の従来の所見を更に確認する結果が得られた。なお、この観察の経過中、可溶性抗原に対する濾胞形成という形での反応性には、マウスstrain間に差があることが示され、このstrain差がリンパ球、Mφのいずれかの反応差にもとづくのではないかとの予想のもとに検討中である。3.マウス、ラットの膝窩リンパ節の生後発育を比較観察した結果、濾胞数が成体のレベルに達する過程において両動物間でかなり明瞭な差があることが明らかとなった。また発育期マウス膝窩リンパ節が、外来性抗原に反応して濾胞を形成する能力を生後どの発育Stageに獲得するのかを検討した結果、生後1週頃に獲得しはじめること、この能力は、成体におけると同様、TまたはBリンパ球、およびMφの活性化と関連があることが示唆された。本研究の目的は、リンパ濾胞がTまたはBリンパ球を刺激しかつマクロファ-ジ(Mφ)を活性化する物質によって誘発されるとする我々の仮設を発展させることにある。1.マウス・リンパ節辺縁洞の実質側内皮直下には、一層のMφ層が存在し、抗原刺激によりこの層のMφが活性化することが組織化学的に示された。現在、この層のMφの存在、および生後発育を電顕的に観察している。2.正常マウス・リンパ節において、濾胞は、深皮質単位上面の表層皮質(PCOU)に存在し、周辺部の表層皮質(PCBU)には殆ど出現しない。抗原刺激によって濾胞が新生される場合、新しい濾胞はPCOUよりむしろPCBUに形成されることが多いが、PCBUでの濾胞形成誘発と抗原の胸腺依存性との間には関係がない。恐らく抗原の胸腺依存性は、濾胞形成き引き金となる段階、すなわち、TまたはBリンパ球刺激の段階、では問題となるものの、濾胞形成の機構が動き出すと、抗原の胸腺依存性とは関わりなく、濾胞形成が進行すると考えられた。3.一次局所投与によって濾胞を誘発する抗原を二次的に局所投与した場合には、一次投与の場合よりも効果的に濾胞形成を誘発することが示された。しかし、静注あるいは腹腔注などで全身的免疫応答を行った抗原を二次的に局所投与した場合の濾胞形成と、一次的局所投与後の濾胞形成との間には有意差はなかった。一次刺激、二次刺激の濾胞形成についてはなお検討が必要である。
中赤外レーザー駆動水の窓軟Ｘ線の高出力化とシングルショット撮像の実現

X線顕微鏡は,バイオ科学や生命科学の分野に応用できる.しかしながら,シングルショットで動作する水の窓X線の明るい小型光源は未だに実現されておらず,シングルショット撮影は実現できていないのが現状である.そこで,レーザー生成ビスマスプラズマ光源により,シングルショット撮影に必要な水の窓X線放射出力を実現することを目的とした.具体的には,(A)中赤外レーザーとしての炭酸ガスレーザーを短パルス化,高強度化した.(B)重元素多価イオンの分光計測および放射流体スペクトル解析を行い,光源出力を最適化した.(C)X線顕微鏡に接続し,顕微鏡を動作させながら撮像実験を行い,光源出力と光学系を最適化した.コンパクトで帯域放射の高効率水の窓(波長2.34.4 nm)軟X線光源により,生体細胞をシングルショット撮影できる卓上型軟X線顕微鏡を開発し,研究室サイズで生命科学分野に貢献できるインパクトのある撮影を目指している.高効率水の窓軟X線光源を実現するため,従来の線放射ではなく帯域放射により,シングルショット撮影に必要な出力を確保し,変換効率も従来方式よりも10倍以上大きい0.1%以上にすることを目標としている.このため,高品質短パルス中赤外レーザーを開発し,多価イオン光源のスペクトル構造と光学的厚みを制御して,帯域放射光源を高出力化することにより,軟X線顕微鏡を実現することが必要である.本年度は,(1)パルス幅可変(320 ns),パルスエネルギー150 mJ/pulse,繰り返し周波数10 Hzの炭酸ガスレーザーシステムを構築し,重元素多価イオンを生成すると共に,極端紫外軟X線スペクトルを観測した.(2)水の窓・炭素の窓軟X線光源の高出力化実験を行い,スペクトル,放射エネルギー,持続時間,光源サイズなどを評価した.(3)軟X線顕微鏡による撮像試験を開始した.これらの結果を踏まえて,来年度以降,高性能化,高精度化を図る予定である.これまで,予定していた中赤外レーザーシステムを構築し,光源実験を実施すると共に,レーザー波長依存性や放射特性を詳細に調べた.この成果は原著論文で成果になっている.また,生物細胞などの撮像試験も開始しており,概ね順調に推移していると考えている.コンパクトで帯域放射の高効率水の窓(波長2.3 4.4 nm)軟X線光源により,生体細胞をシングルショット撮影できる卓上型軟X線顕微鏡を開発し,研究室サイズで生命科学分野に貢献できるインパクトのある撮影を目指している.高効率水の窓軟X線光源を実現するため,従来の線放射ではなく帯域放射により,シングルショット撮影に必要な出力を確保し,変換効率も従来方式よりも10倍以上大きい0.1%以上にすることを目標にしている.(1)高品質中赤外レーザーの短パルス高強度化においては,ナノ秒のパルス幅を有する中赤外レーザーでは集光径が大きいことから集光強度が上がらず,水の窓軟X線放射量が少ないことが明らかになったため,サブナノ秒のパルス幅を有する固体レーザーに変更した.ただし,開発したナノ秒中赤外レーザーは,水の窓軟X線には適用できなかったものの,原子番号が50番から70番までの元素に対する軟X線分光実験に適用することができた.(2)高い原子番号(特にBi)多価イオンの放射の高効率化・高輝度化においては,斜入射分光器を較正したことから,光子数密度を評価することができるようになり,二重パルス照射法で高出力化かつ高輝度化することができるようになった.また,Biに留まらず,Moでも同様の効果があることが明らかになった.(3)多価イオン光源の放射流体シミュレーションとスペクトル純度の向上においては,BiおよびPtで放射流体数値解析を実施し,電子温度および電子密度を評価できるようになると共に,スペクトル構造を二重パルス照射法で変化させることができることを明らかにした.(4) X線顕微鏡でのシングルショット撮像評価と生体細胞撮影では,具体的にメダカの精子を用いて生きたままの細胞の撮像を試みた.光量不足からボケた撮像しかできなかったが,試行実験を実施することができた.光源部を高出力化・高輝度化することができると共に,水の窓軟X線顕微鏡による撮像まで進んだことから,本区分とした.具体的には,研究概要で述べた(1)(4)の項目の内,3項目では学・協会誌論文および査読付国際会議論文にも公表されたことから,この判断が妥当であると考えている.一方,水の窓軟X線顕微鏡の高分解能化について,新しいアイデアが出るに至った.そのため,本研究が採択された当初の研究計画に加えて,新しいアイデアに基づく高分解能化のための要素技術開発にも着手した.生体の構成要素によってX線の透過率が違う特性を生かし,水の窓領域のX線を用いた生体細胞撮影やタンパク質等の物性構造解析に関する研究が行われている.XX線顕微鏡実現されると,脱水することなく,生かしたままで高分解能での観測が可能になる.しかしながら,シングルショットで動作する水の窓X線の明るい小型光源は未だに実現されておらず,シングルショット撮影は実現できていないのが現状である.従来の光源装置はいずれも装置規模が大型であり,レーザー装置の技術も高度で,広い意味で利用率が低く,大学や研究所での研究室レベルでのX線光源を所有することは難しい.コンパクトで簡便かつ高輝度の水の窓領域X線光源が生命科学や物性研究において要求されているにも関わらず,適切な高効率・高出力で簡便なコンパクトX線光源がないために,大型装置を使わざるを得ず,研究時間,手法,利用者が限定されているのが現状である.

そこで,本研究では,ビスマスを用いるレーザープラズマ光源方式により,シングルショット撮影に必要な水の窓X線放射出力を実現することを目的とした.最終年度の平成29年度は,水の窓軟X線顕微鏡により水の中にあるHeLa S3細胞の撮像を試みた.平成29年度に行った研究内容と研究成果を簡単にまとめると以下の通りである.(1) Biプラズマ光源を高輝度化・高出力化するために,二重パルス照射法を適用し,放射される光子数を評価した.(2)水の窓軟X線顕微鏡の照明ミラーを金コートのものから多層膜コートのものに変更し,スループットを従来よりも1万倍向上させた.(3)厚さが数ミクロンの水の中にあるHeLa S3細胞をシングルショット撮像した.撮像した画像から空間分解能を評価すると約1ミクロンであった.この結果は,密着型顕微鏡における到達光子数から評価されるシンチレータの空間分解能とほぼ一致した.X線顕微鏡は,バイオ科学や生命科学の分野に応用できる.しかしながら,シングルショットで動作する水の窓X線の明るい小型光源は未だに実現されておらず,シングルショット撮影は実現できていないのが現状である.そこで,レーザー生成ビスマスプラズマ光源により,シングルショット撮影に必要な水の窓X線放射出力を実現することを目的とした.具体的には,(A)中赤外レーザーとしての炭酸ガスレーザーを短パルス化,高強度化した.(B)重元素多価イオンの分光計測および放射流体スペクトル解析を行い,光源出力を最適化した.(C)X線顕微鏡に接続し,顕微鏡を動作させながら撮像実験を行い,光源出力と光学系を最適化した.光源部(高品質短パルス中赤外レーザー・軟X線光源)を高出力化していることになるが,出力改善はもちろん進める.この光源を以下の構成からなる軟X線顕微鏡により,撮像試験を開始する.また,軟X線光学系では,多層膜をトロイダル鏡表面に塗布し,反射率を向上することにより,顕微鏡のスループットも100倍向上する計画である.これにより,明るい軟X線顕微鏡を実現できるものと考えている.本研究では,光源部だけでなく軟X線の光学系の開発も重要であるが,Bi多価イオンからの水の窓軟X線スペクトルに合致する反射特性を有する多層膜鏡の開発にも成功した.この結果は,従来の反射率(0.1%以下)を約300倍も改善する約25%もの反射率を有する多層膜鏡であり,軟X線顕微鏡を300倍明るくできるものである.多層膜鏡の反射率が大幅に改善されたことから,これを水の窓軟X線顕微鏡に設置する.この結果,撮像も明るくかつシャープな像が得られるものと考えている.上記に加えて,新しいアイデアに基づく高分解能化のための要素技術を組み会わせ,性能評価までこぎ着ける予定である.29年度が最終年度であるため、記入しない。光工学および光量子科学関連29年度が最終年度であるため、記入しない。
プローブを用いないニアフィールド顕微鏡の開発とその高速現象観察への応用

本研究では、これまでのニアフィールド顕微鏡の発想を根本から転換し、プローブを用いずに、光の場を物質の形状、密度分布など、他の物理量に変換して検出する、新しいニアフィールド顕微鏡の原理を考案するとともに、実際に装置を試作し、高速現象の観察に応用することを目的として研究を進めてきた。本年度は、感光材料にウレタン-ウレア共重合体を用いると、光強度に線形に凹凸分布が形成されることを発見した。ウレタンーウレア共重合体に干渉縞し、表面形状を原子間力顕微鏡で観察すると、正弦波状に変調されることを発見した。この材料を用いることにより、試料近傍に存在する光の強度分布を薄膜表面の凹凸分布に変換できることを確認した。微小球を試料として用いて、基礎実験を行なった。直径500nmの微小球を自己組織化現象を用いて、ウレタン-ウレア基板上に六法細密状に並べ、レーザー光を照射した後、水洗により微小球を基板から取り除いた。ウレタンーウレア薄膜表面を原子間力顕微鏡で観察した。その結果、光の照射によって形成されたビットを観察することができた。このビットも六法細密状に形成されていることから、このピットが光照射よって微小球のレンズ効果によって光強度分布の大きな領域が形成されたことによるものであることが確認できた。直径50nmの微小球による光強度分布も観察することに成功し、提案した顕微鏡が数十ナノメートル以下の分解能を有することを確認できた。