hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光振幅位相変調方式に対する自己/相互位相変調効果の高速評価法に関する研究

信号の振幅変動及び位相変動によって生じる自己/相互位相変調効果を考えなければならない。さらに自己/相互位相変調効果による影響は、位相変動分だけでなく、強度変動分もあるため、これらも同時に考慮に入れていかなければならない。注意が必要であるのは、APSK方式では2種類以上の大きさの振幅を用いるため、振幅変化の影響は単純ではなく、強度変調方式や差動位相変調(DPSK)方式の検討結果を単純に組み合わせただけでは達成できないと予想される。このため、波形劣化に至る過程を詳細に調査する必要がある。上記のような観点から以下の項目に示したような結果が得られた。●自己位相変調効果に関して長距離伝送の場合にも適用できるような方法の検討を進め、今年度は従来技術との比較を行った。その過程で、利用する数値積分法について高精度化を行うことにより、積分に用いるサンプル数の低減に努めた。その結果、従来技術と同程度まで計算量を低減できるようになった。現在、さらに低減できる方法を考案中である。●コヒーレント検波した場合の誤り率計算法に関しては、計算精度の問題があることが分かったので、その抜本的な改良を行い、その検証の最中である。現在のところ、肯定的な結果が得られつつある。自己/相互位相変調効果の内、自己位相変調効果に関しては概ね満足できる結果が得られている。また、受信方式に関しては、直接検波方式については概ね満足できる結果が得られ、コヒーレント検波方式についても結果が出つつある。24年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度、自己位相変調効果に関して長距離伝送の場合にも適用できるような方法が得られたが、これを相互位相変調効果にも適用できるように改良する必要がある。他チャネルの影響を線形に多重化する方法を検討する予定である。また、コヒーレント検波した場合の誤り率計算法に関しては、位相に関する取扱いが近似的なものとなっているので、これを厳密な取扱いを行えるか検討を行う。
グループホームにおける認知症高齢者の自助・互助の活動指標の構築と地域創生の発展

グループホーム利用者に対する自立支援、パートナーシップ、社会支援、地域貢献、認知症の地域共生を明らかにすることを目的とした。グループホーム総数12,802か所から500か所を地域別層化無作為抽出し、グループホーム管理者に対して郵送にて調査を2018年9月から12月まで行った。自立支援、パートナーシップ、社会支援、地域貢献、認知症の地域共生を調査した。143か所から回答を得た(回収率28.6%)。分析は、認知症の地域共生等が未記入だった5か所を除く138か所(有効回答率96.5%)を対象とした。回答者は女性90人(65.2%)、平均年齢は49.3歳、介護福祉士76人(55.1%)平均経験年数は13.9年だった。自立支援は、138か所の全施設は、内服行動等を支援していた。一方、帰宅支援98か所(71.1%)と3割が未実施だった。パートナーシップは、全施設は利用者と職員の信頼関係づくりをしていた。社会支援は、132か所(95.7%)の施設は運動の機会の提供をしていた。一方、購買の支援93か所(67.4%)だった。108か所(78.2%)の施設は、利用者の地縁的な活動支援をしていた。地域貢献は、128か所(92.7%)施設は、運営推進会議での意見を基に地域貢献を実施していた。一方、地域の認知症疑いの者への見守り55か所(39.8%)と半数以下だった。認知症の地域共生は、135か所(97.8%)の施設は、認知症人も地域役割をもつと回答しており、共生する意向が高かった。一方、54か所(39.1%)の施設は、認知症者は、判断が困難であっても、他者が生活を決める必要があると回答し、約4割が認知症の理解が十分でない可能性が示唆された。28か所(20.2%)の施設は、悩みやストレス時に、誰かに助けを求めることは恥ずかしいと思うとし、認知症の受援力が十分でない可能性が示唆された。2018年度に研究計画書を作成し倫理審査委員会の承認を受け、その後の研究進捗状況がおおむね順調に進んでいる。本研究は、2018年度に、1段階として、質問紙による全国調査を行った。全国のグループホームから500箇所を無作為抽出し、各グループホームの管理者を対象者した。2段階としてインタビューと参加観察の準備をしている。1段階の調査結果を参考にしながら数箇所のグループホームに対してインタビューと参加観察を行う。利用者の認知機能に沿った自立支援及び地域交流を通して相互に支え合っている活動の実態を質的分析する。インタビューの対象は管理者とし、グループホーム内の生活の様子を参加観察する。1段階の調査結果をもとにして、数箇所のグループホームの管理者1名ずつを対象とし、インタビューを行う。インタビューはインタビューフォームに沿って行い、グループホームの基本理念、基本理念に基づいた活動、利用者の自立状況、家族・医療福祉機関・行政・住民との相互支援に対する認識、地域における認知症に関する課題についてインタビューする。参加観察は、研究者が管理者と共に、グループホーム内に滞在し、グループホーム内の様子を観察する。観察項目は、ホームの理念に基づいた生活の実際、利用者に対する支援の在り方と利用者の自立状況、地域交流の実際等を観察する。インタビュー時に、議事録を文章化し質的に分析し認知機能に沿った自助・互助の活動の実態と課題を分析する。

一方、54か所(39.1%)の施設は、認知症者は、判断が困難であっても、他者が生活を決める必要があると回答し、約4割が認知症の理解が十分でない可能性が示唆された。28か所(20.2%)の施設は、悩みやストレス時に、誰かに助けを求めることは恥ずかしいと思うとし、認知症の受援力が十分でない可能性が示唆された。2018年度に研究計画書を作成し倫理審査委員会の承認を受け、その後の研究進捗状況がおおむね順調に進んでいる。本研究は、2018年度に、1段階として、質問紙による全国調査を行った。全国のグループホームから500箇所を無作為抽出し、各グループホームの管理者を対象者した。2段階としてインタビューと参加観察の準備をしている。1段階の調査結果を参考にしながら数箇所のグループホームに対してインタビューと参加観察を行う。利用者の認知機能に沿った自立支援及び地域交流を通して相互に支え合っている活動の実態を質的分析する。インタビューの対象は管理者とし、グループホーム内の生活の様子を参加観察する。1段階の調査結果をもとにして、数箇所のグループホームの管理者1名ずつを対象とし、インタビューを行う。インタビューはインタビューフォームに沿って行い、グループホームの基本理念、基本理念に基づいた活動、利用者の自立状況、家族・医療福祉機関・行政・住民との相互支援に対する認識、地域における認知症に関する課題についてインタビューする。参加観察は、研究者が管理者と共に、グループホーム内に滞在し、グループホーム内の様子を観察する。観察項目は、ホームの理念に基づいた生活の実際、利用者に対する支援の在り方と利用者の自立状況、地域交流の実際等を観察する。インタビュー時に、議事録を文章化し質的に分析し認知機能に沿った自助・互助の活動の実態と課題を分析する。2018年度は1段階調査と2段階調査を計画しました。1段階調査の全国調査の回答期限を9月としました。しかし、一部の地域で夏に自然災害が起きたことにより、郵送後に調査対象施設の変更を行ったことと、回答期限を過ぎた12月まで調査結果の返送が届いたことにより集計等に時間が必要となりました。そのため、2018年度未使用額及び2019年度の予算で1段階調査の報告書の作成、2段階調査の旅費等も施行予定です。
同種骨髄移植後の再発予防および治療を目的としたドナーリンパ球輸注に関する研究

1.骨髄移植患者の末梢血リンパ球のサイトカイン反応性、アロ抗原反応性の検討末梢血リンパ球のIL-2、アロ抗原、水痘抗原に対する幼若化反応は、移植後1か月頃より上昇したが、非血縁者肝移植、CD34陽性細胞移植で遅延した。臨床経過との関係では、GVHD合併例、重症のウイルス感染の合併例では低値を示した。2.GVHD合併患者における末梢血Tリンパ球のin vitroでのサイトカイン産生能の検討IFN-γの産生はGVHD合併患者の末梢血リンパ球をIL-12と固相化CD3抗体で刺激した際に亢進し、GVHDの重症度に従って高値となった。またDLT施行例ではDLT施行後にIFN-γの産生能が高まり、GVHDの治療後に再び低値となった。3.骨髄移植患者の末梢血におけるEBVゲノムの解析HLA一致同胞間移植、HLA不一致血縁者間移植および非血縁者間移植、およびCD34陽性細胞移植患者の末梢血中のEBVゲノムは、移植後1ヵ月から12ヵ月の間、ドナーあるいは移植方法の種類にかかわらず高値を示した。しかしEBウイルス関連Bリンパ球増殖症(EBV-BLPD)は同種CD34陽性細胞移植の患者のみに発症した。EBV-BLPDは発症患者のみに発症した。EBV-BLPD発症患者のEBVゲノムのコピー数はいずれも10^4コピー以上であった。培養されたEBV-CTLは、自己のEBV非感染B細胞、同種EBV感染B細胞に反応せず、自己のEBV感染B細胞に対して特異的に細胞傷害活性を有していた。実際にEBVゲノムが10^5コピーに至った患者に対するEBV-CTLの投与では、肺胞上皮のEBV感染細胞に対する細胞傷害活性が強く発揮され、その結果としてARDSを合併したがその後EBVゲノムは減少し、EBVBLPDは発症しなかった。1.骨髄移植患者の末梢血リンパ球のサイトカイン反応性、アロ抗原反応性の検討同種骨髄移植後の患者の末梢血リンパ球を、IL-2(0.5ng/ml,5ng/ml)、アロ抗原(リンパ球)、水痘抗原の存在下で培養し、^3H-Thymidineの取り込みを測定した。これらの刺激に対する幼若化反応は、移植後3060日より上昇したが、急性GVHDの合併した患者においては、再び低値になった。この低下がGVHDの直接的な影響であるのか、あるいはGVHDに対する治療の影響であるのかは不明であった。また重症のウイルス感染の合併患者では低値を示し、細胞性免疫不全が重症ウイルス感染の合併の主因となっている可能性が示唆された。刺激の方法による幼若化反応の差では、IL-2が最も効果的に幼若化反応を誘導し、次にアロリンパ球で、水痘抗原による幼若化反応は最も低値であった。2.HLA一致、不一致移植患者の末梢血リンパ球の、In vitroでのサイトカイン産生能の検討同種骨髄移植患者の末梢血リンパ球を、固相化CD3で刺激し、IL-12の存在下で培養して上清のInterferon-_γ(IFN-_γ)の値を測定した。IFN-_γはGVHDのエフェクターサイトカインとして最も重要であるが、上記のように測定したIFN-_γはGVHD非発症例では低値で、GVHD発症例ではその重症度に従って、高値となる傾向が認められた。1.骨髄移植患者の末梢血におけるEBウイルスゲノムの解析HLA一致同胞、HLA不一致血縁者、非血縁者をドナーとした同種骨髄移植患者、および同種CD34陽性細胞移植患者の末梢血中のEB

ウイルスゲノムは、移植後1カ月から12カ月の間、ドナーの種類にかかわらず高値を示した。しかしEBウイルス関連Bリンパ球増殖症(EBV-BLPD)は同種CD34陽性細胞移植の患者のみに発症したことから、EBV-BLPDの発症の危険因子はEBウィルス感染Bリンパ球に対する細胞障害性Tリンパ球が誘導できないことが主因であると考えられた。EBV-BLPD発症患者のEBウィルスゲノムのコピー数は、いずれも10^4コピー以上であり、非発症患者におけるEBウィルスゲノムのコピー数は陰性5000コピーであったことから、EBV-BLPDの発症予防としてのDLTはEBウイルスゲノムのコピー数が10^4コピーに達した時点で行うべきと考えられた。2.骨髄移植患者末梢血リンパ球の細胞性免疫能の解析EBV-BLPD発症患者の末梢血リンパ球数は300/μl以下で、リンパ球幼若化反応はいずれの症例も10000cpm(PHA)以下と低値であった。リンパ球サブセットではすでにEBV-BLPDを発症した患者ではCD19陽性細胞が増加していたが、Tリンパ球のサブセットでは明らかな傾向を認めなかった。患者末梢血リンパ球のInterleukin-2(IL-2)に対する反応性および末梢血リンパ球のIL-12、IFN-g産生能はいずれも低値であり、これはドナーリンパ球を1x10^5ないし1x10^6/kg輸注することによって改善した。しかし1x10^6/kg輸注された患者の一部は中等症ないし重症の急性GVHDを合併し、重症例では強力な治療にもかかわらず死亡した。前年度と同様に、同種造血細胞移植患者の末梢血中のEBVコピー数を経時的に測定したところ、患者末梢血中のEBVゲノムはドナーあるいは移植方法の種類にかかわらず高値を示した。しかしEBウイルス関連Bリンパ球増殖症(EBV-BLPD)は同種CD34陽性細胞移植の患者のみに発症し、移植後のリンパ球の回復遅延がその発症に大きく関与していることが示された。EBV-BLPD発症患者のEBVゲノムのコピー数はいずれも10^4コピー以上であり、非発症患者におけるEBVゲノムのコピー数は一部の症例を除いて陰性5000コピーであった。2.EBV特異的細胞傷害性Tリンパ球(EBV-CTL)の誘導と患者への投与培養されたEBV-CTLの特異性を検討した結果、自己のEBV非感染B細胞、同種EBV感染B細胞には反応せず、自己のEBV感染B細胞に対して特異的に細胞傷害活性を有していた。実際に同種CD34陽性細胞移植後にEBVゲノムが10^5コピーに至った患者に対するEBV-CTLの投与では、肺胞上皮のEBV感染細胞に対する細胞傷害活性が強く発揮され、その結果としてARDSを合併したが、その後EBVゲノムは10^5コピーから300コピーまで減少し、EBV-BLPDは発症せず、有効性が確認された。以上より、同種CD34陽性細胞移植などのEBV-BLPDの発症のリスクが高い症例では10^4コピー以上のEBVゲノムが検出された時点でDLTあるいはEBV-CTLの投与が必要であると考えられた。しかしながら、EBV-CTLはEBV感染臓器への直接的炎症による臓器障害の危険があり、投与時期をさらに検討する必要がある。
肝再生治療への応用を目指した細胞周期関連分子の機能制御の基礎的検討

進行した肝疾患に対する肝再生医療は、肝硬変や劇症肝炎患者に対する治療として注目されている。本研究では細胞周期を制御する遺伝子に着目し、その遺伝子改変マウスの骨髄細胞を用いた移植を行い、その効果について検討した。急性肝障害モデル、慢性肝障害モデルいずれにおいても、ALTの改善、生存期間の延長、線維化の改善などの点で効果は認められたものの、有意差を得るまでには至らなかった。しかし肝組織内での遺伝子発現変化はDNAマイクロアレイを用いた解析では、早期より細胞周期関連分子の発現の上昇が認められた。正常マウスまたはノックアウトマウスより採取した骨髄細胞を、四塩化炭素の持続投与を行なった肝障害モデルマウスに移植を行ない、ドナー細胞の生着率の評価ならびに、アルブミン値やトランスアミナーゼなどの肝機能の改善率、生存率を野生型マウスにおける骨髄細胞移植の場合と比較した。その結果ノックアウトマウスの骨髄細胞を移植した場合は、野生型からの移植の場合と比べ、急性肝障害モデルマウスでは、肝障害初期の肝細胞増殖が強い傾向にあったが、アルブミンの改善には差は認められなかった。慢性肝障害モデルマウスにおいても同様に、ノックアウトマウスの骨髄細胞を移植した場合で線維化の改善が強い傾向にあった。これらの結果より、急性、慢性いずれの肝障害においても、細胞周期関連分子の機能制御を介して肝細胞増殖を促進させ、肝機能の改善効果が上昇し、新たな肝再生治療戦略の開発に貢献する可能性が示唆された。次に肝障害モデルマウス、肝切除後再生モデルマウスそれぞれの骨髄細胞移植前後での遺伝子発現の変化を移植前後の肝組織より抽出したサンプルを用いて、cDNA arrayにてトランスクリプトーム解析を行なった。その結果野生型マウスと比べ、ノックアウトマウスにおいて強く発現変化を認める遺伝子が示された。今後これらの絞り込まれた遺伝子の発現変化を時系列で詳細に検討を行い、肝再生において中心となる遺伝子を向定し、プロテオーム解析と併せて検討する予定である。p27^<Kip1>KOマウス由来の骨髄細胞を、CC14を用いた急性肝障害モデルマウスに投与することにより、その生存率、肝再生能の向上につながるかを検討したが、p27^<Kip1>KOマウス由来の骨髄細胞を移植したマウスでは、肝障害誘発後のALTのピーク値は抑えられたが、生存率については改善傾向にあったものの、有意差を得るまでには至らなかった。次に8週間の長期にわたるCC14投与による慢性肝障害モデルマウスにおいては、同様に線維化の改善や生存率が改善傾向にあったものの有意差は得られなかった。しかしp27^<Kip1>KOマウスをレシピエントに用いた急性実験では、生存の延長が認められた。また急性肝障害モデルにおいて、肝組織内での肝障害刺激の前後の遺伝子発現変化をDNAマイクロアレイを用いて解析を行なったところ、野生型と比べp27伽1KOマウスでは早期より細胞周期関連分子の発現の上昇が認められた。さらに線維化に関与するMMP1、2、3、9、TIMP1、TIMP2などの発現についても検討を行ったところ、いくつかの遺伝子については有意に発現の変化が認められた。このように、著明に進行した肝障害では、細胞周期制御による骨髄細胞移植のみでの予後改善効果には限界がある事が考えられ、トランスクリプトーム解析の結果も踏まえて今後は肝細胞そのものの増殖を誘発する事に焦点をあて、肝細胞における細胞周期関連分子の発現を直接制御する事により、細胞増殖を促進する事が可能ではないかと研究を継続中である。
近世後期における在村医の地域ネットワークの研究-医療協力・症例研究会を中心に-

今年度は、福島県立図書館および福島県立歴史資料館において、医家関連資料および参考文献の閲覧および複写を行い、収集して得たられた資料の解読と読み込みを行った。しかし、いまだ解読の途上である。福島県立歴史資料館所蔵の河越卿家文書(大沼郡三島町)には、患者の様子を非常によく観察した症例研究が豊富に存在していた。そして、その研究が、現在の福島県会津地方の医師たちとの共同研究の材料となっていたことがわかった。今年度(平成18年9月)に翻刻・刊行された幕末期の医師・平野重誠著『病家須知』(農文協)は、医家のための専門書ではなく、家庭における看護・介護のための書である。一般の人々が直接専門家の助けを借りずに行える養生法を記したいわば「家庭の医学」である。これを通覧しながら、この種の民間療法と、医家の書における同種の病の対処法の相違点などにも、目を向ける必要性を感じた。平成18年5月に開催された大分県中津において開催された第107回日本医師史学会総会に出席、報告した。同総会には、江戸時代の医学・医療に関する報告も多くなされ、情報収集につとめるとともに、蘭学の里と称される中津市にある市立村上医家史料館・大江医家史料館を訪問見学して情報収集を行った。中津藩は多くの蘭学者を輩出した土地であるが、重厚な漢方の歴史もある。そのような医師を輩出した地域のネットワークと福島地域との比較研究も今後の課題として考えられる。今年度は、近世後期の東北南部の地域に生きた在村医たちが遺した史料の収集を主として行った。史料が保存されている所蔵機関や個人宅へ行き、史料の所在の確認および史料閲覧・写真撮影を行った。現在、医師自らが書いた症例研究報告書である「医按(医案)」・日記・書簡など、在村医間のネットワークを示す史料の収集を行い、逐次読解分析を進めているところである。「医按(医案)」については、医師仲間で、患者の症例を相互にやりとりしていたと思われる記述や様式が見られ、医師間で研鑚に努めていたことが推測される。また自分の診ている患者へ往診を頼む書簡があり、1人で患者を抱え込むのではなく、他の医師に協力を求めていたことが分かった。また、在村医の日常の医療活動を知るために、いつ誰に何の薬をどれくらいの量で、またどれくらいの金額で処方したかを記した配剤録を収集し、日常の医療の基本的なあり方を探っている。患者の病気の傾向・受診者の受診の多い月少ない月などについて調べている。当時の東北地方南部地方の政治経済史も医療史の重要な背景をなすものであるので、地域史関連の文献も参考文献として適宜購入し、読み進めている。また、東北北部の秋田藩・津軽藩の医療に関しては、刊行史料もあるのでそれらの史料なども大いに参考にしながら、地域において医療を支えてきた医師を中心に、近世後期の医療文化について、今後も明らかにしたいと考える。本年は、前年度に引き続き在地の史料調査を行い、在村医に関する史料の収集を行った。その史料の中で、特に薬の処方に関する書類である「配剤録」の分析を行った。処方の仕方の傾向、およびひとりあたりの処方の分量やその処方薬の金額をまとめた。今年購入させていただいた『中薬大辞典』1巻4巻+索引(上海科学技術出版社・小学館編、小学館発行)を活用し、処方薬の効能を1点ごとに調べ、患者の羅患した病名を推側しようとこころみた。しかしながら、なかなか処方薬から病名を特定するには至らなかった。また、並行して東北地方の他の医学関係の文献(主として活字資料)を購入し、他地域の在村医の随想・日記からその医療活動を抽出した。また彼らの持っていた思想を取りまとめる準備をしている。一方で、本年は勤務校である福島県立医科大学の歴史をまとめた小冊子『福島県立医科大学の歴史』(福島県立医科大学、2005年)の執筆に携わった。福島県立医科大学の前身である医学校の濫觴は、明治初期の白河仮病院内の医学講習所である。このような西洋式病院や医学校を成立させた歴史的な背景の中には、いくつかのことが考えられるが、近世後期の在村がある程度、医療化されていて、庶民による医療の需要が恒常的にあったことが前提となる。そのようなことも念頭に置きながら、福島県下における医学・医療に関して考察を進め、近世後期の医療が近代の医療とどのように連続しているのか、またどのような過程を経て乖離していくのかを考察することが、今後の課題であることにも思い及んだ。

これを通覧しながら、この種の民間療法と、医家の書における同種の病の対処法の相違点などにも、目を向ける必要性を感じた。平成18年5月に開催された大分県中津において開催された第107回日本医師史学会総会に出席、報告した。同総会には、江戸時代の医学・医療に関する報告も多くなされ、情報収集につとめるとともに、蘭学の里と称される中津市にある市立村上医家史料館・大江医家史料館を訪問見学して情報収集を行った。中津藩は多くの蘭学者を輩出した土地であるが、重厚な漢方の歴史もある。そのような医師を輩出した地域のネットワークと福島地域との比較研究も今後の課題として考えられる。
グラフェン・窒化ホウ素複合系の設計と物性予測研究

昨年度より引き続き、本年度9月末までカリフォルニア大学バークレー校(UCバークレー)に客員学生として滞在し共同研究を行った。まず、昨年度に行った、グラフェンと六方晶窒化ホウ素から成る有限層薄膜系について全エネルギーや電子特性の層数依存性に関する共同研究に関する成果を投稿し、その論文がPhysical Review Bで出版された。また、今年度新たに行った研究として、グラフェン・窒化ホウ素複合系に関連する物質である、蜂の巣構造を持つホウ素単原子層、炭素・ホウ素単原子層との積層構造の間にリチウムをインターカレートした新物質をデザインした。その物性を理論的に予測したところ、この新物質は比較的高い超伝導転移温度(16.8K)を示しうる、興味深い物質であることが明らかになった。さらに、上記の単原子層物質同様に興味深い研究対象である、金属表面上の単分子層について、UCバークレーの実験グループとの共同研究を行った。赤外吸収スペクトルを間接的に測定する新しい実験手法(IRSTM法)を用いて、金(111)面上のアダマンタン分子層の赤外吸収スペクトルを調べた結果、気体相あるいは固体相のアダマンタンとは異なる吸収スペクトルが得られた。このスペクトルの差異が分子間、分子と金属間の相互作用によって生じることを理論的手法によって解明した。上に述べた2つの研究結果については、PhysicalReview Bで論文が出版されている。(抄録なし)無限積層系であるグラフェン/窒化ホウ素超格子は、積層パターンに応じた興味深い電子的特性を持つことがこれまでの研究で明らかになっている。今年度は、より実験的に合成しやすいと考えられる有限層数のグラフェン/窒化ホウ素薄膜について密度汎関数理論に基づいた研究を行った。グラフェンと窒化ホウ素は格子定数に約1.8%程度の差があり、格子整合するか否かは自明でない。さらに、格子整合は薄膜の性質そのものに大きく影響するため、まず、このような薄膜におけるグラフェンと窒化ホウ素の格子整合について議論を行った。その結果グラフェン一枚、窒化ホウ素一枚だけからなる二層の薄膜においては格子整合しない場合がエネルギー的に安定であるが、4層やそれ以上の層数を持つ薄膜では格子整合した場合がエネルギー的に安定となることを示した。先に述べたとおり、グラフェン/窒化ホウ素の複合系では格子整合が系の性質に大きな影響を及ぼすため、格子整合の可能性を示したことは当該研究領域において重要と考えられる。上記の結果をふまえ、格子整合した薄膜の電子構造についても研究を行った。無限積層系の超格子では積層パターンに依らずつねに金属的な性質を示すことが明らかになっているが、薄膜では層数、積層パターンによっては半導体となるものが存在することを明らかにした。また、外部電場によって半導体薄膜のバンドギャップが変動することを示した。さらに、これらの電子構造が全て窒化ホウ素を媒介したグラフェン間の相互作用によって説明できることを見いだした。絶縁体である窒化ホウ素を媒介した相互作用による薄膜の電子構造変化は非自明であり、興味深いと考えられる。有限層数のグラフェン/窒化ホウ素薄膜についてはその電子構造や構造の安定性などについて概ね明らかにすることができた。また、グラフェン/窒化ホウ素複合系に対してGW法を用いた計算を開始しつつある。以上より、研究はおおむね順調に進展していると考えられる。GW法を用いた研究を本格的に開始して、グラフェン/窒化ホウ素超格子と薄膜についてさらに高い精度での電子的特性の解明を目指す。また、近年MoS2やWS2などの多様な二次元物質が実験的に合成されているため、窒化ホウ素以外の物質とグラフェンとの組み合わせについても考慮する予定である。これらと並行して、グラフェン/窒化ホウ素薄膜に関する投稿論文を執筆し、その研究の成果をまとめて発表する予定である。(抄録なし)
熱帯深湖の深水層擾乱機構に関する湖沼物理学的研究

安定な密度成層状態にある深湖で、深水層の熱エネルギ-や溶存成分がどのような機構で、表水層へ拡散・移流され、安定状態を保っているのか未だ不明である。深水層の擾乱機構を明らかにするため、世界有数の深湖であるアフリカ、リフトバレ-のキブ湖、タンガニ-カ湖を調査対象として選んだ。昨年度は9月10月に、主としてキブ湖について予備的調査を実施した。キブ湖は中央アフリカ、リフトバレ-の赤道地帯で、南緯2度、東経29度に位置する。流出河川のルジジ川は湖の南端から流出し、約150km下流のタンガニ-カ湖に注いでいる。湖は谷を横切る溶岩流より塞止められ、約1万年前に形成されたと云われている。塞止湖としての特徴はリアス式の湖岸線に示されている。湖面積は2,300km^2、湖を含む流域面積は7,300km^2で、最大水深485m、平均水深240mと落ち込みの激しい湖盆形状はリフト湖の特徴の一つである。タンガニ-カ湖畔のウビラ気象観測所における記録(1986年)によれば、年平均気温は24.7°Cで、月平均気温の平均偏差は0.3°Cで年較差の少ない熱帯性気候の特徴を示している。湖は水温構造から見て熱帯湖であり、表水層の深度は6090mで、この下面で、22.8°C22.9°Cまで低下した水温は、これ以深では、湖底までゆるやかに上昇し、450m水深で、25.98°Cを示している。なお、表水層下の深水層水温は経年的変動がほとんど認められず、極めて安定したメロミティック傾向を示している。湖の水質はC1^<ー1>、3068ppm、SO_4^<ー2>、210ppmと著しく少く、Alkalinity(Na+K)は、表層水の630ppmから、底層水の3,200ppmと著しく高い。また、表面水のPH値は9.2の強アルカリ性を示し、他のアフリカ、リフト湖と同様にアルカリ営養湖の特性を示している。表水層下面から湖底へと水温が上昇しているにもかかわらず、安定した密度成層状態を保持している最大の要因は、深水層に溶存する二酸化炭素(CO^2)とメタン(CH_4)の存在である。ただ、両ガスともに、深水層の水圧下では不飽和状態にあり、溶解度は30%を越えない。予備調査で試作された圧力型特殊採水器により採水された深水層(水深400m)では、常圧下で試水(2.19l)の約2倍の二酸化炭素およびメタンの混合ガス(4.05l)が発泡した。混合ガスの存在比は、二酸化炭素が74%、メタンガス、18%であった。万一、深水層の水塊が表水層に上昇することになれば、発泡した気泡の上昇により、連鎖反応的で急激な湖面からのガス突出が起ることになる。この時、重い二酸化炭素ガスから成る無酸素雲は下方に流れ下りニオス湖のガス突出のような重大災害が生じることになる。ただ、現状のガス溶解度では深水層の小擾乱が発泡を起す可能性は極めて少い。ただ、深水層の水圧下で二酸化炭素、メタンガスが飽和状態に達したとすれば、小擾乱で減圧による発泡が起り、ガス突出に至る。湖底から供給される二酸化炭素、メタンガスを表水層へ拡散、移流する機構が分子拡散と熱塩対流のみで行なわれているか否かを明らかにすることは深湖深水層の擾乱機構の研究のみならず、ガス突出予測においても肝要な点である。STDプロファイラ-により測定された水温、電気伝導度の鉛直分布を見みると、6090m以深の深水層において、活発な熱塩対流を示す水温分布の階段構造が見られる。湖の擾乱の著しい等温層は、厚いもので40mを越え、水深200mに達している。この拡散機構が火山活動の変化に伴う二酸化炭素供給変動を解消し、深水層におけるガス溶存量を安定に保っているのであろうか。1991年度のキブ湖本調査とともに、1992年度に実施するタンガニ-カ湖との比較研究が必要である。

湖面積は2,300km^2、湖を含む流域面積は7,300km^2で、最大水深485m、平均水深240mと落ち込みの激しい湖盆形状はリフト湖の特徴の一つである。タンガニ-カ湖畔のウビラ気象観測所における記録(1986年)によれば、年平均気温は24.7°Cで、月平均気温の平均偏差は0.3°Cで年較差の少ない熱帯性気候の特徴を示している。湖は水温構造から見て熱帯湖であり、表水層の深度は6090mで、この下面で、22.8°C22.9°Cまで低下した水温は、これ以深では、湖底までゆるやかに上昇し、450m水深で、25.98°Cを示している。なお、表水層下の深水層水温は経年的変動がほとんど認められず、極めて安定したメロミティック傾向を示している。湖の水質はC1^<ー1>、3068ppm、SO_4^<ー2>、210ppmと著しく少く、Alkalinity(Na+K)は、表層水の630ppmから、底層水の3,200ppmと著しく高い。また、表面水のPH値は9.2の強アルカリ性を示し、他のアフリカ、リフト湖と同様にアルカリ営養湖の特性を示している。表水層下面から湖底へと水温が上昇しているにもかかわらず、安定した密度成層状態を保持している最大の要因は、深水層に溶存する二酸化炭素(CO^2)とメタン(CH_4)の存在である。ただ、両ガスともに、深水層の水圧下では不飽和状態にあり、溶解度は30%を越えない。予備調査で試作された圧力型特殊採水器により採水された深水層(水深400m)では、常圧下で試水(2.19l)の約2倍の二酸化炭素およびメタンの混合ガス(4.05l)が発泡した。混合ガスの存在比は、二酸化炭素が74%、メタンガス、18%であった。万一、深水層の水塊が表水層に上昇することになれば、発泡した気泡の上昇により、連鎖反応的で急激な湖面からのガス突出が起ることになる。この時、重い二酸化炭素ガスから成る無酸素雲は下方に流れ下りニオス湖のガス突出のような重大災害が生じることになる。ただ、現状のガス溶解度では深水層の小擾乱が発泡を起す可能性は極めて少い。ただ、深水層の水圧下で二酸化炭素、メタンガスが飽和状態に達したとすれば、小擾乱で減圧による発泡が起り、ガス突出に至る。湖底から供給される二酸化炭素、メタンガスを表水層へ拡散、移流する機構が分子拡散と熱塩対流のみで行なわれているか否かを明らかにすることは深湖深水層の擾乱機構の研究のみならず、ガス突出予測においても肝要な点である。STDプロファイラ-により測定された水温、電気伝導度の鉛直分布を見みると、6090m以深の深水層において、活発な熱塩対流を示す水温分布の階段構造が見られる。湖の擾乱の著しい等温層は、厚いもので40mを越え、水深200mに達している。この拡散機構が火山活動の変化に伴う二酸化炭素供給変動を解消し、深水層におけるガス溶存量を安定に保っているのであろうか。1991年度のキブ湖本調査とともに、1992年度に実施するタンガニ-カ湖との比較研究が必要である。
アサガオの組織分化に関する変異体の解析

江戸時代に自然突然変異体として分離されたアサガオの多くの変異は、我々が既に単離したTpn1類縁因子の挿入による変異であり、また、易変性の変異形質を示さずに安定な変異であると考えられる変異の中にも、ジーンサイレンシングにより挿入されたTpn1類縁因子の転移脱離能が抑えられたために、一見安定な変異であると従来考えられていた変異もあることを強く示唆する結果を得た。事実、極く最近になって、安定な白色花を咲かせると考えられていたr-1変異は、アントシアニン色素生合成に関わる遺伝子内にTpn1類縁因子が挿入した変異であるが、Tpn1類縁因子の転移脱離能が抑えられたため白色花となることも明らかにすることができた。それ故、本研究に関わる変異の同定にTD(Tracsposon Display)法が有効であると思われる。そこで、黄緑地の濃緑のセクターの斑入り模様の葉が出るアサガオの易変性「松島」y(yellow-mutable)変異より生殖細胞復帰変異体を分離して、特定のEn/Spm系転移因子の有無を指標にして易変性「松島」変異の同定を現在試みている。アルバアサガオの易変性「緑黄葉」y1(yellow leaf)変異は、黄緑の地色に体細胞変異による濃緑のスポットやセクターの葉が生じる易変性変異で、斑入り模様の激しさは易変性「条斑」変異による花の絞り模様と連動するので、花の易変性「条斑」変異に関与したAc/Ds系の転移因子であるTip100の類縁因子が易変性のy1変異にも関与しているものと思われる。そこでこの易変性y1変異についても、生殖細胞復帰変異体を分離、Ac/Ds系転移因子を指標とした変異の解析を行いつつある。
フルパララクス3D映像を実現するオンデマンド光線再生技術の研究

本研究では観察者の瞳孔付近にのみ光線を射出するオンデマンド光線再生技術を確立し、より少ない光線によって上下および左右方向の視差を実現することを目的とする。光線提示系として高フレームレートプロジェクタを用いた時分割方式の検討を行い、観察者の瞳孔付近にのみ光線を射出する光学系の試作を行った。これを用いた実験によって実際に上下および左右方向の視差が再現されることを確認がされ、提案手法の原理が実証された。現在の3D表示方式の主流である2眼式は、立体視用メガネの装着が必要である、頭を動かしても見え方が変化しない不自然な見え方をする、眼精疲労を生じるなど、視聴者の負荷や不自然さの面で問題を抱えている。一方「3次元的な光学像を形成する」という考え方に基づく空間像方式は、これらの問題を解決でき、今後の主流になると期待される。「空間像方式」とは像形成の考え方に基づく立体表示技術の総称であり、具体的には光の干渉・回折を利用した電子ホログラフィや、インテグラル式をはじめとする光線再生方式などがある。しかし、これらの方式は現在の技術水準を大幅に上回る膨大な画素数の表示デバイスを必要とするため、現状の空間像方式は解像度や視域の広さなどに大きな問題がある。特に、現状の大半のディスプレイは水平方向の視差のみであり、上下方向に移動に場合に見え方が変化せず、原理的な長所が十分に活かされていると言えない。この理由は、現状利用可能な表示デバイスを用いて表示画像の解像度を確保するためには上下方向の視差を諦めざるを得ないためである。しかし、従来の裸眼3D方式では射出される光線の大部分は観察者の目に入らず無駄であるという事実に着目すれば、光線の利用効率を高めることで上下視差の実現が可能と考えられる。本研究では観察者の瞳孔付近にのみ光線を射出するオンデマンド光線再生技術を確立し、「見える」光線に表示デバイスのリソースを割り当てることによって上下方向の運動視差を実現することを目的とする。26年度は光線走査光学系の検討を行い、水平方向と垂直方向の視差の走査を同時に実現する光学系の構成を考案し、シミュレーションによって原理の検証を行った。27年度は光線提示系の検討を行い、観察者の瞳孔付近にのみ光線を射出する光学系の構成を考案し、シミュレーションによって原理の検証を行った。研究計画に沿って、光線提示系の開発を推進した。特に、現状の大半のディスプレイは水平方向の視差のみであって上下方向の視差が再現されておらず、原理的な長所が十分に活かされていると言えない。本研究では観察者の瞳孔付近にのみ光線を射出するオンデマンド光線再生技術を確立し、「見える」光線に表示デバイスのリソースを割り当てることによって上下方向の視差を実現することを目的とする。

28年度は光線提示系の検討を行い、観察者の瞳孔付近にのみ光線を射出する光学系の試作し、原理の検証を行った。本研究では観察者の瞳孔付近にのみ光線を射出するオンデマンド光線再生技術を確立し、より少ない光線によって上下および左右方向の視差を実現することを目的とする。光線提示系として高フレームレートプロジェクタを用いた時分割方式の検討を行い、観察者の瞳孔付近にのみ光線を射出する光学系の試作を行った。これを用いた実験によって実際に上下および左右方向の視差が再現されることを確認がされ、提案手法の原理が実証された。研究計画に沿って,光線走査光学系の研究と高速プロジェクタの開発を推進した.研究計画に沿って、全体システムの開発を推進する。28年度が最終年度であるため、記入しない。画像工学研究計画に沿って,光線提示系と高速プロジェクタの開発を推進する.次年度の全体システムを開発する際に多額の費用が見込まれることから、今年度の支出を抑制するよう努めたため。また、必要となった機材の一部を他経費で取得した物品を活用することで代替できたため.28年度が最終年度であるため、記入しない。次年度に光線提示系を製作する際に多額の費用が見込まれるため、本年度は計算機シミュレーションを活用し実験の一部を代替することなどで、支出の抑制に努めたため。また必要となった実験用機材等の一部を他経費でまかなうことが出来たため。全体システムの製作における光学系開発に使用する。特注光学系製作を含めた光学系の開発と評価、海外での成果発表を行う。
遺伝子レベルでの糖尿病の解析と高危険因子群の予知と予防

Bellらにより見い出されたインスリン遺伝子の上流フランキング領域の長さの多持性につき検討を加えた。長い多様部位を有するものの垣疫は、日本人では欧米白人,黒人,ピマインディアンに比して有意に低く長い多持部位は日本人2型糖尿病者の大勢を占める遺伝マ-カ-とはなり得ず民族差を有することを見い出した。この多持部位はプロモ-タ-の近傍にあるためインスリン遺伝子の定現に関与するエンハンサ-としての可能性を示唆され多くの検討が行なわれているが未だ結論はでていない。我々も75g糖免荷試験で長い多持部位と短い多持部位を有する糖尿病者間;非糖尿病者間をそれぞれ比較したが、免荷後30分のInsulingenc Indexには差を認めなかった。現在のところ直接の意義は不明であるが、2型糖尿病が多因子疾患である以上一部の模型についてのマ-カ-となる可能性も否定できず、特に遺伝因子が濃いと思われる非肥満型での検討が重要と思われた。一方1型糖尿病の成因に免疫異常が関与していることがほぼ明らかとなっている。日本人1型糖尿病はDR4.9が正相関しPR2が負担関するが、DR4.9を有するものすべてが1型糖尿病にはならずDR2を有する1型糖尿病者も存在するので、我々は同じHLAタイピングを有する1型糖尿病者非糖尿病者間のHLA遺伝子クラス2の構造の差をサザン法で検討した。溶積値のバンドが異なり、DNA解析を用いることでより高い確率で発症者を予知できる可能性を示した。エクソン部の変異に由来しないRFLPの意義は、家系内伝搬と染色体マッピングにある。直接の意味は未だ不明ではあるが、全DNA中の大部分を占める非転写部位の解析は、転写、翻訳の調節法持との間連を含め、これからの課題であろう。インスリン遺伝子5'個多様性については、同部位長が長いものの頻度が、日本人においては、コーカシアン、アメリカ黒人、ピマインディアンに比して有意に少ないことから、インスリン非依存性糖尿病の有用なマーカーとはなり得ないと考えられた。しかし最も長いもの(Bellらの報告のclass3)のホモ接合体はインスリン非依存性糖尿病にのみ家系検索においても認められ今後の検討が必要であると考えられた。HLA遺伝子については、日本人インスリン依存性糖尿病と正相関するDR4、9型、負相関するDR2型につき検討し、同じタイプの糖尿病者、非糖尿病者間でバンドパターンの差を認めており、血清学的タイピングとあわせ、DNAタイピングの有用性を明らかにした。さらにインスリン遺伝子周辺の塩基点多様性、インスリンレセプター遺伝子の多様性も認めているが、これらはDNAマーカーとして用い、家系検索を対象とし、癌病遺伝子座の解明に寄与すると考えられる、デュシェンヌ型筋ジストロフィー、ハンチントン病などの成功例が次々報告されており、糖尿病に於ても従来想定しているインスリン、HLA、インスリンレセプター、インターロイキンなど以外に"糖尿病遺伝子"同定の可能性を秘めている。現在のところ遺伝様式の明確なMODYが好対象であろう。CML、バーキットリンパ腫など染色体異常と発癌遺伝子活性化との関連を示唆されている疾患は多い。ラット肝ラ島細胞株RINm5Fに於て発癌遺伝子Ha-vas、mycの発現亢進を認めている。特にmycはmRNAの質的異常も同定しており、染色体異常とあわせ検討中である。インスリン遺伝子5′側多様性については,同部位の分布には民族差があり単独では糖尿病の遺伝マーカーとはなり得ないと考えられた.

しかしこれらの多様性はDNAマーカーとして,原因不明の遺伝疾患の疾患遺伝子座同定に大きく寄与しており,ハンチントン病などの成功例が報告されている.又単に疾病との相関のみでは,大きな関連はなくとも, mRNAレベルでの検討には未だ余地を残しており,今後の検討と考えられる.HLA遺伝子については,血清学的タイピングを基にした検討が重要である. I型糖尿病を検討したところ, DR4のサブタイプのうちDR4.1との関連が強いことがわかった.同じ血清学的タイピングで,糖尿病者と正常者とのバンドパターンの差を検討してきたが,さらにDR4.1の検討を加えてゆきたい.また現在末梢血リンパ球サブセットの検討も加えており, I型糖尿病の遺伝マーカー,免疫モニタリングについて検討してゆきたいと考えている.
新規O血清群に属する志賀毒素産生性大腸菌のゲノム構造と病原因子の解析

大腸菌の新規O血清群(O182からO187)について、ゲノム解析および病原性関連遺伝子の分布解析を行った。さらに、それぞれのO血清群を特異的に識別出来るPCR法を開発した。2014-2015年に国内で分離されたヒト患者由来株志賀毒素産生性大腸菌(STEC)について、PCRを用いた新規O血清群の網羅的調査を行ったところ、O182-2株、O183-6株、O185-1株、O186-1株が確認された。大腸菌の新規O血清群株について、ゲノム情報を基盤とした遺伝学的特徴の解析を行った。2011年に大腸菌のレファランスセンターであるデンマーク国立血清研究所(Statens Serum Institut:SSI)により新しく6種類のO血清群(O182からO187)が追加された。これらの新規O血清群は、前回2004年にSSIにより8種類(O174からO181)が追加された時と同様に、志賀毒素産生性大腸菌(Shiga toxin-producing E. coli:STEC)に見出された未同定のO血清群が追加されたと予想された。SSIより入手した新規O血清群STEC参考株を用いて病原関連遺伝子(stx1, stx2, eae)の保有をPCRにより確かめたところ、O182:stx1/eae、O183:stx2、O185:stx1/stx2、O186:stx2/eaeであり、O184とO187はいずれも陰性(non-STEC)であった。7種類のハウスキーピング遺伝子の配列情報を基に系統分類を行ったところ、O184およびO186は系統Aグループ、O181およびO182はB1グループ、O183およびO185はB2グループに分類された。MiSeqシステムにより各株のドラフトゲノムを取得し、まずはO抗原コード領域を抽出してそれぞれのO血清群に特異的なPCRプライマーをデザインした。これまでに収集したヒト患者およびウシ糞便由来株STECについて特異的PCRを行ったところ、O182-9株、O183-12株、O185-1株が確認された。標的とするO血清群に属するSTECについて、当初に計画していた系統解析、O抗原コード領域の解析、ゲノム解析などを行い、さらに遺伝学的な検出法の開発も行った。開発手法を用いたスクリーニングによりヒト患者および牛ふん便由来菌株から新たな対象STECが検出できている。細菌学新しく分離されたSTECも解析に加え、今後はより広範囲なゲノム比較解析を行う予定である。また、表現型とゲノム解析の両手法により選択分離に有効な表現型マーカーの探索を行い、検体からの分離に有効な培地などの考案を行う予定である。併せてゲノム情報より新規病原因子の探索も行う。SSI参考株を用いた病原関連遺伝子保有の確認、進化系統解析、ドラフトゲノムの取得など、計画に沿った内容を実施できた。さらに26年度以降に計画していた検出法の開発についてはH25年度に先行して実施しており、計画以上の進展が見られる。本年度予定したいた新規取得株のドラフトゲノム配列の決定を次年度に実施することにしたため。ヒト患者およびウシ糞便分離株より鑑別したO182、O183、O185株のドラフトゲノムを取得し、SSI参考株とあわせた比較ゲノム解析により各グループ内での遺伝学的特徴の相違を明らかにする。研究補助員を短期雇用し、新規取得株の遺伝子解析およびゲノム解析、さらに分離培養法の考案を効率的に実施する予定である。
深紫外光・X線領域でのコヒーレント回折顕微鏡法の研究とその超解像への応用

近年,シンクロトロン放射光から得られるコヒーレントX線を照明光として,レンズを用いずナノ物体構造のイメージングを行う回折顕微鏡法の研究が盛んになっている。最近,我々は,開口アレイフィルターを用いた解析的な位相回復法による新規の回折イメージング法を提案し,可視光のレーザー光源を用いた実験により本方法の有効性を確認した。本研究では,適応範囲を深紫外光及びX線領域へ拡張するために方法の改良を行った。その結果,原子のイメージングが可能であることを計算機実験により示し,さらに白色光源から抽出した紫外光による回折イメージングの実験により方法の有効性を実証した。近年,従来のレンズを用いた顕微鏡法とは異なるレンズレス回折顕微鏡法の研究がX線や電子線の分野で活発に行われている。最近,我々は新しい方法として,開口アレイフィルターを用いた回折顕微鏡法を提案し,可視光レーザーによる実験で有効性を実証した。本研究では,さらに波長の短い紫外光領域への本方法の拡張と,より高分解能な3次元物体再生への応用を目的としている。平成26年度は,紫外光領域へ拡張するための基礎実験として,ハロゲンランプ光から干渉フィルターを通して特定の波長の光を取り出し物体照明光とする回折顕微鏡実験を行った。まず,以前実験で使用した波長635nmのレーザー光で再生した物体と,ハロゲン光から干渉フィルターで取り出した636nmの光による再生物体を比較したところ,ほぼ同じ形状の再生が得られたが,再生物体の鮮明度が若干落ちる傾向があることがわかった。今後,この原因について調べ,それを基にレーザー光の再生により近づけるための方策を検討する予定である。次に,ハロゲン光から455nmの光を干渉フィルターで取り出し,照明光として用いた場合の回折顕微鏡実験を行った。その結果,455nmの光でも物体再生が可能であることを確認した。レーザー光源の場合は,波長によって光源自体を変えなければならないが,今回の方法では,干渉フィルターを取り替えるだけで,簡便に波長を変えて物体再生可能であることが確認できた。近年,従来の顕微鏡とは異なるレンズレス回折顕微鏡の研究がX線や電子線の分野で活発に行われている。我々の研究室でも,最近,新しい手法として開口アレイフィルターを用いた回折顕微鏡法を提案し,可視光レーザーによる実験で有効性を実証した。本科研費による研究では,X線領域への拡張の第一歩として,可視光よりも短波長の紫外光領域への本手法の適用と,より高分解能な3次元物体再生への応用を目的としている。平成27年度は,前年度用いたハロゲンランプ光源では得られなかった波長400nm以下の光による実験を行うため,本科研費でメタルハライド光源を購入し,さらに紫外光用の特殊な冷却CCDカメラを購入した。実験を行った結果,波長365nmの紫外光を照明光として用いた物体再生に成功した。以前の可視光635nmによる物体再生と比較して,約40パーセント波長が短くなったため,同じ観測範囲でも再生物体の分解能が約1.7倍に上がった。しかし,メタルハライド光源の光量が低いため,測定時間が1時間以上必要となってしまった。これを改善するためには,高輝度なスーパーコンティニューム光源などが必要になるが,本科研費の予算では購入できないので,光量を上げる新しい手法を理論的に検討し,計算機シミュレーションで有効性を確認した。この手法に関する論文は,本研究費による平成27年度の成果として本報告書に記載した。次年度は,この新しい手法の有効性を実験で調べる予定である。平成27年度は,紫外光を用いて種々の物体の高分解能な再生実験を行う予定であったが,光源の光量不足により一回の測定に1時間以上かかることが分かった。そこで,これを克服するための手法を理論的に検討していたため,実験を予定通りに進めることができなかった。本研究室でも,最近,新しい開口アレイフィルターを用いた回折顕微鏡法を提案し,可視光レーザーによる実験で有効性を実証した。今回の科研費による研究期間では,X線領域への拡張の第一歩として,可視光よりも短波長の紫外光領域への本方法の適用と,より高分解能な3次元物体再生への応用を目的としていた。前年度は紫外光源としてメタルハライド光源を利用して光量不足を改善しようとしたが,十分な再生結果が得られなかった。平成28年度は,光量を増やすため,レーザー光源よりコヒーレンスは悪いが安価な波長260ナノメートルの紫外光半導体ダイオード(LED)と駆動回路を科研費で購入し,光源として用いた物体再生実験を行った。その結果,安定した強度データの観測と物体再生を得ることができるようになった。しかし,3次元物体再生を行うためには,さらに光量を上げる必要があり,残りの科研費の予算では強力な紫外光源は購入できなかった。この3次元物体再生実験は今後の課題である。しかしながら,本科研費の研究により,高価なレーザー光源を用いず,安価でコヒーレンスが悪い紫外光LEDを光源として用いても,本研究で提案した開口アレイフィルターによる回折顕微鏡法が有効に働くことが確認できた。したがって,今後さらに短波長の軟X線や硬X線を光源として用いる高分解能なレンズレスイメージングが実現できる可能性を示すことができた。

その他,以前,別のシステムとして提案したガウス振幅ビームを用いた走査型位相回復法による2次元物体再生の実験を行い良好な結果を得た。この成果は,学術論文として発表した。近年,シンクロトロン放射光から得られるコヒーレントX線を照明光として,レンズを用いずナノ物体構造のイメージングを行う回折顕微鏡法の研究が盛んになっている。最近,我々は,開口アレイフィルターを用いた解析的な位相回復法による新規の回折イメージング法を提案し,可視光のレーザー光源を用いた実験により本方法の有効性を確認した。本研究では,適応範囲を深紫外光及びX線領域へ拡張するために方法の改良を行った。その結果,原子のイメージングが可能であることを計算機実験により示し,さらに白色光源から抽出した紫外光による回折イメージングの実験により方法の有効性を実証した。今回,やや遅れているとした理由は,455nmまでの青色光による物体再生実験しか行えず,当初予定していたハロゲン光から紫外光領域(波長355nm)の光を物体照明光として取り出して用いることができなかったことによる。そこで,使用していたハロゲンランプ光源を分光器を使って調べたところ,400nm以下の光が全く出ていないことが原因であることがわかった。平成27年度に考案した手法を,実際に実験によって確かめることを計画している。うまく測定時間を短縮できれば,種々の物体,特に生物試料などの再生を試みる予定である。工学今後は,既存のハロゲンランプ光源を,紫外光領域が確実に得られるメタルハライド光源に変えて実験を行う予定である。また,本方法で用いているシリカガラス製の開口アレイフィルターを,紫外光領域において透過性がよい石英ガラス製にして実験を行う予定である。さらに,回折光データの測定用の冷却CCDカメラも紫外光用の特殊なカメラを本科研費により購入して用いることで,紫外光に対して,より高感度で高解像な測定が可能になると考えている。今回の実験で問題となった光源の光量不足を改善する手法を検討していたため,当初予定していた生物試料の測定ができず,その生物試料の購入費分が次年度使用額となった。当初予定していた光源から得られる紫外光領域の光では測定に対して光量不足となるため,より高感度な測定用カメラを用いる必要が出てきた。しかし,次年度に購入予定していたカメラ(約174万円)では,紫外光領域で十分な感度が得られないため,購入するカメラをより高額なカメラ(約229万円)に変更せざるを得なくなった。そのため,当該年度の予算の一部を,そのカメラを購入する目的で次年度にまわす必要が生じた。光源の光量不足改善法を用いる次年度の実験で使用予定の生物試料の購入費に充てる予定である。次年度使用額(約65万円)と,翌年度分として請求した助成金(210万円)を合わせて,紫外線波長領域(250350ナノメートル)測定用の高感度カメラを購入する予定である。さらに,その波長領域用の光源装置および光学部品を購入する予定である。