hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
準アーベル多様体上の複素解析

1.準アーベル多様体の周期行列の標準形が全て得られた。この標準形を使うことによって、準アーベル多様体のファイバー構造定理の証明が簡略化された。この周期行列の定理によって古典的なアーベル多様体に関するRiemann条件の別証明(調和積分論に依らない)も得られる。3.周期行列の定理から非代数的な複素トーラス上の主バンドル構造をもつ準アーベル多様体の存在を発見した。また非定数有理型関数が存在しないトロイダル群の例を数多く作ることが出来た。この例の構成法はSiegelによる、非定数有理型関数の存在しない複素トーラスの構成法の拡張である。これらの発見には、設備費で購入した計算機と消耗品費で購入したソフトウェアが決定的な役割を果たした。数式を含む行列の演算による膨大な数の実験が可能となったからである。4.上記の事実を2002年度日本数学会年会(2002年3月、明治大学)の函数論分科会の特別講演として発表した。さらに第6回日韓実・複素解析国際会議(2002年12月、広島大学)で発表した。これらの結果をもって、今回の科学研究費の主要な課題は達成できたと思われる。5.上記のようにコンピュータを数学の研究の手段として使う方法(考え方)は数学の教育にも重要であると考え、「数学教育の情報化」と題して、平成14年度情報処理教育研究集会(10月、東京大学)で発表した。これは、科研費の研究課題と設備費で購入したコンピュータで筆者が得た方法であるので、今回の科研費の成果の一つであると考えられる。F.Gherardelli-A.Andreotti及び阿部幸隆氏(富山大)の証明があるが、この証明の新しいところは、アーベル多様体に関するRiemann条件に依存していない点である。また、この周期行列の定理によって古典的なアーベル多様体に関するRiemam条件の別証明(調和積分論に依らない)が得られる。2.上の結果を第5回日韓実・複素解析国際会議(10月、広島大学)で発表した。これらの概要はこの国際会議のプロシーディングに掲載された。3.トロイダル群のドラームコホモロジー、準ア-ベル多様体の周期行列、準アーベル多様体のファイバー構造定理をまとめて"Period matrices for quasi-Abelian varieties"という題で論文をまとめて、投稿した。4.1の周期行列の定理から非代数的な複素トーラス上の主バンドル構造をもつ準アーベル多様体の存在を発見した。この発見には、設備費で購入した計算機と消耗品費で購入したソフトウェアが決定的な役割を果たした。5.4の発見によって、松島与三による複素トーラス上のラインバンドルの中間コホモロジーとアーベル多様体上のテータ関数の対応を準アーベル多様体上に拡張する展望が出てきた。6.3、4、5の事実を2002年度日本数学会年会(3月、明治大学)の函数論分科会の特別講演として発表することになった。1、昨年に得た周期行列の定理によって、トロイダル群上の有理型関数の構造が次第に見えてきた。この周期行列の定理は非定数有理型関数が存在するかどうかの判定に有効であることがわかった。実際に、非定数有理型関数が存在しないトロイダル群の例を数多く作ることが出来た。2、上の例を構成するには膨大な量の行列計算が必要である。従ってコンピュータによる計算が不可欠である。科研費で購入したコンピュータと数式処理プログラムがなければ、計算することすら思いつかなかった。

このようにコンピュータを数学の研究の手段として使う方法(考え方)は数学の教育にも重要であると考え、「数学教育の情報化」と題して、平成14年度情報処理教育研究集会(10月、東京大学)で発表した。この内容はこの研究集会のプロシーディングに掲載された。これは、科研費の研究課題と設備費で購入したコンピュータで筆者が得た方法であるので、今回の科研費の実績の一つであると考えられる。3、1で得られた結果は、第6回日韓実・複素解析国際会議(12月、広島大学)で発表した。この概要はこの国際会議のプロシーディングに掲載された。4、トロイダル群上の有理型関数と準アーベル多様体に関して、九州大学、熊本大学、島根大学で分担者の古島幹雄教授、九州大学の風間英明教授、熊本大学の阿部誠助教授とセミナを行った。古島氏の代数幾何学的方法と風間氏、阿部氏及び筆者の複素解析学的方法を融合して準アーベル多様体およびトロイダル群上の複素解析という分野が切り開かれたと考える。
中高エネルギー重粒子の核破砕片生成反応断面積の測定とエネルギー依存性評価

重粒子線治療・宇宙線で重要な101000 MeV/u領域で、重要元素(炭素,酸素等)の核破砕片生成反応断面積のエネルギー依存性を測定した。特に重いターゲットの例としてPb(C,x)反応と、軽いターゲットの例としてC(C,x), C(Al,x)反応で生成する破砕片の生成断面積をエネルギーの関数として明らかにした。また、その測定を行うための画期的測定法を開発することに加え、測定された断面積を基に放射線輸送計算コードPHITSの反応モデル改良を行った。PHITSの反応モデルのうち、統計マルチフラグメンテーションモデルと量子分子動力学モデル改良版を本研究を通じて実装した。まず「1、測定システムの開発」であるが、本事業の予算で購入したBGOシンチレータと、当研究チーム備品、放射線医学総合研究所の備品を組み合わせて測定システムを完成し、これにより実際に測定結果が得ることができた。「3、C-12(C-Nat,x)反応の測定」については、50-400MeV/uのエネルギー領域でC-12(C-Nat,x)B-10、C-12(C-Nat,x)Be-7など7核種の生成断面積を得ることに成功した。ただし、測定時間の制限からアクセプタンス角0.71°でしか測定できておらず、翌年度に更に広い立体角で測定することが必要となる。「4、シミュレーションコード開発へのフィードバック」については、「2、NatPb(C,x)反応の測定」の結果を放射線輸送計算コードPHITSの計算値と比較して、PHITSの大幅な過小評価を確認した。その原因が、PHITSにマルチフラグメンテーション反応過程が含まれていないせいであることを突き止め、PHITSに統計マルチフラグメンテーションモデルを実装した。これはPHITSバージョン2.50以降(現在最新としてVer. 2.52が公開されている)で利用可能である。成果公開についても、投稿論文二報、国際学会講演二回など積極的に進めている。本年度の研究を通して実現したのは、以下の2点である。1C-12(C,x)、C-12(Al,x), O-16(C,x)、O-16(Al,x)反応断面積の測定、2実験結果のシミュレーションコード開発へのフィードバック1については、本研究で前年度に開発した測定システムを用いて、炭素・アルミなどの軽核の破砕片生成断面積を測定した。特に前年度に限られた立体角でしか測定できなかった点を改良し、破砕片の生成全量を測定することに成功している。測定の結果、100400MeV/uのエネルギー範囲でLi-6B-11(炭素入射の場合)、Li-6N-15(酸素入射の場合)の間の生成核に対して断面積を得ることに成功した。2については、実験結果を放射線輸送計算コードPHITSの計算値と比較し、PHITSコードの改善点を究明した。そのうちの1点はアイソマーと基底状態核が1/2-1/2の確率で核反応から生じるという不正確な仮定がされていたことである。そのため、核データに基づき脱励起過程を正確に追跡するモデルEBITEM(ENSDF-Based Isomeric Transition and isomEr production Model)を開発しPHITSに実装した。また、今年度の実験値との比較では、軽い生成核(本測定ではLiなど)ほど生成が過小に評価されることが明らかになった。その原因が核反応の非平衡過程を再現するモデルJQMD(JAERI Quantum Molecular Dynamics)にあることを突き止め、今後必要な改善点を明らかにした。成果公開も積極的に行い、筆頭投稿論文二報、国際学会講演三回(うち一回は招待講演)などの発表を行った。本年度の目標、「1、測定システムの開発」「2、NatPb(C,x)反応の測定」「3、12C(NatC,x)反応の測定」は、1と2が完了し、3も精度こそ低いものの測定を実施できた。さらに、次年度に予定していた「4、シミュレーションコード開発へのフィードバック」を半分完了したため、予定以上に進捗しているといえる。まず「1、測定システムの開発」であるが、本予算で購入したBGOシンチレータと、当研究チーム備品や、放射線医学総合研究所の備品を組み合わせてシステムを完成し、これにより実際に測定結果が得ることができた。次年度にも引き続き使うことができる。「2、NatPb(C,x)反応の測定」では、30-400MeV/uのエネルギー領域でPb(C,x)Na-24、Pb(C,x)Sc-46など約23核種の生成断面積が得られ、この測定結果は投稿論文やExforデータベースで2012年度中に公開された。「4、シミュレーションコード開発へのフィードバック」については、放射線輸送計算コードPHITSへ統計マルチフラグメンテーションモデルを実装し、重い原子核のフラグメンテーション反応に関して再現性が低下する問題をクリアした。

25年度が最終年度であるため、記入しない。次年度は当初の予定通り「12C(Al,x), 12C(Al2O3,x)反応の測定」を行い、「12C(NatC,x)反応の測定」についても前年度から引き継いで実施する予定である。ただし、前年度の実験で判明したこととして、フラグメントの角度分布は想定より大きく、計算コードの検証にも有効である可能性があることから、今年度は断面積のエネルギー依存性だけでなく、放出角度の依存性も測る予定である。そのため、当初の予定よりも実験時間を多くとり、データの拡充により注力する。また、シミュレーションコード開発へのフィードバックとして、世界的に利用される放射線輸送計算コードPHITSコードやFLUKAコードにフェルミブレイクアップモデルやコアレッセンスモデルを実装することを予定している。これは前年度の統計マルチフラグメンテーションモデル実装と同様の方法で行うこととし、計算コードによる再現性の向上を図れると考えている。断面積の測定やモデル開発に関しては、逐次投稿論文として発表を行い、同時に国際学会等での発表を通じて結果の積極的な公開を今後も続ける。
心筋の筋長依存性Caの感受性変化を調節しているトロポニンサブユニットの同定

心筋の発生張力は筋の初期長により著しく影響されることが知られている。そのメカニズムの一つとしてクロスブリッジがアクチンに結合すると、それがCaイオンに対するトロポニンCの親和性をまして、より収縮が増強するというメカニズムが働いていることが指摘されている。この情報伝達メカニズムを生筋とスキンド標本を用いて解明することを目的とした。生筋をリアノジン処理して強縮を起こさせ、pCa-張力関係をL_<max>と84%L_<max>で測定しイソプロテノール(ISO)投与前後で比べた。ISO存在下ではpCa-張力関係は右方移動し、筋長変化によりおこるpCa-張力関係の移動度が大きくなった。また、右心室からβ受容体遮断薬存在下に心臓を摘出し、肉柱をトリトン処理してスキンド標本を作成し、50%グリセリン弛緩液中に保存した。この標本を用いてpCa-張力関係を筋節長23μmと1.9μmで測定し、A-キナーゼ作用前後で比較した。燐酸化前のpCa_<50>は、筋節長が2.3μmで5.87、1.9μmで5.72であった。燐酸化後のpCa_<50>は筋節長2.3μmで5.717、1.9μmで5.62であった。筋長変化によるpCa_<50>の変化分(△pCa_<50>)は燐酸化前が0.148、燐酸化後は0.1であった。また、燐酸化抑制剤存在下では、△pCa_<50>は0.1であった。この結果は、AキナーゼによるTn-IまたはC-蛋白の燐酸化は筋長変化による生じる発生張力の変化を減弱させることを示唆している。生筋では強縮という持続的収縮を起こさせたので、細胞内イオン環境が異なったため、スキンド標本の結果と筋長変化の効果が異なったものと考えられた。今後この点を明らかにする必要があるが、Tn-IとC-蛋白がクロスブリッジからTn-Cへの情報伝達系の一部を担っていると考えられた。心筋の発生張力は筋の長さに依存して変化することが知られている。筋長の変化は発生張力を変えて、張力依存性にCaイオンに対するトロポニンの親和性を変化させると考えられている。このようなメカニズムが心臓のスターリングの法則の基礎にあることが示唆されている。この研究では、張力変化がどのような分子機構を介して、Caイオンに対するトロポニンの親和性を変化させているのかを調べた。イソプロテレノール(ISO)によりトロポニンIやプロテインが燐酸化されるので、リアノジン存在下に強縮をおこさせて、ISO作用下における強縮中の細胞内Caイオン濃度と張力との関係に対する筋長の影響を観察することにより、これらの蛋白の関与を知ることできる。また、アシドーシス時にはトロポニンIとCの相互関係が変化するので、アシドーシス下で同様の実験を行えば、張力の筋長依存性にトロポニンIとCとの相互関係が重要であるか否かを知ることができる。ISO存在下では、pCa-張力関係は右方に移動してCa感受性が低下した。ISO存在下では筋長変化によっておこるpCa-張力関係の移動度が大きくなった。

CプロテインはCa感受性よりもクロスブリッジの挙動に影響するので、トロポニンIがこの現象に関与している可能性が高い。また、アシドーシス時に筋長を変化させても、pCa-張力関係の移動度は有意には変化しなかったので、トロポニンIとCの相互関係が変化しても、発生張力に依存したトロポニンのCa親和性変化は大きな影響を受けないと考えられる。また、心室筋の肉柱をトリトン処理して作成したスキンド標本のpCa-張力関係の筋長依存性は有意に変化しないことを確認した。これらの結果は、張力変化がトロポニンのCa親和性を変化させる分子機構にトロポニンIが関与している可能性を示唆している。心筋の発生張力は筋の初期長により著しく影響されることが知られててる。そのメカニズムの一つとしてクロスブリッジがアクチンに結合すると、それがCaイオンに対するトロポニンCの親和性をまして、より収縮が増強するというメカニズムが働いていることが指摘されている。しかし、クロスブリッジからTn-Cにどのようなメカニズムで情報が伝達されるのかは未解決である。我々は、生理的条件下で直接、収縮を抑制しているTn-lに注目して、Tn-lが燐酸化により修飾された時のpCa-張力関係を異なる筋長で測定して、異なる筋長によるpCa-張力関係の変化にTn-lが関与しているか否かを検討した。ラットを麻酔してからβ受容体遮断薬とアセチルコリンを含むタイロード氏液で血液を洗い、右室から肉柱を摘出した後トリトンで処理してスキンド標本を作製、50%グリセリン溶液中に浸漬して冷蔵保存してから実験に供した。燐酸化は弛緩液にブタ心臓から抽出したAキナーゼを入れて25°Cで30分間浸漬し、その後、液を交換して更に30分間処理した。燐酸化前のpCa_<50>は、筋節長が2.3μmで5.87、1.9μmで5.72であった。燐酸化後のpCa_<50>は筋節長が2.3μmで5.717、1.9μmで5.62であった。筋長変化によるpCa_<50>の変化分(△pCa_<50>)は燐酸化前が0.148、燐酸化後は0.1であった。また、燐酸化抑制剤存在下では、△pCa_<50>は0.1であった。これらの結果は、AキナーゼによるTn-lまたはC-蛋白の燐酸化は筋長変化による生じる発生張力の変化を減弱させることを示唆している。即ち、これらの蛋白はクロスブリッジからトロポニンCへの情報伝達の一部を担っているものと考えられる。
エントロピー最小化による持続可能な自然共生型流域圏の構築に関する基礎的検討

本研究では流域内の自然エネルギーフローを把握するために,流域の大動脈である河川におけるエネルギー生産量を明らかにすることを目標として,河川内の魚類や底生動物量の環境変化に応じた変化を予測する一般化線形モデル(GLM)を構築した.その結果,魚類の河川利用形態別の4区分,底生動物は主要4分類群全てでモデル構築が可能であった.さらに,佐波川の国管理区間全域において,取水が有る場合,無い場合の2通りで流れ場の計算を行い,算出された結果に生物量予測モデルを外挿した結果,取水の影響により生物量が減少することが予測された.今年度は広島県太田川流域および山口県佐波川流域を含む中国地方を対象として,自然環境および人間の経済活動のGISデータベースの構築を行った.動植物現存量、土砂流出量、汚濁負荷量等、人間の経済活動としてはエネルギー(化石燃料、電気等)使用量、物流量、廃棄物量等を整理した.また,山口県の佐波川流域を対象として上流から下流の4地点に約一ヶ月毎の物理環境および生物環境の調査を1年間にわたって実施した.各地点において流速・水深,水質(栄養塩濃度,溶存酸素量),河床堆積有機物量,付着藻類量,底生動物量の調査を行った.魚類については夏季および冬季に潜水目視調査を実施した.これらの観測データを用いて,各地点の河川生態系内の有効エネルギー効率を明らかにした.その結果,佐波川の複数地点間の生態系の健全性の違いを有効エネルギー効率で表現可能であることがわかった.さらに,有効エネルギー効率による河川環境評価によって水質・底質環境から判断不可能な河川の健全性を評価可能であることが示された.今年度は山口県佐波川流域を対象として,自然系のエネルギー効率を明らかにするための河川生態系モデルを構築した.本モデルは上流から下流まで一貫して取り扱うことができることに加えた,洪水時の河床形状の変動も考慮することが可能である.本モデルを佐波川に適用し,河川内の付着藻類,底生動物,魚類量の予測を行った.この結果を現地調査結果と比較したところ,生物量の変化を予測可能であることが明らかとなった.さらに,このモデルを用いて年間の自然系の流域におけるエネルギー効率を算出可能となった.今年度は山口県佐波川流域を対象として,河川内の魚類,底生動物,付着藻類量を予測可能な流域水・熱・物質動態解析モデルを開発した.本モデルでは魚類,底生動物,付着藻類量の空間分布を統計も出を用いて予測し,それらの時間的な変化を物質循環ベースの物理モデルで予測することができる.魚類に関しては河川利用形態別の4区分(回遊遊泳魚,回遊底生魚,純淡水遊泳魚,純淡水底生魚)全てで空間分布を予測する統計モデルの構築が可能であり,特に底生魚については高精度のモデル構築が可能であった.また,底生動物に関しても佐波川における優占4分類群(ヒゲナガカワトビケラ科,シマトビケラ科,ヒラタドロムシ科,トンボ目)全てで,空間分布を予測する統計モデルが構築可能であった.また,本モデルによって付着藻類量の年間の変動についても予測可能であることが明らかとなった.佐波川では国管理の区間だけで15基の堰が設置されており,堰による取水によって生物環境が大きく変化していることが指摘されている.そこで,本モデルを用いて堰が有る場合と無い場合で河川における生産性について検討した.その結果,堰による多量の取水によって流量は大幅に減少するものの,河川内の生物量(魚類量および底生動物量)はほとんど変化しないことが明らかとなった.このような解析から,このモデルを用いて,人間による河川の連続性の阻害が流域における自然系のエネルギーフローに与える影響を把握できることが確認された.本研究では流域内の自然エネルギーフローを把握するために,流域の大動脈である河川におけるエネルギー生産量を明らかにすることを目標として,河川内の魚類や底生動物量の環境変化に応じた変化を予測する一般化線形モデル(GLM)を構築した.その結果,魚類の河川利用形態別の4区分,底生動物は主要4分類群全てでモデル構築が可能であった.さらに,佐波川の国管理区間全域において,取水が有る場合,無い場合の2通りで流れ場の計算を行い,算出された結果に生物量予測モデルを外挿した結果,取水の影響により生物量が減少することが予測された.山口県佐波川における調査は順調に進行しているが,当初,研究対象としていた広島県太田川が2014年の土砂災害の影響で調査不可能となったため,対象域を島根県の高津川に変更して研究を進める.この点を除けば,おおむね順調に進行している.環境水理学H27年度はまず佐波川および高津川流域の人工系のエネルギー効率を明らかにする.さらに,エントロピー排出量最小化を持続性の評価基準とした自然共生型流域圏の構築に関する検討を行う.本年度は1)流域圏の自然系・人工系エネルギー関連GISデータベースの構築、2)流域圏の自然系水・熱・物質循環の現地調査を予定通り実施した.しかし,現地調査では広島県太田川流域および山口県佐波川流域の二つの流域での調査を行う予定であったが,本年度は調査対象を山口県佐波川流域のみに絞った.今後は平成25年度の成果をもとに流域圏の人工系エネルギーフロー解析、流域圏の自然系エネルギーフロー解析を進めていく.また,平成25年度に引き続き,佐波川および太田川の上流から河口域までの複数地点での水位・濁度・水温計の連続計測および一か月間隔の河川内での生物生産量の調査を約一年間行う.
「囲炉裏メタファ」に基づく対面型創癸場の形成と応用の研究

サイバー囲炉裏を学生居室に設置し、ビデオによる記録をもとに、システムの評価実験を行った。その結論として、サイバー囲炉裏は人々を共有インフォーマル空間に集めることができ(行く言い訳効果)、そこに居つづけさせるための効果(居る言い訳効果)があること、システムの導入により共有インフォーマル空間で偶然出会った人同士の会話が大きく触発されていることが確認された。偶然の出会いによって、いつも話すメンバーとは違う人とのコミュニケーションが発生し、普段にない新しい話題が増加することが考えられる。新しい話題は他の話題と結びつけることによって、時に新しい発想へと結びつく可能性が秘められており、個人・組織に役立つ創造が行われることが期待される。サイバー囲炉裏のプロトタイプシステムを、環境を含めて設置の仕方をデザインし、椅子、敷物、サイドテーブルなどを新しく求め、快適な創発空間を実現した。敷物は畳模様の落ち着いた色彩のものを選び、椅子の形・色は明るい感じのもので統一した。さらに、フロアー型のサイドランプも2基配置し、頭上のライトを消し、水平画面が明るく見えるような工夫も行った。サイバー囲炉裏のシステムを単体で設置するよりはるかに居心地のよい空間が実現できた。このように環境を含めてコーディネートすることは、空間設計において大変重要であることが再確認できた。このようなサイバー囲炉裏環境を外部の人が頻繁に出入りするあるセンター内のコーナーに設置し、どのような人がどのように使うかを注意深く観察できるようにした。これは、上記のプロトタイプの試用実験では、知識科学研究科のある研究室を創発場として設定したが、これを全く場の使い方や研究のスタイルや学問の性質が異なる本学の他の場に設定した場合との比較研究を今後行うためである。このように、異なる創発場においてどのような囲炉裏メディアが好ましく、どのような提示情報の準備をしておくのが良いかなどを聞き取りやディスカッションを行い、デザインを行った。水と泡というメディアの他に、パズル、アミューズメントメディア、地図など様々な「言い訳オブジェクト」のバリエーションに関する比較試用実験を行うため、ユーザが簡単にこれらを切り替えて使えるようなインタフェースを開発した。パズルやアミューズメントメディアに関しては、申請者の研究室において研究・試作しているのでこれをインストールした。

このように環境を含めてコーディネートすることは、空間設計において大変重要であることが再確認できた。このようなサイバー囲炉裏環境を外部の人が頻繁に出入りするあるセンター内のコーナーに設置し、どのような人がどのように使うかを注意深く観察できるようにした。これは、上記のプロトタイプの試用実験では、知識科学研究科のある研究室を創発場として設定したが、これを全く場の使い方や研究のスタイルや学問の性質が異なる本学の他の場に設定した場合との比較研究を今後行うためである。このように、異なる創発場においてどのような囲炉裏メディアが好ましく、どのような提示情報の準備をしておくのが良いかなどを聞き取りやディスカッションを行い、デザインを行った。水と泡というメディアの他に、パズル、アミューズメントメディア、地図など様々な「言い訳オブジェクト」のバリエーションに関する比較試用実験を行うため、ユーザが簡単にこれらを切り替えて使えるようなインタフェースを開発した。パズルやアミューズメントメディアに関しては、申請者の研究室において研究・試作しているのでこれをインストールした。本研究において本年度は次の2点に関し試行研究を行った。1.これまでのサイバー囲炉裏に用いたモニターはタッチパネル付きの大型プラズマディスプレイであったが、今年度は、上方からのプロジェクト方式の水平パネル型の同時制御が4点可能なテーブル(三菱製DiamondTuchTable)を用いた。この新しいサイバー囲炉裏を用いて、グループによる発想支援システムを開発し試行研究を行った。曼荼羅型のテンプレートを複数用意し、個人によるアイデア発散フェイズとグループによるアイデア収束フェイズを統合し、課題を与え、予備的被験者実験を行い評価を行った。このシステムは今後囲炉裏型ディスプレイによる遠隔コラボレーションという遠隔創発場の形成と評価の研究に用いていきたい。2.さらに囲炉裏型のディスプレイを遠隔コラボレーションに用いるために、オープンソースのテレビ会議システムであるAccessGridを導入し、サーバーを立ち上げ、地図型アプリの共有環境を構築し、使用実験により評価を行った。AccessGridは多地点の遠隔会議が容易にできるシステムとして構想され開発されているので、国際的なコラボレーションに適している。今後、時差のないシドニー大学の研究グループと共同研究を行いたい。本年度は、今後囲炉裏メタファーを発展させるために、DiamondTuchTableとAccessGridを統合したシステムを開発し、「囲炉裏メタファー」に基づく遠隔創発場の形成と評価の研究を進める準備が終了したと位置づけることが出来る。
電磁場下のプラズマ流による環境汚染物質の分離無害化

本研究では,環境汚染物質の無害化に向けた新たな学問体系の構築を目的とする.本年度では微粒子混相プラズマ流の電磁場下での挙動を,非定常圧縮性を考慮した電磁熱流動場の2次元数値モデルを構築することで,微粒子特性への電磁場効果を詳細に検討した.また,新たに導入した電磁熱流動場解析プログラムにより多種のガスとの混合や化学反応・分解等の解析が可能となった.さらに,前年度に引き続きプラズマ流の実験的解明を進めた.得られた知見や基礎資料等を以下に記す.1.熱流動場の解析熱流動場は,電磁場印加による加熱効果が大きく,特に下流部において高温領域が大きく増大し,有害ガス分解において分解効率の向上に大きく寄与する知見が得られた.2.微粒子特性の解析微粒子はノズル形状,注入条件やプラズマ作動条件によりその分散が大きく変化し,電磁場印加により大きな加熱効果を示す事を新たに知見した.これは,触媒微粒子をプラズマ中に効果的に分散させ有害ガスを選択的に分解させたり,有害微粒子を効果的に熱分解し無害化する等の工学的手法の基礎資料となる.3.プラズマ流の不安定特性と非対称性プラズマ流の不安定性は,磁場強度や放電電流を増大させることで抑制できる.また,DCプラズマ流をRFプラズマ流に貫入させたり,旋回ガスの注入やRFコイルの非対称性によりプラズマ流が下流においても熱流動場を示す事を新たに知見した.本研究では,環境汚染物質の無害化に向けた新たな学問体系の構築を目的とし,本年度では主に非平衡電磁熱流動場の実験的解明や制御システムの構築を行った。新たに得られた知見や基礎資料等を以下に記す。1.巨視的な流動場の可視化PIVシステムで計測した微粒子の二次元速度ベクトル場より,粒子速度はガス混合や磁場で制御可能である事が知見され,さらに数値実験で微粒子の分散特性を把握する事で,有害微粒子の分解制御を行うための基礎資料を得た。2.微視的な電磁流動現象の把握電磁熱流動場高速計測システムを構築し,磁場強度,放電電流,ガス混合比やガス流量等の制御因子と発光強度,ガス温度やプラズマパラメータ等の特性値との相関を明らかにし,放電電流や磁場強度と発光強度との間に線形的な強い相関が現れることや磁場下で発光強度の乱れが抑えられることを新たに知見した。3.混合ガス濃度場の磁場制御磁場の印加により,He混合Arプラズマジェット中のHe濃度はジェット高温領域の周囲でより大きくなる。また,磁場の印加は混合したN_2の解離を促進する。これは,有害ガスの分離・解離の磁場制御可能性を示した新たな知見である。4.RFプラズマの温度場ガス注入特性は,無旋回シースガスでリング状の高温領域が,旋回シースガスで球状高温領域が形成される。ガス混合特性は,N_2混合で発光領域の縮小と温度上昇が起こることを新たに知見した。5.プラズマの制御特性放電電流,磁場強度を制御要素,発光強度を制御対象としたフィードバック制御システムの構築を行い,放電電流で発光強度を幅広く制御できることや,磁場強度で狭い範囲を精密に制御できることを明らかにし,有害ガス無害化プロセス制御システムの構築の基礎資料を得た。本研究では,環境汚染物質の無害化に向けた新たな学問体系の構築を目的とする.本年度では微粒子混相プラズマ流の電磁場下での挙動を,非定常圧縮性を考慮した電磁熱流動場の2次元数値モデルを構築することで,微粒子特性への電磁場効果を詳細に検討した.また,新たに導入した電磁熱流動場解析プログラムにより多種のガスとの混合や化学反応・分解等の解析が可能となった.さらに,前年度に引き続きプラズマ流の実験的解明を進めた.得られた知見や基礎資料等を以下に記す.1.熱流動場の解析熱流動場は,電磁場印加による加熱効果が大きく,特に下流部において高温領域が大きく増大し,有害ガス分解において分解効率の向上に大きく寄与する知見が得られた.2.微粒子特性の解析微粒子はノズル形状,注入条件やプラズマ作動条件によりその分散が大きく変化し,電磁場印加により大きな加熱効果を示す事を新たに知見した.これは,触媒微粒子をプラズマ中に効果的に分散させ有害ガスを選択的に分解させたり,有害微粒子を効果的に熱分解し無害化する等の工学的手法の基礎資料となる.3.プラズマ流の不安定特性と非対称性プラズマ流の不安定性は,磁場強度や放電電流を増大させることで抑制できる.また,DCプラズマ流をRFプラズマ流に貫入させたり,旋回ガスの注入やRFコイルの非対称性によりプラズマ流が下流においても熱流動場を示す事を新たに知見した.
遺伝看護専門看護師用の教育研究体制作りのためのネットワーク構築

本研究では申請どおり,以下の2点について企画調査を行った.1.遺伝看護専門看護師の教育制度・内容に関する会議の開催および教育シンポジウムの開催平成14年度中に3回,本研究班全員が集まる企画会議を開催した.班員の遺伝看護専門看護師の教育に関する研究状況を報告し,わが国の遺伝カウンセラー制度の状況,特に大学院修士課程レベルの教育制度について情報交換した.また,遺伝カウンセラーと遺伝看護専門看護師の相違を明確にするため,2005年2月に本研究メンバーと臨床遺伝医,臨床看護師,日本看護協会の役員,遺伝カウンセラーコースの修士学生を指導する北里大学教授を交え,聖路加看護大学で臨床におけるカウンセラーと専門看護師の役割について意見交換・検討会を開催した.また,カナダ・トロントで開催された第17回国際遺伝看護学会では,本研究メンバーの塚原と海外共同研究者のDr.Frazier(米国),Dr.Skirton(イギリス)が各国における遺伝領域の看護師の教育制度や研究領域の展望について成果発表した.また,発表後にわが国の教育研究との連携を協議した(飯野,塚原,Dr.Frazier, Dr.Skirton).その協議で,本年9月18,19日に山口大学で開催する第4回日本遺伝看護研究会学術集会で,Dr.Skirtonにイギリスにおける遺伝看護専門看護師の役割について基調講演を依頼できた.2.教育研究者ネットワークの構築及びホームページ,メーリングリストの開設遺伝医療における臨床看護師,教育・研究者のネットワークを強化するため,日本遺伝看護研究会の協力のもと,研究会専用ホームページを開設し,意見交換しやすいよう掲示板機能を付加した.教育研究者の他,遺伝臨床看護師を含めたメーリングリストを設けてネットワークを強化し,情報交換を用意にした.以上によって,企画調査申請時の2つの目的をすべて達成した.本研究では申請どおり,以下の2点について企画調査を行った.1.遺伝看護専門看護師の教育制度・内容に関する会議の開催および教育シンポジウムの開催平成14年度中に3回,本研究班全員が集まる企画会議を開催した.班員の遺伝看護専門看護師の教育に関する研究状況を報告し,わが国の遺伝カウンセラー制度の状況,特に大学院修士課程レベルの教育制度について情報交換した.また,遺伝カウンセラーと遺伝看護専門看護師の相違を明確にするため,2005年2月に本研究メンバーと臨床遺伝医,臨床看護師,日本看護協会の役員,遺伝カウンセラーコースの修士学生を指導する北里大学教授を交え,聖路加看護大学で臨床におけるカウンセラーと専門看護師の役割について意見交換・検討会を開催した.また,カナダ・トロントで開催された第17回国際遺伝看護学会では,本研究メンバーの塚原と海外共同研究者のDr.Frazier(米国),Dr.Skirton(イギリス)が各国における遺伝領域の看護師の教育制度や研究領域の展望について成果発表した.また,発表後にわが国の教育研究との連携を協議した(飯野,塚原,Dr.Frazier, Dr.Skirton).その協議で,本年9月18,19日に山口大学で開催する第4回日本遺伝看護研究会学術集会で,Dr.Skirtonにイギリスにおける遺伝看護専門看護師の役割について基調講演を依頼できた.2.教育研究者ネットワークの構築及びホームページ,メーリングリストの開設遺伝医療における臨床看護師,教育・研究者のネットワークを強化するため,日本遺伝看護研究会の協力のもと,研究会専用ホームページを開設し,意見交換しやすいよう掲示板機能を付加した.教育研究者の他,遺伝臨床看護師を含めたメーリングリストを設けてネットワークを強化し,情報交換を用意にした.以上によって,企画調査申請時の2つの目的をすべて達成した.
肉用牛精液確保・供給体制の変革と産地の新展開に関する実証的研究

1,肉用牛産地の質的展開や産地間競争について精液確保・供給体制の整備・変革との関わりの視点から、(1)各産地を整理・類型化するとともに産地の質的展開をみる。(2)地域産地や生産者組織、個別経営の対応、産地戦略。(3)精液確保・供給形態別に見た産地展開と再編方策のあり方等について考察した。2,研究実績の全体構成は、Iはじめに。II産地の新展開(統計的分析)。III肉用牛産地の対応(宮崎・長崎、島根、岩手、北海道の5道県の実態分析)。IV地域産地の展開(宮崎7地域、壱岐市、十勝地方、兵庫県美方地域)。V肉用牛生産とシステム的対応(壱岐市、高山市、島根県奥出雲町)。VII個別経営の動向。VIIIむすび。からなる。3,得られた新知見は、(1)これまで必ずしも明らかでなかった全国的・産地別の精液確保・供給体制が明確になり、自給型、「事業団」依存型、併用型と各産地の産地展開が明確になった。(2)近年の子牛価格の動向を見ると、従来の西高東低型から東高西低型へ大きく変化しているが、その背景には「事業団」依存型ないし併用型産地の躍進がある。(3)その典型が北海道で、広域流通型精液(事業団、民間)と優良雌牛の大量導入という、遺伝資源の乏しい産地でも優良子牛生産を可能にしている。また、ET生産も大きな力となっている。(4)精液流通の広域化により、各産地とも資質に恵まれた特定の優良種雄牛血統(含めす牛)に集中・特化する傾向がみられる。(5)また、「自給ないし併用」型産地の種雄牛は全国流通型の血統・系統への平準化の傾向が見られる。(6)全国流通型精液が広範にみられる反面、道県有牛保有意識は依然として強い。(7)各産地は改良情報の習得、改良速度のアップ等から地域一貫の方向を強め、最終商品牛肉を巡る産地間競争(ブランド化戦略)を強めている。(8)以上のような動きは、自由化が一段落した982000年前後を境に顕著にみられる。VIIIむすび。からなる。1,本研究は、肉用牛産地の質的展開や産地間競争について精液確保・供給体制の整備・変革との関わりの視点から課題を設定する。そして、(1)精液確保・供給体制の整備・変革について各産地を整理・類型化するとともに、産地の質的展開。(2)精液確保・供給体制の整備・変革にともなう、個別経営や生産者組織の対応、産地戦略。(3)精液確保・供給形態別に見た産地展開と再編方策のあり方等について考察する。2,主要産地(18道県)の実態調査を行い、(1)肉用牛(種雄牛、雌牛)改良、(2)精液自給率、(3)子牛の種雄牛別出荷頭数と価格、(4)雌牛の血統別分布・年齢構成、(5)肉用牛生産者組織や和牛改良組合の活動、(6)肉用牛産地振興策(地域支援システム、ブランド化戦略等)等に関する実態把握と資料を収集した。3,現時点で得られた新知見は、(1)これまで必ずしも明らかでなかった全国的・産地別の精液確保

・供給体制が明確になり、自給型、「(社)家畜改良事業団」依存型、併用型と各産地の産地展開が明確になった。(2)牛肉自由化以降、肉用牛改良スピードは著しく早まり、各産地の精液確保・供給体制の整備とレベルアップはより一層重要な課題となっている。(3)市場情報が全国化したこともあり、各産地とも資質に恵まれた特定の優良種雄牛血統(含めす牛)に集中・特化する傾向がみられる。(4)また、「自給ないし併用」型の中小産地の保有種雄牛は全国型の優良種雄牛血統・系統への平準化の傾向が見られる。(5)種雄牛造成能力は産地規模によりに大きな差が見られ、「自給ないし併用」型の中小産地は路線選択の岐路にある。(6)各産地は改良情報の習得、改良速度のアップ等から地域一貫の方向を強め、最終商品牛肉を巡る産地間競争(ブランド化戦略)を強めている。1,肉用牛産地の質的展開や産地間競争について精液確保・供給体制の整備・変革との関わりの視点から、(1)各産地を整理・類型化するとともに産地の質的展開をみる。(2)地域産地や生産者組織、個別経営の対応、産地戦略。(3)精液確保・供給形態別に見た産地展開と再編方策のあり方等について考察した。2,研究実績の全体構成は、Iはじめに。II産地の新展開(統計的分析)III肉用牛産地の対応(宮崎、長崎、島根、岩手、北海道の5道県の実態分析)。IV地域産地の展開(宮崎7地域、壱岐市、十勝地方、兵庫県美方地域)V肉用牛生産とシステム的対応(壱岐市、高山市、島根県奥出雲町)。VII個別経営の動向。VIIIむすび。からなる。得られた新知見は、(1)これまで必ずしも明らかでなかった全国的・産地別の精液確保・供給体制が明確になり、自給型、「事業団」依存型、併用型と各産地の産地展開が明確になった。(2)近年の子牛価格の動向を見ると、従来の西高東低型から東高西低型へ大きく変化しているが、その背景には「事業団」依存型ないし併用型の躍進がある。(3)その典型が北海道で、広域流通型精液(事業団、民間)と優良雌牛の大量導入により、遺伝資源の乏しい産地でも優良子牛生産を可能にしている。また、ET生産も大きな力となっている。(4)精液流通の広域化により、各産地とも資質に恵まれた特定の優良種雄牛血統(含めす牛)に集中・特化する傾向がみられる。(5)また、「自給ないし併用」型産地の種雄牛は全国流通型の血統・系統への平準化の傾向が見られる。(6)全国流通型精液が広範にみられる反面、道県有牛保有意識は依然として強い。(7)各産地は改良情報の習得、改良速度のアップ等から地域一貫の方向を強め、最終商品牛肉を巡る産地間競争(ブランド化戦略)を強めている。(8)以上のような動きは、自由化が一段落した982000年前後を境に顕著にみられる。
子宮癌肉腫の血管新生に関する検討:培養系を用いた細胞生物学的解析

子宮癌肉腫の血管新生の特性を明らかにするため、子宮癌肉腫8例のフォルマリン固定・パラフィン包埋切片を用いて、癌腫成分と肉腫成分の各々について血管新生因子と微小血管密度および腫瘍血管平滑筋の性状を免疫組織学的に調べた(マイクロウェーブ処理後LSAB法施行)。その結果、1)血管内皮マーカーであるCD-34陽性数で算定した単位面積あたりの微小血管密度の平均値は,癌腫成分が93.5,肉腫成分が41.8で、癌腫成分は肉腫成分と比較して有意に高い値を示した(P<0.05)。2)癌腫成分は肉腫成分と比較して有意に強いVEGFの発現を認めたが(P<0.05),TGF-βの発現に関しては有意な差は認められなかった。3)両成分における腫瘍血管平滑筋についてはα-SMAの染色態度に有意な差は認められなかった。4)未分化成分においてはTGF-βの強い発現傾向を認めた。また、培養系においても癌腫成分は肉腫成分と比較して強いVEGFの発現を認めた。結論:子宮癌肉腫において癌腫(上皮)成分は肉腫成分と比較して、高度な血管新生およびより旺盛な血管新生誘導を行なっている可能性が示唆され本腫瘍の上皮性起源説を支持するものである。
2006年国際鉱物学連合(IMA)の日本開催の準備とサイアンスプログラム作成

国際鉱物学連合総会及び学会(IMA : International Mineralogical Association)は4年毎に行われる鉱物科学分野における,国際学会であり、第17期日本学術会議鉱物学研究連絡委員会は数年に渉って誘致に努力を重ねてきた.その結果1998年8月にカナダ,トロントで開かれた第17回の国際会議総会で,2006年日本での開催提案が受理された.このたび2002年9月に開催されたIMA(英国エディンバラ)のIMA第18回総会で神戸開催が正式決に定された.それに伴って誘致委員会をIMA2006-KOBE組織委員会に改組して、具体的な企画を検討を行う必要がある。本科学研究費補助金は2006年開催のための組織委員会活動に用いられた。なお日本における開催は,1970年に京都会議(第10回)以来,36年ぶりの開催となる.第18期研連委員会では,組織委員会の立ち上げを関係学会に依頼を行ってきた.日本鉱物学会,日本岩石鉱物鉱床学会,資源地質学会の3学会と連絡・協議し,また各学会の評議員とその他の賛同者に呼び掛け,数回の会合を経て国際学会開催組織委員を立ち上げた.組織委員長として山中高光(本研究代表者)が選ばれた.既に数回の準備委員会に於いて神戸国際会議場で開催することが決定されたが、平成14年10月3日に行われた組織委員会で各種委員会(事務局,企画委員会,財務委員会,現地会場委員会(LOC),プログラム委員会,巡検委員会)を発足した.そのご各委員会の委員長、副委員長会合を開き、今後の活動内容を討議した。国際会議代行業者を採用し、今後の国際会議の事業・運営に参画させることを決定した。具体的に代行業者の採用に当たり、数社からの見積もりを検討し業者を決定した。本企画研究補助金は,組織委員会活動,プログラム委員会活動を具体的に委員会を開催して行うための会合費,また9月に行われたIMA(英国エディンバラ)での宣伝活動としてのパンフレットの印刷費,巡検候補地の調査旅費などに利用した。時宜を得たテーマの,シンポジウム,有意義な内容の企画を行うため国際プログラム委員会の立ち上げも検討してきた。あわせて日本の特色を出すことが重要である.また広報活動により国際学会を成功させるためにhome pageなどの作成も検討してきた。本科学研究費助成金により以下のことを企画している.(1)2006年における時宜を得た魅力有るシンポジウム,プレナリーレクチャー、マイクロシンポジウムなどのサイアンスプログラム作成にあたり,海外の学会活動状況の調査,を初め国内外の研究状況,活気有る研究課題の希望調査をする.(2)国際会議の前後で行われる巡検地候補地の調査,韓国,中国,台湾も含めた候補地選びを巡検地の予備調査と情報を収集する.(3)国際学会代行業者と学会運営計画と契約の精密な打ち合わせし、また広報活動として,home pageを作成する。(4)IMA2006-KOBEを成功させるために、今後プレシンポジウムを開催し、国内からもできるだけ多くの研究者の参加の勧誘を行う。

本科学研究費助成金により以下のことを企画している.(1)2006年における時宜を得た魅力有るシンポジウム,プレナリーレクチャー、マイクロシンポジウムなどのサイアンスプログラム作成にあたり,海外の学会活動状況の調査,を初め国内外の研究状況,活気有る研究課題の希望調査をする.(2)国際会議の前後で行われる巡検地候補地の調査,韓国,中国,台湾も含めた候補地選びを巡検地の予備調査と情報を収集する.(3)国際学会代行業者と学会運営計画と契約の精密な打ち合わせし、また広報活動として,home pageを作成する。(4)IMA2006-KOBEを成功させるために、今後プレシンポジウムを開催し、国内からもできるだけ多くの研究者の参加の勧誘を行う。
空間モード多重度の飛躍的な増加のための空間単一次元モード合分波基礎技術の研究

本研究では、空間モード多重伝送の基盤技術であるモード合分波技術の空間モード多重度を飛躍的に増やすために、スラブ導波路を用いた位相制御型合分波器について検討し、単一次元空間モードを一括合分波できる動作原理を実験的に解明するとともに、100モード以上の空間モードを光学的に一括合分波できる集積デバイスの基礎技術の確立を目的とする。シミュレーションによる100モード以上の空間モードの合分波の基本動作原理について理論的に解析し、試作デバイスの合分波動作特性を評価することで、空間モード多重伝送への実用化の可能性を検証し、モードの多重度を飛躍的に向上する合分波基礎技術を確立する。
高い抗エイズウイルス活性および制限された抗凝血活性を持つ硫酸化多糖の合成

硫酸化多糖は抗凝血活性、脂血清澄活性、および抗エイズウイルス活性などの生理活性を持つが、本研究では高い抗エイズウイルス活性と低い抗凝血活性を示す多糖硫酸化物を作ろうとしている。多糖の骨格が生理活性に重要な影響を及ぼすことが分って来たので、剛直な主鑚をもつ多糖として1,3ーβーDーグルカンのカードランを、そして柔軟な主鑚の多糖として1,6ーαーDーグルカンのデキストランおよび1,5ーαーDーリボフラナンを選んだ。カードランの硫酸化はジメチルスルホキシド中ピペリジン硫酸かあるいはピリジン中三酸化イオウを用いて行った。硫酸化度1.6のカードラン硫酸はいずれの方法で得られたものでも、非常に高い抗エイズウイルス活性、すなわち3.3μg/mlの低濃度で完全にエイズウイルスの増殖を抑制した。この濃度のカードラン硫酸の添加によって、培養中のT細胞はエイズウイルスに感染されることなく順調に増殖した。硫酸化多糖の細胞毒性は硫酸化法によって異なった。ピペリジン硫酸法で得られたカードラン硫酸は、5000μg/mlの濃度でも全く細胞毒性を示さなかった。しかし、三酸化イオウで得られたカードラン硫酸は約100μg/mlで細胞毒性を示すようであった。アメリカ薬局方に準じて牛血漿で測った抗凝血活性では、ピペリジン硫酸法のカードラン硫酸は10u/mgという低い抗凝血活性を示した。無水糖の開環重合から合成したデキストランおよびマンノース分枝デキストラン、ならびにリボフラナンおよびマンノース分枝リボフラナンの硫酸化はピペリジン硫酸を用いて行った。得られたデキストラン硫酸、リポフラナン硫酸は3.3μg/mlないし10μg/mlの低濃度で完全にエイズウイルスの増殖を抑制するという強い抗エイズウイルス活性のものであった。しかし、その抗凝血活性は4972u/mgと高かった。
量子コンピューティングのためのシュタルクアトムチップの設計・加工に関する研究

今年度は,トラップサイトを複数有するアトムチップの加工とそれを用いたレーザー冷却原子のトラップ実証を目標として進めた.複数のトラップサイトを持つことで,隣同士の原子で量子エンタングルメントの可能性がある.この実証のためにトラップ電極間隔10μm,トラップサイト数を19とした.実験手順は下記の通りである.(1)チップ上空でレーザー冷却,(2)レーザーピンセットでチップ上空1mmに輸送,(3)磁場チップを用いてシュタルク電極内へ輸送,(4)シュタルクトラップ,(5)チップ裏面から高NAで原子を観察する.この手順を満たすために要求機能を抽出した.FR1:シュタルク電極の裏を光学的にフリーにする,FR2:チップ上空20mmの位置にレーザー冷却可能なチップサイズであること,FR3:シュタルク電極に安定にプローブ光を照射できること,FR4:電極加工精度の4つである.この要求機能を満たすための高精度に加工するために,SOI(Silicon-on-insulator)を基板としたMEMSプロセスを用いた.裏面エッチングにより電極下をフリーにする(FR1),チップ幅は18mm(FR2),シュタルク電極の横に光ファイバを設置し先端から遷移波長のレーザーを照射する(FR3),EBリソグラフィとDeep-RIEを用いる(FR4).FR4については,FEMによる電場計算と粒子シミュレーションにより,加工精度2%未満にする必要があることが分かった.以上の設計方法により実際に加工し,磁場チップと一緒に組み立て,真空チェックを行った.光ファイバからレーザーを照射し,電極の端で散乱したノイズをEB-CCDで検討した.数ボルトの電圧で原子を電場トラップおよびトランスファするために,ミクロンオーダの電極を作製した.具体的には,電極幅8ミクロン,電極ピッチ2ミクロン程度の1層電極アレイを考える.この電極幅であれば,これまでに成功している電極幅50ミクロン,電圧±200Vと同じポテンシャル形状を生成するための電圧は±5Vで可能となる.ただし,低電圧とはいえ,原子は金属からジョンソンノイズを受けデコヒーレンスレートを加速するため,金属の厚さはなるべく薄いほど良い.誘電体の構造表面に比較的低抵抗の銀薄膜約40nm厚さであれば,十分ノイズを抑えることができることが計算によりわかっている.厚さ8ミクロンの熱酸化膜を有するシリコン基板をバックエッチングし,8ミクロンのSiO2の基板を得る.これを集束イオンビームで貫通スリットを作製し,斜めスパッタにより薄膜電極を生成後,上面および側面を集束イオンビームで絶縁し電極を仕上げる.また,この幅8ミクロンの電極にレーザー冷却した原子をローディングするために,磁場を生成するマイクロパターンワイヤを有する磁場チップを,電場トラップチップの下に配置する.ワイヤのジュール熱によるダメージを抑制するため、高熱伝導率の窒化アルミニウム(AlN)の基板を用いる.また、電界トラップのシュタルクアトムチップの設計・加工に関する論文がPrecision Engineering誌に、アトムチップによるトラップに関する論文がPhysical ReviewLettersに掲載された.本年度は主に、フォトリソグラフィを用いた磁場輸送のための磁場チップおよび、シリコン深堀プロセス(MEMSプロセス)を用いた格子型シュタルクアトムチップの設計・加工を行った.磁場チップについては、裏面からの観察のために放熱性の良いサファイア基板に厚膜Alワイヤを加工し、要求仕様である7A,1secあたり100msecパルスを満たすために電流破壊実験を行った.その結果、幅200um/厚さ20umで発熱を抑えられることが分かった.この試作磁場チップを真空チャンバにセットアップし、Sr原子のレーザ冷却およびバイアス磁場による3P2状態のSr原子の磁場トラップまで成功している.シリコーン製シュタルクチップについては、SOIを用いたダブルマスクプロセスを設計し、厚さ20um、ピッチ15um、サイト数19の格子型の電極と共に、Srの安定プローブ光用の光ファイバガイドを作製した.さらに、新しい観察系としてシリコンフォトダイオードアレイをシュタルク電極の各サイト直下に配置することを考え、東京応化製OCD(Ohka Chemical Diffusion)によるリン拡散をn型シリコンに施しpnジャンクションを作製する.シュタルクサイトの直下にフォトダイオードを配置することで、原子を高NAで観察することが出来る.さらに電極間隔数ミクロン、サイト間隔も数ミクロンにスケールダウンした場合にも、チャンバ外からでは観察できないものも可能になる.今年度は,トラップサイトを複数有するアトムチップの加工とそれを用いたレーザー冷却原子のトラップ実証を目標として進めた.複数のトラップサイトを持つことで,隣同士の原子で量子エンタングルメントの可能性がある.この実証のためにトラップ電極間隔10μm,トラップサイト数を19とした.実験手順は下記の通りである.(1)チップ上空でレーザー冷却,(2)レーザーピンセットでチップ上空1mmに輸送,(3)磁場チップを用いてシュタルク電極内へ輸送,(4)シュタルクトラップ,(5)チップ裏面から高NAで原子を観察する.この手順を満たすために要求機能を抽出した.FR1:シュタルク電極の裏を光学的にフリーにする,FR2:チップ上空20mmの位置にレーザー冷却可能なチップサイズであること,FR3:シュタルク電極に安定にプローブ光を照射できること,FR4:電極加工精度の4つである.

この要求機能を満たすための高精度に加工するために,SOI(Silicon-on-insulator)を基板としたMEMSプロセスを用いた.裏面エッチングにより電極下をフリーにする(FR1),チップ幅は18mm(FR2),シュタルク電極の横に光ファイバを設置し先端から遷移波長のレーザーを照射する(FR3),EBリソグラフィとDeep-RIEを用いる(FR4).FR4については,FEMによる電場計算と粒子シミュレーションにより,加工精度2%未満にする必要があることが分かった.以上の設計方法により実際に加工し,磁場チップと一緒に組み立て,真空チェックを行った.光ファイバからレーザーを照射し,電極の端で散乱したノイズをEB-CCDで検討した.