hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト関節滑膜マクロファージ様細胞およびマクロファージによるエンドセリン、ALPおよびLDHの分泌とその調節。

種々疾患患者血清濃度ついて、RAでは健常人より高値であり、関節液ではRAと変形性関節症患者とでいずれも10ng/L台で有意差は見られなかった。以上より関節液中のET-1は滑膜A型(マクロファージ様)細胞からの分泌が大であると推定された(CCA,1997.ACB,1998.)。A型細胞培養液について約30種の臨床検査項目を測定した。その中でALPとLDHの上昇が認められた。ALPは2001000IU/Lと高く。B細胞培養液では20IU/L以下。電気泳動ではALPはα_<1>β域に泳動され、56°C10分の加熱でも安定で、WGLにより約90%が沈降した。ノイラミニダーゼ感受性で、L-シスチンにより抑制されたがL-ホモアルギニンとL-フェニルアラニンにては抑制されない。ALP3型とALP4型とのhybrid型と考えられた。本ALPはRAや変形性関節症(OA)患者の血清や関節液中にも検出され、RAではステージIIIIV群例により多く見出された。
自己組織化フラーレン超薄膜化学の創製

本研究は、人工脂質二分子膜の持つ自己組織性を一つの軸とし、これに各種のフラーレンを組み合わせたフラーレン・人工脂質ハイブリッド型及びコンポジット型新材料の分子設計・合成を行い、それら新材料の(電子)構造、物性、機能を解明し、自己組織化フラーレン化学の基礎を確立させることを目的として研究を行い、以下の成果を得た。1.新規フラーレン脂質の合成とキャラクタリゼーションアンモニウム基を有するフラーレン脂質10-(N-Meltyl-2-fulleropyrrolidyl)decyltrimethylammoniumbromide(1)を合成し、脂質1は超音波照射により水に可溶化すること、電子顕微鏡観察により、1は水中で二分子膜をベースとする超構造体を形成すること、1は水溶液中で電子移動反応が可能であること、電極上の1キャストフィルムの電子移動反応が可能であることを見出した。2.高次フラーレン・脂質フィルムの電子移動反応電極上のアンモニウム型人工脂質、テトラオクチルアンモニウムブロミドから形成されたフィルムに固定した高次フラーレン(C84)の電子移動反応を調べた。C84単独フイルムは水中で電子移動反応を示さないのに対し、C84/テトラオクチルアンモニウムブロミド修飾電極は、C84モノアニオンからC84テトラアニオンの生成に至る安定な電子移動を示した。3.ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基を鎖長とするいずれも3本鎖型の3種のフラーレン脂質を素材とする修飾電極を作成し、これらの水溶液系での電子機能を精査した。フラーレンは、構造組織化された二分子膜系でフラーレンラジカルアニオンおよびジアニオン形成を示した。これらのアニオンと電解質カチオンとの結合定数を熱力学的手法により求めたところ、フラーレンアニオンは、疎水的なテトラブチルフォスフォニウムイオンと強い結合定数をもつことがわかった。修飾電極の電子移動反応に対する二分子膜の相転移の影響をディファレンシャルパルスボルタンメトリーにより解析した。本研究では、人工脂質二分子模の持つ自己組織性を一つの軸とし、これに各種のフラーレンを組み合わせたフラーレン・人工脂質ハイブリッド型及びコンポジット型新材科の分子設計・合成を行い、それら新材科の(電子)構造、物性、機能を解明し、自己組織化フラーレン化学の基礎を確立させることを目的とする。多彩な分野で膨大なフラーレン研究が行われているにもかかわらず、自己組織化フィルム系でのフラーレンファミリーの構造、物性の研究は、我々の研究以外は報告例がない全く未開拓の分野である。本研究の成果は以下の通りである。まず、異なるアルキル鎖長を持つ新規C60脂質を合成し、その構造および電子機能を調べた。C60脂質フィルム修飾電極の電子移動反応に対して熱力学的手法により詳細な解析を行った。アンモニウム型電解質の鎖長がわずかに長くなると、フラーレンアニオンとアンモニウム型電解質の結合定数が飛躍的に大きくり、二分子膜を形成するフラーレン脂質アニオンがアンモニウム型電解質カチオンと強いクーロン相互作用が存在することがわかった。また、分光電気化学的手法を用い、自己組織化フラ一レン脂質フィルム系でのフラーレンラジカルアニオンのスペクトルの測定およびそれを利用した特性解明を行った。また、二分子膜の相転移および、pHに応答するフラーレン・脂質コンポジットマテリアルの設計、開発ならびにフラーレンを含む人工タンパク質の分子設計・合成と特性解明を行った。1.新規フラーレン脂質の合成とキャラクタリゼーションアンモニウム基を有するフラーレン脂質10-(N-Methyl-2-fulleropyrrolidyl)

decyltrimethylammonium bromide(1)を合成し、その特性を様々な手法で解析した。得られた特性は以下のようである。・脂質1は超音波照射により水に可溶化する。電子顕微鏡観察により、1は水中で二分子膜をベースとする超構造体を形成する。・1水溶液中でフラーレンの電子移動反応が可能である。・電極上の1キャストフィルムの電子移動反応が可能である。2.高次フラーレン・脂質フィルムの電子移動反応電極上のアンモニウム型人工脂質、テトラオクチルアンモニウムブロミドから形成されたフィルムに固定した高次フラーレン(C84)の電子移動反応を調べた。C84の有機溶媒系での電子移動については幾つか報告例があるが、固定化フィルム系での電子移動は今だ報告されていない。電極上のC84単独フィルムは水中で電子移動反応を示さなかった。これに対し、C84/テトラオクチルアンモニウムブロミド修飾電極は、+477、+204,-145、-254、-636,-900、-1,110mV(飽和カロメル電極基準)に明確な還元ピークを示した。これらの還元ピークはくり返し電位掃引に対して安定であった。観測されたピークはC84テトラアニオンの生成を示す。還元電位は有機溶媒に可溶化されたC84のそれより大きく正にシフトした。これは脂質フィルムが形成するミクロな疎水環境でのC84アニオンと脂質カチオンとの強い結合を示唆する。本申請者は、フラーレン化学と人口細胞膜化学の融合による新しい化学の領域の創製を目指した研究を開始し、フラーレン脂質の分子設計・合成・構造および電子機能解析を行って来た。本年度は、フラーレン脂質の構造と機能の解析を進め以下の成果を得た。1.ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基を鎖長とするいずれも3本鎖型の3種のフラーレン脂質を素材とする修飾電極を作成し、これらの水溶液系での電子機能を精査した。フラーレンは、構造組織化させた二分子膜系でフラーレンラジカルアニオンおよびジアニオン形成を示した。これらのアニオンと電解質カチオンとの結合定数を熱力学的手法により求めたところ、フラーレンアニオンは、疎水的なテトラブチルフォスフォニウムイオンと強い結合定数をもつことがわかった。修飾電極の電子移動反応に対する二分子膜の相転移の影響をディファレンシャルパルスボルタンメトリーにより解析した。2.上記の3本鎖型の3種のフラーレン脂質の有機溶媒中での会合挙動を解析した。フラーレン脂質をエタノールあるいはイソプロパノールに可溶化し、ネガティブ染色により、透過型電子顕微鏡(TEM)観察を行った。フラーレン脂質はいずれも直径160-400nmの球状会合体を形成することがわかった。これらの結果は、同溶液のダイナミック光散乱(DLS)で得られる直径と一致した。溶液を5°Cで数日エージングすると、DLSから得られるサイズは、一桁増大した。増大したサイズは室温では変化しないが、高温(50°C)では徐々に元のサイズへと変化した。
ヒト低分化型がん細 胞における体内時計 抑制遺伝子ネットワ ークの探索

様々なヒトがん細胞株において、体内時計の有無を調べた結果、概日周期の遺伝子振動が破綻している細胞とそうでない細胞が存在することがわかった。次に、これらの細胞を用いて、体内時計の破綻を示す未知のメカニズムが存在するか探索を試みた。最初に、先行研究によって同定されている時計遺伝子群を調べた。その結果、どの細胞株においても、どの時計遺伝子も発現量に差はあるものの発現はしており、これだけで概日周期の遺伝子振動の破綻を説明するには不可能と思われた。次に、網羅的な遺伝子発現解析を行った。これまでの申請者自身によるマウスES細胞を用いて抽出した遺伝子セットと比較検討している。これまで、様々なヒトがん細胞株において、体内時計の有無、すなわち、時計遺伝子の発現が時系列に沿って概日周期で振動するかどうかを調べてきた。そのためには、ホタルルシフェラーゼ遺伝子を用いた時計遺伝子発現の発光長時間測定を行った。多細胞レベルの振動解析によると、明瞭な概日周期の遺伝子振動が観察される細胞と、微弱な概日周期の遺伝子振動を示すもの、全く概日周期の遺伝子振動を示さないものとが観察された。同調刺激を少なくとも3種類、試した。それでも、全く概日周期の遺伝子振動を示さない細胞株に関しては、発光顕微鏡を用いた1細胞レベルでの発光長時間測定を行なった。これにより、同調刺激への応答の有無を考慮することなく、概日周期の遺伝子振動の有無を判定することができる。その結果、多くの細胞において、多細胞レベルでの結果と、1細胞レベルでの測定結果は一致することがわかった。すなわち、1細胞レベルで、概日周期の遺伝子振動が破綻している細胞とそうでない細胞が存在することがわかった。次に、これらの細胞全てを用いて、体内時計の破綻を示す未知のメカニズムが存在するか探索を試みた。最初に、概日周期の遺伝子発現振動を作り出す、時計遺伝子群の発現解析を行なった。先行研究によって同定されている時計遺伝子(Clock, Bmal1, Cry1, Cry2, Per1, Per2)を調べた。その結果、どの細胞株においても、どの時計遺伝子も、発現量に差はあるものの、発現はしており、これだけで、概日周期の遺伝子振動の破綻を説明するには、不可能と思われた。これまで、様々なヒトがん細胞株において、体内時計の有無、すなわち、時計遺伝子の発現が時系列に沿って概日周期で振動するかどうかを調べ、当初の予想に反した結果も得られたため。これまでに、時計遺伝子のプロモーターをもつホタルルシフェラーゼ発光レポーターを用いた概日時計の長時間リアルタイム概日リズム測定により、明瞭な概日リズムの振動を刻む細胞群と概日リズムの振動を刻まない細胞群があることがわかった。これらの概日リズムの振動の程度を周波数解析により、定量的に評価することで、この結果を確認した。次に、これらの申請者自身によって判定した概日時計の有無がわかった細胞群における網羅的な遺伝子発現解析を行うことにした。一部の細胞については、マイクロアレイ解析を行ったが、すべての細胞群の遺伝子発現を評価するためには、オープンデータベースの遺伝子発現データを使用することにした。前年度に調べていた時計遺伝子群の発現傾向はおおよそ一致していたため、網羅的な遺伝子発現解析データの信頼性があると考えた。これまでの申請者自身によるマウスES細胞を用いた系によって抽出した遺伝子セットと比較検討した結果、すべての細胞を統合的に理解するような結果を得ることは現時点ではできていないがさらに詳細な解析を行っていく予定である。また、それ以外のこれまでに、概日時計との関わりが報告されていない、発現レベルに差のある遺伝子として、数百個の遺伝子を抽出することも行った。これらにどのような意味があるのかパスウェイ解析などをして、重要な遺伝子ネットワークの同定を試み、今後、さらに詳細な解析を行っていく予定である。また、時計遺伝子の発現ではなく、時計タンパク質の存在の有無について調べることができていないので、これらについても検討する必要がある。今後は、マイクロアレイによる網羅的な遺伝子発現解析を行い、胚性幹細胞(ES)細胞を用いた網羅的遺伝子解析により得られた結果とどの程度一致するかを検討する。マイクロアレイ解析の測定自体は外注し、RNAサンプルの精製とデータ解析を行うことにした。データ解析は、主にクラスタリング解析やパスウェイ解析を行う。さらに必要な解析手法も取り入れる。また、データベースにおいて、ヒト細胞株のデータも存在するため、参照しながら結果の正当性を評価する。さらに、時計遺伝子(Clock, Bmal1, Cry1, Cry2, Per1, Per2)のmRNAのみに着目するのではなく、その翻訳産物であるタンパク質についてもウェスタンブロッティング法により確認する。ウェスタンブロッティング法に使用する時計タンパク質(CLOCK, BMAL1, CRY1, CRY2, PER1, PER2)を特異的に検出できる抗体は準備ができている。

時計タンパク質(CLOCK, BMAL1, CRY1, CRY2, PER1, PER2)ノックアウト細胞を用いて、その特異性を確認した。これらの結果と、申請者自身による先行研究結果である、ES細胞を用いたin vitro分化誘導系を用いた、細胞分化過程と共役した体内時計創出メカニズムの遺伝子発現網羅的解析をRNA-sequencingによって得た結果と比較し、その共通点・相違点を調べる。また、この先行研究によると、KPNA2タンパク質が、細胞分化過程に伴った体内時計形成に重要であることが示唆されている。本研究においては、すでに概日周期の遺伝子振動の有無を確認したヒトがん細胞株について、このKPNA2のmRNAとタンパク質発現レベルを調べる。時間生物学想定よりも、ヒトがん細胞株の概日リズム表現系が様々であったため、詳細な解析を行い、実験計画を先に進めることができなかったため。マイクロアレイ解析に使用する。具体的には、RNA生成試薬、マイクロアレイによる測定経費に使用する。
非対称鉄骨を内蔵する鉄骨鉄筋コンクリート長柱の耐力評価

(1)非対称鉄骨を内蔵するSRC長柱の偏心圧縮実験試験体は,12cm×12cmのコンクリート断面内に組み立てT字形鉄骨T-56×50×6×6,4本の丸鋼主筋9φおよび丸鋼フープ3φ@60を配したSRC長柱試験体で,材長・せい比がL/D=10,20の2種類である。両端での偏心量は,中心圧縮に近い状態,小偏心および大偏心の3種を,正曲げ・負曲げの両方について行った。1)弱軸曲げ偏心圧縮実験9体の試験体について弱軸曲げ偏心圧縮実験を行った。本来なら,弱軸曲げとは強軸曲げ成分が0でないといけないが,非対称断面材の特性から,強軸曲げ成分を完全に0にすることができないという難しさがある。2)平行2軸曲げ偏心圧縮実験10体の試験体について平行2軸曲げ偏心圧縮実験を行った。3)2方向曲げ偏心圧縮実験15体の試験体について,上端で強軸曲げ,下端で弱軸曲げとなる条件で,2方向曲げ偏心圧縮実験を行った。実験の結果以下の事項が明らかとなった。(1)断面の非対称性により正曲げと負曲げで性状が異なる。(2)一様ひずみ圧縮状態に対する偏心量を等しくとれば,正曲げと負曲げの性状は類似の傾向を示す。(2)解析的検証たわみ曲線を差分近似した1次元連続体の変位増分解析結果は,上記の実験結果と良好な対応を示し,実験手法の妥当性が検証された。(3)耐力評価式の導入研究代表者が提案した2軸対称断面のSRC長柱の耐力評価式について,断面の非対称性を補正した耐力評価式を導いた。提案式は実験結果および数値解析結果と良好な対応を示し,実用的な設計式として十分な機能を持つ。(1)非対称鉄骨を内蔵するSRC長柱の性状各々の構成要素の図心が一致しない複合非線形材料部材では,従来の中心圧縮という概念が成立しないので,新たな定義が必要となる。本研究ではこれに替わる概念として「一様ひずみ圧縮」を定義し,一様ひずみ圧縮に対応する接線係数荷重を定義した。このような部材では,ある程度の偏心を与えることによって,接戦係数荷重以上の軸力を負担することができる。(2)対称軸を含む面内の強軸曲げ対称偏心圧縮実験12cm×12cmのコンクリート断面内に組み立てT字形鉄骨T-56×50×6×6,4本の丸鋼主筋9φおよび丸鋼フープ3φ@60を配したSRC長柱試験体で,材長・せい比がL/D=10,20の21体について強軸曲げ偏心圧縮実験を行った。(3)解析的検証たわみ曲線を差分近似した1次元連続体の変位増分解析結果は,上記の実験結果と良好な対応を示し,実験手法の妥当性が検証された。(4)耐力評価式の導入研究代表者が提案した2軸対称断面のSRC長柱の耐力評価式について,断面の非対称性を補正した耐力評価式を導いた。提案式は実験結果および数値解析結果と良好な対応を示し,実用的な殻計式として十分な機能を持つ。
心拍動下手術における3次元デジタル解析システムを用いた手術野固定法の改良

ブタ拍動心の表面に心拍動下冠動脈バイパス術で使用するスタビライザーを装着し、2台の高速度カメラを用いて心表面運動を解析した。塩酸ランジオロール投与後の心臓は、移動距離、最大速度、最大加速度、最大減速度の全てで低下し、固定性は向上した。一時的な1回換気量の減量か人工呼吸器の中断により心表面運動の固定性は向上した。レミフェンタニルは徐脈を誘発し、1回心拍出量は増大するが、心表面運動の固定性は不変であった。術中の昇圧薬は、心表面運動の固定性の面からはノルアドレナリンよりもフェニレフリンの方が有用であった。心拍動下冠動脈バイパス術(OPCAB)の安全性と有効性を向上させるため、拍動心の心表面冠動脈3次元運動を検討した。当該年度においては交感神経ベータ受容体遮断薬の3次元運動に対する効果をヒトへの応用に先立ちブタを用いた動物実験を行った。<方法>ブタ8頭(50.6±2.5kg)を用いた。短時間作用型選択的ベータ1(β1)遮断薬(landiolol hydrochloride)は経静脈的に投与。当科で開発したリアルタイム三次元デジタル解析システムを用いて、各冠動脈の一拍移動距離、最大速度、最大加速度、最大減速度を算出し、1andiololの使用前後で検討した。<結果>Landiololは0.12mg/kg/hrで持続投与した。心拍数(/min)は使用前後で、105.0±16.1から90.4±8.9(P=0.007)と有意な減少を認めた。収縮期体血圧(mmHg)は、84,8±18.3から81.2±21.9(P=0.08)と有意差はなかった。<結語と意義>Landiololは、収縮期体血圧を減少させず、有意に心拍数を減少させた。すべての冠動脈領域で、一拍移動距離、最大速度、最大加速度、最大減速度は有意に減少した。OPCABにおいて、landiololhydrochlorideは薬理的固定法として有用と考えられる。<臨床応用>OPCABでは、正確な吻合にはより静止野に近い術野が必要とされる。本研究では固定器具に加えてβ1遮断薬を併用することで、残存していた動きを抑制することができた。本研究を臨床応用することでより正確な吻合が可能となると同時に、これまで固定器具のみでは静止野の確保が困難であった症例に対しても有用な手段となると考えられる。正確な吻合は安定した長期成績に繋がるため、同薬の使用はOPCABの安全性と有効性を向上させると考えられる。実績報告心拍動下冠動脈3次元運動解析装置を用いて、ブタを用いた動物実験を行った。以下の条件が心拍動下冠動脈3次元運動におよぼす影響に関して検討した。1)人工呼吸換気条件(ア)一回換気量の増加に伴い3次元移動距離が増加することが確認された2)カルシウムチャンネル遮断薬(ア)心拍動下手術に頻用される薬物であり、その影響は臨床的に興味深い。至適投与量を決定するための予備実験を施行した。3)心臓への静脈還流抑制(ア)回旋枝領域の冠血行再建の為には心臓を脱転する必要があり、その際に右心系の圧迫により静脈還流が減少する。その状態を再現し、冠動脈運動への影響を検討する。再現法として下大静脈圧迫法など各種方法を検討した。4)徐脈(ア)徐脈になれば外科的難易度は低下すると考えられているが、実際の3次元運動に与える影響は不明である。徐脈作成のための洞結節破壊法を検討した。各テーマに関して、基礎的データが得られつつあり、各種実験条件などのプロトコールが決定される段階に達している。来年度は決定されたプロココールに沿って実験を進める予定である。【目的と方法】ヒトでの心拍動下冠動脈バイパス術の手術野の運動の固定性を高めるため、平成22年度はレミフェンタニル、ノルアドレナリン、フェニレフリンといった手術中に使用される薬剤がどの程度術野の固定性に影響を与えているかをブタの拍動心を用いて定量的実験を行った。心表面運動3次元デジタル解析システムを使用し、各薬剤投与前後での心表面運動を座標データとして取り込み、1拍あたりの移動距離、最大速度、最大加速度、最大減速度を測定した。測定個所は左前下行枝領域、左回旋枝領域、右冠動脈末梢領域とした。【結果】ブタ3頭の予備実験の後、ブタ14頭を用いて本実験を施行した。

レミフェンタニルを投与すると心拍数は減少し、一回心拍出量は増加するが、スタビライザー(Octopus)で固定された状態では、心表面運動は変化しないことを定量的に証明した。このことにより、レミフェンタニルは、心拍動下冠動脈バイパス術において運動を増強させない薬物として有用と考えられた。吻合中の血圧低下に対して、昇圧剤として使用されるノルアドレナリンとフェニレフリンについて同様の実験を行った。ブタにおいて両薬剤を投与し、心表面運動に与える影響を両者で比較した。ノルアドレナリン投与時は、フェニレフリン投与時より心表面運動は大きいことを定量的に証明した。心拍動下冠動脈バイパス術の昇圧剤としては、心表面運動の固定性の観点からはフェニレフリンの方が適していると考えられた。その他、現在塩酸ランジオロール投与下ペーシングモデルによる固定性の評価の実験を進行中である。現在、ヒトでのデータ収集を検討中である。
大腿部CTによる筋肉量・筋肉内脂肪、フレイル、潜在性動脈硬化の関連：第２期調査

高齢者の割合が今なお増加しつづける中、要介護状態の前段階ともいえる虚弱状態である「フレイル」が注目されている。動脈硬化性疾患がフレイルを発生させるのみならず、フレイルが動脈硬化性疾患を発生させることが知られている。本申請は、基研究であるSESSA-Women(基盤(A))の第2期付随課題であり、引き続きフレイルの調査および大腿部CT検査・画像解析を継続する。また、従来の1フレイル、2CT画像解析による大腿筋面積・筋肉内脂肪、3潜在性動脈硬化の相互関連の検討に加えて、基研究で行っている4精密な活動量計による生活活動のデータを新たに解析対象に加え、フレイル・動脈硬化性疾患の予防方策を検討する。
低騒音および支台形成支援機能を備えた歯の切削システムに関する研究

現在の歯科用エアータービンハンドピ-スは,高切削速度を得るために毎分3050万回転で使用され,その際に発生する高周波ノイズは患者にとっては極めて不快で,歯科治療の障害となっている.一方,支台形成は術者の手作業によって行われているため,形成の正確さは術者の技量に依存しその技術習得は容易ではない。本研究では,高周波領域のノイズを低減したハンドピ-スと,正確な支台形成とその技術修得を補助する形成支援システムの開発を試みた.前者については、まずタービンから発生するノイズの周波数分析を行い、回転数と共に周波数が増加する複数組の騒音ピークが検出された。つまり、例えば45万回転の時7.5,15.0,22.5kHzに可聴域の高周波ノイズが発生し、これらがハンドピ-スヘッドの上下の隙間からエア-の漏れにより放射され不快なノイズを発生していることがわかった。そこで、これら隙間の封鎖や制御を試みた所、不快な高周波ノイズを大幅に減少することができた。一方、後者に関しては、口腔内に固定点をもつリンク機構を使った形成ジグを試作し、経験2年と10年以上の2名の歯科医師がレジン歯に支台歯形成し、そのテ-パ角および歯軸の平行性をフリーハンドによる形成の場合と比較した。その結果,支援機構を用いるとテ-パ角は10゚14゚程度,歯軸の傾きも2゚以内程度に収まり,それらの標準偏差もフリーハンドの場合より減少し、正確な形成ができるようになった。また、この機構は学部学生の支台歯形成技術の習得にも効果的であった。今年度は、主に低騒音ハンドピ-スの開発に関し重点をおいて研究を進めてきた。そのため、まず市販エアータービンハンドピ-スの騒音解析を行った。(1)本補助金により騒音解析装置を導入することができたので、まず市販の数種のエアータービンハンドピ-スについて音圧および周波数の解析を試みた。現在までの解析の結果、機種によって異なるが、特徴的な周波数ピークをもつ騒音が発生していることがわかった。これらの中には15kHzを越える高い周波数のものが多くあり、これらが不快な高周波の原因であると考えられる。一方、回転数の低い電気エンジンハンドピ-スには、このような高周波の特定のピークは見られず、いわゆるホワイトノイズが検出された。(2)高周波ノイズを低減させる基本的な考えとしては、ノイズに対し半波長ずれたアンチノイズを発生させて打ち消す方式を検討している。現在この方式の簡易型ヘッドフォンタイプ消音器が市販されている。しかし、この消音器は301kHzの比較的低周波域のノイズに効果があり、エアータービンハンドピ-スのような高周波の騒音に対する効果は少なかった。そこで、今後はまずエアタービンの周波数を低周波側にモジュレートしてアンチノイズ方式の効果を調べ、その結果からアンチノイズ発生用圧電素子を選択し、それにより高周波ノイズを消滅する機構を開発する。低騒音ハンドピ-スの開発については、まず市販エアータービンハンドピ-スの回転数に対する騒音音圧および周波数の解析を試みた。その結果、回転数およびその倍音に相当すると考えられる特徴的な周波数ピークをもつ騒音が発生していることがわかった。これらの中には5kHzを越える高い周波数のものが多くあり、これらが不快な高周波ノイズの原因と考えられる。本研究ではこれらのノイズを低減させるために半波長ずれたアンチノイズを発生させて打ち消す方式を取るが、この場合ハンドピ-スに取り付けた圧電素子により消滅させる機構と、チェア-などに組み込んだ音源で消滅させる機構を検討中である。一方、支台形成支援システムについては、まず形成時にハンドピ-スの平衡性が保たれる支持システムの開発を試みた。この場合、例えばチェアに固定点をもつリンクアームの先端にハンドピ-スを取付けた口腔外に固定点を持つ方法と、口腔内の歯に固定点を持つ方法が考えられる。前者は固定点が口腔外にあるので歯の切削は比較的容易であるが、下顎の切削時には顎の固定が難しい。

一方、後者は歯に直接固定するのでその点は問題がないが、口腔内に占める体積が大きく切削がやや困難になる可能性がある。今回はまず後者につきできるだけコンパクトな試作装置を設計製作したので、今後ファントームなどの模型を使いその切削性や使いやすさ、形成した支台歯の正確さを検討する。現在の歯科用エアータービンハンドピ-スは,高切削速度を得るために毎分3050万回転で使用され、その際に発生する高周波ノイズは患者にとっては極めて不快で,歯科治療の障害となっている.一方,支台形成は術者の手作業によって行われているため,形成の正確さは術者の技量に依存しその技術習得は容易ではない。本研究では,高周波領域のノイズを低減したハンドピ-スと,正確な支台形成とその技術修得を補助する形成支援システムの開発を試みた.前者については、まずタービンから発生するノイズの周波数分析を行い、回転数と共に周波数が増加する複数組の騒音ピークが検出された。つまり、例えば45万回転の時7.5,15.0,22.5kHzに可聴域の高周波ノイズが発生し、これらがハンドピ-スヘッドの上下の隙間からエア-の漏れにより放射された不快なノイズを発生していることがわかった。そこで、これら隙間の封鎖や制御を試みた所、不快な高周波ノイズを大幅に減少することができた。一方、後者に関しては、口腔内に固定点をもつリンク機構を使った形成ジグを試作し、経験2年と10年以上の2名の歯科医師がレジン歯に支台歯形成し,そのテ-パ角および歯軸の平行性をフリーハンドによる形成の場合と比較した。その結果,支援機構を用いるとテ-パ角は10°14°程度,歯軸の傾きも2°以内程度に収まり,それらの標準偏差もフリーハンドの場合より減少し、正確な形成ができるようになった。また、この機構は学部学生の支台歯形成技術の修得にも効果的であった。
高伝導率と高熱電能の熱電材料を用いた自己冷却デバイスの開発

金属、金属間化合物、酸化物、半導体などには熱電発電や熱電冷却を実現する材料が存在する。本研究はSiウェハを用いて、従来から利用されて来た熱伝導に加え、ペルチェ吸熱を利用した新たな冷却手段を提案し、パワーデバイスの発熱を低減化するための自己冷却デバイスを開発することを目的とする。特に、ドレイン電流40Aの時に、MOSFET上部で約2°Cの自己冷却効果を確認し、自己冷却デバイスの実用化の為の基礎データを蓄積することに成功した。金属、金属間化合物、酸化物、半導体などに温度差を付けると温度差に比例した起電力が発生し(ゼーベック効果)、電流を流すと電流に比例した吸熱・放熱が発生する(ペルチェ効果)。本研究は、ペルチェ効果に伴い発生するペルチェ吸熱、及び、従来から利用されて来た熱伝導を利用した新たな冷却手段を提案し、パワーデバイスの発熱を低減化するための自己冷却デバイスを開発することを目的としている。ここで、パワーデバイス自身に流れる電流を利用した新しいペルチェ冷却手段を付与したパワーデバイスのことを本研究では自己冷却デバイスと定義する。平成22年度までに実施した自己冷却デバイスの性能評価実験に基づき、電気伝導率と熱伝導率が大きく、且つ、ゼーベック係数の絶対値が300μV/K以上のSi熱電素子を用いれば、熱伝導及びペルチェ吸熱を用いたパワーデバイスの冷却の可能性が高いことが判明したので、平成23年度は、試作した自己冷却デバイス評価装置を用いて性能評価を試み、自己冷却デバイスの実用化を目指す。まず、新たな自己冷却デバイスの作製とその鍍金処理技術の確立を行う。具体的に、熱伝導とペルチェ吸熱を冷却に積極的に利用してパワーデバイスを冷却する自己冷却デバイスを作製するためには、熱電素子(半導体)と銅板(金属)との電気的接触が最も重要な作業である。電流を流さなければペルチェ熱が発生しないが、接触抵抗があるとジュール熱が発生してしまうので、鍍金処理を施して半田接続する必要がある。そこで、イオンスパッタリングを(株)アルバック理工と、鍍金処理を清水長金属工業(株)と、アニーリング処理を防衛大学校の岡本と協力し、使用する熱電素子材料に応じた鍍金処理技術を確立して行く。更に、パワーデバイス表面温度は現有装置(防衛大学校)である赤外線サーモグラフィ装置を用いて撮影し、自己冷却デバイスによる市販のパワーデバイス表面の冷却効果を視覚化する。昨年度までに実施した自己冷却デバイスの作製とその鍍金処理技術の確立により、熱伝導とペルチェ吸熱を冷却に積極的に利用してパワーデバイスを冷却する自己冷却デバイスを作製するためには、熱電素子(半導体)と銅板(金属)との電気的接触が最も重要であることが判明した。電流を流さなければペルチェ熱が発生しないが、接触抵抗があるとジュール熱が発生してしまうので、鍍金処理を施して電極をSiウェハー両面に設置した。自己冷却デバイスの冷却性能評価は、自己冷却デバイスを市販のパワーデバイス(MOSFET:IRF1324PbF)と水冷ヒートシンクとの間に挟み、ゲート電圧10V下で10A以上のドレイン電流を流すことによって、パワーデバイス表面温度を赤外線サーモグラフィ装置で測定することにより、熱電素子を挟まないパワーデバイスのみの場合と比較検討することによって自己冷却デバイスの冷却性能を評価している。昨年度までに、電気伝導率と熱伝導率が大きく、且つ、ゼーベック係数の絶対値が大きいn型及びp型Si熱電素子を用いれば、熱伝導及びペルチェ吸熱を用いたパワーデバイスの冷却の可能性が高いことを明らかにすることができたので、本年度は、自己冷却デバイスの実用化の為、性能信頼性の更なる向上を目指す予定である。本研究はSiウェハを用いて、従来から利用されて来た熱伝導に加え、ペルチェ吸熱を利用した新たな冷却手段を提案し、パワーデバイスの発熱を低減化するための自己冷却デバイスを開発することを目的としている。ここで、パワーデバイス自身に流れる電流を利用した新しいペルチェ冷却手段を付与したパワーデバイスを本研究では自己冷却デバイスと定義する。電流を流さなければペルチェ熱が発生しないが、接触抵抗があるとジュール熱が発生してしまうので、鍍金処理による電極をSiウェハ両面に設置した。

自己冷却デバイスの冷却性能評価は、自己冷却デバイスを市販のパワーデバイス(MOSFET:IRF1324PbF)と水冷ヒートシンクとの間に挟み、ゲート電圧10V下で4045Aのドレイン電流を流し、パワーデバイス表面温度を赤外線サーモグラフィ装置で測定することにより、熱電素子を挟まないパワーデバイスのみの場合と比較検討することによって自己冷却デバイスの冷却性能を評価した。これまでに実施した自己冷却デバイスの作製とその鍍金処理技術の確立により、熱伝導とペルチェ吸熱を冷却に積極的に利用してパワーデバイスを冷却する自己冷却デバイスを作製するためには、熱電素子(半導体)と銅板(金属)との電気的接触の改善が最も重要であり、電気伝導率と熱伝導率が大きく、且つ、ゼーベック係数の絶対値が大きいn型及びp型Si熱電素子を用いれば、熱伝導及びペルチェ吸熱を用いたパワーデバイスの冷却の可能性が高いことを明らかにすることができた。特に、ドレイン電流45Aの時に、MOSFET上部で約2°C、下部で約1°Cの自己冷却効果を確認し、自己冷却デバイスの実用化の為の基礎データを蓄積することができた。今後は、自己冷却デバイスの性能信頼性の更なる向上を図りたい。昨年度までに実施した自己冷却デバイスの作製とその鍍金処理技術の確立により、熱伝導とペルチェ吸熱を冷却に積極的に利用してパワーデバイスを冷却する自己冷却デバイスを作製するためには、熱電素子(半導体)と銅板(金属)との電気的接触が最も重要であることが判明した為。24年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度までに、電気伝導率と熱伝導率が大きく、且つ、ゼーベック係数の絶対値が大きいn型及びp型Si熱電素子を用いれば、熱伝導及びペルチェ吸熱を用いたパワーデバイスの冷却の可能性が高いことを明らかにすることができたので、本年度は、自己冷却デバイスの実用化の為、印加電流を10A,20A,30A,40A,50A,60Aに振り、水冷ヒートシンク内の水温を15°C,10°C,5°Cに振って、n型Siのみ、p型Siのみ、n型及びp型Siを両方設置した場合について、それぞれMOSFETのみの温度分布と比較して、性能信頼性の更なる向上を目指す予定である。
高性能中性子マイクロベンダーの開発と曲面中性子光学系の評価

中性子制御の手法として、多層膜中性子ミラーは重要な位置を占めている。多層膜中性子ミラーは、中性子に対して有効ポテンシャルが大きく異なる2種類の物質を積層し周期ポテンシャルを作る。スーパーミラーはその周期ポテンシャルの周期dを少しずつ変えることで広い角度範囲で全反射できるようにしたもので、この性能は一般的に「実効臨界角」と「立ち上がりの反射率」で評価される。ここで「実効臨界角」とは反射角の一番大きな部分で、ニッケルの全反射臨界角のm倍という意味である。「立ち上がり反射率」とは、その最大臨界角での反射率である。つまり、mが大きく、立ち上がりの反射率が1に近いほど性能の良いスーパーミラーとなる。我々はイオンビームスパッタ(IBS)装置を立ち上げ、それを用いて、世界最高性能のm=6 NiC/Ti多層膜中性子スーパーミラーの開発に成功した。そしてスパッタ条件を詰めていくことで平成18年度には、ベンダー作成に必要な高性能多層膜中性子スーパーミラーが歩留まり良く作成出来るようになった。また中性子の磁気散乱ポテンシャルを制御する磁気多層膜を作成することにより、中性子のスピン状態を選別する偏極デバイスとして使用できる。しかしIBSで作成した磁気多層膜は磁性的に非常にハードなものしか作れなかった。磁気多層膜を中性子偏極デバイスとして使用するためには、磁性膜が飽和している必要があり、外部磁場が必要となる。この外部磁場を小さくするには磁性的にソフトであることが重要で、スパッタターゲット等の改良を行った。そして、最近純鉄(純度99.99%)を用いてその界面に0.5nmだけシリコンをスパッタすることで磁化特性が良くなることを発見した。そしてm=4.9で外部磁場45mTで立ち上がりの反射率0.7、偏極率0.94以上という群を抜いた世界最高性能のFe/Ge(Si)磁気多層膜ミラーの開発に成功した。中性子ビームを高い効率で試料まで導く素子を開発することは非常に重要な課題である。多層膜ミラーは、中性子に対して有効ポテンシャルが大きく異なる2種類の物質を積層し周期ポテンシャルを作る。スーパーミラーはその周期ポテンシャルの周期dを少しずつ変えることで広い角度範囲で全反射できるようにしたものである。スーパーミラーの性能は一般的に「実効臨界角」と「立ち上がりの反射率」で評価できる。「実効臨界角」とは反射角の一番大きな部分で、ニッケルの全反射臨界角のm倍という意味で、mQcという言い方をすることが多い。「立ち上がり反射率」とは、その最大の臨界角での反射率である。さらに磁性体を用いて、中性子の磁気散乱ポテンシャルを制御することにより、反射・透過を用いて中性子のスピン状態を選別する偏極素子として使用できる。従来は3.6Qcが最高の偏極スーパーミラーであったが、我々は3.8Qcで立ち上がりの反射率0.6程度、偏極率0.95のFeCo/V多層膜スーパーミラーの開発に成功した。しかし、この性能を出すには1Tという非常に大きな外部磁場が必要であった。つまり蒸着法はもちろん、現在市販されているマグネトロンスパッタ法と比較したミラーと比較しても京大炉のIBSで作成したミラーは磁性的に非常に硬くなってしまった。しかし今回Feのターゲットを工夫することで、一般的な使用が可能な外部磁場45mTで機能する、世界最高性能の4Qc Fe/Si、5Qc Fe/Ge多層膜偏極中性子スーパーミラーの開発に成功した。
クーロン波動関数の流体力学への応用

クーロン波動関数は主に量子力学の散乱理論で用いられる合流型超幾何関数の1つであり,これを流体力学の分野に応用することを目的として研究を行った.まず,軸対称定常オイラー流のストークス流れ関数であり,かつクーロン波動関数で表されるものが基底となっている直交級数の収束性について調べ,フーリエ級数やフーリエ・ベッセル級数と同様の収束性を証明した.また,複素変数と複素パラメータをもつクーロン波動関数の漸近形を用い,円管ポアズイユ流に対する微小撹乱の複素位相速度の分布について解析的な説明をすることに成功した.クーロン波動関数は主に量子力学の散乱理論で用いられる合流型超幾何関数の1つであり,これを流体力学の分野に応用することを目的として研究を行った.まず,軸対称定常オイラー流のストークス流れ関数であり,かつクーロン波動関数で表されるものが基底となっている直交級数の収束性について調べ,フーリエ級数やフーリエ・ベッセル級数と同様の収束性を証明した.また,複素変数と複素パラメータをもつクーロン波動関数の漸近形を用い,円管ポアズイユ流に対する微小撹乱の複素位相速度の分布について解析的な説明をすることに成功した.クーロン波動関数は主に量子力学の散乱理論で、また、近年では天体物理学のブラックホールの理論で用いられている特殊関数で、合流型超幾何関数の一つである。流体力学の分野では、C.L.Pekeris[Proc.Nat. Acad.Sci.USA vol.34(1948)p.285]が円管を流れる粘性流体の運動(円管ポアズイユ流)の安定性問題に関連して、変数とパラメータが複素数のクーロン波動関数を初めて用いた。これとは別に、私は、定常オイラー方程式(非粘性非圧縮性流体の定常運動を記述する方程式)の軸対称解がクーロン波動関数を用いて表せることを示し、その解に対するストークス流れ関数が直交関数系を成したり、積分変換の核となることを示した。本研究の目的は、その直交関数系と積分変換の詳しい性質を調べるとともに、流体方程式の解析への応用を考えること、また、近年得られたクーロン波動関数の性質を用い、Pekerisによる円管ポアズイユ流の安定性の結果を再検討することにある。本年度では、有界変動関数を上記の直交関数系で展開した後に再合成すると、フーリエ級数と同様、各点の左側極限と右側極限の中間値に収束することを証明し、論文として発表した。証明方法は、ベッセル級数の収束性の証明と同様、複素領域で留数定理を利用し、級数を積分に直して議論するというものだが、クーロン波動関数に含まれるガンマ関数のため、扱いはベッセル関数よりも難しい。また、円管ポアズイユ流の安定性について、微小撹乱の複素位相速度の分布を合流型超幾何関数(クーロン波動関数)の漸近形から説明することを試みた。クーロン波動関算は主に量子力学の散乱理論で,また,近年では天体物理学のブラックホールの理論で用いられている特殊関算で,合流型超幾何関算の一つである.流体力学の分野では,C.L.Pekeris(1948)が円管を流れる粘性流体の運動(円管ボアズイユ流)の安定性問題に関連して,変数とパラメータが複素算のクーロン波動関算を初めて用いた.これとは別に,私は定常オイラー方程式(非粘性非圧縮性流体の定常運動を記述する方程式)の軸対称解がクーロン波動関算を用いて表せることを示し,その解に対するストークス流れ関数が直交関数系を成したり,積分変換の核となることを示した.本研究の目的は,流体力学分野で必ずしもよく知られているとは言えないツーロン波動関数の性質を駆使し,流体運動の問題を解明することにある.本年度は,円管ポアズイユ流の安定性について,微小撹乱の複素位相速度の分布をH.Skovgaard (1966)による合流型超幾何関算(クーロン波動関数)の漸近形から説明することを試みた.その漸近形は,ベッセル関数またはエアリー関算といった,性質が比較的よく知られている特殊関数で表されるので,扱いが容易であるが,これまで誰も利用していなかった.研究の結果,P.J.Schlnid& D.S. Henningson(1994,2001)が数値計算によって示した複素位相速度のY字状分布を解析的に説明することに成功し,論文として発表することができた.クーロン波動関数を含む合流型超幾何関数の漸近形を用い,円管ポアズイユ流に対する軸対称微小撹乱の複素位相速度分布を解析的に論じた前年度の結果を発展すべく,軸対称性をもたない微小撹乱の複素位相速度について調べた.P.J. Schmid & D.S. Henningson(1994, 2001)は数値計算により,軸対称でない場合も軸対称である場合と同様,微小撹乱の複素位相速度は複素平面上でY字状に分布することを示したが,現在までにその解析的説明はなされていない.軸対称でない撹乱の場合,その時間発展を表す方程式系は単独6階常微分方程式に直すことができるが,それに対して既存のWKB解析は使えない.そこで,軸対称撹乱に対する複素位相速度分布との類似性に着目しつつ,新たな手法を調査・模索したが,今年度で結果を出すのは難しかった.今後,継続して調べていきたい.今年度に取り組んだもう1つのテーマは,合流型超幾何関数のベルトラミ流への応用である.

ベルトラミ流とは流体の速度と渦度が平行になる流れのことで,定常オイラー方程式の解の1グループを成す.速度と渦度の比が定数の場合,ベルトラミ流はベクトル・ヘルムホルツ方程式の解を使って得ることができる.放物面体座標において,スカラー・ヘルムホルツ方程式の解は合流型超幾何関数を用いて表されるので,それを用いることにより,合流型超幾何関数を含むベルトラミ流が得られる.これに関連する新たな知見が得られたが,論文として発表するには不十分で,現在,研究を続行中である.
末梢血造血幹細胞移植療法に関する基礎的および臨床的研究

難治性小児悪性腫瘍の治癒をめざした治療法としての、末梢血幹細胞移植療法の基礎的および臨床的研究を行った。臨床的研究では、難治性急性白血病6例、固形悪性腫瘍4例に末梢血幹細胞移植を行った。結果は全例で生着が得られ、同種骨髄移植に比し速やかな造血能の回復を認めた。治療効果は難治性急性白血病6例中4例、固形腫瘍4例中2例が無病生存中であり、治癒が期待される。これらの症例は従来の治療では治癒する可能性は少なく、超大量の抗癌剤療法と末梢血幹細胞移植の効果と考えられる。末梢血幹細胞採取については、これまで化学療法後に複数回の採取を行ったり、化学療法を繰り返した後には採取効率が不良であると報告されていたが、今回の研究からは複数回の採取や長期の化学療法後でも、必ずしも採取率は悪くないという結果が得られた。また、化学療法後採取の至適時期については白血球が十分に回復した時期でも1回のアフェレーシスで多量の幹細胞が回収できた場合もあり、アフェレーシスの時期は症例や採取前の化学療法またその時の患児の状態などにより変動すると考えられた。この結果より一回の採取量が少なくとも、頻回の採取を行えば、必要幹細胞数が得られると考えられた。基礎的研究に関しては造血幹細胞の濃縮については50100倍の濃縮率が得られたが、操作段階での細胞の損失量が多く、濃縮幹細胞移植の臨床応用には更に検討が必要と考えられた。二次性コロニー形成については大型CFU-mix由来コロニーより回収した細胞にてコロニー形成を行った場合CFU-GMの形成を認め、末梢血幹細胞にもself-renewalityのあることが判明した。末梢血CD34陽性細胞とCFU-GMの間に、一定の関係が認められ、末梢血幹細胞量の定量法としてコロニー形成法にかえてCD34の測定で行える可能性が示唆された。今年度は急性白血病(acute leukemia)4例,神経節芽腫1例(316才)で末梢血幹細胞(PBSC)採取および臨床応用を行った。幹細胞採取は化学療法終了後,骨髄回復の見られ始めた時期(1421)に開始した。移植は簡易型無菌装置を用いた一般個室で行った。前処置として,急性白血病の4例にはBusulfan 4mg/kg/day×4,VPー16 60mg/kg,ACNU 200mg/sqm/day×2(BVA),神経節芽腫の1例にはMelphalan 180mg/sqmを用いた。移植は凍結保存しておいた単核細胞を急速解凍し輸注した。症例により移植前あるいは後にGーCSFを使用した。得られた幹細胞数はそれぞれ,7回の化学療法・計13回の採取で2.2×10AA5BBCFUーGM/kg,3回の化学療法・計14回の採取で3.7×10AA5BBCFUーGM/kg,2回の化学療法・計2回の採取で9.8×10AA5BBCFUーGM/kg,3回の化学療法・計7回の採取では13.8×10AA5BBCFUーGM/kgであった。急性白血病の2例において真菌感染症等のため次の化学療法を開始することができず,治療終了後最大5週間まで幹細胞採取を続けたが,白血球数の十分回復した時期でも多数の幹細胞(1回の採取で5.5×10AA5BBCFUーGM/kg)が得られた。

末梢血幹細胞移植(PBSCT)にはそれぞれ2.2×10AA5BB,3.5×10AA5BB,5.3×10AA5BB,8.8×10AA5BB,1.4×10AA5BBCFUーGM/kgを用いた。生着は全例に認められ,白血球数1000/mmAA3BBに至る期間は移植後812日,好中球数500/mmAA3BBに至る期間は913日,血小板輸注の最終日は915日であった。5例中3例は無治療で再発なく生存中である(移植後309,253,11日)。1例は移植後20日頃より赤血球および血小板が減少し,64日目に間質性肺炎で死亡したが,剖検所見では再発は認めなかった。1例は163日目に骨髄再発した。末梢血造血幹細胞アフェレ-シスの至適時期を決定するために化学療法終了後の末梢白血球回復期から末梢血幹血胞アフェレ-シスを行い、CFU-GM,CFU-mix,BFU-Eの測定を行った。造血幹細胞の回収率は化学療法終了後、1421日頃に多く認めたが、従来の報告と異なり白血球が十分に回復した時期でも1回のアフェレ-シスで5.5×10^5CFU-GM/kgという多量の幹細胞が回収できた場合もあり、アフェレ-シスの時期は症例や採取前の化学療法またその時の患児の状態などにより変動すると考えられた。CD34抗体を用いた免疫ビ-ズ法による造血幹細胞の濃縮は臍帯血や骨髄の場合はあらかじめT,Bリンパ球を抗体を用いて除去する必要があったが末梢血幹細胞の場合はリンパ球の除去を行わなくても濃縮が可能であった。二次性コロニ-形成については大型CFU-mix由来コロニ-より回収した細胞にてコロニ-形成を行った場合CFU-GMの形成を認め、末梢血幹細胞にもself-renewalityのあることが判明した。末梢血幹細胞移植後のリンパ球機能(4/8比,NK活性,Mitogenに対する芽球化)はウベニメクス投与により改善した。臨床的には神経芽腫2例、急性非リンパ性白血病4例に超大量化学療法の後にPBSCTを行った。輸注幹細胞数はそれぞれ1.4×10^5,2.7×10^5,2.2×10^5,3.5×10^5,5.3×10^5,8.8×10^5CFU-GM/kgである。幹細胞の生着は全例に認め、白血球数1,000/mm^3に至る期間は913日、血小板輸血の最終日は915日であった。6例中4例は無治療で再発なく生存中である。1列は原疾患の再発、1例は合併症(間質性肺炎)にて死亡した。現在更に、急性白血病3例、固型腫瘍2例で末梢血幹細胞保存中であり近日中に移植を予定している。CD34抗体による末梢血造血幹細胞の濃縮はCFU-GMにおいて60倍、CFU-Mixにおいて75倍、BFU-Eにおいて178倍と良好な濃縮率が得られた。しかし、操作段階での細胞の損失が大きく、最終の総幹細胞量は濃縮前よりも減少した。濃縮幹細胞移植の臨床応用には、さらに濃縮方法の検討が必要である。末梢血単核細胞中のCD34陽性細胞とCFU-GMの間には一定の関係があると考えられ、コロニー形成法にかえてCD34陽性細胞の測定が幹細胞量の定量になる可能性が示唆された。臨床研究では移植例が急性白血病6例、固形腫瘍4例となり、さらに4例が移植の予定となっている。生着は全例で得られ、同種骨髄移植に比較して速やかであった。治療効果は難治性急性白血病6例中4例、固形腫瘍4例中2例に長期の無病生存が得られている。とくに急性白血病については、同種骨髄移植と共通の大量Busulfan,VP-16,ACNU(BVA)の前処置にて行っているが、同等の無病生存率を得ている。末梢血幹細胞の採取効率については、従来の報告と異なり、一回の化学療法後の複数回採取や長期の化学療法後の採取においても採取可能であった。
ピラミッド微小光共振器を用いた量子ドット励起子状態のコヒーレント制御に関する研究

微小光共振器中で量子ドットの励起子と光子の結合を強め、励起子状態をコヒーレントに制御することを目指して研究し、発光寿命より10倍長いスピンフリップ時間、磁場印可無しで光子円偏光-電子スピンー光子円偏光へ効率92%の高い量子状態変換,金属共振器の開発とこれによる量子ドット励起×光子取り出し効率の40倍改善などの成果を得た。光子を用いた量子計算や量子暗号通信では,位相関係も含めて真に同じ単一光子状態のパルス列を発生する必要があり,そのコヒーレント制御はその基礎を築く重要なマイルストーンとなる。その鍵を握るのが電子系と光子が結合して両者の状態間をコヒーレントに周期的に遷移するラビ振動の制御である。当該研究では,これまで研究を進めてきたピラミッド型を中心とした3次元微小光共振器内部に小数の量子ドットを埋め込み,共振器効果による光・電子相互作用の増大,材料の選択による励起子振動子強度の増大により,真空場ラビ分裂の観測を目指している。今年度はこれまで以上に高い共振Q値を持つ光共振器の開発と単一量子ドット分光,単一光子発生の確認を進めた。これまでのGaAs基板上に成長したZnSピラミッド共振器では,共振波長の400nm付近ではGaAsが吸収媒質となることから,これを透明媒質からなる分布反射ミラーとする検討を加えた。その結果,分布反射ミラーが95%くらいの高い反射率を有していても,ZnSピラミッドとの反射位相が適当な条件にならないと,位相関係によって反射率が低下する課題が生じた。この問題を理論的に検討したところ,分布反射ミラーの周期を2030周期に増して,反射率もさらに増大すれば,位相関係によらず高い反射率を維持し,ピラミッド共振器の特性が向上することがわかった。一方,光子の発生を制御する量子ドットについて,メサ構造により作製した単一量子ドットの分光スペクトル測定,その励起強度依存性,温度依存性などの基礎特性を検討し,さらに単一量子ドットから発生する光子が一度に一つずつ発生していることを,いわゆるHBT相関測定系を用いた2次の光子相関測定におけるアンチバンチング特性から確認した。今年度はこれまでの5000より高い共振Q値を持つ光共振器の開発として、昨年度の分布反射ミラー(DBR)によるピラミッド底面の反射率向上の検討を進めた。昨年度の実験結果の理論解析によると、反射率90%から99%程度に高められるとピラミッド共振器とDBRの位相関係に余り依存せず高い反射率を保つことが分かった。これを実現するために、ブレーメン大学との共同研究を行い、ZnSe/MgS超格子を用いた99.9%の反射率を持つDBRを形成し、この上にピラミッド構造の選択成長の検討を進めている。現在のところ成長前の表面クリーニングの最適化を最適化することに傾注している。また材料的な観点からは振動子強度の大きな酸化物半導体について検討し、ZnO表面にCdOの量子ドットを形成することに初めて成功した。この酸化物量子ドットを利用することができれば、振動子強度の増大によって電子系と光子系の強結合状態を実現できるパラメータ範囲をさらに広げることができ、真空ラビ分裂をより再現性よく実現できる期待が高まる。微小光共振器へ光子を入出力する効率を上げる方法として、ソリッドイマルジョンレンズ(SIL)の検討を進めた。大気中から入射する光はその波長程度に回折広がりを示すため、波長程度の大きさしか持たないピラミッド共振器(他の共振器でも同じ問題が起こるが)との結合効率が低下する。SILを用いることによって半値全幅をSIL無しの1/4である190nmまで収束できることを示し、さらに検討を続けている。また単一量子ドットの形成、その単一光子発生過程についても詳細に検討し、単一光子レベルでのコヒーレント制御の検討を進めつつある。電子系と光子の相互作用を,その位相関係も含めてコヒーレントに制御することを目指した研究が活発化している。これが可能になれば,電子系の波動関数そのものを,位相も含めてコヒーレントに制御することができる。今年度は,単一量子ドットから発生する励起子分子-励起子の時系列発光において,両者に強い偏光相関があることを偏光相関測定から確認した。またその特性のレート方程式解析より,励起子状態間のスピン反転時間は3.6nsと発光寿命の1nsよりも長く,スピン状態が比較的安定に保たれることを見いだした。さらに量子ドットに隣接する濡れ層(WL)を円偏光励起することにより,量子ドットから60%程度の高い円偏光度を持った単一光子が発生できることを見いだした。これは量子ドットに共鳴しないWL励起で磁場を印可しない状態で観測された世界最高の円偏光度である。