hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超音波による骨密度二次元断層画像技術の確立及び骨粗鬆症診断システムの開発

またこのようなセラミック材料の超音波伝搬特性を計測し、海綿骨と相似な特性を持つことを明らかにした。(佐藤、細川が担当)(5)超音波画像の分解能向上:送波器、受波器の時間分解能を向上させるため、音場内におけるパルス波の伝搬特性を解析した。また超音波音場のインパルス応答および集束点近傍のインパルス応答を理論的に解明した。これによって送波器、受波器の設計基準が明確になり分解能向上が可能となった。(大谷が担当)超音波画像を正確に評価するための生体擬似材料(ファントム)の開発および分解能向上のための音響整合材の開発を行った。(松川が担当)1.高分解能骨密度二次元断層画像装置:集束性高分解能送波器および高分解能受波器を開発し,集束点において半値幅1.6mmの分解能を得た.これによって機械的二次元走査によって海綿骨試料(in vitro)および被験者の橈骨遠位端(in vivo)の骨密度二次元画像表示を実現した(同志社大,堀場製作所).2.海綿骨内部微細構造,骨梁構造体の弾性定数および骨密度の定量評価:(1)二次元走査で取得した海綿骨透過超音波の高速波成分および低速波成分の伝搬速度および振幅と骨密度の関係を明らかにした.伝搬速度と振幅の二次元分布画像とX線マイクロCT法による骨密度画像と比較し,超音波法の評価を行った(同志社大,滋賀医大).(2)超音波法の超音波伝搬径路をモデル化し,骨量(骨密度)と弾性定数を音響パラメータおよび電気音響変換パラメータを用いて定式化し,骨密度と弾性定数を定量計測する手法を示した(同志社大).(3)超音波透過波データを用いて骨密度二次元画像表示のためのソフトの開発を行った(堀場製作所).3.海綿骨構造および骨の力学的強度の検討:海綿骨の三次元骨梁構造の解析(滋賀医大)および骨の荷重特性と破壊特性の解析(同志社大,京都府立医大)を行って超音波法による骨密度計測値を比較し検討を行った.4.模擬生体材料および人工骨の開発と評価:超音波法による計測値の校正に用いる生体模擬海綿骨材料(多孔性ハニカムセラミック)の超音波伝搬特性の解析(明石工業高等専門学校),生体模擬軟組織材料の超音波物性の解析(同志社大),ワラストナイト結晶質セラミックスによる人工骨の試作と解析(京都市工業試験場)などを行った.5.本研究の今後の展開:本研究の成果を実用化させるには更に多数の臨床データを収集し解析を行って骨密度の計測値の確度を向上させねばならない.本研究計画の成果は新産業の創生を目指して科学技術振興事業団の委託開発課題「超音波二波計測による骨強度計測システム」に選定され更に展開を進めている.2001年度(平成13年度)の研究成果1.高分解能二次元高密度画像装置:集束性高分解能送波器および高分解能受波器を完成させ、集束点近傍で約2mmの分解能を得た。これによって海綿骨の骨密度の加in vivo二次元断層画像の表示が可能となった(同志社大、堀場製作所)。2.海綿骨内部微細構造および骨密度の評価:(1)二次元で取得した海綿骨透過超音波の高速波成分と低速波成分について、伝搬速度と振幅と骨密度の相関関係を求め、骨密度画像の表示を得た。得られた超音波骨密度画像は微細X線CT法による骨密度画像と比較し、超音波法の評価を行った(同志社大、滋賀医大)。(2)音響管法を用いて海綿骨の音響定数を正確に計測する方法を開発し、海綿骨透過超音波の解析に必要な音響定数を計測した。この結果、超音波法による骨密度計測値の信頼性が向上した(同志社大)。(3)超音波透過波データを用いて二次元骨密度画像表示を行うためのソフトの開発を行った(堀場製作所)。
自己免疫性糖尿病における自己抗原の提示及び認識機構に関する研究

NODマウスは、自己免疫性糖尿病を自然発症するヒトI型糖尿病のモデルマウスである。我々はこれまで、NOD-scidマウスをレシピエントとして用いた移入実験から、NOD由来のCD4T細胞の移入或は複数の膵島反応性CD4T細胞クローンの同時移入によって糖尿病を誘導できるが、単一CD4T細胞クローンでは糖尿病を移入できないことを明らかにしてきた。この事実は、効率的な糖尿病の発症には膵島反応性CD4T細胞の抗原特異性或は機能の多様性が必要である可能性を示している。今年度の本研究では、これらCD4T細胞クローンの機能解析を行った。その結果、調べた5種のクローンのうち2クローンは、IFNγを生産するがIL-4,IL-5,IL-6,IL-10を産生せず、FAS依存性の細胞障害能を有する典型的なThl細胞であった。一方、3クローンはIFNγに加えIL-6とIL-10を産生する細胞であった。従って、膵島反応性CD4T細胞には少なくとも2種の機能的サブセットが存在すると思われる。最近、副刺激分子の一つCD40が体液性免疫だけでなく細胞性免疫の成立にも関与している可能性が考えられている。CD40欠損マウスを、NODにかけ合わせCD40欠損NODマウスを作成した。このCD40欠損NODマウスでは糖尿病は発症は認められなかった。一方、糖尿病を発症したNODマウスの脾細胞をX線照射したNODマウス或はCD40欠損NODマウスに移入したところ、何れのレシピエントマウスにおいても糖尿病の発症が認められた。この結果は、CD40-CD40L相互作用が標的臓器の破壊に直接係わるエフェクター相ではなく、むしろ自己反応性T細胞が出現する初期相において機能していることを示唆している。
勤労者における環境タバコ煙暴露とシックビルディング症候群

多彩な不定愁訴によって特徴づけられるシックビルディング症候群と受動喫煙との関連を、室内で働く勤労者において、疫学的に明らかにすることを主目的とした。初年度には日本語版調査票の開発およびその評価のため、北欧を中心に頻用されているシックビルディング症候群および室内環境についての質問票を翻訳した。質問票の再現性および症状出現の季節変動を検討するため、室内で大半を過ごす事務職員100数名の協力を得て、1999年8月より翌年4月までに計5回、繰り返し調査を実施した。職員3000名を対象にした本調査は、実施が事業所の都合で遅れ、2001年2月末に実施することとなった。この間、過去に実施した同規模の疫学調査データから事務系職員のみを対象にした解析をすすめ、この結果を北欧の研究者とともに討議のうえ、論文作成までを協同ですすめた。これらにより以下の知見が得られた。1.日本人の勤労者にも、北欧・北欧と同様にシックビルディング症候群に特徴的な症状を多くみとめられる。2.季節やビルのタイプによって、症状の出現頻度や症状のパターンに特徴がみられる。3.職場での環境喫煙暴露とシックビルディング症候群とに有意な関連性を認めた。目・鼻・喉の粘膜刺激症状と皮膚症状については量-反応関係を認めた。疲労などの全身症状との関連は明らかでなかった。4.粘膜刺激症状の多くは、事務室内での喫煙を禁止した職場では、自席で喫煙できるなどの喫煙制限が緩やかな職場と比べ、有意に低下していた。5.環境喫煙暴露以外にも、性、アレルギーの既往、残業、VDT作業、職場精神的ストレス、睡眠、運動習慣など、職業・生活要因の多くの因子との関連を認めた。以上より、室内労働者はシックビルディング症候群のリスクをもつこと、受動喫煙はそのリスク要因であること、さらに季節変動とともに多くの職業・生活要因と関連が見られることが明らかとなった。また喫煙対策をすすめた職場では症状が少なかった。これらの関連性が因果関係によるものかどうかについて、客観的指標を取り入れて、介入研究を含む経時的な疫学調査法を用いて明らかにすることが今後の課題である。多彩な不定愁訴によって特徴づけられるシックビルディング症候群と、依然日本の職場で多くみられる受動喫煙との関連を疫学的に明らかにすること主目的とした。今年度は、そのための日本語版調査票の開発およびその評価のため、北欧を中心に頻用されているシックビルディング症候群および室内環境についての質問票を翻訳し、そのテスト版を用いて事務職員数名にプレテストを実施した。被検者の意見などにより、不適切な用語を修正した。質問票の再現性および症状出現の季節変動を検討するため、室内で大半を過ごす事務職員100数名の協力を得て、1999年8月より今年3月までに計4回(夏期、その1ヶ月後、秋期、冬季)の繰り返し調査を実施した。調査票の回収率は100%である。なお、実施に当たっては、北欧の研究機関に出向き、調査手順についてのレビューを受け、いくつかの点について具体的な改善提案を受けた。予備的な解析では、ビルのタイプ(窓が開閉可能かどうか)や季節によって、症状の出現頻度や、症状のパターンに特徴がみられることが伺われた。次年度は、まず春期の調査を実施し、この1年間分のデータを整理・電算入力・集計する。その後、この調査票の開発者であり、かつ現場で多くの調査実績を持つ北欧の研究者とともに季節変動について解析・検討する予定である。またこの調査票を用い、職場受動喫煙とシックビルディング症候群との関連性を検討するため、過去の調査データを再解析し、また自治体の協力を得て、新たな調査を企画・実施する予定である。

以上より、室内労働者はシックビルディング症候群のリスクをもつこと、受動喫煙はそのリスク要因であること、さらに季節変動とともに多くの職業・生活要因と関連が見られることが明らかとなった。また喫煙対策をすすめた職場では症状が少なかった。これらの関連性が因果関係によるものかどうかについて、客観的指標を取り入れて、介入研究を含む経時的な疫学調査法を用いて明らかにすることが今後の課題である。
カルシウム透過性チャネルを標的とした血管平滑筋増殖制御法の確立

1)GRC-1の発現に関する研究GRC-1はIGF-Iにより調節されるCa^<2+>透過性チャネルであるが、非刺激時には主に細胞内プールに存在するが、刺激を受けるとPI-3キナーゼ依存的な機構により細胞膜上にトランスローケーションするという特徴がある。培養血管平滑筋細胞での発現を検討した結果、収縮型の平滑筋では発現は少ないが、増殖型に形質変換するとその発現が大きく増加することが明らかになった。また増殖型の平滑筋細胞にアンチセンスGRC-1を導入してその蛋白発現をほぼ消失させた場合にも、約50%程度のCa^<2+>透過性チャネル電流が残存した。この結果から増殖型平滑筋細胞ではGRC-1がCa^<2+>透過性チャネル電流の約50%を占めていると推定された。アンチセンス法によりGRC-1の発現を抑制してもCa^<2+>透過性チャネル電流が存在することからGRC-1以外のチャネルの存在が推定される。そこで他のCa^<2+>透過性チャネル分子を検索した結果、新たにGRC-2,および3と名付けた新規の遺伝子を同定した。これらをCHO細胞に発現したところ、Ca^<2+>透過性のある非選択性陽イオンチャネル活性が認められた。またそのCa^<2+>電流はIGF-Iの投与により数倍に増加したことから、これらが新規のIGF-Iにより活性化されるCa^<2+>透過性チャネル分子をコードする遺伝子であることが判明した。2)GRC-1以外のCa^<2+>透過性チャネルアンチセンス法によりGRC-1の発現を抑制してもCa^<2+>透過性チャネル電流が存在することからGRC-1以外のチャネルの存在が推定される。
離散可積分系の行列式解の漸近解析とその数値計算アルゴリズムへの応用

近年,可積分系理論の数値計算への応用が見出され,可積分な離散戸田方程式と数学的に等価なquotient-differenceアルゴリズムは3重対角行列の固有値計算アルゴリズムとして国際標準となっている.最終年度は,離散戸田方程式の拡張と見なせる離散ハングリー戸田方程式及びその非自励版に対して,一般解の構造や関連する固有値問題を明らかにし,正値性が崩れる場合でも,解の一部が離散時間極限において帯行列の固有値に収束することを示した.これは可積分系由来の固有値計算アルゴリズムの広範な実用化には欠かせない進展である.これらの成果については,国際会議発表を経て,離散ハングリー戸田方程式については平成29年5月にEast Asian Journal on Applied Mathematics誌に,非自励版については平成30年1月にJournal of integrable Systems誌においてそれぞれ採録された.また,非自励な離散ハングリー戸田方程式に現れるシフトパラメータの連続極限で得られる力学系が,帯行列に関するラックス表示をもつことを明らかにした.これは離散可積分系由来の固有値計算アルゴリズムの背景には,保存量をもつラックス型力学系が存在することを意味しており,ラックス表示の観点から新しい固有値計算アルゴリズムへの応用が期待される.この結果は現在,学会発表を経て,海外の専門誌に投稿中である.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。離散可積分系研究に基づき,離散可積分系の特殊なクラスである離散ハングリー可積分系に焦点を当て,行列式解の観点から漸近解析を行った.複数種の生物に対する捕食関係を記述する離散ハングリーロトカ・ボルテラ(dhLV)系の解が,カソラチ行列式を用いて記述できることから,離散パラメータを正の値に限ることなくdhLV系の収束性を明らかにした.数理生物学的には,本来dhLV系のもつ離散パラメータは正であるが,この成果により離散パラメータが負の値であっても,漸近的に収束することを示した.これはdhLV系に基づいて定式化された固有値計算のためのdhLVアルゴリズムにおいて,原点シフトを導入した場合の収束性を保障したことになる.dhLV系とは別に興味深い離散ハングリー可積分系として,離散ハングリー戸田(dhToda)方程式がある.dhToda方程式は,離散可積分系を代表する離散戸田方程式の一般化の一つであり, dhLV系と同様にカソラチ行列式を用いて解が表現されるが,初期値のもつ任意性や関連する固有値問題など未解明な部分が多い,そこで,行列式解に現れる数列の観点から離散戸田方程式を見直し,一般化することでdhToda方程式の解明を試みた.その結果,2種類の時間変数をもつ数列の導入によって,複数の離散可積分系の行列式解と,離散時間極限での収束性を同時に捉えることに成功した.また,カソラチ行列式の成分がフィボナッチ列を成すとき,任意の離散時間でカソラチ行列式がフィボナッチ性を保存することを見出し,dhLV系の特殊解が,離散時間極限で黄金比を拡張した値に収束することを示した.これは,数理生物モデルとフィボナッチ性の密接な関わり合いを示しているだけでなく,行列式解に潜む数列の満たす線形方程式が,離散可積分系に強い制約を与えることを示唆している.平成27年度において離散可積分系の行列式解の漸近解析とその応用の研究において以下の複数の成果を得た。まず、離散ハングリーロトカ・ボルテラ(dhLV)系のカソラチ行列式解に対して,カソラチ行列式の漸近展開定理により,ゼロ割が起きない場合には,離散パラメータを正の値に限ることなくdhLV系の漸近的収束性を示した.これはdhLVアルゴリズムの実用化に不可欠な原点シフトの導入を可能とする数学的性質である.この研究成果についてまとめた論文が平成27年8月にCogentMathematics誌において採録された.つぎに,2種類の時間変数をもつ数列によって離散戸田方程式とその行列式解の離散時間極限での収束性を解明したが,これは離散ハングリー戸田(dhToda)方程式の漸近解析に有効と期待される.この成果については、現在、海外の専門誌に投稿中である.一方、カソラチ行列式の成分がフィボナッチ列であるとき,カソラチ行列式もまたフィボナッチ列となることに注目して,dhLV系の特殊解が離散時間無限大の極限で黄金比を拡張した値に収束することを示した.この結果についても国際会議発表を経て海外の専門誌に投稿中である.非線形な波動現象を表わすソリトン解をもつ可積分系の離散化によって導かれる離散可積分系の解は,一般に行列式の組み合わせで表現される.これまでの研究において,離散可積分系の解に現れる行列式の離散時間極限における漸近展開に基づき,離散可積分系の特殊なクラスである離散ハングリー可積分系に焦点を当て,その解の漸近解析を行ってきた.離散ハングリー可積分系において,番号付き箱玉系と呼ばれるセルオートマトン系の一種を逆超離散化して得られる離散ハングリー戸田(dhToda)方程式がある.dhToda方程式は離散可積分系を代表する離散戸田方程式の一般化の一つであり,これまで数値解析の観点からは数多く議論されているものの,行列式を用いた解の表現,初期値のもつ任意性や関連する固有値問題などは十分に解析されていなかった.

そこで,これまでの研究から得た知見を踏まえて,dhToda方程式の解析を試みた結果,境界条件に対応した線形方程式を満たす数列を通して,行列式を用いた一般解や固有値問題を捉えることに成功した.また,dhToda方程式の解の一部が,離散時間極限で,dhToda方程式の初期値から与えられる帯行列の固有値に収束することも明らかにした.さらに,数列の時間変数を2種類に拡張することで,陰的シフト付きの固有値計算アルゴリズムに対応するdhToda方程式の非自励化にも成功しており,同時に,非自励なdhToda方程式についても,行列式を用いた解の導出や2種類の離散時間変数極限における収束性,複数種の生物の捕食関係を捉えた離散ハングリーロトカ・ボルテラ系とのベックルンド変換も明らかにしている.可積分な離散戸田方程式(dToda)との対応が知られているquotient-difference (qd)アルゴリズムは3重対角行列の固有値計算アルゴリズムとして実装され国際標準となっている.dTodaのある種の拡張であるdhTodaに着目し,正値性が成り立たない場合でも,解の一部が帯行列の固有値に収束することを明らかにした.これは可積分アルゴリズムの枠組みを根本から変える可能性のある結果である.解析が困難であった非自励型dhTodaやdhTodaとベックルンド変換で結ばれるdhLV系についても解の導出や収束性の証明を与え,国際学術論文誌に投稿準備中である.以上のように,新しい固有値計算アルゴリズムへの応用を見据えた離散可積分系に関する研究において重要な進展があったと考えられる.近年,可積分系理論の数値計算への応用が見出され,可積分な離散戸田方程式と数学的に等価なquotient-differenceアルゴリズムは3重対角行列の固有値計算アルゴリズムとして国際標準となっている.最終年度は,離散戸田方程式の拡張と見なせる離散ハングリー戸田方程式及びその非自励版に対して,一般解の構造や関連する固有値問題を明らかにし,正値性が崩れる場合でも,解の一部が離散時間極限において帯行列の固有値に収束することを示した.これは可積分系由来の固有値計算アルゴリズムの広範な実用化には欠かせない進展である.これらの成果については,国際会議発表を経て,離散ハングリー戸田方程式については平成29年5月にEast Asian Journal on Applied Mathematics誌に,非自励版については平成30年1月にJournal of integrable Systems誌においてそれぞれ採録された.また,非自励な離散ハングリー戸田方程式に現れるシフトパラメータの連続極限で得られる力学系が,帯行列に関するラックス表示をもつことを明らかにした.これは離散可積分系由来の固有値計算アルゴリズムの背景には,保存量をもつラックス型力学系が存在することを意味しており,ラックス表示の観点から新しい固有値計算アルゴリズムへの応用が期待される.この結果は現在,学会発表を経て,海外の専門誌に投稿中である.2種類の時間変数をもつ数列の導入は,離散可積分系とその行列式解の導出に加え,離散時間極限での漸近挙動までを説明可能にする.
自己組織化によるバァッファー層の転位分布の均質化

有機金属気相成長(MOCVD)法でGaAs基板上にInGaAs層を成長させた。バァッファー層はグレーデッドバァッファー層とした。オフ基板上に成長させると表面モホロジーが良くなることが解っていたので、In組成を高くすることを試みた。通常の成長温度である600°C周辺では組成が0.5になるとひどい表面になった。ガス流量などを変化させて最適化を試みたが、うまくいかなかった。断面TEM観察の結果、バァッファー層中の組成0.4以上の領域で転位の分布が乱れていることが解った。残留ひずみが、組成が高くなると急激に増加することも解った。残留ひずみを軽減するためには成長温度をあげればよいと考えられるが、温度を上げると表面が荒れる可能性が高くなり、グレーデッドバァッファー層を厚くしなければならない。これは工業的には好ましくない。そこで表面荒れを抑えるために成長温度を下げることを検討した。600°Cから下げていくと表面モホロジーは悪化した。これは残留ひずみが増加し、かつ相分離現象が顕著になったためである。500600°Cで鏡面は得られなかった。500°C以下にすると表面モホロジーが良くなっていくことを発見した。450°Cで鏡面のInGaAsが得られた。組成が0.5であった。断面TEM観察を行ったところ、最上層中の貫通転位は減少していることが確認できたバァッファー層中の転位の分布は異常なかった。PL(フォトルミネセンス)測定を行った。発光強度は強く、結晶性も良いことが解った。さらに温度を下げるとどうなるか興味がもたれる。そこでガス原料を変化させ、450°C以下成長を試みた。表面モホロジーはさらに良くなることを明らかにした。GaAsオフ基板上にInGaAsをMOCVD(有機金属気相成長)法で成長させた。グレーデッドバァッファー層を途中に使用した。成長層をX線回折で評価した。オフ基板を使用することにより、InGaAs層中の転位の分布は均質化する方向に向かうことが解った。研究目的の一つは、オフ基板を使用することにより達成された。転位分布の均質化により表面のクロスハッチパターンはより細かくなり、表面荒さは減少したと考えられる。表面荒れの減少度はオフ基板のオフ方向に依存していることが発見された。ジャスト基板上でも時々平坦なInGaAs層が得られたが、再現性はきわめて悪かった。In組成が0.35のInGaAs中の貫通転位密度を平面TEM観察で評価した。ジャスト基板上に比べ、オフ基板上のInGaAs中の貫通転位密度は明らかに少なかった。また上記試料に対してPL測定を行った。オフ基板の方がジャスト基板よりもきわめて強くかつ再現性よくInGaAsが光っていた。以上のことから、オフ基板上では転位導入分布が均質化しているために、結晶性(面方位分布)が良くなっていて、貫通転位密度が減少していると考えられる。モデル計算では導入転位数は結晶方向によらないと予想されるが、実験結果ではオフ方向に垂直な転位が優先的に導入されるようである。転位導入は応力だけではなく、表面のステップがきっかけになっているのではないかと考えられる。転位を傾斜断面TEMで観察した。グレーデッドバァッファー層中の成長初期段階から転位の増殖が頻繁に観察された。成長の最初の段階で転位分布がほとんど決まっている可能性がある。この部分を次年度明らかにする。

MOCVD法でも高品質InGaAs/GaAsは作製可能であることがはっきりした。有機金属気相成長(MOCVD)法でGaAs基板上にInGaAs層を成長させた。バァッファー層はグレーデッドバァッファー層とした。オフ基板上に成長させると表面モホロジーが良くなることが解っていたので、In組成を高くすることを試みた。通常の成長温度である600°C周辺では組成が0.5になるとひどい表面になった。ガス流量などを変化させて最適化を試みたが、うまくいかなかった。断面TEM観察の結果、バァッファー層中の組成0.4以上の領域で転位の分布が乱れていることが解った。残留ひずみが、組成が高くなると急激に増加することも解った。残留ひずみを軽減するためには成長温度をあげればよいと考えられるが、温度を上げると表面が荒れる可能性が高くなり、グレーデッドバァッファー層を厚くしなければならない。これは工業的には好ましくない。そこで表面荒れを抑えるために成長温度を下げることを検討した。600°Cから下げていくと表面モホロジーは悪化した。これは残留ひずみが増加し、かつ相分離現象が顕著になったためである。500600°Cで鏡面は得られなかった。500°C以下にすると表面モホロジーが良くなっていくことを発見した。450°Cで鏡面のInGaAsが得られた。組成が0.5であった。断面TEM観察を行ったところ、最上層中の貫通転位は減少していることが確認できた。バァッファー層中の転位の分布は異常なかった。PL(フォトルミネセンス)測定を行った。発光強度は強く、結晶性も良いことが解った。
北東アジア新石器時代の広領域分散型社会における相互影響の解明に向けた考古学研究

1.研究目的:本研究では北東アジア新石器時代の狩猟採集民社会の社会的仕組みについて検討を行う。特に旧石器時代から新石器時代への移行期及び完新世以後に初めて訪れる寒冷化イベントの影響が考えられている更新世終末から完新世初頭頃の狩猟採集民社会の集団接触や地域間関係を読み取るために、土器研究を主軸として石器や年代学を含めた検討を行う。2.研究方法:ロシア及び日本(北海道・東京)において資料の実見調査及び文献調査を実施した。(1)ロシア: H26年6月末から7月上旬までサハリン国立大学と東京大学文学部考古学研究室の国際共同調査に参加し、8.2Kaイベント前後の遺跡資料調査を実施した。また、ハバロフスク州及びサハ共和国への資料調査を予定していたが、いずれも受入先ロシア人考古学者が病気のため調査を実施できなかったため、H27年2月下旬にノボシビルスク市のロシア科学アカデミーシベリア支部において、グロマトゥーハ遺跡、ノボペトロフカ遺跡等の新石器資料を土器、石器、年代学を中心に検討を進めた。(2)日本:H26年8月に東京大学常呂実習施設において石刃鏃関連資料の調査を行い、北海道大学(H26年5月)及び首都大学東京(H27年1月)でシベリア地域の文献調査を実施した。3.研究成果:(1)サハリン島及び北海道島の完新世初頭頃(新石器時代前期に相当)の調査では、8.2Kaイベント頃の「石刃鏃文化」は三地域の関係性を把握した。また、アムール中流域調査では、従来土器・年代値上の時間的な位置づけや石器組成の内容など不明瞭であり、シベリア・極東地域を含めた北東アジア新石器文化の集団間関係を考える上でも多くの問題を抱えていたが、今回の調査で過去の資料や再調査資料を含めて再検討を行い、周辺地域との対比を行った。今後は、現地のロシア人考古学者らと土器・石器・年代学を含めた国際共同調査の成果として公表する予定である。
質量分析法による大きな糖質の構造解析,タンパク質との相互作用及び糖包接錯体の解明

1.研究の目的:質量分析法を用いて糖鎖とタンパク質との特異的相互作用を解明すること.われわれはこれを(1)タンパク質と相互作用をする糖鎖(リガンドあるいは受容体)の構造解析,(2)特異的非共有結合によるコンプレクスの検出,(3)糖包接錯体の三項目に大別して研究を進めている.(1):本年度著しい進展をなし得たのは本課題である.すなわち従来のイオン化法では質量分析が困難であったポリシアロガングリオシド類について,30μmol程度の試料を用いてESIMS CID-MS/MSをおこない,構造異性体の区別ができることを示した.さらにセレクチンのリガンドとして注目されているポリスルフォおよびシアロ型ルイス系複合糖質について,Le^xとLe^aを区別する方法を見いだし,これまでNMRで解析していた結合位置異性を質量分析法によれば更に微量で見分け得る可能性を示した.またコンドロイチン硫酸,デルマタン硫酸およびヘパリン・ヘパラン硫酸系糖質についてFABMS CID-MS/MSにより硫酸基の結合位置を決める方法を確立した.(2):糖鎖とタンパク質との非共有結合コンプレクスについてはコレラトキシンB-サブユニットとGMlaを例としてESIMS法で検出できているが、特異的結合であることの証明は継続課題とする.この課題についてはレクチンと特異的に相互作用する糖鎖とのコンプレクスも研究対象としているが、レクチン自体および糖質自体のESIMS測定は容易であるが,コンプレクスのESI測定は現在のところ,凝集作用が測定に対する最大の難関となっている.(3):糖包接錯体の研究についてはゲストの光学異性の検討を含めて来年度の継続課題とする.2.新課題:ESI CID-MS/MS法を用いて酸性Le系糖鎖におけるCa^<2+>の結合位置を特定する方法をも併せて研究中である.1.研究の目的:質量分析法を用いて糖鎖とタンパク質との特異的相互作用を解明すること.われわれはこれを(1)タンパク質と相互作用をする糖鎖(リガンドあるいは受容体)の構造解析,(2)特異的非共有結合によるコンプレクスの検出,(3)糖包接錯体の三項目に大別して研究を進めている.(1):本年度著しい進展をなし得たのは本課題である.すなわち従来のイオン化法では質量分析が困難であったポリシアロガングリオシド類について,30μmol程度の試料を用いてESIMS CID-MS/MSをおこない,構造異性体の区別ができることを示した.さらにセレクチンのリガンドとして注目されているポリスルフォおよびシアロ型ルイス系複合糖質について,Le^xとLe^aを区別する方法を見いだし,これまでNMRで解析していた結合位置異性を質量分析法によれば更に微量で見分け得る可能性を示した.またコンドロイチン硫酸,デルマタン硫酸およびヘパリン・ヘパラン硫酸系糖質についてFABMS CID-MS/MSにより硫酸基の結合位置を決める方法を確立した.(2):糖鎖とタンパク質との非共有結合コンプレクスについてはコレラトキシンB-サブユニットとGMlaを例としてESIMS法で検出できているが、特異的結合であることの証明は継続課題とする.この課題についてはレクチンと特異的に相互作用する糖鎖とのコンプレクスも研究対象としているが、レクチン自体および糖質自体のESIMS測定は容易であるが,コンプレクスのESI測定は現在のところ,凝集作用が測定に対する最大の難関となっている.(3):糖包接錯体の研究についてはゲストの光学異性の検討を含めて来年度の継続課題とする.2.新課題:ESI CID-MS/MS法を用いて酸性Le系糖鎖におけるCa^<2+>の結合位置を特定する方法をも併せて研究中である.
工学システムにおける大域的最適化モデルに関する研究

今回得られた成果の主なものは、以下のとおりである。(1)多目的最適化における“パレート最適曲面上での凸関数最小化間題"に対して、外部近似法を適用する際に、時折発生する異常収束を防止する手段として、辞書式順序付け法を開発した。これによって、どのような場合でも外部近似法が、最適点を生成する保障が得られた。(2)2部グラフ上での凹型コスト輸送間題に対して、外部近似法を用いたアルゴリズムを開発した。この方法は、非線形費用を伴う枝の数が少ない場合には、最適解を効率的に求めることができる。(3)低ランクの凹2次計画間題に対して、Rosenの切除平面とTuyの切除平面を組合わせた解法を提案し、その効率性を実証した。これをタブ・タ-チ法と組合わせれば、より実用的な解法が得られるものと期待させる。(4)情報処理学会の求めに応じて、大域的最適化に関わるサーベイ論文を執筆した。(5)5年がかりで執筆中であったモノグラフ「Optimization on Low Rank Nonconvex Structures」の最終原稿を完成させ、1996年12月にKluwer Academic社から出版される。この書物は、Global Optimizationの分野における、今野、久野、矢島、Thach、Tuyらの10年間わたる成果を集大成したもので、今後長期間にわたって、この分野の基本的文献として利用されることになるであろう。大域的最適化における有力な道具である、パラメトリック・アプローチ、外部近似法、双対化法、分解原理を用いて、工学・社会・経営システム最適化に関わる大域的最適化問題の解法とその応用を研究した。今年度解決された問題群としては、(1)多目的最適化に現われるパレート最適曲面上への、与えられた点からの距離が最も小さい点を求める問題、(2)多目的最適化の基本問題である複数の凸関数の積を最小化・最大化するための一般化凸乗法計画問題、(3)計算幾何学上の難問として知られる、凸多面体に外接する最小球を求める問題、(4)生産・輸送コスト管理上の難問である凹型生産コスト・輸送問題、(5)金利の期間構造推定のための非凸型最小2乗モデル、(6)非凸型債券ポートフォリオ最適化モデルなどである。これらの問題群に対して、効率的なアリゴリズムを提案しかなり大規模な数値実験を実施することによって、提案した解法が実用性をもつことを検証した。今年度得られた成果の主なものは、以下のとおりである。(1)多目的最適化における“パレート最適曲面上での凸関数最小化問題"に対して、外部近似法を適用する際に、時折発生する異常収束を防止する手段として、辞書式順序付け法を開発した。(2)2部グラフ上での凹型コスト輸送問題に対して、外部近似法を用いたアルゴリズムを開発した。(3)低ランクの凹2次計画問題に対して、Rosenの切除平面とTuyの切除平面を組合わせた解法を提案し、その効率性を実証した。これをタブ・タ-チ法と組合われば、より実用的な解法が得られるものと期待させる。(5)5年がかりで執筆中であったモノグラフ「Optimization on Low Rank Nonconvex Structures」の最終原稿を完成させ、1996年2月にKluwer Academic社に送付した。この書物は、Global Optimizationの分野における、今野、久野、矢島、Thach、Tuyらの10年間にわたる成果を集大成したもので、今後長期間にわたって、この分野の基本的文献として利用されることになるであろう。
喫煙による肺傷害からの上皮細胞修復メカニズムと転写因子C/EBPαの役割

肺傷害においてII型肺胞上皮細胞は幹細胞として再生に重要と言われている。研究者はII型肺胞上皮細胞が肺傷害後に分化、増殖することを純化したII型肺胞上皮細胞を用いて証明した。またII型肺胞上皮細胞に発現する転写因子C/EBPαを肺上皮特異的にノックアウトしたマウスを作製し、喫煙において肺に保護的に働くことを証明した。肺傷害におけるII型肺胞上皮特異的なC/EBPαの役割を検討するために、CCSPrtTA-Cre-(flox-Cebpa-flox)を米国より移送し三世代の継代を経て、コロニーも順調に増え稼働状況は半年にしては概ね予定通りである。さらにlineage trace modelとしてtdTOMATOを輸入し、これとトリプルトランスジェニックマウスを交配してクアドリプルトランスジェニックマウスを作製している。肺傷害によりC/EBPαKOマウスは有意にI型肺胞上皮傷害を認めた。免疫染色にて傷害後には多くのKi-67陽性細胞を認めたが、KOマウスでは障害二日後、コントロールマウスは三日後がピークであった。再生機転のタイミングを徳的出来たので、肺傷害からの再生に関与する遺伝子発現の解析するために、純度の高いII型肺胞上皮細胞の単離を検討した。表面マーカーの組み合わせにより、従来より非常に高純度である(純度99.5%)II型肺胞上皮細胞を得ることに成功した。現在は傷害後の細胞を継時的に単離し遺伝子解析を行っている。傷害後にKOマウスではSpink5を中心としたセリンプロテーアーゼ遺伝子の発現が阻害されていた。今後は機能解析とセリンプロテアーゼ阻害実験を行って検証する予定である。次年度に予定していた喫煙肺傷害モデルの準備のために新しい喫煙暴露施設を建設した。さらに、喫煙濃度、本数、投与方法を改善し、炎症細胞浸潤を伴うマウス肺気腫モデルをより短期間で作製することに成功した。今後は本モデルにて実験を行う。研究計画していた肺特異的C/EBPαノックアウトマウス(CCSPrtTA-Cre-Cebpa(fl/fl)-Tomato)の作製に成功した。これにより、ノックアウトモデルにおける肺傷害後の上皮細胞の再生を形態的に観察することが可能となった。我々は、急性喫煙暴露モデルにおいては、気道上皮に有意な差を認めなかった。しかしながら、慢性喫煙モデルを用いて喫煙後の気道上皮細胞の形態を観察した。C/EBPαノックアウトマウスではコントロールに比し、有意に線毛上皮細胞が欠落し、気道表面の細胞の多くはClub細胞であった。これらの結果をもとにSpink5の発現を検討すると、ノックアウトマウスでは有意に発現が低下していた。現在は凍結切片を用いてプロテアーゼ活性の解析を行っており、気道上皮細胞の喫煙傷害による恒常性維持はC/EBPαによると証明することを目指している。一方、肺胞上皮細胞の分化過程の可視化に成功した。具体的にはlineage trace modelに対し研究計画にあるBHTモデルを用いた。このモデルにおいてII型肺胞上皮細胞はI型肺胞上皮細胞に分化した。さらに我々は、II型肺胞上皮細胞の単離に挑み、新しい表面抗原の組み合わせをフローサイトメトリーを用いることで純度99%を達成した。FACSAria3もを用いたcell sortingでは、II型肺胞上皮細胞がmRNAレベルでI型肺胞上皮細胞になる事が確認された。C/EBPαノックアウトマウスは慢性喫煙にて肺気腫を呈することが本研究で確認されており、現在は慢性モデルからII型肺胞上皮細胞を単離しその分化/増殖能力を解析している。本研究により多くの事実が今後の研究の足場となり発展が期待される。II型肺胞上皮細胞の単離方法は米国呼吸器学会でPoster Discussionにて発表予定であり、現在論文にも投稿中である。26年度が最終年度であるため、記入しない。呼吸器内科26年度が最終年度であるため、記入しない。研究費配布から約半年間の期間内に実験に必要なマウスを確保するのは困難であった。しかしながら、順調にコロニーは増え、手法が確立した上に新しいII型肺胞上皮細胞の単離方法が確立できたことは今後の結果に大いに有益である。プロトコールが整ったので、マウス数が整い次第、実験計画に対し一気に結果を出す準備ができている。重要かつ本質的な表現型の評価を行い、優先順位をつけ必要な周辺データを加えていく。一部26年度の計画を前倒しで行っており、順調に消化できると考えている。II型肺胞上皮細胞の高純度単離に成功したことで、実験計画よりも高レベルの解析が可能となり、新しい知見を期待している。クアドリプルトランスジェニックマウスの作製は、生まれる確立が低いために非常に困難であるが、時間をかけてでも成功し実験を行いたい。喫煙暴露モデル実験を中心に行う。
１キロヘルツ力制御応答が実現する次世代高性能電動射出成形機への挑戦

射出成形機は高性能射出成形機の開発が求められる。このために、従来技術より広帯域な力制御応答を持つ射出成形機の開発に挑戦する。本研究課題では、先ず、ボールネジ駆動の射出軸は機械共振系の振動と非線形摩擦による圧力誤差を生じるが、この圧力誤差を新しい摩擦補償と振動抑制制御により抑圧する。これらの技術を、射出軸と同じボールネジ駆動に適用して、次世代高性能電動射出成形機を実現する力制御系を構成する。次に、従来の射出成形機の力センサでは不可能であった1KHz力覚センシングによる力制御応答を、上述の摩擦フリー高次外乱オブザーバをFPGAの高速サンプリングで実現する。そして、その有効性を検証する最終年度の平成25年度は、前年度の研究成果である高速サンプリング力覚センシング手法を、射出成形機の射出軸に実装して、その有効性を検証する。同時に実機への実装の前段階として模擬機による力覚フィードバック制御系の実験を行った。模擬機の成果を用いることで、推定反力と実測値との実験的データ比較や1KHz力制御系の妥当性を検討し、力覚センシングを広帯域化・高性能化を評価した。また、力覚情報をプラスチック樹脂からの反力を考慮した広帯域力覚フィードバック制御法を検討して、シミュレーション解析により理論的検証を行う。これらの検証実験結果を総合し、本研究課題である「1キロヘルツ力制御応答が実現する次世代高性能電動射出成形機」を、実装化の総合評価を行った。大石研究室に現有している75トン射出圧の電動射出成形機に、実際に高速サンプリング力覚フィードバックを実装した。そして、1KHz力制御応答のための高性能電動射出成形機の製品精度と製造効率、及び、作業効率とエネルギー効率を含めた実験データ収集及び実験データの理論解析を行った。従来法との比較検討を行うために、実験結果に基づいて解析検証を行い、1KHz力制御応答システムが将来的に実装できることを検討した。そして、その有効性を検証する本研究課題を2年間で完遂するために、初年度の平成24年度では、射出成形機の射出軸に対して非線形摩擦と機械共振と観測ノイズの影響を受けない力制御系による高性能電動射出成形機を開発するための基礎的な手法を確立する。各軸のシステム同定に必要な実機データを様々なトルク指令に対して収集した。この実験成果より、カルマンフィルタによる観測ノイズの影響のない速度情報を用いた高次外乱オブザーバを構成した。射出成形機の高速サンプリングの力覚センシングの理論的検討と実機への実装法を検討した。同時に、実測データより高性能射出成形機に必要な仕様の評価・装置の設計を行った。また、1KHz力制御のための数学モデルを検討した。以上の研究成果によって、目標とする電動射出成形機の基本アルゴリズムを設計し、DSPのソフトウェア及びFPGAのハードウェア上での実装化を検討した。本研究課題を2年間で完遂するために、初年度の平成24年度では以下を目標とした。「射出成形機の射出軸と型締め軸の2軸に対して非線形摩擦と機械共振と観測ノイズの影響を受けない力制御系による高性能電動射出成形機を開発するための基礎的な手法を確立する。各軸のシステム同定に必要な実機データを様々なトルク指令に対して収集する。この成果より、カルマンフィルタによる観測ノイズの影響のない速度情報を高次外乱オブザーバに結合させるとともに、射出成形機の10KHz帯域力覚センシングの理論的検討と実機への実装法を検討する。同時に、実測データより高性能射出成形機に必要な仕様の評価・装置の設計を行う。また、1KHz力制御のための数学モデルを導出・検証する。上記の研究の進捗に合わせて目標とする電動射出成形機の基本アルゴリズムを設計し、DSPのソフトウェア及びFPGAのハードウェア上での実装を開始する。」上記の目標は、平成24年度の研究実績に記載したとおり、平成24年度におおむね実行している。したがって、現在までの達成度は、「おおむね順調に進展している。」と判断する。最終年度の平成25年度は、前年度の研究成果である高速サンプリング力覚センシング手法を、射出成形機の射出軸に実装して、その有効性を検証する。同時に実機への実装の前段階として模擬機による力覚フィードバック制御系の実験を行う。模擬機の成果を用いることで、推定反力と実測値との実験的データ比較や1KHz力制御系の妥当性を検討し、力覚センシングを広帯域化・高性能化を評価する。これらの検証実験結果を総合し、本研究課題である「1キロヘルツ力制御応答が実現する次世代高性能電動射出成形機」を、実装化の総合評価を行う。大石研究室に現有している75トン射出圧の電動射出成形機に、実際に高速サンプリング力覚フィードバックを実装する。

そして、1KHz力制御応答のための高性能電動射出成形機の製品精度と製造効率、及び、作業効率とエネルギー効率を含めた実験データ収集及び実験データの理論解析をする。従来法との比較検討を行うために、実験結果に基づいて解析検証を行い、1KHz力制御応答システムの有用性を検討する。本研究課題である「1キロヘルツ力制御応答が実現する次世代高性能電動射出成形機」を、模擬機に実装し、その後、本格的な実機に実装化を行う。そのために、平成25年度においては、模擬機製作のための機械部品に450千円を計上する。また、最終的な検証実験に用いるための実測データ取得用のインターフェース回路の電子部品に630千円を計上する。模擬機及び検証機で実験データを高精度に解析するための専用ソフトウェアに370千円を計上する。これまでの研究成果を社会に還元するため、国内外の学会活動にて発表講演を行う。そのため、研究分担者、連携研究者及び研究協力者との打合せのための国内旅費として150千円、国内での研究成果発表のための国内旅費として200千円、国際会議での研究成果発表のための外国旅費として300千円を計上する。
ミクログリアの活性酸素産生と亜鉛シグナル調節因子としてのプロトンチャネル

電位依存性プロトンチャネルVSOP/Hv1の細胞内動態を明らかにすることと、in vivoでのマウスでの解析を並行して行ってきた。細胞膜近傍へVSOP/Hv1が移行することを、ATP刺激だけでなくUDPの刺激でも確認し、P2Y受容体が関与すると考えられた。また、アクチン線維の分布と共局在したことから、細胞骨格系の制御に関わる可能性が示唆された。NADPHオキシダーゼの抗体との二重染色を行い、VSOP/Hv1はNADPHオキシダーゼとは異なる膜小胞に分布することが示唆された。また、活性酸素産生レベルをノックアウトマウスと正常のマウスのミクログリアで比較した結果、ノックアウトマウスで産生が亢進していることから、NADPHオキシダーゼとVSOP/Hv1の関係は、好中球での機構とは異なると考えられた。Iba1-GFPマウスとVSOP/Hv1ノックアウトマウスの掛け合わせを進めた。VSOP/Hv1ノックアウトマウスが肥満を呈することを見いだし、摂食量の増加が体重増加に先行して見られることから、ミクログリア機能の変化によって食欲の亢進が起こっている可能性が考えられた。25年度が最終年度であるため、記入しない。VSOP/Hv1は好中球などで微生物等を貪食した際の活性酸素産生に寄与し、脳内ではミクログリア特異的に発現する。本研究ではまずミクログリア初代培養系において、抗VSOP抗体を用いた免疫細胞化学によってその細胞内局在を調べた。その結果VSOPは細胞膜表面よりも細胞内小胞として豊富に局在することが明らかとなった。次にこの局在がミクログリアへの刺激に応じて変化するかを検討するため、ミクログリアの正の走化性物質であるATPによる刺激を行なった。その結果VSOP含有小胞が細胞膜表面へ移行することが確認された。ミクログリアが走化性を示す際には細胞膜表面に#61538;-actinが集積してmembrane rufflingをとることが知られているがVSOPの局在はこれと一致した。同様の現象は他の刺激物質であるLPSによっても見られたため、VSOPの膜表面への移行は各種化学刺激に共通した機構であると考えられる。このような刺激依存的なVSOPの局在変化は、微生物等を貪食する際に積極的に膜表面へとVSOP小胞を集めることで、効率的な食胞内での活性酸素産生を可能にしていると考えられる。Zn2+は中枢神経細胞のシナプス終末部から放出されシナプス伝達の変化や虚血後の神経細胞死などに関わるため、近年注目を浴びているシグナル分子である。そこでZn2+刺激時によってVSOPの細胞内局在が変化する可能性を考えた。Zn2+を投与すると報告通り形態学的にはミクログリアが活性化する様子が観察された。しかし他の化学刺激物質で見られたようなVSOP小胞の膜表面へのリクルートは確認されなかった。また過去に報告されたZn2+による活性酸素産生を増加させる現象は見られず、むしろ抑制が見られた。VSOPはZn2+で開口が阻害されるので活性酸素産生の抑制はVSOPを介した現象であると考えられた。これまでの計画が順調に実施され、Znによるミクログリアの活性化、PMA刺激での活性酸素産生でのHvチャネルの役割を明らかにすることができた。更に細胞内膜にHvチャネルが局在することを見出し、分布がミクログリアの活性化によって細胞膜近傍へ移動する変化を示すという重要な端緒を得ることに成功した。今回明らかになった、細胞内の電位依存性プロトンチャネルがミクログリアで細胞膜近傍へリクルートされる現象は、実際に電流活性の増加や貪食機能などの変化に繋がっているかが重要な点である。そこで今後、培養ミクログリアにおいてATP刺激下でホールセルパッチクランプ法による計測を行い、電流量の増加が見られるかを検討する。
地域特性から読み解く進路多様校生徒のキャリア形成

平成30年度では、進路多様校生徒のキャリア展望に関する量的調査について、先行研究や既存のデータを検討し、論点整理を行った。具体的には、先行研究やこれまでに行った高校教員調査との比較検討、及び、主に地方都市3地点の高校教員を対象としたヒアリング調査を行い、各地域の産業構造や地理的条件、文化的な特性を含めた高校生の進路形成事情について情報収集し、課題を焦点化させた。その過程において、国際的な学術レベルの示唆を得るため、ヨーロッパ・マルタ共和国ヴァレッタで開催された2018 International Conference "Teacher Education and Educational Research in the Mediterranean"、およびアメリカ・ハワイ州ホノルル市で開催された2019 Hawaii International Conference on Educationで学会報告し、海外の研究者から有益な最新情報を入手した。さらに、学校現場のキャリア形成におけるローカルな課題をグローバルな視点から検討するため、オーストラリア・サウスウェールズ州シドニー市にある中等学校2校を訪問し、現地の学校教員および行政担当者を対象にヒアリング調査を実施し、調査設計において比較検討すべき事項を確認した。以上を踏まえ上で、次年度の実施計画として進めている量的調査の質問項目について、研究分担者と打ち合わせをし、詳細な検討を行った。その結果、質問紙の作成は最終段階に到達し、現在、調査協力校における質問紙の配布・回収時期、その具体的な方法について確認、補完的な作業を行っている。高校生調査の対象校については、準備を進めていくなかで、各学校間のカリキュラム面での統制を図る必要が生じたため、専門科を主な調査対象にした。なお、詳細な調査対象校の選定については、年度末の人事異動や平成31年度の学校行事予定が未確定であることを鑑み、平成30年度は調査協力に関する趣旨説明に留め、平成31年度初旬に改めて正式な依頼を行うことにしている。また、若者グループへの調査は、量的調査の結果を踏まえ、詳細な質問項目を検討する方が同時並行で進めるよりも効果的な聞き取りができると考え、次年度以降に計画を変更した。そのため、研究の進捗はやや遅れはあるものの、おおむね順調に進展している。今後の研究課題の推進にあたっては、調査対象校の質問紙を回収し、アンケートのデータ入力をする。そこで得られた生徒の職業観、社会観、キャリア意識、地元意識、職業への準備状況等を明らかにし、変数間の関連や規定要因を検討する。その結果については、学会発表により成果報告を行い、ピアレビューにより今後の分析方針について検討する。それと同時に、若者グループを対象とした質問内容を精査し、インタビュー調査を実施・分析を進める。これらの作業を通じ、次年度の総合考察の準備を行う。当初計画では、パソコンを新規購入する予定であったが、既存のパソコンを修理することにより対応した。これが次年度使用額が生じた主な理由である。翌年度は、アンケートの回収やインタビュー調査、学会報告、それに関する打ち合わせ等が必要になるため、請求した助成金は、旅費を中心に使用する計画である。
蛍光EXAFSによる成長素過程のその場測定と原子レベルミクロ構造の制御

成長初期過程観察用EXAFS装置超高真空ビ-ムラインにSi/Ge用のMBE装置を接続し、X線ビ-ムの導入実験を行った。成長に関しては未だ立ち上げ中である。IIIーV族化合物用のMBE装置は成長チャンバ-が搬入され、Kセルの発注が終わったところである。ビ-ムラインへの接続には暫く時間を要し、当面はRHEEDおよびLEEDにより成長初期過程の基礎実験を行う予定である。蛍光EXAFS測定装置はビ-ムライン4とビ-ムライン13に設置してある。ビ-ムライン13の蛍光EXAFS測定装置では、ビ-ムライン4のものに比べてX線強度10倍、蛍光X線検出感度10倍に設計されている。現在は立ち上げ中で、平成4年2月からのビ-ム利用時間においてその基礎実験を開始する計画である。GaAsSbにおけるミクロ構造GaAsSb混晶は溶液や融液からの成長では、GaーAs結合長とGaーSb結合長の差が大きいため、2相に分離する。しかし、MBE法やOMVPE法でInP基板に格子整合するGaAs_<05>Sb_<05>では単一相の単結晶薄膜が成長できる。このような単一相では、本来大きい差のあるGaーAs結合長とGaーSb結合長はどのように緩和しているのであろうか。また、2相分離した各相ではどのような結合長を保つのであろうか。このような結合長の測定を行うことのできる唯一の方法が蛍光EXAFSである。得られた結果は、2相分離した各相では、それぞれの元の二元化合物における値を完全に保っており、結合長の差による歪エネルギ-を保有するより、分離することにより全エネルギ-の低減を図っていることが明かとなった。InP基板に格子整合する場合、成長時に二次元的な緩和を行いながら、基板にロックされるように、単一相を保ち、その原子間距離は他の単一相系のInGaAsと全白同じ値をもつことが分かった。
超音波造影剤気泡におけるシェルが気泡振動に及ぼす影響と臨床応用における役割の解析

日本に来てから参加した学会は非常に有意義な経験となった。2003年の10月に京都で行われた第5回国際造影超音波シンポジウムでは招待者として講演を行った。超音波造影剤はカプセル化された微小気泡であり、超音波画像診断において血流の散乱信号を増強するために開発されたが、現在の日本や欧米では新たに起音波治療への応用も研究されている。京都での講演では、超音波造影剤の産学の指導的な研究者を対象に、自分の現在の研究と将来の展望について述べた。最近の研究では、超音波造影剤を覆っているシェルの弾性的な挙動を厳密に考慮したモデルを開発することに注力している。このような造影剤は、体組織でのパフュージョンの観察や、超音波で意図的に破壊することによって局所的に薬効を得るドラッグ・デリバリーなどにおいて用いられている。この破壊のメカニズムに関しては、実験的な検証に比べて理論やモデル化が遅れており、その理解が不十分であるのが現状である。この分野の研究についての最初の論文が現在印刷中となっているが、これは日本に来てからまとめたものである。大阪で行われたCavitation2003でも発表を行った。この会議では大阪府立大学の高比良先生にお会いした。高比良先生は超音波造影剤の安定性につて、ガスの拡散の影響について研究も行っている。私は以前からこのテーマについての研究を行ってきており、JSPSの国内旅費で高比良先生の研究室を訪問し、ディスカッションを行った。在籍している東京大学では、ドラッグ・デリバリーで用いられる造影剤について自身の理論の拡張を行った。また、現在は2重の層になった造影剤モデルの開発も行っている。さらに、造影剤破壊の際に実験的に観測されている複雑な機械的現象(皺や裂け目)についても、有限要素法を用いた手法の開発を行っている。