hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
体積保存型反応拡散系に現れるスポット運動の数理解析

形状が固定された粒子運動モデルと形状が変形する液滴運動モデルについて数理解析をおこなった.特に,形状変化する液滴運動として体積保存性を持つフェーズフィールド方程式を含む2変数反応拡散系モデルを提案し,この系に現れるパターンダイナミクスについて計算機援用解析を行った.この数理モデルでは,あるパラメータを変化させることで安定な定常スポット解から進行スポット解が分岐することがわかった.さらに,進行スポット解が不安定し,振動進行スポットが出現することもわかった.また,安定な楕円形状定常解や安定なピーナッツ形状定常解が存在することが明らかになった.形状が固定された粒子運動モデルと形状が変形する液滴運動モデルについて数理解析をおこなった.特に,形状変化する液滴運動として体積保存性を持つフェーズフィールド方程式を含む2変数反応拡散系モデルを提案し,この系に現れるパターンダイナミクスについて計算機援用解析を行った.この数理モデルでは,あるパラメータを変化させることで安定な定常スポット解から進行スポット解が分岐することがわかった.さらに,進行スポット解が不安定し,振動進行スポットが出現することもわかった.また,安定な楕円形状定常解や安定なピーナッツ形状定常解が存在することが明らかになった.液滴運動を記述する数理モデルを構築するためには,少なくとも液滴を表現するモデルと水面あるはガラス表面等の液滴が運動する拡散場のモデルを記述する必要があり,液滴を表現するモデルの一つとして体積保存型反応拡散系が挙げられる.これは反応拡散系が持つスポット解の性質を利用した液滴の表現方法であり,スポット解とは空間2次元反応拡散系に現れる孤立したパルス進行解のことを指している.これまでに知られているスポット運動は体積をコントロールすることが困難であり,体積コントロール可能な反応拡散系モデルを構築する必要があった.本年度は,液滴の体積に依存した運動を表現することが可能な体積保存条件付きの双安定反応拡散系に対して,液滴の体積に依存したスポット運動について数値計算によって詳しく調べた.その結果,拡散場の方程式との結合関数を変化させることで,様々な形をもつ並進運動解(三角形解,三日月解等)が出現することがわかった.また,これらのスポット解はパラメータを変化させることによって,脈動解,自励往復解,方向転換並進解,公転運動,自転運動に変化することを明らかにした.従って,我々の目指す液滴運動の表現数理モデルとして本モデルは有望なモデルであると期待できる.次に,これらのダイナミクスを理解するための手段として,縮約方程式の導出を考えた.縮約方程式の導出にはスポット解の解構造(特に,多重分岐点の存在)を調べる必要があり,そのために,空間1次元の場合における解構造を計算するために分岐計算ソフトの制作を行った.化学反応を伴う液滴運動を記述する数理モデルを構築するための基盤として,体積保存性を持つフェーズフィールド方程式と線形反応拡散方程式の結合した2変数反応拡散系を構築し,数値計算によってこの系に現れるパターンダイナミクスについて計算機援用解析を行った.この数理モデルでは,あるパラメータを変化させることで安定な定常スポット解からDrift分岐によって不安定化し,この分岐点から並進運動する進行スポット解が分岐することが示唆された.同様の結果は1994年にある反応拡散系に現れることが知られていたことであるが,我々の系においては,パラメータをさらに変化させると,進行スポット解がHopf分岐を起こすことがわかり,そのHopf分岐点から振動進行スポットが出現することもわかった.また,この系では自励往復運動するスポット解(自励往復運動スポット)も出現することが明らかになった.この運動の発生機構を詳しく調べた結果,自励往復運動スポットは,パラメータ変化によって振動進行スポットの振動が次第に大きくなり,その影響から進行方向が反転することによって出現することが明らかになった.さらに,左右往復の課程で振動回数が異なる非常に非対称性の高い自励往復スポットも発見され,このほかにも公転運動も見られることから,この系は多彩なスポット運動解を持っていることがわかった.これらの解の出現機構を分岐現象として捕らえる第一歩として定常解の構造を調べた結果,安定な楕円形状定常解や安定なピーナッツ形状定常解が存在することが明らかになった.このような円形から変形した定常解が安定に存在する反応拡散系はほとんど知られておらず,これまでにない反応拡散系を発見することができた.定常解の構造ですら非常に複雑であることが示唆されたため,この系の数理解析は今後の課題となっている.応用数学体積保存条件付き双安定反応拡散系と拡散場を結合した数理モデルに対して,結合関数の関数形に依存した形状の並進スポット運動(三角形,三日月形)を作ることができたこと,およびそれらの並進スポット解が不安定化した結果として,脈動解,自励往復解,方向転換並進解,公転運動,自転運動が出現したことは今後の液滴運動の表現モデルとして体積保存条件付き双安定反応拡散系を用いることが有益であることを示唆できた点では計画以上に進展している.本数理モデルではスポット解の分裂現象を扱うことが困難であることが判明し,細胞運動を記述する数理モデルを構築するためにはさらなる改良を必要とすることがわかった.また,空間2次元の体積保存条件付き双安定反応拡散系の解構造を計算機援用解析のもとで示す計画は,これまで用いてきた分岐構造計算ソフトウエアの拡張が予想以上に困難を極めているためやや遅れている段階である.連携研究者らとの研究打合せでは,縮約方程式を導出し,その解析を行うことが有効であることを確認した.

この点では初年度として概ね順調に推移していると考えられる.また,ある体積保存条件付き反応拡散系から特異極限を導出し,拡散場の方程式との結合関数を適切に与えると表面張力を駆動力とした粒子の運動方程式を導出することが可能であることがわかった.さらに,この系に現れる回転運動解の解析については,周期境界条件下での回転解の存在とその安定性については計算機援用解析のもとで示すことが出来ており,概ね順調に進んでいる次年度は,連携研究者と共に体積保存条件付き双安定反応拡散系に対する特異摂動による特異極限方程式を導出する.このとき体積保存条件が特異極限方程式にどのような形で導入されるのかを明らかにする.次にこの特異極限方程式に対する定常解の安定性解析を行い,実部正の固有値に対する固有関数の形状を調べることで,並進スポット解の形状を明らかにする.また,並進スポット解の不安定化から現れる解のダイナミクスを調べるために,中心多様体縮約を用いた縮約方程式を導出する.そのためには分岐点の余次元を調べる必要があり,分岐計算ソフトウエアの開発を行う.分岐計算ソフトの開発では、研究計画からやや遅れていおり,次年度は分岐ソフトウエア開発を行う研究補助者を雇用し,空間2次元での双安定反応拡散系に対する分岐構造計算を行う.これにより縮約方程式の導出に対する計算機援用による保証を与え,縮約方程式の係数を数値的に与える.そして縮約方程式の計算機援用解析から,並進スポット解の形状による安定性や並進スポット解からの分岐現象として,脈動解や自励振動解の出現機構を明らかにする.最後に,分裂現象を取り扱うことが出来る反応拡散系モデルの構築を行い,上記で開発した分岐計算ソフトウエアを用いて,分裂現象の数理的機構を明らかにする今年度は連携研究者2名との研究打ち合わせを4度行う予定であったが,連携研究者2名とそろって打ち合わせをすることが1度しかできなかった.また,分岐計算ソフトの開発が遅れたため,分岐計算ソフトを使った計算支援の研究補助費用に交付金を使うことができなかった.次年度は,3名そろって研究打ち合わせをするのではなく、個別に打ち合わせを行うことで研究を加速する.そのための研究打ち合わせ旅費として使用する.また,分岐計算ソフト開発を加速するために2次元分岐計算ソフトの開発支援の研究補助費として使用する.
情報流網の構成と性能評価に関する研究

本研究の3年間にわたる成果は,次のように総括される。1.ロカルエリアネットワークの代表的伝送方式であるCSMA/CD方式を相互接続する際に用いられるバッファに対する性能解析を行い,ゲートウェイ設計のための指標を与えた。2.ポーリングシステムは,現実の通信方式の性能解析のためのモデルとして,多くに適用例があるが,さらに適用例を増やすため,いくつかのポーリングシステムの解析を行った。3.本研究において開発中の情報流網の性能解析支援ハイブリッドツールの重要部分を占める知識ベース及び解析部分を増強するため,種々の待ち行列システムにおいて,色々なサービス規範,スケジューリングに対する解析を新たに行った。4.待ち行列理論の適用例として,フレキシブル生産システムの性能評価を行い,平均待ち時間,平均応答時間とその分散,工具取り替え時間のシステム性能に与える影響などを導出した。5.ATM交換機の性能解析のため,一般化されたSBBP/G/1システムとしてモデル化を行い任意に選ばれたメッセージの待ち時間の確率母関数を導出した。6.情報流網の性能評価を支援するハイブリッド型ツールの開発を行い,知識ベースの構築,解析部分とシミュレーション部分のインタフェースの開発など行い,プロトタイプを構成するに至った。1.音声トラヒック並びにデ-タトラヒックを統合して収容するために考案されたFDDI方式に対する性能評価解析を行い、以下のことが明らかになった。(1)負荷の高い端末がある場合、その端末の下流にある端末での遅延が増大する。この傾向は特に最大サイクルタイムが大きい場合に顕著である。(2)負荷の低い端末がある場合、その端末の上流にある端末での遅延が増大する。この傾向は特に最大サイクルタイムが小さい場合に顕著である。(3)音声トラヒックの遅延特性は、他の端末の並びにデ-タトラヒックの負荷にほとんど影響されない。(4)デ-タトラヒックは種別毎に定められる優先度パラメ-タを持つが、その遅延特性は、他の端末の負荷や優先度パラメ-タに大きく依存しており、単独では定まらない。以上によりFDDIの基礎的特性が解明された。2.ロ-カルエリアネットワ-クの代表的伝送方式であるCSMA/CD方式のネットワ-クを相互接続する際に用いられるバッファに対する性能解析を行い、以下のことが明らかになった。(1)内部端末の遅延特性はゲ-トウェイの回線占有率が増えるにしたがって、急速に劣化する。(2)ゲ-トウェイで用いるサ-ビス規範は制限式が好ましい。(3)ゲ-トウェイにおける再送パラメ-タを調節することにより、ゲ-トウェイの遅延特性を改善できる。以上により、ゲ-トウェイの設計に対する指標を与えることができた。1.本研究において、これまでに得られた、情播システムの性能評価のための待ち行列網理論によるモデル化手法を、類似のシステムといえるフレキシブル生産システムの性能評価に応用を試みた。対象としたシステムは、自動工具交換装置を備えたNC機械からなるフレキシブル生産セルシステムを考え、異なる加工時間を要求する2種の加工材料を対象に、NC機械における工具交換時間がシステムの性能に及ぼす効果を評価した。その結果、十分に適用できることが示され、以下のことが明らかになった。(1)システムを離散時間M/G/1/K待ち行列としてモデル化し、厳密な性能解析を行った。(2)待ち行列における平均待ち時間、平均応答時間とその分散等を導出した。(3)工具交換時間とシステムの性能の関係を明らかにし、影響の大きいことを示した。2.本研究の最終目的の一つである情報システムの性能評価支援ツ-ルの開発を開始した。このツ-ルは、新しい待ち行列モデル記述言語を提案し、オブジェクト指向による、解析的手法とシミュレ-ション手法を融合したハイブリッドシステムのパッケ-ジの開発を目指したものである。(1)解析手法に関する部分において、解析的に解けるモデルに関する知識ベ-スを構築する研究を行い、基礎的な知見を得た。(2)解析手法に関する部分とシミュレ-ション部分間のインタ-フェ-スを開発し、ハイブリッド化の基礎を作った。1. ATM通信システムにおいては、一般に入力過程がバースト性及び相関性を持つと考えられるが、到着及びサービス過程がセミマルコフ過程であるモデルを対象として、到着過程における個々の状態の遷移時間が任意の分布を持つとして解析を行った。

これにより、系内に存在するサービス未完了のメッセージに着目して、任意に選択されてメッセージの待ち時間に関する確率母関数を導出し、性能評価のための有効な一方法が得られた。2.本研究の最終目的の一つである、情報システムの性能評価支援ツールの開発を進めた。このツールは、オブジェクト指向による、解析的手法による解法とシミュレーション手法による解法を融合したハイブリッドシステムのパッケージの開発を目的としたものであって、昨年度までの研究で、新しい待ち行列モデル記述言語を導入し、解析的に解けるモデルに関する知識ベースを構築するための基礎を作り、さらに、解析的手法に関する部分とシミュレーション部分間のインターフェースを開発し、ハイブリッド化の基礎を作った。今年度の成果を以下次に示す。ハイブリッド型性能評価支援システムのプロトタイプを、UNIX上の言語処理系であるCESP言語処理系やシミュレーション言語であるSLAMII等を用いて作成した。これにより、新しく導入された待ち行列モデル記述言語によって記述された待ち行列網モデルが、構築された知識ベースによって、解析的に解けるモデルで有れば、適切な解析結果に選択され、解析的に解けないモデルであれば、シミュレーションによってなんらかの解が得られるようになった。
国家による実力独占原則が正当防衛の成立要件の解釈に与える影響について

近代国家において、国家は実力を行使する権限を独占している(国家による実力独占)。そのため、通常、私人は実力を行使するし、自力救済を図る権限を有さない。しかし、例えば、私人が急迫不正の侵害を受けている状況下においてまで、自力救済を図ることができないとするのは不合理である。そこで、刑法36条は、このような場合に、いわば国家による実力独占の例外として正当防衛権の行使を容認する。このように、国家による実力独占と私人の正当防衛権が原則・例外関係に立つとすれば、国家による実力独占が正当防衛の成立要件に影響を与えている可能性は十分想起できる。本研究は、その影響関係を解明しようと試みるものである。
光トラップにおける効率的レーザー冷却法の開発とその応用

常温の^<87>Rb原子を光トラップに捕捉できるmK以下の温度にまで冷却するため、始めに5s ^2S_<1/2>(F=2)→5p ^2P_<3/2>(F=3)遷移および5s ^2S_<1/2>(F=1)→5p ^2P_<3/2>(F=2)遷移に近共鳴する波長780nmの2台の連続発振単一モードレーザーを製作し、それぞれの光周波数を飽和吸収分光と周波数変調法を利用して安定化を行い、原子のレーザー冷却に必要な周波数線幅<1MHzの性能を持つ冷却用レーザーシステムを開発した。次に、極低温原子集団を断熱的に長時間保持するための超高真空実験装置を製作し、これらを利用して二重磁気光学トラップを行った。まず常温のRb原子蒸気が充満する低真空領域(10^<-7>Torr程度)で磁気光学トラップ(MOT)を行って、約10^9個の原子を2mK程度にまでレーザー冷却・トラップし、次に、この低温原子集団をレーザー光による輻射圧で超高真空領域に導入し、再度、別のMOTで冷却・捕獲を行った。これにより、10^<-11>Torr程度の超高真空中に約10^9個のRb原子を1mK程度の温度で準備することができた。得られた原子集団は光トラップに効率よく導入するには未だ高温であったため、更に偏向勾配冷却を行った結果、目的であった100μK程度にまで冷却することができた。また、光トラップ中での更なるレーザー冷却に必要なトラップ寿命が実験装置で得られているかを確認するため、既設の磁気トラップ装置を利用してトラップ寿命や熱平衡化速度の測定も行った。その結果、現在の真空度で約1分程度のトラップ寿命があり、約2分で1mKから10μKまでRF蒸発冷却が可能であることが確認され、残留気体の衝突による加熱が小さいことがわかった。以上のように、光トラップでのより複雑な原子操作に必要な保持時間を確保し、冷却過程を詳細に実験研究することが可能となった。今年度は^<87>Rb原子を光トラップするのに必要な低温Rb原子源である、磁気光学トラップシステムの製作を行った。Rb原子のレーザー冷却には、冷却遷移である基底状態の超微細構造準位^2S_<1/2> (F=2)状態から励起準位^2P_<3/2>(F=3)状態への波長780nmの閉じた光学遷移に近共鳴するレーザー光と、冷却レーザー光による光ポンピングを補償するための^2S_<1/2>(F=2)→^2P_<3/2>(F=3)遷移(波長780nm)に共鳴する波長の異なる2つのレーザー光が必要である。そこで、それぞれの光学遷移に近共鳴する2台の連続発振単一モードレーザーを製作し、飽和吸収分光と周波数変調法を利用して、共に遷移の周波数幅(約6MHz)より十分小さい1MHz程度にまで光周波数の安定化を行い、レーザー冷却に必要なレーザーシステムの開発を完了した。また、常温の大気から遮断された真空中で原子の冷却・トラップを行うため、超高真空装置の製作も行った。この真空装置は、常温のRb蒸気が10^<-7>

Torr程度の蒸気圧で存在しRb原子源として機能する真空領域と、長時間にわたり原子を光トラップするための超高真空(真空度10^<-11>Torr台)の領域を差動排気を利用して接続した構造で、Rb原子源領域を10^<-6>Torr台の高いRb蒸気圧に設定した場合でも10^<11>Torr台の超高真空を保つことができた。今回製作したこれらの実験装置を用いて、Rb原子源となる低真空領域での磁気光学トラップも確認した。トラップ原子集団の特性を吸収イメージング法で測定したところ、2秒程度のローディング時間で約6×10^8個の原子を1.8mKの温度で捕捉できており、超高真空領域におけるトラップへ低温Rb原子を移行するのに十分な原子数をレーザー冷却できることが確認できた。本研究の目的である光トラップ中での原子のレーザー冷却には、原子のトラップ中での振動が大きな役割を果たすため、運動操作に必要な数100ms程度の時間に亘って原子を断熱的に保持できる超高真空中で原子のトラップを実現することが必須である。そこで本年度は、昨年度準備したレーザー光源と超高真空装置を利用して、始めに二重磁気光学トラップにより87Rb原子を超高真空中に磁気光学トラップし、更に偏向勾配冷却を行うことによって光トラップ可能な極低温にまでRb原子の冷却を行った。二重磁気光学トラップ法では、まず常温のRb原子蒸気が充満する低真空領域(10^<-7>Torr程度)で磁気光学トラップ(MOT)を行って、約10^9個の原子を2mK程度にまでレーザー冷却・トラップし、次に、この低温原子集団をレーザー光による輻射圧で超高真空領域に導入し、再度、別のMOTで冷却・捕獲を行った。これにより、10^<-ll>Torr程度の超高真空中に約10^9個のRb原子を1mK程度の温度で準備することができた。得られた原子集団は光トラップに効率よく導入するには未だ高温であったため、更に偏向勾配冷却を行った結果、目的であった100μK程度にまで冷却することができた。また、光トラップ中での更なるレーザー冷却に必要なトラップ寿命が実験装置で得られているかを確認するため、既設の磁気トラップ装置を利用してトラップ寿命や熱平衡化速度の測定も行った。その結果、現在の真空度で約1分程度のトラップ寿命があり、約2分で1mKから10μKまでRF蒸発冷却が可能であることが確認され、残留気体の衝突による加熱が小さいことがわかった。以上のように、光トラップでのより複雑な原子操作に必要な保持時間を確保し、冷却過程を詳細に実験研究することが可能となった。
MRSA治療薬適正使用における感染制御専門薬剤師の新たな役割

【研究目的】●耐性化の防止を目的としてリネゾリド(LZD)使用動向を調査し、従来のMRSA治療薬からの切り替えおよび腎機能低下患者への使用頻度を明らかにする。●安全使用目的としてLZDの副作用において発症頻度が高い血小板減少に関して、その発症時期を明らかにする。【方法】●2006年4月2007年12月の期間においてLZDが処方された全患者76例中、外来患者1例、入院後48時間以内にブドウ球菌が検出あるいはLZDが処方された患者6例、小児患者1例を除外し、68例を解析対象とした。●血小板減少の解析については14日間以上LZDが継続投与された25例を解析対象とし、投与前、投与7日後および投与後14日後の血小板数を比較検討した。【結果】●解析対象患者68例中、従来のMRSA治療薬からLZDへの切り替えは31例(46%)であった。●血清クレアチニン値が高値を示す患者(男性1.2mg/dL以上、女性0.9mg/dL以上)への使用割合は17例(25%)であった。●血小板減少に関してはフリードマン検定において有意な差が認められた(P<0.05)。投与前と投与7日後では有意な血小板減少は認められなかったものの(24.7万±22.4万、21.3万±17.2万、P=0.33)、投与前と投与14日後では有意な血小板減少が見られた(24.7万±22.4万、17.7万±15.2万、P<0.01)【考察】●LZDの使用は半数近くが従来のMRSA治療薬からの切り替えであり、さらなる効果を期待したセカンドチョイスとして用いられていると予想された。●腎機能が低下している患者にファーストチョイスとして使用されている傾向は認められなかった。●血小板減少の発症に関しては、従来の報告通り、投与14日後にリスクが上昇した。●以上の結果より、LZDの適正使用における感染制御専門薬剤師の役割は血小板減少のモニタリングが重要と考えられる。
安定性を保証したテレコンファレンス用IIR型・エコーキャンセラに関する研究ー新しい安定性判別条件の導出とその応用ー

テレコンファレンス等においてはエコーパスが音響系となる為非常に長いエコーが生じ、従来のFIR型のエコーキャンセラでは必要とされるタップ数が数千以上にもなり、ハードウェア量の増大ならびにタップ利得修正アルゴリズムの収束に長い時間を要するといった問題を生じる。これに対する一つの方策として、IIR型のエコーキャンセラを用いることが検討されているが、安定性確保の必要性が新たな問題として生じてくる。従来のSchur-Cohn等の安定性判別法では適応制御に必要な計算量を遙かに超える計算量が必要となり、実時間処理に問題が残る。本研究は、上記の問題に対する一つの対策として、分母多項式の係数の簡単な関係で与えられる安定性の十分条件を幾つか併用することにより、IIR型エコーキャンセラの安定性確保を行う方法を提案したものである。まず、「係数が或る定められた範囲を任意に動くような区間多項式を分母多項式とするシステムが安定である為の必要十分条件」を新たに幾つか導出している。この必要十分条件の一つは、「システムの分母多項式から定まる4つの連続関数の組に関して、各組の関数の零点が互いに他を分離すること」として与えられ、その判定は非常に簡単に行える。従って、この定理を用いて予め安定な多項式の係数範囲を求めておけば適応制御に当たっては適応修正を行った分母多項式の係数が、定められた係数範囲のなかに存在するか否かで安定性判別が行え、簡単に安定性を確保した適応制御が行える。また、上記定理を適用したIIR型エコーキャンセラの安定性保証に関して基礎的検討を行うと共に、最終的に各種エコーパスを想定した計算機シミュレーションにより、その有効性を確認している。
PFOS/PFOA及び類縁化合物胎児期曝露による子どもへの発育影響評価

低出生体重(LBW ; 2500g未満)で生まれた児は,成人後の生活習慣病の発症リスクが上昇するといわれていることから(Barker仮説), PFCs曝露によるLBWへの影響について検討した。北海道全域37病院妊婦健診を受けた妊婦とその児を対象に2003年2月から参加を呼びかけ32,900人中17,869人(参加登録率: 54.3%)を登録した。この17,869人に対して各年から対象者をランダムに抽出した結果,最終的に1,986名を対象とした。研究参加登録時に妊娠時の年齢,既往歴などの質問を含んだ自記式質問票への回答を依頼し,出産記録は病院から入手, PFCs濃度はLC/MS/MSにより測定を行った。統計解析は, PFCsを四分位にし,母体血中の8種類のPFCs濃度とLBWとの関連についてはロジステック回帰分析を行った。交絡因子の調整は,出産時の母親の年齢,母親の妊娠前BMI,出産回数,在胎週数,児の性別,母親の教育歴,妊娠後期血漿コチニン濃度,妊娠初期の飲酒歴で調整を行った。すべての統計解析には, JMP for Windows, version 9.0を用い, P値が0.05未満の場合に統計学的に有意な差を認めるとした。その結果, LBWの児は96名であった。PFTrDAにおいては第一四分位(reference)に対して第四四分位で2.5倍有意にリスクが上昇したが,その他のPFCsについては影響が認められなかった。そこで,高濃度曝露によるLBWへの影響を検討するために, 75%タイル値までをreferenceとし, 75-90%タイル値, 90%タイル値以上の3分位で分類し,ロジステック回帰分析を行った。その結果, PFNAはreferenceに対して第三四分位でリスクは2.1倍上昇,さらにその有意な関連は男児で顕著であり,第三四分位でリスクは3.2倍上昇した。PFDAでも全児においてreferenceに対して第三四分位でリスクは2.2倍上昇した。PFUnDA, PFTrDAにおいても全児では, referenceに対して第三四分位でリスクは共に2.1倍上昇し,性別で層別した結果,女児のみで第三四分位においてリスクが2.5, 3.0倍それぞれ上昇した。PFCs濃度と出生時身長については, PFNAのみにおいて負の関連が示され(p=0.003),その関連は男児に認められた(p=0.014)。本研究結果により,日常生活レベルのPFCs曝露が胎児の発育に悪影響を及ぼすことが示された。そこで,胎児期曝露による出生後の影響について検討を行った。研究対象者は,出生時体重の影響を検討した1,985名。統計解析はPFCsをlog変換し,母体血中の8種類のPFCs濃度と生後18か月の影響について重回帰分析を行った。その結果, PFCs曝露は出生時体重には負の影響を及ぼしていたが, 18か月ではその影響は消失していた。胎児期のPFOA曝露は,成人後の肥満のリスクになっている事が報告されていることから,さらなる追跡が必要であると考えられる。本来計画していた研究内容については、すべて達成したため。(抄録なし)残留性有機汚染物質である有機フッ素化合物(PFCs}は胎盤透過性があり,子宮内での曝露による胎児への発育影響が懸念されている。PFOS(C8),PFOA(C8)は,残留性有機汚染物質に関するストックホルム条約での規制や国際規模での自主規制が行われている。一方で,PFOS,PFOAより炭素鎖数の長いPFCsは,PFOS,PFOAの血中濃度経年低下傾向に対し,血中濃度上昇が報告されているが,動物実験での毒性指摘にも関わらず,ヒトへの影響についての報告は極めて少ない。そこで,本研究室で構築した超高速液体クロマトグラフィー/タンデム質量分析法による血漿中PFCs(11種類)の〓斉分析法を用いて(1)北海道の妊婦由1液中PFCs濃度の経年調査(2)11種類のPFCs胎児期曝露が出生時体重に及ぼす影響について前向きコホート研究にて検討した。その結果,(1)2003年から2011年での各PFCs濃度は,PFOS,PFOAは低下,PFNA(C9),PFDA(C10)は上昇傾向,その他のPFCsは変化を認めなかった。(2)北海道内全域37産科病院1,986名の対象者では,PFNAは,血中のPFOS,PFOAに比べて低濃度であるにも関わらず出生時体重と負の関連を示し,その関連は男児でより顕著であった。またPFUnDAとPFTrDAは女児において,濃度が上昇するに従って出生時体重の減少が認められた。一方,PFHxS, PFOS, PFOA, PFDoA曝露量は出生時体重と有意な関連を認めなかった。日常生活レベルでの胎児期曝露は,児の体格の成長に負の影響を与える可能性が示され,妊婦の体内負荷量を増加させないことが必要であると考えられた。本研究は,日常生活を行う上でのPFCsの次世代の健康影響を出生前向きコーホート研究で疫学的に検討した点において意義深いと考える。

低出生体重(LBW ; 2500g未満)で生まれた児は,成人後の生活習慣病の発症リスクが上昇するといわれていることから(Barker仮説), PFCs曝露によるLBWへの影響について検討した。北海道全域37病院妊婦健診を受けた妊婦とその児を対象に2003年2月から参加を呼びかけ32,900人中17,869人(参加登録率: 54.3%)を登録した。この17,869人に対して各年から対象者をランダムに抽出した結果,最終的に1,986名を対象とした。研究参加登録時に妊娠時の年齢,既往歴などの質問を含んだ自記式質問票への回答を依頼し,出産記録は病院から入手, PFCs濃度はLC/MS/MSにより測定を行った。統計解析は, PFCsを四分位にし,母体血中の8種類のPFCs濃度とLBWとの関連についてはロジステック回帰分析を行った。交絡因子の調整は,出産時の母親の年齢,母親の妊娠前BMI,出産回数,在胎週数,児の性別,母親の教育歴,妊娠後期血漿コチニン濃度,妊娠初期の飲酒歴で調整を行った。すべての統計解析には, JMP for Windows, version 9.0を用い, P値が0.05未満の場合に統計学的に有意な差を認めるとした。その結果, LBWの児は96名であった。PFTrDAにおいては第一四分位(reference)に対して第四四分位で2.5倍有意にリスクが上昇したが,その他のPFCsについては影響が認められなかった。そこで,高濃度曝露によるLBWへの影響を検討するために, 75%タイル値までをreferenceとし, 75-90%タイル値, 90%タイル値以上の3分位で分類し,ロジステック回帰分析を行った。その結果, PFNAはreferenceに対して第三四分位でリスクは2.1倍上昇,さらにその有意な関連は男児で顕著であり,第三四分位でリスクは3.2倍上昇した。PFDAでも全児においてreferenceに対して第三四分位でリスクは2.2倍上昇した。PFUnDA, PFTrDAにおいても全児では, referenceに対して第三四分位でリスクは共に2.1倍上昇し,性別で層別した結果,女児のみで第三四分位においてリスクが2.5, 3.0倍それぞれ上昇した。PFCs濃度と出生時身長については, PFNAのみにおいて負の関連が示され(p=0.003),その関連は男児に認められた(p=0.014)。本研究結果により,日常生活レベルのPFCs曝露が胎児の発育に悪影響を及ぼすことが示された。そこで,胎児期曝露による出生後の影響について検討を行った。研究対象者は,出生時体重の影響を検討した1,985名。統計解析はPFCsをlog変換し,母体血中の8種類のPFCs濃度と生後18か月の影響について重回帰分析を行った。その結果, PFCs曝露は出生時体重には負の影響を及ぼしていたが, 18か月ではその影響は消失していた。胎児期のPFOA曝露は,成人後の肥満のリスクになっている事が報告されていることから,さらなる追跡が必要であると考えられる。本年度の研究計画は,ベースライン調査表,血液サンプル,医療診療記録,4か月,1歳,2歳調査票のデータセットを作成し、申請者が確立した測定方法で北海道大学農学部に設置の超高速液体クロマトグラフィー/タンデム質量分析法(UPLC/MS/MS)を用いて十分なサンプルサイズの妊娠後期の母体血中の11種類の有機フッ素化合物(PFCs)を測定することであったが、本研究計画の内容に加えて,1)北海道の妊婦血液中PFCs濃度の経年曝露の実態把握をすることができた。2)1)の結果によって,北海道の曝露の動向を考慮したサンプリングを行い,PFCsの胎児期曝露が出生時体重に及ぼす影響を検討することができた。
半導体デバイスのプロービングのためのソフトバンププロセス

本年度は、研究の目的であるソフトバンプのための材料の開発を中心に研究を行った。導電性を持ち、インクジェットなどの方法で半導体デバイス上に塗布することが可能な材料として、いくつかの材料メーカーが開発を行っている金属粒子を有機溶媒に分散させたものに着目した。「銀ペースト」あるいは「銀インク」として市販されているものを基に、濃度などを調整してソフトバンプとして使用可能な材料を作成した。材料の基本的な特性を測定するため、半導体デバイスの表面電極材料であるアルミ薄膜の上にソフトバンプ材料を塗布し、乾燥・焼成のプロセスによって導電性の薄膜を作製した。コンタクト力を制御できる接触抵抗測定装置を製作し、とふしたソフトバンプ材料の電気的コンタクト特性を測定した。その結果、1mN以下の低接触力で半導体デバイスのテストに十分な低い接触抵抗を得ることができることが明らかとなり、これらの材料がソフトバンプのために使用できる可能性のあることを示すことができた。塗布したソフトバンプ材料は超音波洗浄などを用いて除去することができた。しかし、電極上に残留する部分があり、完全に除去できなかったので、今後、溶媒の最適化を行う必要があると考えられる。また、低接触力のコンタクトにおいて最適なプローブ材料を選定するため、金、銀、タングステンを含む幅広い金属材料について、アルミ電極とのコンタクト特性の測定と、プローブの先端の変化の計測を行った。その結果、金、銀、白金がプローブ材料として優れていることが明らかとなった。
植物の器官原基形成初期過程における細胞分裂の制限機構と基本RNA代謝の役割

植物の器官原基形成初期過程における細胞分裂の制限機構に関して、シロイヌナズナの温度感受性突然変異体などを用いた解析を行い、次の知見を得た。側根原基の起源となる内鞘細胞の垂層非対称分裂は、ミトコンドリアが関与する制限を受ける。この制限はミトコンドリアmRNAの代謝異常と高温に対して、特徴的な脆弱性を示す。ミトコンドリアmRNAの代謝異常では、ポリA付加が鍵である。シュート再生時の不定芽原基構築に際しては、CUC-STM経路の抑制的調節と連動して細胞分裂が制限される。リボソームRNA生合成の不全は、転写因子のANAC082を介してストレス応答反応を引き起こし、その一環としてこの調節の破綻を招く。本課題では、モデル植物シロイヌナズナの〔1〕側根原基形成時における内鞘細胞の不等分裂の制限機構と〔2〕シュート再生過程で不定芽原基が形成される際の細胞分裂域の制限機構の2つを解析対象とし、それぞれについて以下の通り研究を実施した。〔1〕に関しては、高温条件下での帯化根形成を特徴とする温度感受性変異体rrd1、rrd2、rid4(以下ではtemperature-dependent fasciationにちなみTDF変異体と総称)を用いたこれまでの研究から、ミトコンドリア内で、E型PPRタンパク質のRRD2、RID4によるRNA編集との直接あるいは間接的な連動のもと、PARN様タンパク質のRRD1が呼吸鎖構成タンパク質のmRNAのポリA依存的代謝にはたらき、呼吸活性の調節を介して、内鞘細胞の不等分裂の終結を制御している、と考えている。本年度はミトコンドリア局在型ポリA付加酵素PAPの機能欠損変異ags1が各TDF変異体に及ぼす影響を調べ、ポリA依存的代謝の重要性を裏付ける結果を得たが、mRNA編集との関連については明確な結論に至らなかった。また、根外植片の呼吸阻害剤処理による帯化根形成に、胚軸の有無が関わっていることを見出した。〔2〕に関しては、プレrRNAプロセッシング不全を示す2種類の温度感受性変異体rid2およびrid3を用い、シュート再生過程の比較解析を行った。その結果、これらの変異体の外植片から中高温条件でシュート再生を誘導すると、不定芽原基の拡大と発達異常、CUC1、STMの発現上昇の著しい昂進が共通して見られ、rRNA生合成が不定芽原基形成時の細胞分裂とCUC・STM経路の抑制的制御に関与することが明らかになった。シロイヌナズナの〔1〕側根原基形成時における内鞘細胞の不等分裂の制限機構と〔2〕シュート再生過程で不定芽原基が形成される際の細胞分裂域の制限機構について、以下の通り研究を実施した。〔1〕に関しては、高温で帯化側根を形成する変異体rrd1、rrd2、rid4(TDF変異体と総称)の解析から、PPRタンパク質のRRD2、RID4によるRNA編集との連動のもと、PARN様タンパク質のRRD1がミトコンドリアmRNAのポリA分解にはたらき、呼吸活性の調節を介して、内鞘細胞の不等分裂の終結を制御している、と推定している。本年度は新たに、ポリA付加酵素(PAP)のAGS1がどのTDF変異体の温度感受性にも関わっていることを突き止めた。この結果は、ポリA付加・分解のバランスの重要性を示しているだけでなく、RNA編集不全がポリA依存的代謝を介して生理的影響を及ぼすことを示唆しており、その点で注目される。また、帯化根形成率が著しく高まる呼吸阻害剤処理条件を見出し、不等細胞分裂の調節に関わる新たな変異体を探索するため、この現象を利用したスクリーニング法を開発した。このほか、酸素濃度イメージングシステムを用いて側根原基形成時の呼吸活性を測定する準備として、諸条件の検討を行った。〔2〕に関しては、プレrRNAプロセッシングに異常を示す温度感受性変異体rid2とrid3に加えて、rid2抑圧変異体として単離したANAC082の変異体sriw1を用い、rRNA生合成とANAC082、不定芽形成時の細胞分裂制御の関係を調べた。昨年度までに、rRNA生合成不全によりCUC・STM経路の昂進や不定芽原基の細胞分裂域の拡大が起きること、これらの異常がANAC082に依存することなどを明らかにしていたが、一部データが不完全なところもあった。本年度はこれを補完する定量的解析を行い、各変異のANAC082発現等に対する影響を確認した。〔1〕に関しては、高温で帯化側根を形成する変異体rrd1、rrd2、rid4の解析から、PPRタンパク質のRRD2、RID4によるRNA編集との連動のもと、PARN様タンパク質のRRD1がミトコンドリアmRNAのポリA分解にはたらき、呼吸活性の調節を介して、内鞘細胞の不等分裂の終結を制御している、と推定しており、この作業仮説に沿って、とくに次の4点について研究を進めた。予備的調査に留まっていたミトコンドリアmRNAの編集の解析を、編集が知られている全てのmRNAに亘って網羅的に行い、rid4変異体における編集不全からRID4が関与する編集部位を決定した。

rrd1のcox1 mRNA末端部の構造を調べ、野生型では3'端のA付加がほとんど見られないのに対し、rrd1ではおよそ半数のmRNAでAが付加されており、その数は最大26程度であることなどを明らかにした。組換えRRD1タンパク質がPARN活性をもたないことを示し、RRD1が単独ではなく、他の因子と共同でポリAを分解している可能性を示唆した。RRD2関連因子の分子遺伝学的探索のために、rrd2抑圧変異体の候補を8株単離した。〔2〕に関しては、これまでプレrRNAプロセッシングに異常を示す温度感受性変異体のrid2およびrid3、rid2抑圧変異体として単離したANAC082の変異体sriw1などを用いて、リボソーム生合成に関わる遺伝的欠損がCUC・STM経路の昂進や不定芽原基の細胞分裂域の拡大をANAC082依存的に引き起こすことを示してきた。本年度は新たに、rRNA生合成に影響する薬剤や翻訳阻害剤に対する感受性がsriw1変異体で弱まっていることを見出し、知見を総合して、ANAC082はリボソームの生合成や機能の不全による一種のストレス応答を仲介していると考察した。植物の器官原基形成初期過程における細胞分裂の制限機構に関して、シロイヌナズナの温度感受性突然変異体などを用いた解析を行い、次の知見を得た。側根原基の起源となる内鞘細胞の垂層非対称分裂は、ミトコンドリアが関与する制限を受ける。この制限はミトコンドリアmRNAの代謝異常と高温に対して、特徴的な脆弱性を示す。ミトコンドリアmRNAの代謝異常では、ポリA付加が鍵である。シュート再生時の不定芽原基構築に際しては、CUC-STM経路の抑制的調節と連動して細胞分裂が制限される。リボソームRNA生合成の不全は、転写因子のANAC082を介してストレス応答反応を引き起こし、その一環としてこの調節の破綻を招く。本課題では〔1〕側根原基形成時における内鞘細胞の不等分裂の制限機構と〔2〕シュート再生過程で不定芽原基が形成される際の細胞分裂域の制限機構を解析対象としているが、本年度は〔2〕については前年度の研究を補完する解析に留め、〔1〕で研究の障害となっていた難題の解決に注力した。具体的には、(a)ags1・TDF二重変異体解析における遺伝的背景の違いに起因する影響の問題、(b)呼吸阻害剤処理下で帯化側根を形成しない変異体を単離するためのスクリーニングにおける帯化率の歩留まりの問題、(c)組換えRRD1タンパク質の調製の問題、(d)側根形成時の呼吸活性測定方法の問題である。このうち(a)については完全に解決し重要な新知見が得られたが、(b)(d)は予想以上の難題で検討に時間がかかり、決着を見なかった。ただ最終的には(b)と(d)はほぼ解決し、(c)も9残基のAspをRRD1のC末端に付加して可溶性を高めることで解決の糸口を掴んだので、新年度には研究が進むと考えている。なお、これらの問題の検討に時間と労力を費やしたため、〔1〕に関連して計画していたミトコンドリアmRNAの編集やポリAテイルの解析には十分に手が回らず、新年度に持ち越しとなったほか、〔2〕の方で計画していたRID3やANAC082などの遺伝子の発現制御シス領域に関わる解析は着手を見送った。27年度が最終年度であるため、記入しない。植物生理学〔1〕側根原基形成時における内鞘細胞の不等分裂の制限機構に関しては、引き続きTDF変異体を利用して研究を行う。
光化学系2酸素発生系変異体を利用した葉緑体環境適応機構の解析

高等植物OECタンパク質ファミリーの中でも、特にファミリーが多様なPsbP、PsbQプロテインファミリーを中心に解析を行った。PsbPやPsbQは、シアノバクテリアに存在する原核型ホモログ(それぞれcyanoPとcyanoQ)に起源を持つ。昨年度までに高等植物に存在する原核型PsbPホモログPPL1/2の生理機能を、シロイヌナズナ変異株を用いて解析し、PPL1は強光下において損傷した光化学系II複合体の修復過程に関わり、PPL2は循環的電子伝達に関わるNDH複合体の蓄積に必須である事を報告した。本年度はBN-PAGE、及び、スクロース密度勾配遠心等を用いた生化学的解析から、PPL2はNDH複合体の新規サブユニットであること、PPL1も何らかの複合体と相互作用することを明らかにした。さらにATTED-II等を用いたmRNA共発現ネットワーク解析に基づき、OECタンパク質を始めとするチラコイド内腔タンパク質の機能推定を行い、他のOECタンパク質ホモログの主な標的もPSII複合体とNDH複合体である可能性を示した。実際に幾つかのOECホモログに関しては、その機能をシロイヌナズナ変異体を用いて解析し、予測の妥当性を示した。PSIIの機能調節とNDH複合体活性は、いずれも環境ストレス、特に過剰な光に対する応答に重要な役割を持つ。従って高等植物におけるOECタンパク質、特にPsbPとPsbQホモログの多様化は、光環境への適応の結果である可能性が示唆された。(1)高等植物や緑藻に特有に存在する酸素発生系タンパク質であるPsbPは、PSIIの活性化に重要な役割を持つ。PsbP発現抑制タバコでは、植物の環境応答において重要なPSII複合体の分子構築-分解修復系が活性化され、さらにはその中間体が蓄積する(井戸ら、投稿中)。19年度はPSII中間体の実体を、主にサブユニット組成の面から解析した。また、シロイヌナズナpsbP遺伝子破壊株と誘導型RNAiによるpsbP発現抑制体の作出を行った。(2)現東京大学の大林武博士が開発したATTED-II等を用いたmRNA共発現ネットワーク解析が、酸素発生系タンパク質を始めとするチラコイド内腔タンパク質の機能推定に有効である事を認めた。(3)PsbPはシアノバクテリアに存在するPsbPホモログ(cyanoP)に起源を持つと考えられる。分子系統解析から、より原核型PsbPに近いホモログ(PsbP-Like protein 1, PPL1)が高等植物におけるcyanoPのオーソログであり、PsbPは原核型PsbPから派生したパラログであることが示唆された。さらに高等植物にはPPL1により近いPPL2が存在することを認めた。PPL1/2の生理機能を明らかにすべく、遺伝子破壊株の単離をシロイヌナズナで行った。ついでATTED-IIを用いた共発現遺伝子の解析から機能推定を行い、それに基づいて各遺伝子の機能破壊株の表現形解析を行った。その結果、PPL1は強光下において傷ついた光化学系II複合体の修復過程に関わり、PPL2は循環的電子伝達に関わるNDH複合体の蓄積に必須である事を認めた。抗PPL抗体を用いた生化学的解析から、PPL1はチラコイドルーメン内に遊離して存在し、PPL2はNDH複合体の全く新規なサブユニットであることが示唆された。以上の結果からPPL1/2ともに環境ストレス下におけるチラコイド膜電子伝達鎖の機能維持に重要な役割を持つ事を明らかにした。緑色植物特有にPSIIサブユニットに進化したPsbPに関しても、PsbP-RNAiタバコにおいて集光アンテナLHCIIを結合しない不活性なPSIIが蓄積することを認めていたが、in vitroのPSII活性再構成実験を用い、PsbPがPSIIを活性化するのに必須なアミノ酸残基を同定した。
医用画像・音声診断所見同時ファイリングシステムの構築

医用画像を用いた診断は、従来のX線写真の画像に加え、デジタル化された医用画像の支援により、ますます高い信頼性をあげつつある。一方、診断所見は手書きで行われ、そのデジタル化が遅れているのが現状である。この音声所見をデジタル化し、読影すべき画像もデジタル化することにより、読影すべき画像と所見との分離の可能性が無くなる等、多くの利点を有することから、さまざまな方法での試行がみられている。我々はこれまでに、既定文体の文書化をはじめ、大容量記憶媒体である光磁気ディスクを用いて自由文体の所見情報のデジタル化や読影すべき画像のデジタル化のシステムを構築した。しかし、このシステムの核である光磁気ディスクの互換性が問題となる。我々は類似のシステムを用いて、これまでに互換性があることを確認している。本研究では、異なるシステムを構築し、大容量記憶媒体である光磁気ディスクの互換性を確認し、より多くのシステム間での医用画像と所見の両医用情報のオフライン伝送をめざし、次のような研究を行なった。各構築システムは病院内や病院間の画像・所見などの医用情報の伝送を想定している。1.システムAを用いて画像をデジタル化し、光磁気ディスクに格納した。2.その光磁気ディスクを用いて医用情報をシステムBへオフライン伝送した。3.デジタル化された画像情報に音声所見を付帯させ、光磁気ディスクに格納した。4.システムCを構築した。5.医用情報を光磁気ディスクを用いてシステムCヘオフライン伝送した。6.音声情報を付帯した画像情報をシステムCで表示・発声させた。
兵庫県南部地震による堤体被害の要因分析およびデータベース化

【目的】兵庫県南部地震により、淡路島では944個ものため池が被害を受けた。本研究は、被害の多かった淡路島北部の5町、特に北淡町を中心に、被害・無被害ため池を調査・整理して要因を探り、統計的・地盤工学的分析しデータベース化しようとする。【方法】被害・無被害に関わる要因として、各ため池の位置(断層・震源への距離、標高)、構造(堤軸の方向、形状、大きさ等)、築堤材料の特性、ダムサイトの地質、履歴(築堤年代・漏水・改修等)を選定した。これらに関わる淡路島北部5町の2071個(内被害ため池425個)のため池の資料、および地盤工学的なデータ(当方の行った上記の内約40箇所の現地調査・土質試験結果、10個の弾性波探索結果)を集めた。これらに、一般的な統計的分析および多変量解析を行った。【結果】北淡町の場合、被害に関わる要因は、(1)最も近い断層が水越・野島・浅野断層、(2)その距離が2501000m、(3)震源からの距離が概ね12km以内、(4)標高100m以上、(5)堤体の大きい、(6)震源および断層に対し、堤軸が正対・直交・その対角線付近、(7)堤軸の形状が複雑、(8)ダムサイトの地質が粘土、砂礫の土質地盤、(9)100年以上経過、(10)堤体材料が粘性土系より砂質土系、強度(貫入抵抗)も小、(11)堤体に生じたクラックは、堤軸に対して45度、135度の方向が最も多い、(12)堤体長に対するクラックの比は、砂粒土方が大きく、(13)また被害ため池の基盤は無被害ため池より深く、(14)一般的な統計と多変量解析を併用することは有効等がいえる。
免震すべり支承の各種依存性を統合した数値解析モデルの構築

免震すべり支承について、装置のエネルギー吸収による発熱が力学特性に与える影響を考慮した熱・力学連成挙動解析が行われるようになっている。この連成解析は、力学挙動解析と熱伝導解析を一体化したものである。本研究では、解析システムの拡張可能性を重視して、これらの解析をモジュール化したうえで自由に組み合わせられるように再構成する。さらに、各解析モデルに対し、複数の依存性を同時に考慮して重ね合わせることが可能な数値解析モデルを構築する。
活性メソゲンを有する反応性配向膜を用いた光運動材料の構築

N-ベンジリデンアニリン(NBA)のトランスーシス光異性化反応を利用して,架橋した液晶高分子の巨視的な形状変化を誘起する。高速な自発的復元を示すNBAの光異性化を反映し,照射時のみに変形する光運動材料を確立する。微小荷重を印加したフィルムの面外方向の光照射に伴う変位と出力を,レーザー変位計を用いて評価し,組成や作製方法を工夫することで変位量や出力を向上させる。また,NBAは非光反応性のフェニルアルデヒドを有する高分子前駆体と低分子フェニルアミンを薄膜上で接触させることで形成できることを応用し,任意の形状にパターン化した光運動材料の作製を目指す。
金属ナノ粒子を用いたガラスのナノ加工技術の開拓

連続光レーザーを用いる新規なレーザー加工法を開発して、板厚約170 μmのカバーガラスに高密度に直径20 100 nmの貫通穴を開けることをめざして研究している。従来フェムト秒レーザーを用いたアブレーションやレーザー改質と化学エッチングを組み合わせる加工法が用いられてきたが、本研究では貴金属ナノ粒子にレーザーを照射してその場エッチングを行う技術を開拓してきた。金ナノ粒子を用いてアルカリ溶液浸漬下で顕微鏡の対物レンズで集光したレーザー照射したところ、金ナノ粒子に埋め込まれることがわかったが、深さ1 μm程度でそれ以上進まなかった。そこで、エッチングの進行と供に徐々に対物レンズの焦点をずらしていくことで改善を図った。さらに、効率よくエッチングを進めるためにはレーザー強度を上げる必要があったが、金ナノ粒子の温度上昇のため、融解・蒸発が起こってダメージを受けて小さくなった。そこで、白金ナノ粒子を用いて、レーザー強度を従来の3ー5 μW m-2から25 μW m-2にあげたところ、1 hで100 μm程度エッチングできることがわかった。これまで用いてきた金ナノ粒子の耐熱性が不十分であることがわかり、白金ナノ粒子ヲ用いたところ耐熱性の向上が見られた。厚さ約100μmのカバーガラスを貫通するナノ細孔を作製する。また、ウイルス等のフィルターに用いるため高密度に作製する。1平方μmあたり一個程度作製することを目標とする。レーザー加工技術により板厚約100μmのカバーガラスに高密度に直径20100 nmの貫通穴を開けることをめざして研究した。連続波(CW)レーザーを用いる点、アルアリエッチング剤を共存させながら金ナノ粒子の加熱と基板への熱伝導を利用して加工穴をあける点に本研究の特徴がある。エッチング剤として水酸化テトラブチルアンモニウム(TBAOH)および水酸化カリウム(KOH)を用い、波長532 nmまたは488nmのCWレーザーを3-5mW程度の強度で顕微鏡の60倍対物レンズで絞って入紙させるとにより、金ナノ粒子がガラス基板に埋め込まれることが分かった。走査型電子顕微鏡(SEM)によるガラス基板表面の加工穴の観察に加えて、集束イオンビーム(FIB)を用いた断面観察にも挑戦し、100%ではないが断面観察にも成功した。形成された穴の深さを求めるため、FIBによりガラスの上面からの切削を行い、加工時間と深さの関係を調べた。加工穴の深さは当初1μmであった。この理由としては、加工が進むと金ナノ粒子がガラスに埋包され、このため対物レンズの焦点とずれて加熱がうまくいかなくなると考えた。この対策としては、被写界深度の大きい(倍率の低い)対物レンズを用いる、および、対物レンズの焦点位置を加工の進行とともに深くしていく、の2点が考えられた。前者はあまりうまくいかなかった。しかし、後者の方法で100倍対物レンズを用いて手動で加工に進行に合わせて焦点位置を動かしたところ、加工穴が深くなることが分かった。今後は後者に重点を置き、ピエゾステージを使って焦点を連続的に深くすることに挑戦する。レーザー強度、エッチング剤の濃度などの基本技術に関するパラメータを確立した。断面観察により確かに加工穴が存在することを確証した。上面からの切磋法により、加工穴の深さを測定できるようになった。手動で加工に進行に合わせて焦点位置を動かしたところ、加工穴が深くなることが分かった。加工の進行にあわせて焦点位置を動かすことにより加工穴が深くなることが分かったため、ピエゾステージを使って焦点を連続的に深くすることに挑戦する。一度に多重穴を作製するために、ガラス基板上に金ナノ構造を作製し、これにエッチング剤存在下でレーザー照射して一度に複数の穴をあける。この際、対物レンズの倍率によって、高倍率ほど、照射領域が狭まる、低倍率程レーザー強度が下がる等の問題点があり、適切な照射条件を探索する。

3月に納品された物品があり、これの支払いが完了してないが、4月に支払いが完了する予定である。また、6月にフランスで国際学会がありそこでの成果発表のための旅費を次年度分と合わせて使用予定である。理由英語論文の校閲のための費用を計上していたが論文作成がおくれているため。使用計画実験を進めると同時に消耗品の購入を行う。論文を執筆して校閲をうける。