hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
先天性心疾患児における低酸素による脳の解剖学的異常と高次脳機能障害への影響の解明

しかも、これらの異常は、就学時に初めて明らかになることが多い。CHD児の精神運動発達の追跡調査を引き続き行っており、現在は、学童期の心理発達検査として、WISC-IVを実施し、頭部MRI画像の撮像を行い、脳の機能的、器質的な病因を研究している。頭部MRI画像解析においては、当教室に解析用のパソコン機器を導入し、よりよい画像解析方法を探求した。研究成果の一部を、2016年3月に行われた富山国際シンポジウムで平岩が発表した。その内容をもとに論文を作成中である。また、乳幼児期の発達検査結果が、学童期のIQと学校での学習支援の有無にも相関があることがわかってきた。その内容を2016年7月の日本小児循環器学会で発表した。乳児早期に開心術、特に単心室群とTGA群を対象に、チアノーゼ性先天性心疾患児を対象とし、I.CHD児の1歳、3歳、6歳での精神神経発達の追跡調査を行い、発達障害の特異性を調べ、II.術後早期から、MRIで脳容積を側頭葉、前頭葉、後頭葉に分けて測定し、拡散異方性を評価、III.MRI所見と発達指数の関係、および、周術期因子を含めた背景情報を解析し、精神神経発達の予後予測因子を明確にすることである。特に、6歳時の発達検査では、前頭前野の発達が著しい新生児・乳児早期の脳発達異常と、脳高次機能発達のプロフィールの偏りに関して、相関関係の有無を検証する。今までは乳幼児のMRIを中心に解析していたが、縦断的な追跡調査を行うため、乳幼児期に頭部MRI検査を行った児を、学童期のMRIを追加撮像することとした。縦断的にMRIを行い、脳発達の変化を追うことができる。画像解析方法に関しては、Unix work stationを使用する予定であったが、さらに解析度の高いアナライズソフトも導入する。また、海馬や偏桃体など複雑な構造のものに関しては、客観性、利便性を検討し、JohnsHopkins大学を中心に開発されているBrain GPSソフトも使用することとした。CHD児の精神発達の追跡調査としては、BayleyIII検査、WISCIV検査などの心理検査も引き続き行い、検査対象人数も増やし発達の特異性をさらに明らかにさせていく。その結果を、国内外の学会や論文で発表する予定である。先天性心疾患児の学童期の頭部MRI検査を引き続き行っており、MRI検査費用が必要とである。また、本研究を国内外で発表するための旅費なども必要である。単心室、完全大血管転位症の、学童期の心疾患児を中心に、研究に同意してくださった方に、頭部MRI検査を行い、脳の解剖学的発達も研究する。次年度は、約20例を見込んでいる。7月の小児循環器学会で発表予定であり、そのための旅費が必要である。
ヒト胎児肝細胞のCYP3A誘導におけるエピジェネティクスおよび転写因子の関与

研究目的研究方法研究成果1.HFL細胞において5-AzadCおよびTSA添加によるCYP3Aの発現量の変動は認められなかった。HFL細胞でのCYP3Aの発現にはエピジェネティクスな制御は関与していないことが確認された。しかし、5-AzadC用量依存的にPXR発現量の増加が認められた。このことから5-AzadCは遺伝子の導入効率を改善させる可能性が示唆された。2.Ad-PGC1αを用いてHFL細胞にPGC1αを過剰発現させたが、CYP3Aの発現量の変動は認められなかった。しかし、PGC1αとPXRを同時に過剰発現させるとCYP3A4の発現量の増加が認められた。またPGC1αとPXR過剰発現させたHFL細胞にリファンピシンを添加すると、CYP3A4の発現量は2倍程度増加した。HFL細胞において、PGC1αは直接CYP3A4のmRNAの発現量に影響を与えないが、PXRを介してCYP3A4の発現を増加させる可能性が示唆された。
重力波で探る重力セクターでのパリティーの破れとアクシオンダークマター

宇宙には、暗黒物質(DM)と呼ばれる見えない物質が存在し、その正体を解明することは宇宙論の大問題となっている。DMの候補として最近、軽い質量を持ったアクシオンDMの研究が重要となってきた。アクシオンDMの大きな特徴はアクシオン場のコヒーレントな振動にある。一方、重力波の直接観測が成功したことにより、重力波を用いたアインシュタイン重力を超える理論の探求は大きな課題となっている。ここではアクシオンとの結合が重要となるチャーン・サイモンズ重力理論に着目する。本研究の目的は、チャーン・サイモンズ重力理論におけるブラックホール連星等からの重力波の伝搬がアクシオン振動との相互作用によってどのような影響を受けるのかを研究し、時空のパリティーを破れとアクシオンDMの証拠を明らかにすることである。1.アクシオンDM環境における重力波伝搬を解析し、結合定数の大きさについて太陽系観測で得られる制限より6桁ほど強い制限が得られることを発見した。アクシオンと重力波の共鳴によって円偏光重力波へと変換されることを明らかにした。また、アクシオンとの結合によって重力波が光速からずれることを明らかにした。2.アクシオンによるパラメータ共鳴や光速からのずれなどの現象が電磁波においても生じることを明らかにした。3.放射優勢期において、アクシオン振動による重力波生成が起き、その信号がLISAなどの宇宙重力波干渉計で観測され得ることを示した。当初の目的であるアクシオン暗黒物質を背景として伝搬する重力波の解析を遂行するとともに、アクシオンが放射優勢期にアクシオン振動によるパラメータ共鳴が有効的に働き、LISAやDECIGOで観測可能な重力波を生成することを明らかにした。これは新たな重力波源の発見であり、当初の予定にはなかった成果である。研究は順調に進んでおり、宇宙論的なスケールでの重力波伝搬へ解析を拡張すること。および、現実のデータを用いて、どのような結論が得られるかを明らかにすることを目指したい。
マルク・リシールを中心とした現象学運動における病理的現象の研究

「マルク・リシールを中心とした現象学運動における病理的現象の研究」というテーマの下、平成26年度(本課題最終年度)は、リシールの統合失調症に対するアプローチを研究した。(1)彼が自分の構築した現象学の概念を用いて、統合失調症の諸症状(妄想、幻覚、自動運動)をどのように論じたのか、(2)そこには哲学・人間学的にどのような意義と価値があるのかーこの二点が具体的な研究作業となった。科研費研究初年度の今年度(平成25年度)は、マルク・リシールの著作と論文、現象学および病理学に関わる他の資料の精査を行った。リシールの既刊の著作は20冊を超え、論文は200本近く発表されている。今年度は、リシールが病理的現象について分析した著作と論文を読み込む作業を行った。また、そこで言及される哲学者たち(デカルト、カント、フッサール、等々)の文献の精読も行った。上記の読解作業の成果を発表する場として、大阪大学人間科学研究科の村上靖彦准教授の研究室で、同大学院の院生たちと、ひと月に一度、リシールの思想に関する研究会を実施した。その後、2014年3月29日に京都大学で開催された日仏哲学会において、「幻想と仮象:若きリシールにおける現象学の新しい創設について(Illusion et apparence : sur lanouvellefondation delaphenomenologie chez le jeune Richir)」というテーマの研究発表(フランス語発表)を行った。同年3月28日から4月4日まで、ポルトガルのコインブラ大学でリシールをめぐるワークショップが開催されていたので、日仏哲学会の後に、このワークショップに参加した(4月1日にワークショップで研究発表を行ったが、これは平成26年度の実績となるので、翌年度の実績報告書に記載する)。今年度は、フランスの『現象学年報(Annales de phenomenologie)』誌に「児童のデッサンにおける形相的変更(La variation imaginaire dans le dessin enfantin)」というテーマの論文を発表した。この論文では、児童のデッサンを題材として、リシールの現象学における理念批判と形相的変更の議論の射程とその妥当性を立証した。その他に出版された論文や書評は昨年度の研究活動の成果であるので、説明は割愛する。1)では、スイスの精神科医ルートヴィッヒ・ビンスヴァンガーの統合失調症分析を検討することで、リシールが「超越論的精神病」と呼ぶ概念の妥当性を提示した。2)では、リシールの統合失調症分析を精査することで、彼のアプローチの現象学的および哲学的な重要性を提示した。両論文とも、リシールのアプローチを検討することで、一般的に「機械化」した存在とみなされがちな統合失調症患者の行動と思考のなかに、患者独自の過剰な理性主義を読み取った点が、研究の重要な成果であった。また前年度に行われた、リシールの神経症と倒錯現象へのアプローチに関する研究が論文として公刊された。これにより、精神疾患の三つのタイプ(神経症、倒錯、精神病)に対するリシールの現象学的アプローチの研究が包括的に研究され、本研究は当初の予定どおりに終了した。26年度が最終年度であるため、記入しない。哲学現象学病理学26年度が最終年度であるため、記入しない。今年度の前半は、リシールが病理的現象について論じた著作と論文を重点的に読み込んだ。この過程において、リシールの病理論は、哲学史におけるいくつかの概念(デカルトの「悪霊」、カントの「超越論的幻想」、等々)を踏まえて、入念に議論が構成されていることが新たに確認された。それにともない、彼がこれらの概念を、著作と論文のなかでどのように論じたかを検討する必要が生じた。この新たな研究課題が発生したことにより、当初の研究計画に多少の遅れが生まれた。リシールの扱う病理的現象のなかでも、神経症と倒錯に関してはすでに研究に着手しており、精神病圏の病理的現象(躁鬱、メランコリー、統合失調症、等々)に対するリシールのアプローチを今年度に研究する予定であった。しかし、上記の哲学の概念を踏まえたうえで、精神病圏のみならず、すでに研究に着手していた神経症と倒錯の分析も読み直す必要が生じた。したがって、今年度は、リシールの精神病に対するアプローチを研究するにいたらなかった。しかしながら、上記の哲学的な概念の確認は、研究を遂行するうえで、極めて重要な契機であった。この確認を踏まえたうえで、来年度はリシールの精神病に対するアプローチとその思想史上の重要性を研究する。平成26年度は、科研費研究の最終年度である。研究をいっそう推進するために、次の二点を方策として提示する。1)まず、リシールが病理的現象について論じた文献、さらに哲学の諸概念に関する彼の議論をさらに精査する。リシールの病理論と現象学哲学の双方向から研究を進めることで、研究活動の立体性が確保される。それにより、研究はいっそう推進されるはずである。

この研究推進の方法は、すでに前年度から実践されている。2)次に、研究活動の成果を、学会、シンポジウム、ワークショップ、研究会で積極的に発信してゆく予定である。現象学の受容という点に関して、日本には100年近くの歴史がある。しかしながら、リシールの現象学は、その新しさゆえにまだ十分に認知されていない。学会、シンポジウム、ワークショップ、研究会、等々で積極的に研究成果を発表し、参加者と議論を行うことで、リシールの現象学に関する議論の場が形成される。これにより研究に必要な発想がさらに生まれ、研究活動が推進されるはずである。
全ゲノム情報に基づくゲノム倍数性進化過程の再構築

パンコムギを構成するA, B, Dゲノムのそれぞれに座上する同祖遺伝子のゲノム別の発現変動を網羅的に調べるために、公開されている700以上のRNA-seqデータを基に、同祖遺伝子毎の共発現遺伝子ネットワークを作成した。また、パンコムギの成立に伴うゲノムの異質倍数化の過程で、ゲノム機能にどのような変化が生じているかを調べるために、Aゲノム祖先種(AA)、4倍体コムギ(AABB)、パンコムギ(AABBDD)の各系統を用いて、比較トランスクリプトーム解析を行い、温度環境に応答するトランスクリプトームの変化とゲノム倍数化の関連を明らかにした。本研究では、コムギのAゲノム野生種(AA)、パンコムギ(AABBDD)、Aゲノム栽培種(AmAm)のAゲノム同士を比較することにより、Aゲノムに注目してコムギの倍数性進化過程を再構築することを目的とする。倍数化を経験したパンコムギのAゲノムと2倍体のまま栽培化したAゲノムは、それぞれどのような「らしさ」を得たかを明らかにする。平成26年度は、ゲノム構造における進化過程の再構築に取り組んだ。具体的には、Aゲノム祖先種(T. urartu; AuAu)、パンコムギ(T. aestivum; AABBDD)、Aゲノム栽培種(T. monococcum; AmAm)それぞれのAゲノム遺伝子領域についての比較ゲノム解析を進めた。申請者が整備したTriFLDBに収録したコムギ完全長cDNAと、近縁イネ科植物のブラキポディウムやイネ、オオムギなどの完全長cDNAや、コムギのRNA-seqデータを用いて遺伝子構造に関する精密なアノテーションの作成を行い、Aゲノム祖先種、パンコムギ、Aゲノム栽培種間での同祖遺伝子座の比較を可能にするための情報を整理している。また、Aゲノム遺伝子アノテーションから同祖遺伝子毎(Au-Am-A)のセットを作成する。同祖遺伝子セットを作成するために、MCL法による相同遺伝子のクラスタリングを行った。このクラスタリングでは、コムギ属植物の同祖遺伝子セットを約25000種に分類した。既存の遺伝子構造アノテーションに基づく解析では非完全長の遺伝子セットや、転写が確認されていない配列も多く含まれており、完全長cDNAやRNA-seqデータに基づく遺伝子構造の再構築が必要であった。そこで、公共データベースから500以上のRNA-seqデータセットを取得し、それらのゲノムマッピングによる遺伝子構造予測を始めている。当初の計画では、コムギの倍数性進化に伴うエピジェネティックな変化を調査する予定であったが、トランスクリプトーム解析による同祖遺伝子(ホメオログ)の非相加的発現や異所発現の検出データをさらに充実させて、コムギの倍数性進化に伴う6倍体パンコムギのゲノムの特徴とゲノム機能の変化を調査した。6倍体パンコムギ、その4倍体および2倍体祖先種について、栄養生長期の葉組織において、RNA-seq法によるトランスクリプトーム解析を行い、異質倍数性進化に沿った遺伝子発現の多様化を調査した。環境変動に対する同祖遺伝子の発現変動をあわせて調査するために、12°C、22°C、32°C、42°Cの気温で生育した植物体を用いた。RNA-seq解析には、Illumina社のHiseqシーケンサーを用い、stranded RNA-seq法によって遺伝子発現データを得た。また、ゲノム特異的に同祖遺伝子毎の遺伝子発現を解析する情報学的手法の高度化を行い、倍数体コムギの同祖遺伝子間の発現差を網羅的に調査した。異質倍数体ゲノムをもつ生物で、RNA-seqデータを用いて同祖遺伝子別の遺伝子発現を精密に解析する手法をムギ類のモデル植物であるミナトカモジグサの倍数体系統を用いながら確立した。この手法を公共データベース上で利用可能なコムギのRNA-seqデータに適用して調べ、同祖遺伝子間での遺伝子発現の相関が崩れる遺伝子群を網羅的に同定した。これらの遺伝子群は、倍数性進化による重複遺伝子の機能の多様化に関連すると考えられので、どのような遺伝子機能に分類されるものであるかを、Gene Ontology等の遺伝子機能分類を用いて調査している。トランスクリプトーム解析に基づくコムギ倍数性進化にともなうゲノム特徴の解析については、当初計画したとおり進めた。また、異質倍数体種の同祖遺伝子毎のトランスクリプトーム解析を可能にする情報学的手法を改良し、公共データ上の可能な限り全てのコムギRNA-seqデータに適用して同祖遺伝子発現の多様化を示す遺伝子群の検出に成功したことは、当初の計画を越える成果と考えている。昨年度実施した、温度環境の違いに対するトランスクリプトーム解析のデータについて、ゲノム構成が異なるパンコムギおよびその祖先種、合成パンコムギ系統のAゲノム同祖遺伝子の発現の違いを調査した。DV92、T.Urartu、KU.124、KU.221、CS系統をもちいて、12°C、22°C、32°C、42°Cの環境で育成した葉鞘から抽出したmRNAのRNA-seqのデータを用いた。六倍性パンコムギのゲノム上に推定されている構造遺伝子のうちAゲノム上にコードされる遺伝子にのみユニークにマップされるRNA-seqリードを用いて、DIfferential Expressed Genesの抽出糖の解析を行い、ゲノムの倍数化に伴って、Aゲノム座上遺伝子の発現が倍数体系統によって異なることを明らかにした。とくに、二倍体Aゲノム種と、四倍体および六倍体系統の間に遺伝子発現変動が顕著に生じていた。これらの倍数体の異なるコムギ系統間の遺伝子発現差は、温度ストレスのない条件でも観察された。

また、高温ストレスを与えるにつれて、その発現差が顕著になる傾向があった。また、研究期間中に、パンコムギのRNA-seqデータが公共データベース中に急速に増加した。増加したデータを用いて、A, B, Dのそれぞれのゲノム間の同祖遺伝子の発現の違いを、再度計算しなおし、同祖遺伝子別の遺伝子発現の特徴を調査した。麦類のモデル草本植物であるミナトカモジグサの異質倍数体系統を用いて確立した、同祖遺伝子を識別したトランスクリプトーム解析法については、論文を投稿した。パンコムギを構成するA, B, Dゲノムのそれぞれに座上する同祖遺伝子のゲノム別の発現変動を網羅的に調べるために、公開されている700以上のRNA-seqデータを基に、同祖遺伝子毎の共発現遺伝子ネットワークを作成した。また、パンコムギの成立に伴うゲノムの異質倍数化の過程で、ゲノム機能にどのような変化が生じているかを調べるために、Aゲノム祖先種(AA)、4倍体コムギ(AABB)、パンコムギ(AABBDD)の各系統を用いて、比較トランスクリプトーム解析を行い、温度環境に応答するトランスクリプトームの変化とゲノム倍数化の関連を明らかにした。研究計画では、平成27年度の計画は、(1)ゲノム構造における進化過程の再構築と(2)トランスクフリプトームにおける進化過程の再構築である。(1)における遺伝子構造予測に予定より時間を要したため、(2)の進捗がやや遅れている。これまでに収集したT.monococcumゲノム情報と公共データベースから得られるコムギ祖先種のゲノム情報、トランスクリプトームに関しては、コムギ倍数体シリーズのトランスクリプトーム情報と、公共データベースから得られるパンコムギのトランスクリプトーム情報を統合して解析し、ゲノム機能進化に関する傍証を総合してコムギAゲノムの進化過程を組み立てる。ゲノム⇔トランスクリプトームの間でのオミックス関連解析を行うとともに、Au→AmとAu→Aの過程で生じた変化をまとめる。得られるデータセットを統合したデータベースを構築し、理研から公開する。28年度が最終年度であるため、記入しない。ゲノム情報科学平成27年度は、研究計画における(2)トランスクフリプトームにおける進化過程の再構築および(3)エピゲノム修飾様式における進化過程の再構築に取り組む。(2)トランスクフリプトームにおける進化過程の再構築では、RNA-seqデータを用いて、遺伝子発現パターンの変化を同祖遺伝子毎(Au-Am-A)に明らかにする。統計モデルを用いて同祖遺伝子間で発現パターンが異なっているかどうかを計算機的に推定する。また、異なり方の程度を分類し、「特定の組織で発現する遺伝子群」「特定の細胞機能に関わる遺伝子群」「non-coding RNA遺伝子群」など、さまざまなコンテクストにおける遺伝子発現パターンの進化とその影響範囲を明らかにする。(3)エピゲノム修飾様式における進化過程の再構築ではRNA-seqの組織と同じ組織からゲノムDNAを抽出してメチローム解析を行い、Aゲノムの遺伝子領域のメチル化様式を比較する。コムギはゲノムサイズが大きいので、抗メチル化シトシン抗体を用いて免疫沈降を行い、メチル化DNA領域を濃縮して解析する。メチル化DNAを解読する。
コンクリートの自己収縮に及ぼす骨材界面の影響

コンクリートのプラスチック収縮ひびわれに及ぼす自己収縮の影響を検討するために、水結合材比2030%のコンクリートについて行った拘束試験の結果より以下のことが明らかとなった。(1)自己収縮は、配合により始発もしくはそれ以前から生じ始める。(2)自己収縮が拘束されることにより、初期材齢から大きな引張自己応力が発生する。(3)高炉スラグ微粉末(比表面積8000cm^2/g)を70%混入した場合、無混入の場合に比べて初期材齢のクリープによる応力緩和か著しい。(4)プラスチック収縮の発生原因とし、水分の蒸発より自己収縮の影響が大きい場合があり、また打設面から水分を補給しても大きなプラスチック収縮が生じる場合がある。また、高強度コンクリートの水中養生中における長さ変化に及ぼす、骨材の種別および骨材の粒径の影響について実験を行った。その結果、河砂利、石灰岩砕石、Diabase砕石のいずれの骨材を用いた場合も、水結合材比30%程度以下で部材断面寸法が10cm程度の場合は、水中養生中にも収縮ひずみを生じることが明らかとなった。
陽イオン伝導性結晶配向セラミックスの材料設計と開発

反応拡散法を、Na2O-Ga2O3-TiO2三成分系のNax+3yTi1-xGa4+x-yO8(NTGO)多結晶体の配向化に拡張して適用することに成功した。具体的には、2種類の出発物質NaGaO2とGa2TiO5を準備し、この圧粉体をGa2TiO5/NaGaO2/Ga2TiO5の順番に重ね合わせてサンドイッチ型拡散対を作製した。この拡散対を加熱することで得られたNTGO多結晶体はb軸方向に高配向しており、比較的高いNa+イオン伝導度が実現できた。当該配向手法は拡散対の端成分のタイラインと生成物のタイラインが交差する特徴があり、他の三成分系化合物の一軸配向化にも広範囲に適用可能である。セラミックスは結晶粒子の高配向化によってその機能が著しく向上する場合がある。研究代表者は拡散対を空気中で加熱する簡便な方法(反応拡散法)を用いて、酸化物イオン伝導性多結晶体の結晶配向化に成功した。この新規配向手法を他の一軸配向多結晶体の作製に応用する目的で、Li_2O-Nb2O_5-Ta2O_3-TiO_2系に適用した。Li_2CO_3とNb_2O_5、TiO_2試薬からLiNbO_3粉末試料とLi2Tio3粉末試料を合成し、Li2Tio3/LiNbo3/Li2Tio3から成るサンドイッチ型の拡散対を準備した。これを1273から1373Kの温度範囲で50時間加熱することで、Li_<1+x-y>Nb_<1-x-3>yTi_<x+4>yO_3固溶体(0.11〓x〓0.18,0≦y≦0.09)から成る多結晶体を作製した。アニールした拡散対は拡散方向に垂直または平行にダイアモンドカッターで切り出した。一部は薄片に加工して微細組織を偏光顕微鏡で観察し、他は試料表面を鏡面研磨し、X線回折装置を用いて多結晶体の配向度を調べた。その結果、拡散方向に沿って板状結晶が生成しており、配向多結晶体が生成していることが確認できた。試料はLiを含むことから、結晶中のLi位置、および(0,C)位置の検出について検討をおこなった。Li(Ta_<0.89>Ti_<0.11>)O_<2.945>と(Li_<0.977>Eu_<0.023>)(Ta_<0.89>Ti_<0.11>)O_<2.968>、Al_3O_<3.5>C_<0.5>組成の粉末試料を準備し、実験室X線粉末回折データを収集した。得られたデータはリートベルト法と最大エントロピー法、全パターンフィッティング法を駆使することで、軽元素の分率座標の特定に成功した。今後の試料評価において、軽元素の席占有率の精密化を含めて、実験室X線回折法が有効であることを示すことができた。今回、この新規配向手法をNa2O-TiO2-Ga2O3系の一軸配向多結晶体の作製に適用した。Na2CO3とTiO2、Ga2O3試薬からGa2TiO5粉末試料とNaGaO2粉末試料を合成し、Ga2TiO5/NaGaO2/Ga2TiO5から成るサンドイッチ型の拡散対を準備した。これを1323 Kで24時間加熱することで、Nax+3yTi1-xGa4+x-yO8固溶体から成る多結晶体を作製した。試料表面を鏡面研磨して微細組織を走査型電子顕微鏡で観察し、さらにX線回折装置を用いて多結晶体の配向度を調べた。その結果、拡散方向に沿って針状結晶から成る配向多結晶体が生成していることが確認できた。この多結晶体の573 Kから1073 Kまでのイオン伝導度を複素インピーダンス法で求めたところ、温度の上昇に伴い3.4×10-4 S/cmから7.3×10-3 S/cmまで増加し、良好なイオン伝導体であることが確認できた。平成25年度は、Ga2TiO5/NaGaO2/Ga2TiO5から成るサンドイッチ型の拡散対を所定温度で加熱する簡便な方法(反応拡散法)を用いて、Nax+3yTi1-xGa4+x-yO8固溶体から成る結晶配向セラミックスの作製に成功した。平成26年度は、Ga2O3の代わりにAl2O3を用いて、新規配向手法をNa2O-TiO2-Al2O3系の一軸配向多結晶体の作製に適用した。Na2CO3とTiO2、Al2O3試薬からAl2TiO5粉末試料とNaAlO2粉末試料を合成し、Al2TiO5/NaAlO2から成る拡散対を準備した。これを所定温度で長時間加熱することで、Na1-yTi2+yAl5-yO12固溶体から成る多結晶体を作製した。

試料表面を鏡面研磨して微細組織を走査型電子顕微鏡で観察し、さらにX線回折装置を用いて多結晶体の配向度を調べた。その結果、拡散方向に沿って針状結晶が生成しており、高い配向度の多結晶体が作製できたことを確認した。ロットゲーリングファクターの値は0.68であった。配向多結晶体から単結晶を取り出し、単結晶X線回折法を用いて結晶構造を決定した。その結果、化学式はNa0.78Ti2.22Al4.78O12(y = 0.22)と求められた。比較的高いNa+イオン伝導性の発現は、Na席が一部欠損することから矛盾無く説明できる。平成26年度までの研究によって、例えばGa2TiO5/NaGaO2/Ga2TiO5から成るサンドイッチ型の拡散対などを所定温度で加熱する簡便な方法(反応拡散法)を用いて、Na+イオンがトンネル構造中を高速で伝導する結晶配向セラミックスの作製に成功している。平成27年度は、多様な三成分系化合物や混合物から成る拡散対を用いた一軸配向多結晶体の作製と、イオン交換法を併用することによる伝導種の拡張に関する実験を行なった。反応拡散で作製した多結晶体とイオン交換を行なった多結晶体について、微細組織を光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡で観察し、さらに配向度をX線回折装置を用いて調べた。拡散方向に沿って針状結晶が生成しており、高い配向度の多結晶体が生成していることを確認した。ロットゲーリングファクターの値は常に0.67以上の値が得られたことから、良好な配向度であった。その結果、イオン交換反応の前後において、結晶構造のフレームワークはほぼ維持されながら、トンネル内の陽イオンが置換されることが示された。反応拡散法を、Na2O-Ga2O3-TiO2三成分系のNax+3yTi1-xGa4+x-yO8(NTGO)多結晶体の配向化に拡張して適用することに成功した。具体的には、2種類の出発物質NaGaO2とGa2TiO5を準備し、この圧粉体をGa2TiO5/NaGaO2/Ga2TiO5の順番に重ね合わせてサンドイッチ型拡散対を作製した。この拡散対を加熱することで得られたNTGO多結晶体はb軸方向に高配向しており、比較的高いNa+イオン伝導度が実現できた。当該配向手法は拡散対の端成分のタイラインと生成物のタイラインが交差する特徴があり、他の三成分系化合物の一軸配向化にも広範囲に適用可能である。本研究の目的は、「拡散対反応法を汎用化し、一次元配向セラミックスの作製方法を確立すること」である。先の【研究実績の概要】で述べた通り、当初の目標通りに研究が進行している。さらにNa2O-TiO2-Ga2O3系からNa2O-TiO2-Al2O3系へ反応系の拡張に成功しているため。27年度が最終年度であるため、記入しない。工学当初の計画通りに本研究を推進する方針である。研究代表者は、これまでの研究過程でGa2TiO5/NaGaO2/Ga2TiO5から成るサンドイッチ型の拡散対、およびAl2TiO5/NaAlO2から成る拡散対を用いることで多結晶体を構成する結晶粒子の結晶軸が、一方向に高配向した結晶配向セラミックスの作製に成功した。その過程で反応拡散法が多結晶体の高配向化に極めて有効であり、汎用性に富む技術であることを認識するに至った。今後はこれらの拡散対だけでなく、多種多様な拡散対を用いることで、化学組成や結晶構造の異なる結晶配向セラミックスの作製に挑戦したい。さらに、拡散対をAl2TiO5/NaAlO2/Al2TiO5から成るサンドイッチ形状にすることで、より高品質な電解質が得られると考えられる。
フェライト鉄(α-Fe)の動的再結晶に関する研究

高温変形挙動より典型的な動的回復型金属に分類され、動的再結晶は起こさないとされてきたフェライト鉄における動的再結晶の発現を、初めて証明した。Ti添加IF(Interstitial Free)鋼および18%cr鋼多結晶材の高温圧縮・急冷試験を行い、得られた試験片の光学顕微鏡・TEMによる組織観察と、TEM/Kikuchi線法、SEM/EBSP法による結晶方位測定を行った。その結果、高温・低ひずみ速度変形の場合には、大角粒界に囲まれ内部に転位下部組織を有する等軸結晶粒、すなわち動的再結晶粒が生じることが明らかとなった。動的再結晶の発現条件は、いずれの材料の場合にも、Zener-Hollomon因子(Z因子)により良く整理され、Z<A(定数)、という形で表すことができた。動的再結晶の核生成に関して、大きな局所方位差を持つ不均一変形組織の導入を前提としたモデルを考案し、上記の動的再結晶の特徴を説明することができた。また、動的再結晶粒は同じZ条件下で変形後生じた静的再結晶粒よりも微細であること、動的再結晶材は強い〈100〉集合組織を有することを初めて見出した。Ti添加IF鋼の熱間圧縮・急冷試験を行い、得られた試片の光学顕微鏡・TEMによる組織観察とTEM/Kikuchi線解析・SEM/EBSP法による結晶方位測定を行った。その結果、高温・低ひずみ速度条件下で、大角粒界に囲まれ内部に転位下部組織を有する等軸結晶粒が生じることが明らかとなった。これは、BCC構造を持つフェライト鉄における動的再結晶の発現を、組織学的・結晶学的に初めて証明したものである。さらに、動的再結晶の発現はZener-Hollomon因子により整理でき、今回の場合はZ<1.5×10^<11>s^<-1>の場合に発現すること、動的再結晶材は強い<001>集合組織を有すること、動的再結晶粒な同じZ因子下で変形後生じた静的再結晶粒に比べて粒径が小さいことなどが明らかとなった。さらに、Fe-18%Cr合金(フェライト系ステンレス鋼)に対しても同様の試験を行い、動的再結晶が同様に発現することを証明した。この合金の場合にも、動的再結晶の発現条件がZ因子により整理できること、動的再結晶粒が静的再結晶よりも微細であることが明らかになった。こうした結果は、動的再結晶がフェライト相一般において起こりうることを示すものである。
ナノ粒子を用いた定常レーザーデトネーション波

最終年度は、マイクロスケールのカーボンファイバーからなる多孔質体にレーザーの光エネルギーを吸収させ、多孔質体を3000K程度までの温度に加熱し、その内部を流れる気体の熱エネルギーに変換する機構に関して、前年度までに行った予備実験を踏まえ、メカニズムを解明するためのより詳細な実験と、理論解析を行った.その成果として、また、簡易的な一次元モデルを構築し、実験データと整合することを確認し、光エネルギーから流体の熱エネルギーへのエネルギー変換過程の物理について、定性的な理解ができたと考えている。その結果として、本メカニズムによる熱流体推進は、多孔質体内部に高速なガスを流し、レイノルズ数を高めることによって、高い効率を得られる可能性が示唆された。さらに、新しい実験系を構築することで、輻射スペクトルの分布、ならびに、多孔質体の温度分布を可視化することに成功し、三次元的な多孔質体内部の輻射熱流動を把握することに成功した。これにより、多孔質内部の流動状態ならびに温度分布を制御することで、高いエネルギー変換効率を得られることが示唆された。これらの成果は、その途中経過の段階で、既に学術雑誌に1本論文が掲載されているが、さらにもう1本の論文において成果を発表する予定である。本研究は、マイクロスケールの多孔質体を用いた熱流体推進に関する研究としては初めてのものであり、現在実用に供されている宇宙用熱交換型推進に対しても、新たな設計指針を与えうるものであり、宇宙推進工学に大きな意義のある研究である。本研究の初年度の実績には二つあり、「レーザーアブレーションを用いた大気吸い込み式レーザー推進」と「炭素繊維を用いた多孔質熱交換型レーザー推進」の二つのレーザー推進方式に関する実験研究、並びにシステム解析を行った。前者に関しては、Donut-Sphere型安定飛行の原理を提唱し、これをサポートする推進力発生のスケーリングに関する実験データ、ならびに数値シミュレーション結果を得ることができた、後者については、世界で初めて熱交換式レーザー推進の実験に成功し、Heを1500Kまで加熱することに成功した。これらの研究成果は、学術誌論文としては、平成29年4月1日現在で、1本投稿済み、3本を執筆中の状況である。また、多数の学会発表を行ったが、平成28年度衝撃波シンポジウムで、若手優秀発表賞をいただくことができた。当初はナノ粒子を用いる予定であったが、マイクロオーダーの炭素繊維を用いるだけで多くの機能を実現できることがわかり、炭素繊維を用いたレーザー加熱・推進方式に関して、期待以上の多くの研究成果を早期に得ることができている。研究成果としては、炭素繊維からの輻射によるエネルギー散逸がエネルギー収支の80%以上を占めていることがでわかり、これに対応することが本質的に重要であることが示唆されている。平成29年度は、炭素繊維型エネルギー変換機の実験研究を進めることができた。炭素繊維が絡み合って構成される多孔質体を用いてレーザー光のエネルギーを吸収させ、多孔質体内部を流れる気体流を対流伝熱により加熱する。この多孔質体はporosityが99%以上と、非常にsparseな構造を有し、さらに繊維サイズがマイクロメートルオーダーであるため、高速流を効率良く加熱することに適しており、多孔質超音速流のレーザーデトネーション波の生成が可能であると考えている。また、本研究の成果は、これまでに研究例の少ない、3000K以上の高温のマイクロ・ガス伝熱の現象を明らかにする貴重な知見を与える。予備実験の結果、4kWのファイバーレーザーを用いて、ヘリウムガスを常温から最大1500K程度まで加熱できることが示された。加熱の効率は20%程度であり、そのエネルギー損失機構としては、高温になる多孔質体からの輻射が大きな割合を占めていることがわかってきた。さらに、その輻射のスペクトルから、ガスの温度は1500K程度であるが、多孔質体の温度は3000K程度に達していることがわかり、多孔質内部で局所熱非平衡(LNTE)状態の発生が確認できた。現在は亜音速流の加熱実験を行っているので、レーザーデトネーション波の生成までには至っていないが、この加熱原理を用いることで外部加熱型ロケットエンジンを構築できるという着想を得ており、その概念ならびに関連する予備実験の状況を10件の学会発表(うち1件は招待講演、4件は国際会議)で発表し、3件の学術誌論文(日本航空宇宙学会)に掲載が決定済みである。現在は亜音速流の加熱実験を行っているので、レーザーデトネーション波の生成までには至っていないが、この加熱原理を用いることで外部加熱型ロケットエンジンを構築できるという着想を得ており、その構想ならびに予備実験の状況を5件の学会発表(うち2件は国際会議)で発表し、一件の学術誌論文(日本航空宇宙学会)に掲載が決定済みである。

さらに、新しい実験系を構築することで、輻射スペクトルの分布、ならびに、多孔質体の温度分布を可視化することに成功し、三次元的な多孔質体内部の輻射熱流動を把握することに成功した。これにより、多孔質内部の流動状態ならびに温度分布を制御することで、高いエネルギー変換効率を得られることが示唆された。これらの成果は、その途中経過の段階で、既に学術雑誌に1本論文が掲載されているが、さらにもう1本の論文において成果を発表する予定である。本研究は、マイクロスケールの多孔質体を用いた熱流体推進に関する研究としては初めてのものであり、現在実用に供されている宇宙用熱交換型推進に対しても、新たな設計指針を与えうるものであり、宇宙推進工学に大きな意義のある研究である。炭素繊維を用いた熱交換型レーザー推進に関する実験研究により、炭素繊維からの輻射損失のメカニズムの解明、モデル化ならびにこれを低減する実験的な工夫を進めると同時に、打ち上げシステム全体のシステム解析を行うことで、本技術の有用性について評価する研究を実施する。平成30年度は、これまでの実験により得られた知見を説明するための理論の整備が最優先課題である。非常に単純化されたマクロな熱伝達モデルの予測に比べて、多孔質体の熱伝達率がかなり低いことがわかっている。モデル化の精度を高めると共に、予備的な実験を追加し、多孔質体からの輻射・再吸収のメカニズム、マイクロスケールにおけるガスの熱伝達を説明する数値解析を行い、現象の解明を進める。
アスペルガー障害の危険因子,脳形態学的異常,およびその相互作用に関する研究

背景/方法高機能自閉症およびアスペルガー症候群の発症メカニズム解明のため,高機能自閉症罹患者(HFA)91名,その罹患者の健常同胞(同胞対照:SC)33名,定型発達者(健常対照:NC)137名を対象とした疫学的/脳科学的研究を行った。母子手帳を収集し,出産前と直後の合併症の有無,および生後2年間の身体発達について調査し,一部の被験者に対しては,磁気共鳴画像(MRI)を用いて頭蓋内各部位の体積を測定した。結果1.周産期合併症周産期合併症の既往が確実である者の頻度を群間で比較したところ,HFAで25%,SCで21%,NCで17%であったが,統計学的に有意な差ではなかった。その他,妊娠,出産に関連する諸因子の出現頻度を比較したが,いずれにも有意な差はみられなかった。2.身体発達体重,身長,胸囲,頭囲の各値(在胎週数で調整)を,出生直後および3,6,9,12,24ヶ月目ごとに群間比較した。体重,胸囲に,有意な差は見られなかった。しかし,6ヶ月12ヶ月の間の身長と頭囲は,NC群よりもHFA群で平均値が有意に大きかった。6ヶ月目の身長においては,HFA>>SC=NCの傾向が観察されたが,6ヶ月目の頭囲では,HFA=SC>>NCの傾向が見られた。HFA1O名,NC10名(男性,右利き,年齢でマッチング)のMRI撮影を行い,全脳容積,全白質容積,全灰白質容積,小脳容積を群間比較した。いずれにも統計学的に有意な群間の差はみられなかった。しかし,全脳容積がHFA群でやや大きい傾向があった。全脳容積に年齢と相関が見られたため,これを直線回帰モデルに投入したところ,全脳容積に対する群間効果が統計学的に有意となった。この効果は,周産期合併症や高機能自閉症の重症度との有意な相互作用を生じなかった。結論高機能自閉症の発症に妊娠,出産関連因子は明らかな関与を示さなかった。高機能自閉症において,頭囲が発達早期に異常を示すこと,頭囲の異常発達に遺伝因子の関連のある可能性が示唆された。高機能自閉症の全脳容積は健常群よりも有意に大きかったが,既知の因子で説明されなかった。背景産科合併症は,高機能自閉症の危険因子である可能性があるが,先行研究の結果は一致しない。しかし,特定の産科合併症が実際に高機能自閉症の危険因子となり,かつ,それが臨床症状や脳形態学的異常と相関していれば,寄与度は小さくともetiological pathwayの一端を担うこととなる。一方,産科合併症のうち,子宮内発育遅延は,種々の精神疾患に対する病因的危険因子であることが指摘されている。今回,子宮内発育遅延が高機能自閉症発症の環境的危険因子であることを仮定し,疫学的に相関を調査するとともに,患児の症状評価,および脳容積測定を行い,臨床的・生物学的な影響を認めうるか否かについて調査した。方法高機能自閉症(N=64),その同胞(N=29),健常対照(N=126)を対象とした。子宮内発育遅延を反映する指標(母体BMI,妊娠中毒,在胎週数,出生時体重,出生時頭囲,出生時Kaup指数,336ヶ月Kaup指数)を母子手帳から収集した。また,症状評価および診断を自閉症診断面接改訂版(ADI-R)を用いて,また,脳容積測定を脳磁気共鳴画像(MRI)を用いておこなった。結果高機能自閉症群は,健常対照群と比べて,出生児頭囲,各時点のKaup指数が有意に小さかった。一部の指標では,同胞にも同様の傾向が見られた。これらの異常は,臨床症状,特に対人的相互作用と相関し,また,全脳容積および左海馬容積と弱い相関を示す傾向が見られた。結論子宮内発育遅延は,高機能自閉症に対して,その臨床症状および脳形態学的異常との相関を有する可能性のある,病因的危険因子であることが示唆された。限界と今後の方向性次年度さらに対象者数を増やして解析を行う。

6ヶ月目の身長においては,HFA>>SC=NCの傾向が観察されたが,6ヶ月目の頭囲では,HFA=SC>>NCの傾向が見られた。HFA1O名,NC10名(男性,右利き,年齢でマッチング)のMRI撮影を行い,全脳容積,全白質容積,全灰白質容積,小脳容積を群間比較した。いずれにも統計学的に有意な群間の差はみられなかった。しかし,全脳容積がHFA群でやや大きい傾向があった。全脳容積に年齢と相関が見られたため,これを直線回帰モデルに投入したところ,全脳容積に対する群間効果が統計学的に有意となった。この効果は,周産期合併症や高機能自閉症の重症度との有意な相互作用を生じなかった。結論高機能自閉症の発症に妊娠,出産関連因子は明らかな関与を示さなかった。高機能自閉症において,頭囲が発達早期に異常を示すこと,頭囲の異常発達に遺伝因子の関連のある可能性が示唆された。高機能自閉症の全脳容積は健常群よりも有意に大きかったが,既知の因子で説明されなかった。
窒化アルミニウムガリウム超格子のコヒーレント成長機構解明とデバイス応用基礎

オフ角が0.08°および0.25°のSiC基板上にAlN層を成長した。AlN(0002)対称面についてロッキングカーブ測定を行うと、どちらも横方向サテライトピークが観測されたが、ピーク間隔が異なることがわかった。このピーク間隔は、AlNの周期的な歪みを反映しており、その周期を求めると、ミスフィット転位の間隔を反映していることがわかった。このことから、基板のステップ間隔を変化させることにより、ミスフィット転位密度が異なるAlN層が成長できたと言える。成長したAlN層の歪みを求めると、オフ角が0.25°のAlN層は0.08°のAlN層より歪みがより緩和されていることがわかった。また、SiC基板のステップ密度からAlN中の歪み量を予測するモデルを構築し、今回得られた結果とよく整合することがわかった。これまで、ステップ高さ制御SiC基板上に(擬似的)コヒーレント成長可能な膜厚(臨界膜厚)は700 nm程度であると報告されているが、より歪みが緩和したAlN層であれば臨界膜厚はより大きいものになると予想される。そこで、これまでより大きなオフ角(0.32度)を有するSiC基板上に1 um厚のAlN層を成長した。AlN(0002)対称面のロッキングカーブ測定を行うと、横方向サテライトピークが観測され、そのピーク間隔はミスフィット転位の間隔を反映していた。非対称面の逆格子空間マッピング測定を行うと、AlNによるピークのqx座標がSiC基板によるピークのqx座標と一致しており、コヒーレント成長が実現できた。一般的なモデルにより導出されるSiC基板上AlN層の臨界膜厚は数十nm程度であり、1 umは非常に大きな膜厚である。ステップ端に導入されるミスフィット転位による歪みの緩和も考慮した臨界膜厚モデルを導出し、定性的にはこの大きな臨界膜厚を説明できることを明らかにした。28年度が最終年度であるため、記入しない。AlGaN混晶を用いたAlN系デバイスは、深紫外LEDや、高耐圧高温動作HEMTの実現に有望な材料である。高性能デバイス実現には結晶中の拡張欠陥低減が重要である。欠陥低減には結晶成長時に成長層に歪みを内包させ、格子緩和させないこと(コヒーレント成長)が理想的である。本研究ではAlGaN規則混晶であるAlN/GaN短周期超格子のSiC基板上へコヒーレント成長実現および成長機構の解明を目指している。本年度は、成長機構解明に主眼を置き研究を行った。超格子を構成する1 nm以下の極薄GaN層の成長には前後に成長するAlN層の原料Al/N比制御が重要であるが、これまで、Al/N比が変化した際の極薄GaN層成長機構について詳細な議論はなされてこなかった。そこで、原料Al/N比による極薄GaN層成長可否と極薄GaN層成長による緩和機構評価を行った。Al/N比面内分布を有する条件でAlN/極薄GaN多層構造の成長を行った。カソードルミネセンス測定から、Al/N比が僅かにAl過剰のときに極薄GaN層成長可能であることがわかった。極薄GaN層の格子緩和評価のため、AlN/GaN多層構造の上下に100 nmのAlN層を成長した。X線回折測定およびラマン散乱測定による歪み測定から、多層構造下のAlN層はAl/N比に関わらずコヒーレント成長を維持するが、多層構造成長箇所では格子緩和が生じ、Al/N比の減少に伴って上部AlN層の緩和度が増加することを明らかにした。断面透過型電子顕微鏡観察により、GaN層から貫通転位が発生していることを確認した。上部AlN層は極薄GaN層の緩和度を引き継ぐため、Al/N比によってGaN層の緩和度が変化することがわかった。AlN/GaN超格子のコヒーレント成長では、格子不整合の大きいGaNの緩和機構が重要であるため、超格子の成長機構解明に向けて意義深い成果と言える。X線回折における横方向サテライトピークは、格子不整合系へテロエピタキシャル成長においてミスフィット転位が導入され格子緩和している際、長く伸びたミスフィット転位が周期性をもって界面に局在、配列している場合に観測され、具体的にはAlAs/GaAsやPbSe/PbTe等で報告がある。窒化物半導体のヘテロエピではサファイアやSiといった格子不整合が非常に大きい基板を使用するため、数nm成長した時点で格子緩和が急速に進行する。このとき、ミスフィット転位は界面に局在せず、成長層には非常に高密度の貫通転位が含まれてしまう。一方、ステップ高さ制御SiC基板上に成長したAlN層のU字ハーフループの底辺はAlN/SiC界面に存在するため、局在したミスフィット転位とみなせる可能性がある。その場合、他材料系で見られた横方向サテライトピークが観測されるのではないかと考えた。AlN(0002)対称面近傍の逆格子空間マッピングを行った。X線の入射方向は基板のオフ方向と平行である。qx方向(横方向、面内方向)にサテライトピークが±4次まで観測された。ピーク間隔から求めた実空間での周期は1.0 μmとなり、原子間力顕微鏡で求めた基板のステップ間隔と良く一致した。また、qx方向のサテライトピーク間隔はX線入射方向により変化し、入射方向が基板オフ方向と垂直になった際に消失した。

これはオフ方向に周期的な歪み場が存在していることを示している。以上より、qx方向に観測されたサテライトピークはSiC基板のステップ端に沿って存在するハーフループのミスフィット成分を反映していた横方向サテライトピークであると結論づけた。今回得られた成果によりAlN層中の特異な転位分布の理解が進み、今後の高品質化に寄与すると期待できる。昨年度は研究目的(1)SiC基板上のAlN層およびAlN/GaN超格子の臨界膜厚モデル構築を進めた。基板ステップ端に導入されたミスフィット転位の存在をX線回折により立証した。このことから、成長したAlN層は厳密にはコヒーレント成長しておらず、既存の臨界膜厚モデルの適用が困難であり、ミスフィット転位による弾性エネルギーの緩和を考慮した臨界膜厚モデルの必要性を明らかにした。(1)の目的達成に向け、順調に進展しているといえる。オフ角が0.08°および0.25°のSiC基板上にAlN層を成長した。AlN(0002)対称面についてロッキングカーブ測定を行うと、どちらも横方向サテライトピークが観測されたが、ピーク間隔が異なることがわかった。このピーク間隔は、AlNの周期的な歪みを反映しており、その周期を求めると、ミスフィット転位の間隔を反映していることがわかった。このことから、基板のステップ間隔を変化させることにより、ミスフィット転位密度が異なるAlN層が成長できたと言える。成長したAlN層の歪みを求めると、オフ角が0.25°のAlN層は0.08°のAlN層より歪みがより緩和されていることがわかった。また、SiC基板のステップ密度からAlN中の歪み量を予測するモデルを構築し、今回得られた結果とよく整合することがわかった。これまで、ステップ高さ制御SiC基板上に(擬似的)コヒーレント成長可能な膜厚(臨界膜厚)は700 nm程度であると報告されているが、より歪みが緩和したAlN層であれば臨界膜厚はより大きいものになると予想される。そこで、これまでより大きなオフ角(0.32度)を有するSiC基板上に1 um厚のAlN層を成長した。AlN(0002)対称面のロッキングカーブ測定を行うと、横方向サテライトピークが観測され、そのピーク間隔はミスフィット転位の間隔を反映していた。非対称面の逆格子空間マッピング測定を行うと、AlNによるピークのqx座標がSiC基板によるピークのqx座標と一致しており、コヒーレント成長が実現できた。一般的なモデルにより導出されるSiC基板上AlN層の臨界膜厚は数十nm程度であり、1 umは非常に大きな膜厚である。ステップ端に導入されるミスフィット転位による歪みの緩和も考慮した臨界膜厚モデルを導出し、定性的にはこの大きな臨界膜厚を説明できることを明らかにした。本年度は研究目的(1)SiC基板上のAlN層およびAlN/GaN超格子の臨界膜厚モデル構築を進めた。AlN層の臨界膜厚モデル構築について、対外発表は行っていないが、SiC微傾斜基板上のAlN層は既存の臨界膜厚モデルでは説明できない緩和機構を有していることを明らかにした。AlN/GaN超格子の臨界膜厚モデル構築について、超格子を構成する極薄GaN層の緩和度がAlN層の原料Al/N比により異なることを明らかにした。(1)は次年度と二年かけて進めている課題であり、次年度に向け想定どおりの成果があったと言える。
画像誘導放射線治療および適応放射線治療における機能画像応用の検討

基礎研究では、アクリル製の球体を腫瘍のモデルとして内蔵した容積測定円柱ファントム(人体模型)を用いた実験結果を行った。腫瘍組織放射能比Standardized Uptake Value (SUV)の利用による標的体積の輪郭描出の可能性を明らかにする目的で、F-18-フルオロデオキシグルコース(FDG)が均等あるいは不均一に分布している種々の状況(多層構造、偏在、他)について検討した結果、FDG集積の程度、SUVによって描出される輪郭と実際の球体とは一致しない場合があることを明らかにした。2層性の球形の腫瘍モデルの内層にFDGを含んでいない場合、内装の径が大きくなる程、外層のSUVが計算値よりも低下する(過小評価される)傾向を認め、特に外層のSUVがあまり高くない時に顕著であった。FDGの偏在モデルにおけるSUVによる描出では、論郭が変形する可能性が示された。臨床例の検討では、頭頸部癌、悪性リンパ腫の治療前FDG-PET/CT所見と放射線治療計画における標的体積との関係についての検討を行った。53例の頭頸部扁平上皮癌の原発巣では、CT画像のみで標的決定する場合と比較すると、FDG-PET/CT画像を併用する方が標的検出の感度が高いが(PET-GTVの原発巣描出感度:96%、CT-GTVの原発巣描出感度:81% (p<0.01))、特異度や辺縁描出には限界があることを明らかにした。さらに19例についての4名の放射線腫瘍医による肉眼的標的体積の比較検討では、計画者間の差が減少する傾向があることを明らかにした。悪性リンパ腫では組織型によって有用性が異なり、特に低悪性度の辺縁帯B細胞リンパ腫では、偽陰性、偽陽性等の問題点が多いが、有用な例も多くあり、さらに例外的に強陽性の場合もあり、そういった例ではKi-67 Labeling Indexで評価した増殖分画が高い傾向があることを示唆した。腫瘍を想定したアクリル製中空の球体を内蔵した医学画像用の容積測定円柱ファントム(人体模型)を用いた実験では、腫瘍組織放射能比Standardized Uptake Value (SUV)を利用した標的体積の輪郭描出は、F-18-フルオロデオキシグルコース(FDG)濃度が均一に分布している場合、SUVの最大値に対して40%50%に相当するSUVの輪郭が実際の球体の大きさとよく一致し、肺癌臨床例でもファントム実験と同様に近似した輪郭が得られたが、FDGが不均一に分布している種々のモデル(偏在、多層構造等)では、SUVの輪郭と実際の球体との不一致がみられ、問題点が多いことを明らかにした。また、移植ヒト由来腫瘍の病理組織および遺伝子発現の検討を行ない、PET/CTレベルの機能画像を分子レベルの機能画像に反映させるための基礎的検討、特にFDG集積との相関が示唆される腫瘍増殖能および放射線感受性との遺伝子発現の関係を解析した。臨床例の検討では、頭頸部癌、悪性リンパ腫の治療前FDG-PET/CT所見と放射線治療計画における標的体積の関係についての検討をおこない、頭頸部扁平上皮癌の原発巣では、CT画像のみでの標的決定に比較してPET画像を併用する方が、標的検出の感度が高いこと、その一方で特異度や辺縁描出には限界があり、分解能ではCTの方が優れていることを明らかにした。悪性リンパ腫では組織型によって有用性が大きく異なり、特に低悪性度の辺縁帯B細胞リンパ腫では、偽陰性、偽陽性等の問題点が多いが、例外的に強陽性の例もあることを明らかにした。