hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高精度無線局位置推定のためのブラインドアレーキャリブレーション

屋内における正確な無線端末位置推定技術はユビキタスネットワークにおけるコンテクストアウェアネス実現のための必須の要素技術である.本研究では,アレーアンテナによる高精度な端末方位/位置推定のための必須技術であるアレーキャリブレーション(誤差校正)に関して,弱い拘束条件を課したブラインド校正手法を,更に参照信号を用いた手法として,仮想アレーによる拡張校正手法およびマルチパス環境下での校正手法を考案し,その定量的な特性を明らかにした.さらに,屋内マルチパス環境における新たな位置推定手法を提案し,その精度を示した.屋内における正確な無線端末位置推定技術はユビキタスネットワークにおけるコンテクストアウェアネス実現のための必須の要素技術である.本研究では,アレーアンテナによる高精度な端末方位/位置推定のための必須技術であるアレーキャリブレーション(誤差校正)に関して,弱い拘束条件を課したブラインド校正手法を,更に参照信号を用いた手法として,仮想アレーによる拡張校正手法およびマルチパス環境下での校正手法を考案し,その定量的な特性を明らかにした.さらに,屋内マルチパス環境における新たな位置推定手法を提案し,その精度を示した.無線局位置推定の高精度化に向け,今年度は実験を伴う検討課題として,まず先行研究により考案済みのブラインドキャリブレーション手法の実験的検証を行った.4素子モノポールアレー(シングルモード素子からなるアレー)を用いた実験により独立成分分析を用いたインコヒーレント波の分離,および,それらに基づくブラインド校正手法が有効に機能することを確認した.これは到来方向が未知の信号を用いたアレー校正手法である.また,マルチモード素子からなるアレーおよび周囲物体との結合の構成を含めた問題として,仮想アレーを用いたキャリブレーション手法(到来方向既知の参照波利用)に関しても実験的検証を行い,シミュレーションで評価した性能が発揮されることを実証した.更に,仮想素子配置の最適化問題に関する検討も行い,評価関数の最小化問題として,校正誤差を最小化するアレー配置の導出(最適化)が可能であることを示した.また,無線端末位置推定に関しては,送信マルチアンテナ技術として,今年度は送信側の多素子(あるいは1素子の移動に伴う仮想的な多素子)を利用した送信側空間平均法を適用したマルチパス波の分離間題に関して考察し,位置指紋法を拡張した屋内マルチパス環境における端末位置推定手法を開発し,シミュレータを用いた性能評価を行った.この拡張手法は,アクセスポイントの素子数を超えた素波の存在するマルチパス環境においても動作する手法であり,ロバスト性の欠如,データベース作成の煩雑さという従来の位置指紋法の問題点を解決した手法である.今年度は,仮想アレーを用いた校正手法,および拡張位置指紋法に関して,ともにシミュレーションによる定量特性の解析を進めるとともに,それらの基礎的な実証実験を行った.具体的には,仮想アレーの概念を用いたキャリブレーションにおいては,当初,キャリブレーションデータの増加効果をもたらすICA処理との統合を目的としていたが,検証実験により,校正行列推定精度の安定性に問題があることが判明したため,シミュレーションにより,仰角方向参照データの角度数に関する評価を行った.その結果,方位角方向同様,(仮想)素子数+1で正則条件を満たすことを明らかにした.また,端末位置推定アルゴリズムに関しては,前年度は送信1素子端末の位置推定に関して検討したが,今年度はMIMO端末への適用を踏まえ,マルチアンテナ端末時の推定規範に関して検討し,効果的な評価式を明らかにした.なお,今年度は金属パーテションで仕切られた部屋の実伝搬データを用いた検証実験も行った.その結果,コンクリート壁を想定した場合に比べ,約1.5倍程度,推定精度が劣化することが分かった.これは壁面の反射係数が大きなことに伴うマルチパス波の増加が原因であり,その影響を明らかにするため,シミュレーションによる壁面素材と推定精度の関係に関する定量的考察も行った.これらの結果を踏まえ,既にアルゴリズム改良に関する知見が得られており,来年度は,その改良手法を検討し,実伝搬環境において,前述の仮想アレー校正法を融合した,統合的な無線端末位置推定手法を確立する.最終年度である今年度は,まず校正手法に関しては,実環境での適用への拡張を目指したマルチパス環境下での校正手法の確立と,ブラインドキャリブレーション手法の検討を進めた.マルチパス環境下での校正手法に於いては,参照信号として送信機を持って,移動する事前校正手法としての適用を考えた.この場合,伝搬環境がある程度想定できる(直接波方向,反射波方向)ことを想定し,マルチパスコヒーレント波と雑音部分空間が直交する性質が利用可能となることを,理論から明らかにし,シミュレーションにより,与えた角度方向の対するロバスト性を示した.提案手法は,到来方向は必要とする物の伝搬遅延時間に依存しないマルチパス波の利用であるため,与えた角度に対してはある程度のロバストであるという手法である、次に,ブラインド校正手法に関する検討も進めた.今までの検討では,何らかの拘束条件を与えた検討であったが,今年度は最終検討として,SAGEと呼ばれる最尤推定手法を用い,校正行列を含めた最適化の可能性を検討した.通常の直接的な適用では,満足な校正性能が得られないが,複数の校正用データ(ただし到来方向未知)をグループ化することにより,従来法に比べ,著しく誤差の軽減が可能となることを示した.また,屋内端末位置推定においては,特に侵入者などによる屋内伝搬の変化の様子および,その検出に関して2x2,4x4のマルチアンテナ(MIMO)構成のシステムを用い,その性能を明らかにした
マルチグリッド高速解法に基づく高性能電磁界解析ソフトウェア

本課題では,各種電気機器の開発・設計において有用な高性能電磁界解析ソフトウェアの開発を目的として,大規模計算に有効なマルチグリッド法に基づく高速解法の研究・開発を行った.主な成果として,辺要素電磁界解析の高速化に有効な代数マルチグリッド解法,8億自由度以上の規模の解析を可能にする並列マルチグリッド解法,マルチグリッド法を含む反復解法の特異な方程式への適用を効率化する折畳み前処理の提案・開発が挙げられる.本課題では,各種電気機器の開発・設計において有用な高性能電磁界解析ソフトウェアの開発を目的として,大規模計算に有効なマルチグリッド法に基づく高速解法の研究・開発を行った.主な成果として,辺要素電磁界解析の高速化に有効な代数マルチグリッド解法,8億自由度以上の規模の解析を可能にする並列マルチグリッド解法,マルチグリッド法を含む反復解法の特異な方程式への適用を効率化する折畳み前処理の提案・開発が挙げられる.高性能電磁界解析ソフトウェアを実現するための要素技術として、本年度は主に、(1)アスペクト比の高い要素が含まれる有限要素解析のための新しい前処理手法の提案、(2)辺有限要素法のための並列マルチグリッド法の開発、(3)電磁界解析において多用されるA-φ法における反復求解法の収束性に関する数理的検討を行った。(1)電磁界解析の高速化のために用いられるマルチグリッド法・Hiptmairのハイブリッドスムーザなどの方法を統一的に記述できるフレームワークとして、陽的/陰的誤差修正法の提案を行った。さらに、そのフレームワークを応用することで、高アスペクト比の要素を含む有限要素解析を対象として、反復解法の収束性を改善するための新しい計算手法を提案した。(2)辺要素を用いる大規模な有限要素解析を対象として、高性能電磁界解析ソフトウェアの開発を行った。Arnord, Folk, Wintherのブロックガウスザイデル法に基づくマルチグリッド法と、MPIを活用した分散並列処理を用いることで、1億自由度以上の大規模計算への対応を可能にした。特に、Arnord, Folk, Wintherのブロックガウスザイデル法を効率的に並列化するために、ブロックマルチカラーオーダリングを用いることを提案し、ブロックサイズを適度に大きく設定することで、反復収束性の悪化を抑制できることを確かめた。(3) (1)で提案した陽的/陰的誤差修正の概念に基づいて、準定常磁界解析におけるA法とA-φ法の反復収束性の相違について数理的検討を行った。高性能電磁界解析ソフトウェアを実現するための要素技術として、本年度は主に、(1)辺有限要素法のための並列マルチグリッド法の開発、(2)電磁界解析における反復求解法の収束性に関する数理的検討を行った。(1)辺要素を用いる大規模な有限要素解析を対象とした高性能電磁界解析ソフトウェアの開発を行った。Arnord, Folk, Wintherのブロックガウスザイデル法に基づくマルチグリッド法と、MPI, OpenMPを活用した並列処理を用いることで、約8億自由度の大規模計算を可能にした。特に、Arnord, Folk, Wintherのブロックガウスザイデル法を効率的に並列化するために、プロックマルチカラーオーダリングと領域分割型オーダリングを併用するハイブリッドオーダリングを用いることを提案し、反復収束性の悪化と通信コスト増大を抑制できることを確かめた。(2)有限要素法による電磁界解析分野では、多くの場合、導出される大規模連立方程式が特異性を持つ。特異性を除去し、方程式の自由度を削減することは可能であるが、標準的な反復求解法の収束性が悪化し計算コストの削減には至らないことが知られている。この問題について数理的検討を行い、反復求解法の収束性の悪化を避けて計算を高速化できる前処理法を提案した。また、特異性を除去する方法の一つである木-補木ゲージと呼ばれる手法について、提案手法の効率的な実装が可能であることを示した。本研究の目的である高性能電磁界解析ソフトウェアの開発のため、本年度は主に、(1)辺有限要素法のための並列マルチグリッド法の開発、(2)辺有限要素法のための新規的な代数マルチグリッドアルゴリズムの開発、(3)折畳み前処理の電磁界有限要素解析への応用に関する検討を行った。(1)前年度に引き続き、辺要素を用いる大規模な有限要素解析を対象とした並列マルチグリッドコードの開発を行った。ブロックマルチカラーオーダリングと領域分割型オーダリングを併用するハイブリッドオーダリングを用いた並列コードを開発し,MPI, OpenMPを活用した並列処理により,従来にない大規模電磁界解析を可能にした。(2)静磁界方程式に関する数理的検討により、電磁界のベクトルの3成分を分離して扱うことで、代数マルチグリッド法を辺有限要素法に効率的に適用する新しい前処理手法を考案した。テストモデルについての数値実験によって、マルチグリッド法の理想的な特性である、反復収束性が問題の規模にほとんど依存しない性質が確認された。メッシュのアスペクト比の変動に対する収束性の変化についても検討を行った。(3)電磁界有限要素解析への折畳み前処理の応用について理論的検討を進め、静磁界解析、高周波解析および渦電流解析のそれぞれについての効率的な手法を整備した。開発された手法は(1)および(2)で開発されたマルチグリッド法による前処理とも併用することが可能である。
焼酎粕で作られた蘇生紙の量産化システムの開発及び実用化と多様な蘇生紙製品の開発

焼酎蒸留粕から蘇生紙を作る技術の開発に成功したが,その成果を踏まえて,蘇生紙の量産化技術の開発に着手した.11年度の設備費で試作(2号機)した.2号機の実用化に向けた改良と,大量生産された暁に,蘇生紙のはけ口の開発として,多様な製品の開発を目指した.得られた成果は以下のとおりである.(1)蘇生紙作製装置の更なる改良と蘇生紙製品の開発のため,試作した「蘇生紙作製装置」の性能チェックを繰り返し,また,作製された蘇生紙の品質試験を実施し,装置の改善と蘇生紙の品質向上を図った.(2)蘇生紙量産化技術の確立及び新製品の開発のための研究を進めた.(3)蘇生紙製品の開発促進のため,試作したフラワーポットの育苗肥料効果試験を行って,肥料効果のあることを確認した.(4)蘇生紙作製装置及び蘇生紙に関して,装置のニーズ調査と蘇生紙利用拡大のための製品の宣伝を実施中である.(5)研究成果については各人が専門分野の学会誌等で公表した.焼酎蒸留粕から蘇生紙を作る技術の開発に成功したが,その成果を踏まえて,蘇生紙の量産化技術の開発に着手した.11年度の設備費で試作(2号機)した.2号機の実用化に向けた改良と,大量生産された暁に,蘇生紙のはけ口の開発として,多様な製品の開発を目指した.得られた成果は以下のとおりである.(1)蘇生紙作製装置の更なる改良と蘇生紙製品の開発のため,試作した「蘇生紙作製装置」の性能チェックを繰り返し,また,作製された蘇生紙の品質試験を実施し,装置の改善と蘇生紙の品質向上を図った.(2)蘇生紙量産化技術の確立及び新製品の開発のための研究を進めた.(3)蘇生紙製品の開発促進のため,試作したフラワーポットの育苗肥料効果試験を行って,肥料効果のあることを確認した.(4)蘇生紙作製装置及び蘇生紙に関して,装置のニーズ調査と蘇生紙利用拡大のための製品の宣伝を実施中である.(5)研究成果については各人が専門分野の学会誌等で公表した.焼酎粕を有用な資源として再利用しようという視点に立ち,焼酎蒸留粕から蘇生紙を作る技術の開発に成功したが、その成果をふまえて、蘇生紙の量産化技術の開発に着手し、既に、試作機(1号機)の開発に成功している。ここでは、1号機の問題点を改良した装置を設備費で試作(2号機)し、実用化に向けた量産化技術の完成と、大量に生産される蘇生紙の様々な製品の開発を目指す。そのために本年度は以下のような項目について研究を進めた。(1)量産化装置の試作と改良:設備費で2号機を試作し、それぞれ専門の立場からその性能を調べ,また,作成された蘇生紙の品質をチェックした(全員)(2)焼酎蒸留粕及び古紙の物性:物理及び化学的特性調査と蘇生分析を実施した(前野、大竹)(3)蘇生紙の力学試験:蘇生紙を一定の環境条件で調湿後、各種力学試験を実施し,蘇生紙の力学的特性を明らかにした(鹿児島県工業技術センターの試験機を使用)(山内)(4)量産化装置及び蘇生紙の市場調査:量産化装置のニーズ調査及び蘇生紙利用拡大のための簡単な市場調査を実施した(米山、松藤)(5)蘇生紙製品の開発:建築用資材(平田、前野)有機肥料(三原、山内)についての試作を試み,その諸特性を調べた。焼酎蒸留粕から蘇生紙を作る技術の開発に成功したが、その成果をふまえて、蘇生紙の量産化技術の開発に着手した。試作機(1号機)を開発し、1号機の問題点を改良した装置を,昨年度の設備費で試作(2号機)た。今年度は,量産化技術の実用化を完成すべく、2号機の更なる改良と、大量生産される蘇生紙のはけ口の開発として,様々な製品の開発を目指した。そこで本年度は以下のような研究を進めた。(1)量産化装置(2号機)の稼動率アップと改良:2号機の性能チェックと装置の改良,及び,蘇生紙製品の品質チェック(全員)(2)焼酎蒸留粕及び古紙の物性:物理及び化学特性調査と組成分析の実施(前野、大竹)(3)蘇生紙の力学試験:蘇生紙を一定の環境条件で調湿後、各種力学試験の補足実験を実施(鹿児島県工業技術センターの試験機を使用)(山内)(4)量産化装置及び蘇生紙の市場調査:量産化装置のニーズ調査(ヒアリング調査)及び蘇生紙利用拡大の為の市場調査(情報収集)(米山、松藤)(5)蘇生紙製品の開発:建築用資材(平田、前野)フラワーポット(三原、山内)の試作及び実用化焼酎蒸留粕から蘇生紙を作る技術の開発に成功したが,その成果を踏まえて,蘇生紙の量産化技術の開発に着手した.試作機(1号機)を開発し,1号機の問題点を改良した装置を,11年度の設備費で試作(2号機)した.今年度は,昨年度と同様,量産化装置の実用化を完成すべく,2号機の更なる改良と,大量生産された暁に,蘇生紙のはけ口の開発として,多様な製品の開発を目指した.そこで本年度は「蘇生紙量産化システム」の確立を目指し,以下の研究を進めた。(1)蘇生紙作製装置の更なる改良と蘇生紙製品の開発のため,試作した「蘇生紙作製装置」の性能チェックを繰り返し、また,作製された蘇生紙の品質試験を実施した。装置と蘇生紙の改良すべき点をチェツクし、装置の改善と蘇生紙の品質向上を図った(全員)

(2)蘇生紙量産化技術の確立及び新製品の開発のための研究を進めた(平田,前野,須田、引地)(3)蘇生紙製品の開発促進のため,試作したフラワーポットの育苗肥料効果試験を行って,肥料効果のあることを確認した(大竹,山内,三原)(4)蘇生紙作製装置及び蘇生紙に関して,装置のニーズ調査と蘇生紙利用拡大のための製品の宣伝を実施中である(松藤,藤崎、米山)(5)研究成果については各人が専門分野の学会誌等で公表してきた(全員)
内因性ｄａｎｇｅｒ　ｓｉｇｎａｌによる好酸球の活性化のメカニズムの解明

細胞傷害時に産生される局所炎症や免疫反応に影響を及ぼす可能性があるdanger signalの中で内因性に産生される尿酸とATPを用いて、アレルギー性炎症に深く関係のある好酸球の活性化機序における検証を行った。ATPは好酸球の遊走を誘導した。尿酸は好酸球の接着能を誘導し、反応の一部はATPを介する可能性が示唆された。ATP・尿酸刺激にて好酸球の活性酸素産生は誘導されrh-ICAM-1にて相加的に増強される。ATPにて好酸球のサイトカイン産生は誘導される。好酸球性肺炎において肺局所的に尿酸・ATPは産生されている。組織侵襲を伴う病態において局所的に好酸球の集積や活性を来たす可能性がある。H25年度は呼吸器内科入院患者に施行したBAL液及び気管支洗浄液を用いた気道・肺胞細胞障害の評価について検証を行った。具体的には、BAL液・気管支洗浄液中の細胞障害時放出物質の検証として、貯蔵されたBAL液および気管支洗浄液の中より、白血球の上昇をきたしており、かつその細胞分画において特徴的な分布をする疾患(好酸球性肺炎、過敏性肺炎、サルコイドーシス)の症例についてBAL及び血清のそれぞれUA、LDH、EDN、ALBを測定しその特徴を検証した。結果、好酸球性肺炎では他の疾患に比して尿酸の濃度が高値であった。また、その尿酸が細胞障害性に上昇しているのか血清由来なのかを血清及びBALのLDH及びALBを用いて計算式より好酸球性肺炎においては細胞障害性に上昇している可能性が高いことが示唆された。続いて、BAL液上の各種サイトカインをBio-Plex測定キットにて確認し、尿酸刺激にて好酸球から産生されるサイトカイン成分に矛盾することない成分が検出された。H24年度はdanger signalである尿酸、LPS、およびATPを用いて人末梢血好酸球に及ぼすそのエフェクター機能を確認することを目指した。具体的には1ATPが好酸球の遊走を誘導しうるかどうか、2ATP刺激にて好酸球の活性酸素産生を確認する。3ATP刺激における好酸球のサイトカイン産生を行うかどうか。4LPS刺激にてATPの放出を確認する。1について、予備実験にてdanger signal刺激にて産生しうるATP濃度を指摘濃度として実験を行い、遊走の可否を確認できた。2について、既にある実験系(チトクロームC還元法)を用いてをその可否を確認した。3について、既に確立された検出法(Bio-plex測定キット)を用いてその有無を確認した。4について、ATP測定kitを用いてその有無を確認した。現在はBAL液の処理方法について検証、計画中である。当初の計画の6項目中4項目が達成出来ているため。H24年度の残りの計画事項5LPS刺激による好酸球の活性酸素産生の有無、6LPSにおけるサイトカイン産生の有無の検証を行う。また、BAL液の検証方法および結果のまとめを行うとともに、これまでの結果の総括および情報発信に努める。1、残存している実験計画の遂行に伴い測定キットの購入2、H25年度の実験計画内容の遂行に従い検査試薬の購入および患者情報取り扱いに伴い個人情報保護目的に情報管理用のパソコンの購入。また、画像情報における処理ソフトの購入予定。3、H24年度の実験結果およびH25年度の取得予定の結果を含めて学術大会等での情報発信(学会発表)の際に係る諸費用、また、論文投稿における諸費用として使用予定。
動脈硬化初期病変の造影MR画像と病理像の対比：WHHLウサギを用いた研究

ウサギ(WHHL)の腹部大動脈プラークの評価を3T MRIを用いて行っている。neck coilとsurface coilを使用し、腹部大動脈の走行する領域にsurface coil(コイル上縁は季肋部下)を置き、その上におもりを置くことで、信号比の上昇と動きのアーチファクトの抑制を行った。血管を高信号に描出するwhite blood法をリファレンスとし、T2-FS, T1 blade(0.23mm×0.23mm×4.0mm)で腹部大動脈の走行に対して垂直断面を撮影した。昨年の経過報告では28月齢、31月齢のウサギ(WHHL)1羽ずつ、19月齢のウサギ(WHHL)2羽に10倍量のUSPIO(80μmol/kg)を投与し、USPIO投与前後でMRIの撮影を行ったが、視覚的には差がはっきりせず、19月齢のウサギ(WHHL)に50倍量のUSPIOを投与して投与前後のMRIの撮影を行ったが、やはり視覚的にはUSPIO投与後の信号の低下がはっきりしなかった。本年は、18-21月齢のウサギ(WHHL)を用いて、10倍量(80μmol/kg)、30倍量(240μmol/kg)、50倍量(400μmol/kg)、100倍量(800μmol/kg)のUSPIO投与前後でMRIの撮影を行った。各条件に対して5羽ずつウサギを使用。この月齢のウサギ(WHHL)では血管壁に石灰化も伴っているので、その影響も考え、USPIO(-)のウサギ(WHHL)2羽も同様に撮影を行った。これらのウサギは胸部下行大動脈腹部大動脈までを灌流固定後取り出し、標本を作製。HE染色、鉄染色で検討した。USPIOの濃度に依存してUSPIOの血管への取り込みが明瞭であることが分かった。また、USPIOの取り込みは視覚的に血管壁そのものよりも血管周囲脂肪織の方が目立っていることが分かった。ひとつにはWHHLウサギの供給が2018年度より停止することが決定され、ウサギの購入時期が変更された。また、当初、MRI撮像画像が視覚的に評価困難であったため、改良をするため、画像のプロトコールを改善、改良するために時間が必要で有り、当初の予定より遅れが生じた。neck coilとsurface coilを使用し、腹部大動脈の走行する領域にsurface coil(コイル上縁は季肋部下)を置き、その上におもりを置くことで、信号比の上昇と動きのアーチファクトの抑制を行うなど工夫をすることで画像の改善が得られている。今後はこれまでに取り出したウサギの大動脈の標本を作製し、鉄が泡沫細胞に取り込まれていること、USPIOの投与量に依存して取り込まれた鉄の量が増えているかを確認する。また、撮影した大動脈の信号の定量評価を行い、USPIO投与前後で有意な信号変化の有無を確認する。同時に100倍量のUSPIOを投与してMRIの撮影を行い、視覚的にも定量的にも信号変化がないかの確認を行い、組織学的にも確認を行う。もしも組織学的に泡沫細胞への鉄の取り込みが確認できているのにMRIで検出できない場合にはプロトコールの再検討を行う予定である。従来血管プラーク評価に用いていたウサギの胸部大動脈MRI画像は心拍動や呼吸のアーチファクトが強い。腹腔動脈分岐部右腎動脈分岐部レベルの腹部大動脈の画質が比較的安定した為この範囲の撮像に変更した。撮像方法も3T MRIでbody coilを使用、T1/T2 bladeを用いmatrixは0.5mm×0.5mm×3.5mmだったが、空間分解能不足を考え、コイルの種類、撮像方法も再検討した。neck coilとsurface coilを用い、black blood法で、T2-FS、T1 bladeで0.25mm×0.25mm×4mmの空間分解能を得た。腹部大動脈を垂直に撮像するシークエンスはwhite blood法を加え、T2-FS、T1 bladeで0.23mm×0.23mm×4.0mmの空間分解能を得た。決定した撮影方法で複数のウサギの大動脈を撮影、比較的安定した大動脈の画像が得られることを確認した。臨床での使用も見据え極力低いSPIO投与量でのプラークの可視化を試みた。19、28、31月齢のWHHLウサギに各々10倍量のUSPIO(80μmol/kg)を投与、19月齢のウサギに50倍量のUSPIO投与し各々投与前後のMRIの撮影をした。いずれも投与後の信号低下が視覚的に不明瞭であった。これらのウサギは投与後MRIの撮影後、灌流固定を行い大動脈をホルマリン固定した。USPIO(15mgFe/ml)の20、2×102、2×103、2×104、2×105、2×106倍希釈液を用意し、T2-FS、従来のT2 bladeで撮影、2×103倍希釈液まで信号低下を認めた。同じ19月齢のウサギの取り出した大動脈をUSPIO 10倍投与量と50倍投与量のもので並べてT2-FSで撮影、視覚的に50倍投与量の大動脈は明瞭に認められ、USPIOをより多く取り込んでいることを反映していると考えた。より、明瞭に動脈硬化を描出するためにMRIの撮像方法の改良、変更を行う事としたため、シークエンスの検討などに時間を要したため。空間分解能の向上がえられたため、今後の研究の研究結果に良い反映がなされると考えます。

ウサギ(WHHL)の腹部大動脈プラークの評価を3T MRIを用いて行っている。neck coilとsurface coilを使用し、腹部大動脈の走行する領域にsurface coil(コイル上縁は季肋部下)を置き、その上におもりを置くことで、信号比の上昇と動きのアーチファクトの抑制を行った。血管を高信号に描出するwhite blood法をリファレンスとし、T2-FS, T1 blade(0.23mm×0.23mm×4.0mm)で腹部大動脈の走行に対して垂直断面を撮影した。昨年の経過報告では28月齢、31月齢のウサギ(WHHL)1羽ずつ、19月齢のウサギ(WHHL)2羽に10倍量のUSPIO(80μmol/kg)を投与し、USPIO投与前後でMRIの撮影を行ったが、視覚的には差がはっきりせず、19月齢のウサギ(WHHL)に50倍量のUSPIOを投与して投与前後のMRIの撮影を行ったが、やはり視覚的にはUSPIO投与後の信号の低下がはっきりしなかった。本年は、18-21月齢のウサギ(WHHL)を用いて、10倍量(80μmol/kg)、30倍量(240μmol/kg)、50倍量(400μmol/kg)、100倍量(800μmol/kg)のUSPIO投与前後でMRIの撮影を行った。各条件に対して5羽ずつウサギを使用。この月齢のウサギ(WHHL)では血管壁に石灰化も伴っているので、その影響も考え、USPIO(-)のウサギ(WHHL)2羽も同様に撮影を行った。これらのウサギは胸部下行大動脈腹部大動脈までを灌流固定後取り出し、標本を作製。HE染色、鉄染色で検討した。USPIOの濃度に依存してUSPIOの血管への取り込みが明瞭であることが分かった。また、USPIOの取り込みは視覚的に血管壁そのものよりも血管周囲脂肪織の方が目立っていることが分かった。ひとつにはWHHLウサギの供給が2018年度より停止することが決定され、ウサギの購入時期が変更された。また、当初、MRI撮像画像が視覚的に評価困難であったため、改良をするため、画像のプロトコールを改善、改良するために時間が必要で有り、当初の予定より遅れが生じた。neck coilとsurface coilを使用し、腹部大動脈の走行する領域にsurface coil(コイル上縁は季肋部下)を置き、その上におもりを置くことで、信号比の上昇と動きのアーチファクトの抑制を行うなど工夫をすることで画像の改善が得られている。29年度の半ばにWHHLウサギの供給が29年度中で停止することが判明した。そのため、29年度中にこの研究全体で必要とされるWHHLウサギを一括購入した。(前倒し請求にて科研費頂き購入済み)これにより、若い月齢での研究が行えなくなり、計画とは異なる月齢での研究となる。今後はこれまでに取り出したウサギの大動脈の標本を作製し、鉄が泡沫細胞に取り込まれていること、USPIOの投与量に依存して取り込まれた鉄の量が増えているかを確認する。また、撮影した大動脈の信号の定量評価を行い、USPIO投与前後で有意な信号変化の有無を確認する。同時に100倍量のUSPIOを投与してMRIの撮影を行い、視覚的にも定量的にも信号変化がないかの確認を行い、組織学的にも確認を行う。もしも組織学的に泡沫細胞への鉄の取り込みが確認できているのにMRIで検出できないときにはプロトコールの再検討を行うことを予定している。
時間分解角度分解光電子分光法による銅酸化物高温超伝導体の研究

時間分解角度分解光電子分光を用いて、銅酸化物高温超伝導体の研究を行った。光パルス照射後の非平衡電子状態とその過渡変化を広い運動量空間に渡って捉えることに成功した。スペクトルの過渡変化は、準粒子分散に現れるキンク構造より低励起エネルギー側でのみ起き、ノード近傍の超伝導ギャップが過渡的に消失することが明らかとなった。この結果から、キンクに関わるボゾンモードと準粒子励起の散乱レートが増大することでノード近傍のスペクトル強度が過渡変化し、フェルミ準位近傍では超伝導ギャップが埋るという知見を得た。また、光励起された表面からの光電子の出易さが過渡的に変化することが捉えられ、光電子放出のメカニズムに関して新たな知見を得た。銅酸化物高温超伝導体の超伝導機構解明を目的として、クーパー対を光パルスで壊してこれが再形成する過程を時間分解角度分解光電子分光法(TrARPES)で調べた。Bi2212の超伝導ギャップ、擬ギャップ、準粒子分散やこれに現れるキンク構造の過渡変化をモニターしたところ、以下の結果を得た。(1)ポンプ強度を大きくすると、これに比例して電子系が熱くなるわけではなく、むしろ準粒子励起の寿命の逆数に対応するMDC幅が増大する。電子系の最高到達温度はTc 90 Kで頭打ちとなる。(2)MDC幅の増大はキンク構造より低励起エネルギー側でのみおきる。スペクトル強度もキンクより低励起エネルギー側でのみ過渡変化する。(3)スペクトル強度の移動に伴い、フェルミアークが発達するように観測され、ノード近傍の超伝導ギャップが埋る。スペクトル強度はエネルギー運動量空間を積分すると±2%の精度で保存する。以上は、キンクに関わるボゾンモードとの散乱が増大する結果として、ノード近傍のクーパー対破壊がおきるとして理解できる。これは、超伝導ギャップがTcにおいて閉じるというBCS機構とは異なる。一方、TrARPESにおいて“スペクトル強度が保存しない"という事例があり、この原因を先立って解明する必要があった。トポロジカル絶縁体CuxBi2Se3のTrARPESから、光電子の出易さが過渡的に変化するメカニズムが存在することを明らかにした。これは表面の誘電応答を介した光電子放出に由来し、表面分極がよく発達して仕事関数が小さく、価電子プラズモンエネルギー(通常10-30 eV)以下の光をプローブとする場合に顕著となる。表面Rashba系では表面分極がよく発達しており、この現象が観測される。Bi2212には特別な表面状態はなく、TrARPESは非平衡状態からの励起スペクトルを反映していると考えてよいことがわかった。Bi2212の最適ドープからオーバードープ領域の試料について、緩和過程の過渡特性を時間分解角度分解光電子分光法(TrARPES)で調べたところ、緩和過程および緩和の励起強度依存性に顕著な運動量依存性が捕らえられた。ノード近傍の超伝導ギャップ領域においては、励起準粒子が20 psを越えて過渡的に溜まることが観測された。溜まった励起準粒子の量は励起光強度増大に伴って飽和する傾向が見られた。これは同じディラック電子系であるグラファイト(Ishida et al., Sci. Rep. 2011)における観測結果(励起光強度に比例して、過渡的に溜まる励起準粒子の量が増大する)と明確に異なり、高エネルギー励起準粒子について何らかの早い緩和のチャンネルが存在することが示唆される。実際、擬ギャップ領域に近づくにつれて、過渡励起準粒子の寿命は1 psを切るほど短くなることが捕らえられている。一方、銅系高温超伝導体のTrARPESに限らず、非平衡時の光電子スペクトル強度が保存しない、という問題が広く認識されており、TrARPESによる詳細電子構造の分析を困難にしていた。トポロジカル絶縁体Bi2Se3において、占有側のスペクトル強度が過渡的に"増大"することが捉えられ、スペクトル強度費保存の問題が特に顕著に現れることがわかった。ポンプ・プローブ光の偏光依存性や励起光強度依存性を精査したところ、この異常な過渡変化は、非平衡表面分極の過渡変化を通じて、光電子放出確率が過渡的に変調を受ける現象であることが解明された(Ishida et al., submitted)。この非線形光電子放出現象を利用することで、表面スピン流の超高速制御と観測が可能となる。また、非線形光電子放出においても垂直遷移が保証されるので、Bi2212で見られるバンド分散幅の過渡変化についての解析が可能となる。TrARPESを物性研究の汎用的なツールとして確立するために、TrARPES全般に見られるスペクトル強度非保存の原因を解明する必要があった。

これが非線形光電子放出であるとの見通しがたったこと、またこのメカニズムが垂直遷移を保証することから、今後、非平衡光電子スペクトルの詳細な解析を行う基盤ができたと考える。また、ポンプやプローブ光の偏光制御を自動化したこと、また極紫外TrARPESにおいては光源を全固体にしたことで、データの質を飛躍的に高めることができた。ポンプとプローブの偏光を利用することで、銅系高温超伝導体のTrARPESにおけるスペクトル強度の非保存の原因を解明し、詳細電子構造の解析の基礎付けを行う。これと平行して、擬ギャップのみが開く高温領域における過渡変化を調べ、緩和の運動量依存性と2ギャップ問題の関係を解明する。また、表面分極を通じた非線形光電子放出現象を利用して表面ラシュバ分裂の超高速制御・検出を行い、光スピントロニクスの新たな原理を確立する。光電子の2次元ディテクタであるマルチチャンネルプレート(MCP)が経年劣化している。現状、検出効率が2割まで落ちている領域がある。これを新しいものに交換する(100万円)。
ユーフラテス河中流域とその周辺地域の住民に見られる形質の時代的変化

本研究プロジェクトは特定領域研究「セム系部族社会の形成:ユーフラテス河中流域ビシュリ山系の総合研究」の計画研究である。この総合研究の一翼を担うために、古人骨について以下の研究を行った。それらは、西アジア由来の古人骨に関するグローバルな調査、CTスキャナによる頭骨分析システムの開発、ビシュリ山系での現地調査、そしてビショリおよびその周辺地域の古人骨に見られる形質の時代的変化の分析である。今年度はこの研究プロジェクトの最初の年度であり、また現地(シリア、ビショリ地域)での発掘調査が18年度からであるため、基礎的な調査・研究を行なった。具体的には、西アジア出土古人骨のデータベース構築と構築のための資料収集である。データベースの構築は、イラクのハムリン地域出土の古人骨標本で、現在京都大学自然人類学研究室に所蔵されている標本、約500体分を対象とした。入力項目は発掘サイトとグリッド、発掘日、性、推定年齢、時代、埋葬状況、保存状況等であり、現在のところ自然人類学研究室パソコン端末から検索可能。また、これらデータは小数部であるが、出力(プリント)し、「京都大学自然人類学研究室所蔵イラク古人骨カタログ」と題して製本した。さらに、重要な標本については小数であるが、X線CTスキャナにより三次元像を得た。このCT三次元像の構築は来年度以降も続ける予定である。データベース構築用資料・情報の収集では、まず欧米の研究機関を対象に、西アジア出土の古人骨標本の所蔵に関する情報収集を行った。次いで、現地調査を合衆国(ペンシルバニア大学博物館、ハーバード大学ピーボディ博物館など)と連合王国(大英博物館など)でおこない、所蔵状況と一部標本の記述、撮影を行なった。この資料収集と写真撮影等、また計測などは来年度以降も欧米で行い、イラク出土の古人骨標本と同様に順次データベース化を行なう計画である。データベースの公表については、シリア、ビショリ地域の発掘調査の進展度に関わりなく順次公表し、西アジア古人骨研究の発展に寄与する。今年度はこの研究プロジェクトの第2年度であるが、現地(シリア、ビショリ地域)での発掘調査が19年度からに予定されているため、昨年度に続き基礎的な調査・研究を行なった。データベースの構築は、東京大学人類学教室、および京都大学自然人類学研究室に所蔵されているシリア、およびメソポタミア由来の頭骨標本の計測、およびCTスキャナによる3次元データの収集である。主な3次元データは、前年度にイラクのハムリン地域出土の古人骨標本、約500体分を対象として、発掘サイト・グリッド、発掘日、性、推定年齢、時代、埋葬状況、保存状況等を入力したデータベース(「京都大学自然人類学研究室所蔵イラク古人骨カタログ」)基盤として、収集し、その数は25個分となっている。他に、大阪大学に保存されている、メソポタミア、イシンラルサ期の未整理頭骨の組み立てを行ない、19年度でのCTスキャンによる3次元データの収集の準備を行った。3次元データの解析については、特定領域研究のニュースレターNo.4に掲載の「メソポタミア古人骨の3次元デジタル化と形態解析」にその一部を発表した。データベース構築用資料・情報の収集では、合衆国(ペンシルバニア大学博物館、ハーバード大学ピーボディ博物館など)の状況を「アメリカ合衆国におけるメソポタミアおよび周辺地域古人骨の所蔵状況」と題して報告書を出した。研究プロジェクト第3年度にあたる今年度から現地(シリア,ビショリ地域)での発掘調査が開始されることになった。そこで古人骨標本の発掘状況を把握するため,予備的な現地調査を行った。しかし,研究の主体は中近東・北アフリカ由来の古人骨の調査を海外の研究機関で行うことと,京都大学を中心に本邦に所蔵されている中近東由来の古人骨の分析を行うことであった。方法としては,海外の調査ではデジタル画像データと計測機による計測データの収集を中心とした。国内ではこれまでに京都大学に設置されているCT像撮影装置と,今年度に新しく導入した小型CT像撮影装置を用いた撮影,3次元画像再構築等を行ない,その上で頭骨形態からみた古代のメソポタミアの地域集団の変異と,それらの時系列変化を追った。その結果は公開シンポジウム「西アジア部族社会とビシュリ山系」において「メソポタミア・ハムリン遺跡群出土頭蓋骨の3次元形態変異とその時代的変遷」として発表し,論文としては人類試,Anthropological Scienceに「Geometric morphometric study of temporal variations in humancrania excavated from the Himrin Basin and neighboringareas,northern Iraq」として受理され今年中に掲載される予定である。海外に保管されている古人骨標本の調査は大英博物館(自然史)を中心行い,画像付き標本リストの作成を始めている。さらに上の形態学的研究に加えて,メソポタミアにおけるBC20003000年紀以降の人々のmtDNAの抽出を大臼歯標本を用いて試みている。この分析は遺伝子からみた集団間比較や集団形成の過程を考察する上で重要である。

さらに,成長や運動機能からみた集団間変異の分析も始めている。平成20年度の目標も前年度に引き続き、西アジア由来の古人骨の観察、計測、CTスキャン、分析(DNA分析、およびCT画像解析をふくむ)、およびビシュリ山系北麓調査地への発掘参加と発掘人骨の整理、計測、分析等であった。古人骨分析では京都大学および東京大学に保管されている西アジア由来、とくにメソポタミア出土の古人骨分析をおこなった。乳歯の形態学的分析では興味深い結果が得られた。古人骨のDNA分析については続行中であるが、現在のところ良好なコラーゲンの抽出ができていない。おそらく、発掘地帯の高温気候が原因となっているものと考えられるが、標本を選択し抽出の試みを続行中である。現地調査では藤井隊が2008年5-6月の第2次発掘調査で、ヘダージュ1=ケルン墓群(1-9号墓)から部分的ではあるが、人骨を発掘した。現地に赴きそれらの標本の観察を行い、レポートを作成した。しかし、極めて部分的、少量であるため、今後の発掘による古人骨標本の追加が必要とされる。最終年度の目標は、三つ。第一は、シリアでの発掘に参加し、ビシュリ山系北麓のケルン墓より古人骨を可能なかぎり多く発掘し、分析すること。第二は、西アジア由来の古人骨を用いて西アジアにおけるセム系人形質の時代変化をより詳細に分析すること。第三は、DNA分析をさらに進め、遺伝的関連性の把握への手がかりを得ること、および形態学的解析を進めること。この三つの作業を通じて西アジアにおけるセム系人形成の研究に貢献したい。最終年度である21年度も前年度に引き続き、西アジア由来の古人骨の観察、計測、CTスキャン、分析(DNA分析、およびCT画像解析をふくむ)、およびビシュリ山系北麓調査地への発掘参加と発掘人骨の整理、計測、分析等であった。古人骨のDNA分析を続けたが、現在までのところ良好なコラーゲンの抽出がでず、今回、分子学的な分析は断念せざるを得なくなった。しかし、良好な標本を選択し抽出の試みを今後も続けたいと考えている。現地調査では藤井隊が昨年に続き2個の頭骨標本を発掘したが、いずれも未成年であり、また日本に持ち帰り、詳しく分析するためのシリア政府の許可が得られず、ノギスなどの伝統的な計測を行い、頭骨のCTスキャンによる分析は今後の問題として残された。いずれにせよ、これまでに得られている古人骨標本はきわめて少量である。形態学的に、また分子学的に西アジアにおけるセム系部族の形成に対して形質学的にアプローチするには発掘を継続し、とくににBC3000年からBC1000年への間からの標本を多数得ることが肝要である。これは昨年行ったメソポタミア由来の幼児の乳歯形態の分析では、この時期、BC2000年頃に形態的な変化が見られ、頭骨などにも、そのような変化が起きている可能性が高く、今後の研究課題としたい。
脳浮腫の発生機序解明と創薬標的の同定

ラット脳血管内皮細胞、血管周皮細胞、アストログリア細胞からなる試験管内血液-脳関門培養系を用いて、血管透過性に対するHMGB1の効果を検討した。この実験系において、脳側から、昆虫細胞Sf9を使って作製したヒスタグ付きヒト組換え体HMGB1を、1あるいは10・g/ml添加し、上下室間の電気抵抗の変化とエバンスブルー標識ウシ血清アルブミンの漏出を測定したところ、組換え体HMGB1は、濃度依存的に血管透過性を亢進させた。HMGB1のC末端配列を認識する単クローン抗体で予め組換え体HMGB1を処理すると、HMGB1の血管透過性亢進は抑制された。このとき、それぞれの細胞層の構造変化を観察したところ、血管内皮細胞と周皮細胞に収縮性の変化が認められ、細胞間隙の形成が生じていた。一方、底面のアストログリアには著明な形態変化は認められなかった。以上の結果から、in vivoで観察されたHMGB1による脳血管の透過性亢進は、HMGB1が脳血管内皮細胞と周皮細胞に直接作用した結果であることが強く示唆された。脳梗塞とならび脳血管の透過性が亢進し脳浮腫を招来する病態として、脳外傷を挙げることができる。そこで、ラットにfluid percussionによる脳外傷を作成し、受傷局所におけるHMGB1局在の変化を調べた。Percussion injury局所の大脳皮質錐体神経細胞では、脳虚血部位で観察されたのと同様のHMGB1細胞内局在のトランスロケーションが観察された。つまり、正常脳部位では神経細胞核内に局在していたHMGB1が受傷部位では細胞質内に拡散している像や、細胞質内で顆粒状に集積している像が観察された。以上の結果から、脳外傷時には脳虚血と類似するHMGB1トランスロケーションの存在が明らかとなった。今後、動員されたHMGB1による脳血管透過性亢進について検討する必要がある。High mobility groupboxl (HMGB1)はクロマチンDNA結合性の非ピストン蛋白質であり、核内における機能として、転写調節、クロマチン構造の維持、DNA修復に重要な働きをしていると考えられている。また、HMGB1は壊死細胞あるいは、ある種の活性化を受けた細胞から細胞外へ放出されることが知られている。ラットの中大脳動脈2時間閉塞・再灌流モデルを用いて、虚血後の脳浮腫と平行して生じるHMGB1の局在変化についてまず検討した。核内では特にNeuN陽性の神経細胞において2時間の虚血中から核膜直下へHMGB1が移動する像が観察された。さらに再灌流相においては時間依存的に細胞質領域に陽性構造は移行し、神経細胞の中には、細胞質中に均一に広がるパターンを示すものと、明確な顆粒状の構造を示すものが存在することがわかった。ウエスタンブロット法でHMGB1の分解について検討したが、虚血巣において著名な分解が起こるとする証拠は得られなかった。HMGB1のアミノ末端から5アミノ酸残基長ずつずらした。15アミノ酸残基長のペプチドを41本合成した。これらのペプチドの中から、HMGB1の受容体である、Receptor for advanced glycation endproduct (RAGE)と相互作用する可能性のあるペプチドを、RAGEとそのリガンド候補との試験管内結合アッセイ系での阻害活性から見出すこととした。その結果、41本のペプチドのうち、3本のペプチドに阻害あるいは、結合亢進作用があることが見出された。そこで、これら3本のペプチド(No. 1, No. 2, No. 3)を大量合成した。まず、No. 1ペプチドについて先のMCAO2時間のモデルにおいて再灌流時点で静脈内投与すると脳梗塞形成が再灌流早期から生じることが明らかとなった。この時、脳浮腫も同時に増悪していることが示唆された。一方、観血的な動脈血圧のモニタリングから、No. 1ペプチドの静脈内投与直後から血圧の低下が約1時間にわたって持続することがわかった。その作用の特異性を確認するため、No. 1ペプチドの逆向き配列のペプチドを合成し、同様の投与法で用いたところ、No. 1より作用は弱いが、同じく低血圧作用を示すことが明らかとなった。現在No. 1ペプチドの作用の特異性の確認をさらに検討している。

脳梗塞とならび脳血管の透過性が亢進し脳浮腫を招来する病態として、脳外傷を挙げることができる。そこで、ラットにfluid percussionによる脳外傷を作成し、受傷局所におけるHMGB1局在の変化を調べた。Percussion injury局所の大脳皮質錐体神経細胞では、脳虚血部位で観察されたのと同様のHMGB1細胞内局在のトランスロケーションが観察された。つまり、正常脳部位では神経細胞核内に局在していたHMGB1が受傷部位では細胞質内に拡散している像や、細胞質内で顆粒状に集積している像が観察された。以上の結果から、脳外傷時には脳虚血と類似するHMGB1トランスロケーションの存在が明らかとなった。今後、動員されたHMGB1による脳血管透過性亢進について検討する必要がある。
強誘電体極薄膜の微視的構造とその電気的・光学的特性の研究

本研究では、ペロブスカイト構造をもつ酸化物強誘電体の極薄膜域での強誘電性および光学的特性を新規な手法によって評価し、その物理に関する洞察を得ることを目的とした。対象材料として、メモリ材料PZT(52/48)および、電気光学材料PLZT(8/65/35)の2種を選択した。独自の評価手法として微視的スケールでの光学特性評価ツールである近接場光学顕微鏡(SNOM)を、同じく微視的な強誘電性の評価手法である圧電応答SPMを駆使し,以下のような重要な知見を得た。1.Pt/Ti/SiO_2基板上PZT(52/48)およびPLZT(8/65/35)薄膜では、膜厚の増大にともないグレインの直径は増大する。本研究で成膜した膜厚300nm以下の膜厚範囲においては、膜厚の増大に伴う残留分極の増大が確認された。2.反射型近接場光学顕微鏡(SNOM)観察では、PZTおよびPLZT極薄膜のいずれにおいても、横方向のサイズが数μmとなるコントラストが観察された。このコントラストは強誘電体薄膜の強誘電性と関連をもつと推測される。3.Pt/Ti/SiO_2基板上およびITO/SiO_2基板上では、PZTおよびPLZT薄膜は(111)優先配向した多結晶膜となった。XRDによる評価によれば、これら2種の基板上の薄膜では、熱処理によってペロブスカイト相に結晶化しなかった残留パイロクロア相や、PbO_2の析出などが生じている。これに対し、STO基板上に成膜したPZTおよびPLZT薄膜はきわめて配向性の良い(XRD半値全幅200arcsec以下)(001)方向のペロブスカイト相エピ結晶が得られた。4.圧電応答SPMによって、極薄膜域でも強誘電性が得られることを示し、分極ドメインは直径1μm以下であることを示した。しかし極薄膜においては膜厚の減少とともに消失時間が短くなり、脱分極率が大きくなる傾向がみられた。5.近接場光学顕微鏡(SNOM)観察技術に関し、偏光依存性について実験・理論的検討を行い、本研究の測定におけるアーティファクト(虚像)に関して明らかにした。6.PZT強誘電体薄膜の応用探索として、マルチステップ成膜技術によってPZTダイヤフラム型マイクロセンサのリング状37素子アレイ化に成功した。平成11年度の研究実施計画に対して、NAISTに導入予定の多元RFスパッタ装置が1年延び、強誘電体PLZT[(PbLa)(ZrTi)O_3]薄膜の研究立上げが遅れているが、大阪府立産技総研の対向ターゲット式RFスパッタ装置を用いて堆積したPZT[Pb(Zr,Ti)O_3]薄膜を中心に研究を実施し、下記の幾つかの重要な知見を得た。

(1)上記RFスパッタ装置により、Pt(600nm)/Ti(30nm)/SiO_2(800nm)/Si基板上にPZT薄膜を基板温度°Cで堆積し、ペロブスカイト(Perov)相が得られたが、このas-depo膜にはパイロクロア(Pyro)相、TiO_2相など種々の結晶相が混在し、強誘電体相のみでない。その膜を大気中で約1時間熱処理し、Perov(111)単相が99%以上の高配向性膜が得られ、その強誘電特性は残留分極率52μC/cm^2、飽和分極率85μC/cm^2と極めて良質であった。PZT薄膜試料を膜厚30,50,100,200,300nmの5種類準備し、as-depo.試料と上記の熱処理を施した試料について、微視的、巨視的な構造的、光学的特性を測定評価した。(2)X線回析測定から、as-depo.試料では、膜厚が薄くなるとperov相(111)ピークは殆ど変わらないが、(101)ピークはTiO_2(101)、PbO_2ピークとともに減少する傾向にあり、熱処理後には、膜厚の厚いほどPerov相(111)のみがPt(111)によって配向して顕著になる。なお、膜厚30nmでは、熱処理によってPt(200)ピークが観測され、この様な極薄膜では下地との界面反応の影響が大きいことが分かった。原子間力顕微鏡(AFM)観察から、as-depo試料の粒径はほぼ30nm68nmで、分布も小さい。しかし、熱処理後では30nm厚の試料を除いてほぼ2倍粒径に成長し、300nm厚では粒径が飽和の傾向を示し、粒径ばらつきもかなり大きくなる。100nm以下の膜厚ではリーク電流が極めて大きくP-Eヒステリシスは測定できなかった。(3)光学特性として、エリプソ測定から得た巨視的な屈折率は、熱処理前後で僅かに増加の傾向があり、200nm以下で膜厚を薄くすると単調に減少が見られる。微視的な光学特性を調べるために、Ar^+レーザを用いた反射型近接場光学顕微鏡(SNOM)像を測定した。その結果、as-depo膜では膜厚に依らずコントラストの無いほぼ一様なSNOMの像が得られたが、熱処理後にはいずれの膜厚でもトポグラフィー像や粒径と相関のない数μm^2の偏光に依存したSNOMコントラスト像が得られた。これらの像は、膜中の結晶相や配向状態の微視的揺らぎを反映していると考えられる。平成12年度には、特に極薄の強誘電体PZT薄膜の界面状態を透過モードSNOMで測定、およびこの3月末に導入される多元RFスパッタ装置の立上げと強誘電体PLZT薄膜の成長と測定・評価を行う予定である。平成12年度の研究実施計画に基づき、NAISTに導入された多元RFスパッター装置を用いて、昨年度に引き続きPZT薄膜の成膜と併行して新たに強誘電体PLZT薄膜[(Pb_<0.94>La_<0.06>)(Zr_<0.62>Ti_<0.38>)O_3]の成膜を行い、その成膜条件、熱処理条件を最適化し、透明かつ強誘電性を有するPLZT薄膜を実現できた。このPLZT薄膜に対して計画通りに研究を実施し、下記に記す幾つかの重要な知見を得た。(1)Pt(400nm)/Ti(50nm)/SiO_2(石英ガラス)基板上に、RFスパッタ法を用いて(Pb,La)(Zr,Ti)O_3薄膜[PZT]を膜厚50nm、100nm、200nmに成膜し、大気雰囲気中で600°C、30分間熱処理した結果、X線回折によりペロブスカイト相の発達を観測し、原子間力顕微鏡(AFM)、P-Eヒステリシス測定、エリプソ測定を用いて、膜厚の大きい膜ほど熱処理により配向性のよいペロブスカイト相と結晶粒の発達が顕著であることを明らかにした。(2)上記のPLZT薄膜に対して近接場光学顕微鏡(SNOM)観察を行った結果、膜厚の大きいほど、熱処理を施した膜ほど明白なSNOMコントラストの発現が確認でき、ペロブスカイト相の発達と強誘電性の発現に密接に関連した自発分極を反映しているものと結論した。
体細胞分裂期におけるASKファミリーの活性化機構および生理学的意義の解明

研究代表者はASKファミリーが細胞分裂期に活性化し、さらに活性化型のASKファミリー分子が中心体に局在することを初めて見出した。これは、ASKファミリーが他の細胞周期調節分子同様、時空間特異的な調節機構を受けていることを意味する。このことからASKファミリーは細胞分裂での細胞周期制御に関与する可能性が示唆されていた。しかし、どのような分子メカニズムによってASKファミリーの活性化が引き起こされるのか、その活性化がどのような生理的な意義を担っているのかは未知である。本研究の目的は分裂期におけるASKファミリーの活性制御因子の同定を行うこと、並びにASKファミリーの分裂期における役割を解明することである。本研究では、ヒト由来の細胞株であるHeLa細胞に対するRNA干渉法を用い、ASKファミリーのノックダウンを行い、細胞周期進行や細胞分裂における表現型を観察した。その結果、ノックダウンによって細胞分裂に分裂が阻害されるような大きな欠陥は見られなかった。細胞周期の進行に関しては、ノックダウンにより分裂期への進行が減弱する傾向が得られており、分裂期への進行にASKが関わっていることが示唆された。加えて、活性制御因子を同定するためのスクリーニング系の構築を行なっているが、染色条件が安定せず、未だ確実に行える条件を見いだせてはいない。さらに、活性化型のASKファミリーは分裂期周期には娘細胞間の構造体にも局在することを見出した。本研究の目的は分裂期におけるASKファミリーの活性制御因子の同定を行うこと、並びにASKファミリーの分裂期における役割を解明することである本研究では、ヒト由来の細胞株であるHeLa細胞に対するRNA干渉法を用い、ASKファミリーのノックダウンを行い、細胞周期進行や細胞分裂における表現型を観察した。スクリーニング系の構築に時間がかかっており、スクリーニング自体にはとりかかれていないため。スクリーニングで行う予定の染色の特異性を判断するのが難しい状態である。複数の抗体を用いるなどして、活性の評価を適切に行えるような系を立ち上げたい。早急にスクリーニングが行えるように条件を確定させる。細胞周期の欠陥がないかをより多角的な視点で検討していきたい。