hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
乳幼児用活動量計の開発

同時に、胸部に装着した心拍計と3次元加速度計により連続測定した心拍数および3軸別の加速度の経時的変動や分布を明らかにした。生活活動記録の内容と照合した結果、平日の屋外での活動時の身体活動量が最も高かった。さらに、前年度に引き続き、幼児および学童を対象とした安静時代謝の縦断的測定を継続し、安静時のエネルギー消費量の発達的変容を明らかにした。平成28年度の後期に約半年間の海外研修が入り、国内での実測調査が継続してできなかったため。本研究は、乳幼児の身体活動量を数量的に評価するための機器開発をめざし、二重標識水(DLW)法により、測定が困難な幼児を対象にエネルギー消費量を実測し、同時に三次元加速度及び心拍数を測定し、高額なDLW法によらずに簡便かつ精度よく身体活動量を推定する方法について検討することを目的とする。大学近隣の幼稚園に通う幼児15(男児7、女児8)名を対象とし、以下の測定を行った。1エネルギー消費量:調査当日、登園後にDLWを服用してもらい、その後8日間、1日1回採尿した。回収した尿試料を分析施設に送付し、質量比分析計を用いて同位体比を分析し、1日のエネルギー消費量を算出した。2心拍数:DLW服用後、胸部ベルト式の心拍計を装着し、連続8日間、入浴や水泳等の時間を除いて終日装着してもらった。心拍計を回収後、専用のソフトウェアにより心拍データを収集・解析した。また、調査期間中の活動内容を保護者および担任に記録してもらった。3三次元加速度:幼児の胸部に3次元加速度を装着し、調査期間中の加速度を連続記録した。DLW法により実測した結果、対象児の日常生活におけるエネルギー消費量の平均値は1,380(kcal/日)であり、日本人の食事摂取基準に参考表として示されている推定エネルギー必要量の該当年齢における値に近似であった。家庭で過ごしている時間帯に比べ、幼稚園で過ごしている間の心拍数は全体的に高く、特に屋外遊びをしている間の平均心拍数の高い様子等が確認された。従来、成人においては、身体活動量の簡便な評価法の一つとして、歩数の他、心拍数が用いられることがあるが、今回実測・分析した結果、心拍数と加速度の相関は低く、身体的運動以外の要因でも心拍数の変動しやすい幼児においては、心拍数のみでは身体活動量を精度よく推定することが困難であり、加速度等を効果的に組み合わせて評価する必要性が示唆された。本研究の目的は、測定が困難な幼児のエネルギー消費量を二重標識水(DLW)法により実測し、同時に3次元加速度及び心拍数を測定し、簡便かつ精度よく身体活動量を推定する方法について検討することである。山形市内の幼稚園に通う36歳の男女を対象に実測した結果、対象児の日常生活におけるエネルギー消費量は日本人の食事摂取基準に示されている値に近似であった。心拍数と加速度の相関は低く、身体的運動以外の要因でも心拍数の変動しやすい幼児においては、心拍計のみでは身体活動量を精度よく推定することが困難であり、3次元加速度計や活動記録法等を効果的に組み合わせる必要性が示唆された。幼児用の心拍計については引き続き検討する必要があるが、加速度計については従来品を活用することにより、開発の費用等を節約できた。附属幼稚園に調査協力の内諾を得ることができた。これまでに対象児より採取したサンプルの分析を進め、幼児の日常生活におけるエネルギー消費量の実測値を明らかにし、心拍数および3次元加速度との相互関連性を解析する。
電子移動過程の解析

多電子移動過程,とくに生体高分子及びそのモデル化合物における多電子移動過程の基本的性質の解明と触媒効果の発現機構の解析を目的として研究を行った。千田は多電子移動酵素機能電極設計の基礎となるメディエータを用いる界面多電子移動反応について,そのバイオエレクトロカタリシス電流の理論を明らかにし,これをジアホラーゼ,ジアホラーゼ・NAD型デヒドロゲナーゼ電極等に適用し,それらのセンサーへの応用について検討した。また,酵素電極間直接電子移動について,グルコン酸デヒドロゲナーゼなどについて検討を進めた。仁木は4電子移動チトクロムC_3について,4個の異なる酸化還元活性点をもつ場合の4つの巨視的酸化還元電位及び16個の微視的酸化還元電位の存在を示し,その分子構造との相関を明らかにした。中村はフェレドキシン等のモデル化合物として各種ジチオラート配位子を用いる金属クラスタ集合体からなる金属高分子錯体の多電子移動反応について研究し,その還元触媒活性を検討した。ニトロゲナーゼ活性との類似性の機構について論じた。村上は疎水性ビタミンB_<12>被覆電極作製法を開発し,この修飾電極を用いる炭素骨格組み替反応を行った。関は導電性高分子界面及び臭化銀/メロシアン色素界面について紫外光電子分光法を用いて電子構造を明らかにし,電子移動過程の物性の解明を行った。また,小山はレドックスポリマー型導電性高分子の伝導機構を明らかにし,水晶振動子法による解析を行った。増原は高分子移動機構をフラッシュホトリシス法を用いて解析した。大倉はポルフィリン錯体における光励起電子移動を解析し,光合成モデル系への展開を試みた。井上は大環状包接錯体の電子構造の解析を行った。谷口はチトクロムC及びチトクロムCオキシダーゼにおける界面多電子移動の解析を進め,生体高分子電荷移動反応の特性について論じた。
近代デジタルライブラリの自動テキスト化

国立国会図書館関西館の近代デジタルライブラリでは明治大正昭和初期の近代書籍約30万点が画像ベースで利用できる。本研究ではこの貴重なデジタルアーカイブを有効利用するための自動テキスト化を、既存の手書き文字認識技術を利用して行った。また誤認識した漢字を認識システムに迅速に知らせるための利用者用ポータルサイトも開発した。さらに裏抜け除去やルビ除去等、これまでに知られていなかった問題点にも解決の道筋を示した。国立国会図書館近代デジタルライブラリから出版時期出版元の異なる10タイトルを選出し、50種類の活字を人手で切り取り初期データを構築した。構築されたデータセットをもとに学習用データベースを構築した。同時に方向寄与度特徴ならびにサポートベクタマシンの実装を行い、構築された学習データベースで学習を行い、本提案手法が有効であることを示した。以上の研究成果を国際会議で口頭発表を行い、同国際会議論文集に論文を掲載した。これら予備評価実験の後、活字切り出し手法の検討を行い、実装を行った。学習用データベースを充実し、本番の学習で使えるようにデータを増やすために、8TBのRaid5を整備した。さらに、本認識システムで対応できない誤認識文字への対応として、近代デジタルライブラリ・ポータルの設計に着手した。本ポータルでは、元画像とテキスト化された画面を表示させて、閲覧者が誤認識を修正できるものであり、その結果がさらに認識システムの学習を改善させるものである。国立国会図書館近代デジタルライブラリから、出版時期出版元が異なり、青空文庫にて人手によるテキスト化がなされている10タイトルを選出し、10タイトル全てに含まれている漢字256種類を抽出した。10タイトルの画像データと青空文庫のテキストデータから当該256種類の漢字を自動的に切り出すツールを実装し、256種類の漢字*10出版社のデータセットを作成した。このデータセットに対して昨年度実装を行った手法(方向寄与度特徴ならびにサポートベクタマシン)を使って実験を行ったところ、テスト・データに対して92%以上の認識率を達成した。以上の研究成果を情報処理学会第82回数理モデル化と問題解決研究会にて口頭発表を行った。また昨年度より検討を行っていた近代デジタルライブラリ・ポータルの設計が完成したため、情報処理学会第81回数理モデル化と問題解決研究会いて口頭発表を行った。来年度には近代デジタルライブラリから1万タイトルを選出し、大規模な認識実験を行う予定であるので、その数値計算用に1TFLOPSのGPU計算サーバを整備した。国立国会図書館近代デジタルライブラリから、出版時期出版元が異なり、青空文庫にて人手によるテキスト化がなされているものを含む10,000タイトルを選出し、出版時期と出版元をパラメータとして1,000種類の漢字のデータセットを作成した。このデータセットに対して一昨年度実装を行った手法(方向寄与度特徴ならびにサポートベクタマシン)を使って実験を行ったところ、テスト・データに対して89%以上の認識率を達成した。以上の研究成果を情報処理学会第87回数理モデル化と問題解決研究会にて口頭発表を行った。このサブテーマを行うのに、当初予期していなかった問題が二つ出てきた。一つは自動文字切り出しが極めて困難であることと、もう一つは裏抜けと呼ばれるノイズの存在である。前者に関しては、近代書籍特有の問題であり、既存手法ではルビの除去が不完全となってしまう。このため、当該研究発表では、1,000種類の近代書籍漢字の認識率よりは、ルビをどのように自動除去したかということを中心に発表を行った。後者に関しては、近代書籍裏面インクが表面まで染み出してしまう現象であり、本課題申請を行った時には全く想定していなかった種類のノイズであった。裏抜けと呼ばれるノイズ除去は困難であり、国内では研究事例が全くなく、欧州で最近になって研究が活発になってきているのが現状である。そこで当該問題を新たなサブテーマとして、進化計算を使って裏抜け除去を行うフィルターを自動生成する研究に着手し、成果の一部を進化計算学会のシンポジウムで発表した。
EGFR阻害剤による間質性肺炎の原因究明と抑制方法の開発

上皮成長因子(EGF)は腫瘍に対して増殖因子として働くため、その受容体(EGFR)の阻害剤は悪性腫瘍に対する効果的な分子標的治療薬として注目されている。しかし、重篤な副作用である特発性間質性肺炎による死亡例が頻発しているため、原因の解明が急務となっている。そこで、この研究ではEGFR阻害剤による間質性肺炎の原因解明とその抑制方法を検討した。頭頸部癌細胞株であるHSC-3をEGFRチロシンキナーゼ阻害剤(AG1478)もしくはEGFR抗体存在下で培養すると、IL-6の発現が増加することが判明した。EGFR阻害剤で処理をした腫瘍細胞の培養上清をコンディションメディウムとしてヒト肺由来線維芽細胞を培養し、RNAを抽出してreal-time quantitative RT-PCR法で線維化のマーカーであるコラーゲンの発現量を検討した。EGFR阻害剤処理をしたHSC-3の培養上清で培養した線維芽細胞ではコラーゲンの発現量が有意に増加していた。これらの結果から、EGFR阻害剤で処理された腫瘍細胞から産生されるIL-6が線維芽細胞の線維化を誘導している可能性が示唆され、EGFR阻害剤による重篤な副作用の一因となっているのではないかと考えられた。まず、腫瘍細胞をEGFR阻害剤で処理し、その培養上清中のIL-6の発現量を測定したところEGFR阻害剤処理をしていない細胞と比べるとIL-6の発現量が有意に増加していた。次に、EGFR阻害剤で処理をした腫瘍細胞の培養上清をコンディションメディウムとしてヒト肺由来線維芽細胞を培養し、RNAを抽出してreal-time quantitative RT-PCR法で線維化のマーカーであるコラーゲンの発現量を検討した。EGFR阻害剤処理をしていない腫瘍細胞の培養上清で培養した線維芽細胞と比べ、EGFR阻害剤処理をした腫瘍細胞の培養上清で培養した線維芽細胞ではコラーゲンの発現量が有意に増加していた。さらにIL-6存在下で線維芽細胞を培養し、コラーゲンの発現量をreal-time quantitative RT-PCR法で検討したところ、IL-6を加えていない線維芽細胞に比べてコラーゲンの発現量が増加しており、IL-6の中和抗体を加えIL-6存在下で培養した線維芽細胞ではコラーゲンの発現量が抑えられていた。初年度の実績において、腫瘍細胞をEGFR阻害剤で処理すると、EGFR阻害剤処理をしていない細胞と比べIL-6の発現量が有意に増加していたことが判明したため、IL-6存在下で線維芽細胞を培養し、コラーゲンの発現量をreal-time quantitative RT-PCR法で検討したところ、IL-6を加えていない線維芽細胞に比べてコラーゲンの発現量が増加しており、IL-6の中和抗体を加えIL-6存在下で培養した線維芽細胞ではコラーゲンの発現量が抑えられていた。

また、EGFR阻害剤で処理をした腫瘍細胞の培養上清をコンディションメディウムとしてヒト肺由来線維芽細胞を培養し、RNAを抽出してreal-time quantitative RT-PCR法で線維化のマーカーであるコラーゲンの発現量を検討したところ、EGFR阻害剤処理をしていない腫瘍細胞の培養上清で培養した線維芽細胞と比べ、EGFR阻害剤処理をした腫瘍細胞の培養上清で培養した線維芽細胞ではコラーゲンの発現量が有意に増加していた。これらの結果から、EGFR阻害剤で処理された腫瘍細胞から産生されるIL-6が線維芽細胞の線維化を誘導している可能性が示唆され、EGFR阻害剤による重篤な副作用の一因となっているのではないかと考えられた。
霊長類を中心とした哺乳類における染色体3次元核内配置からみたゲノム構造と進化機構

本研究は、(1)霊長類細胞の収集、細胞培養、(2)染色体標本の調整、(3)2D-FISH法によるメタフェイズ解析、(4)3D-FISH法による染色体3次元核内配置解析、(5)比較解析と全体の統括という流れで進められた。霊長類各種末梢血を京都大学霊長類研究所の共同利用研究により供与していただいた;類人猿2種(チンパンジー、アジルテナガザル)、旧世界ザル6種(ニホンザル、カニクイザル、アカゲザル、タイワンザル、ミドリザル、マントヒヒ)、新世界ザル5種(コモンリスザル、ワタボウシタマリン、フサオマキザル、ケナガクモザル、ヨザル)。これらの霊長類リンパ球細胞核標本に対し、1)放射状核内配置の進化的保存性、2)相対核内配置と転座染色体生成との関係について考察した。1)では、ヒト18番および19番染色体ペイントプローブ、ヒトPeriphery vs InteriorミックスDNAプローブを使用した。その結果、類人猿、旧世界ザル、新世界ザルに至るまで、18番ホモログは核周辺部に、19番ホモログは核中心付近に配置されることが確認できた。また、ヒトP vs IミックスDNAプローブを用いた3D-FISH解析により、P、I両領域のトポロジーは、進化的染色体転座が高頻度に生じているテナガザルにおいても、高度な保存性を持つことが確認できた。2)については、ヒト2p、2qホモログDNAプローブを作成し、チンパンジーと旧世界ザル6種の細胞核に対して核内配置解析を実施した。その結果、ヒト2p、2qホモログの相対核内配置は、旧世界ザル各種では空間的に離れた距離を保っていたが、チンパンジーでは1組の2p、2qホモログが高頻度に隣接して配置されることが示唆された。このことにより、進化的な染色体再編成が生じている近縁種間での染色体ホモログ領域は、互いに相対核内配置が近接している傾向を示す可能性を持つものと考えられた。本研究の全体計画としては、霊長類を含む哺乳類細胞株の収集、細胞培養、染色体標本の調整、2D-FISH法によるメタフェイズ(分裂中期像)解析、3D-FISH法による染色体3次元核内配置解析、比較ゲノム解析、全体の統括という流れとなる。今年度は、各種霊長類の細胞収集と細胞培養、染色体標本の調整とそのメタフェイズ解析、細胞核標本と3D-FISH法の条件検討について、以下の合計10種の霊長類サンプルの末梢血リンパ球を用いて行った。チンパンジー、アジルテナガザル、ニホンザル、ミドリザル、マントヒヒ、コモンリスザル、ワタボウシタマリン、フサオマキザル、ケナガクモザル、ヨザル。これらの各種霊長類の血液サンプルは、京都大学霊長類研究所の共同利用研究により供与していただいた。また、テナガザル4種(シロテテナガザル、クロステナガザル、ワウワウテナガザル、シアマン)の培養細胞株も合わせてサンプル調整を行った。核型分析と2D-FISH法によるメタフェイズ染色体解析の結果、これらのサンプルは正常核型を保持していることが確認できた。次に3D-FISH法に用いる標本として、3次元核構造を維持させた固定法を確立し、上記の全てのサンプルについて各種1020枚のスライド細胞核標本の作製を完了した。霊長類各種における3D-FISH法の実験条件の検討を行うために、ヒト18番および19番染色体ペインティングプローブを用いて蛍光シグナルの検出条件等の確立を行った。

その結果、新世界ザルに対してはヒト染色体プローブではなく、より近縁種のものを使用する必要があることが判明した。現在、チンパンジー、テナガザル、旧世界ザルにおけるヒト2番染色体の生成機構について、2番染色体短腕および長腕特異的ホモロガス染色体領域を用いた3D-FISH法により、転座染色体の由来が種分化に伴う相対核内配置の変化と関連するかどうかを検討中である。本研究は、(1)霊長類を含む哺乳類細胞株の収集、細胞培養、(2)染色体標本の調整、(3)2D-FISH法によるメタフェイズ解析、(4)3D-FISH法による染色体3次元核内配置解析、(5)比較ゲノム解析、(6)全体の統括という流れとなるが、昨年度までに(1)から(3)をほぼ終了し、本年度は主として(4)から(6)を実施した。霊長類サンプルとして以下の各種末梢血リンパ球を京都大学霊長類研究所の共同利用研究により供与していただいた;類人猿2種(チンパンジー、アジルテナガザル)、旧世界ザル6種(ニホンザル、カニクイザル、アカゲザル、タイワンザル、ミドリザル、マントヒヒ)、新世界ザル5種(コモンリスザル、ワタボウシタマリン、フサオマキザル、ケナガクモザル、ヨザル)。核型分析と2D-FISH法によるメタフェイズ染色体解析の結果、これらのサンプルは正常核型を保持していることが確認できた。これらの霊長類細胞核スライドに対し、1)放射状核内配置の進化的保存性、2)相対核内配置と転座染色体生成との関係、を調べるために、ヒト遺伝子高密度および低密度ミックス染色体領域より作成したPeriphery DNAプローブとInterior DNAプローブ、およびヒト2p、2qホモログDNAプローブを作成し、チンパンジーとニホンザル細胞核に対して3D-FISH法により核内配置解析を実施した。前者の結果、P、I両領域のトポロジーは進化的に高度な保存性を持つことが確認できた。また、後者の結果、ヒト2p、2qホモログの相対核内配置は、ニホンザルでは空間的に離れた距離を保っていたが、チンパンジーでは1組の2p、2qホモログが高頻度に隣接して配置されることが示唆され、比較種類数を増やすことによって、進化的な染色体再編成が生じている近縁種間での染色体ホモログ領域は、互いに相対核内配置が近接している傾向を示す可能性を持つものと考えられた。
表層海水中プルトニウム濃度からの陸起源再浮遊物質の海洋へのフラックスの評価

大気圏内核実験で放出された人工核種・プルトニウム-239,240(以下Puと略)の大気圏及び海洋における分布・動態に関する知見に基づいて,1985年以降Puは大気経由による海洋への陸起源物質フラックスを評価するための有効なトレーサーであると推論した。そこで,各海域における表層海水中Pu濃度(Bq/m^3)を測定して混合層(海面海面下100m)への平均的なPu降下・蓄積量(Bq/m^2/約10年間)を見積もるとともに,その見積値を大気浮遊塵中のPu濃度(Bq/mg-浮遊塵)の測定値で割って,各海域混合層への大気浮遊塵降下率(mg/m^2/年)の評価を試みることを計画した。今年度は,このようなアプローチの妥当性をまず立証するための研究を平成3年度に引き続いて実施した。昨年度,北部北太平洋,ベーリング海の表層海水(1988年に採取・前処理済)中のPu濃度の測定等によって上記のアプローチはおおむね妥当と考えられることを示したが,今年度はさらに別の観点からも本研究法の妥当性を検討した。昨年度Pu濃度を測定した試料について今年度はアメリシウム-241(以下Amと略)濃度を測定するとともに,同じく北部北太平洋で1988年に採取・前処理済の深度別海水試料を用いてPu及びAm濃度の深度分布も測定して検討した結果,表層海水中のAm/Pu放射能比が0.3程度(陸域での放射能比)であれば本研究のフラックス評価法に問題がないことを明らかにした。さらに今年度は,東大海洋研・白鳳丸のKH-92-4次研究航海(1992年10月,西部太平洋)に参加して表層海水,深度別海水の採取・前処理とともに洋上大気中浮遊塵の採取を行ってそれらの分析に着手したので,本評価法による太平洋及びその隣接海の各海域への大気浮遊塵フラックスを平成5年度には明らかにできる見込みとなった。
光ファイバーカテーテルを利用した血液ブドウ糖濃度の連続測定法の開発

血中ブドウ糖濃度を連続測定できる光ファイバー内蔵血管内カテーテルの臨床応用を目標として以下の研究を行った。光ファイバーカテーテルの先端に装着するブドウ糖検出センサー素材の検索した。アントラセン-フェニルボロン酸化合物はブドウ糖存在下で370 nmの励起光にて430 nmにピークを持つ蛍光を発生させ,その蛍光強度は400mg/dlまでブドウ糖濃度依存性であった。連続測定12時間までは蛍光強度は初期値の90%程度を維持したが,その後蛍光強度は徐々に減衰することが観察された。アントラセン-フェニルボロン酸化合物は,ブドウ糖検出センサーとして利用可能であるが,経時的安定性の向上を必要とする。平成24年度は,平成23年度に継続してブドウ糖検出センサー素材を検索する基礎情報を得るために以下の研究を実施した。ブドウ糖検出センサー素材として,ブドウ糖結合タンパク,ブドウ糖ガラクトース結合タンパク,ヘキソキナーゼ水溶液をアガロースにてゲル化した物質を作成した。3種類の物質がブドウ糖と反応した際の蛍光特性,蛍光強度の濃度依存性,蛍光強度の時間的安定性についてデータを収集した。3種類の物質とも蛍光を発するものの,生理的濃度のブドウ糖との反応で十分な強度の蛍光を発生させることが困難であった。蛍光特性に優れた新たな候補物質を追加して検討することが必要となった。ブドウ糖検出センサーの検索に平行して,光ファイバーカテーテルのデザインの検討を継続して実施した。ブドウ糖検出センサー装着光ファイバー内蔵カテーテルの設計を作成した。光ファイバーカテーテルの先端の形状とセンサーの装着方法の基本デザインを作図した。また励起光を送る入光ファイバーと蛍光を伝達する受光ファイバーの配置もあわせて検討し候補となる3種類の配列の優劣を検討した。入光ファイバーと光源,受光ファイバーと蛍光検出器との接続部である光カプラの形状も検討し,基本となる構成図を作成した。平成25年度は,平成24年度に継続してブドウ糖検出センサー素材を検索する基礎情報を得るために以下の研究を実施した。平成25年度は,ブドウ糖に親和性が高い物質として知られているボロン酸化合物を対象にブドウ糖と反応した際の蛍光特性,蛍光強度の濃度依存性,蛍光強度の時間的安定性についてデータを収集した。試薬として調達が可能であったフェニルボロン酸,メチルボロン酸,チオフェンボロン酸を対象に検討を始めた。臨床的な血漿ブドウ糖濃度である200mg/dlまでのブドウ糖を添加した際の,蛍光特性を調べたところ3種類のボロン酸化合物はいずれも単独では,蛍光を検出することができなかったが,アントラセンを結合させたフェニルボロン酸化合物はブドウ糖存在下で370 nmの励起光にて430 nmにピークを持つ蛍光を発生させた。その蛍光強度はブドウ糖濃度依存性であり,12時間まで観察したところ蛍光強度は初期値の90%程度を維持した。アントラセン-フェニルボロン酸化合物が,ブドウ糖検出センサーとして有用であるとの結果を得た。ブドウ糖検出センサー装着光ファイバー内蔵カテーテルの設計を再検討した。光ファイバーカテーテルの先端の形状とセンサーの装着方法のデザインを修正した。また励起光を送る入光ファイバーと蛍光を伝達する受光ファイバーの配置もあわせて検討し候補となる配列を追加した。入光ファイバーと光源,受光ファイバーと蛍光検出器との接続部である光カプラの形状も再度検討した。平成23年度はブドウ糖検出センサー素材を検索する基礎情報を得るために以下の研究を実施した。pH4からpH12の条件下で,ブドウ糖自体は600 nmから1500 nmの光を吸収せず,またこの範囲の波長の励起光によって蛍光を発しないことを確認した。ブドウ糖検出センサー素材として,ブドウ糖濃度に依存して蛍光強度が変化する物質を検索した。ブドウ糖結合タンパク,ブドウ糖ガラクトース結合タンパク,ヘキソキナーゼの各水溶液を候補物質として検討を始めた。3種類の物質がブドウ糖と反応した際の蛍光特性,蛍光強度の濃度依存性,蛍光強度の時間的安定性についてデータの収集を開始した。予備実験の結果,3種類の物質とも蛍光を発するものの,水溶液の状態では生理的濃度のブドウ糖との反応で十分な強度の蛍光を発生させることが困難であった。ゲルやナノチューブなど異なる反応場の検討が必要であることが明らかになった。また蛍光特性に優れた新たな候補物質を追加することも必要となった。ブドウ糖検出センサーの検索に平行して,光ファイバーカテーテルのデザインの検討を実施した。ブドウ糖検出センサー装着光ファイバー内蔵カテーテルの基本設計を作成した。

また励起光を送る入光ファイバーと蛍光を伝達する受光ファイバーの配置もあわせて検討し候補となる3種類の配列の原案を作成した。入光ファイバーと光源,受光ファイバーと蛍光検出器との接続部である光カプラの形状も検討し,基本となる構成図を作成した。平成26年度は,平成25年度に継続してブドウ糖検出センサー素材を検索する基礎情報を得るために以下の研究を実施した。平成26年度は,ブドウ糖検出センサーとしてのアントラセン-フェニルボロン酸化合物の特性を検討した。ブドウ糖と反応した際の蛍光特性,蛍光強度の濃度依存性,蛍光強度の時間的安定性についてデータを収集した。臨床的な血漿ブドウ糖濃度である400mg/dlまでのブドウ糖を添加した際の蛍光特性を調べたところアントラセン-フェニルボロン酸化合物はブドウ糖存在下で370 nmの励起光にて430 nmにピークを持つ蛍光を発生させ,その蛍光強度はブドウ糖濃度依存性であった。連続測定12時間までは蛍光強度は初期値の90%程度を維持したが,その後蛍光強度は徐々に減衰することが観察された。アントラセン-フェニルボロン酸化合物は,ブドウ糖検出センサーとして利用可能であるが,経時的安定性を向上させるための工夫が必要であるとの結果を得た。ブドウ糖検出センサーの検索に平行して,光ファイバーカテーテルのデザインの検討を継続して実施した。ブドウ糖検出センサー装着光ファイバー内蔵カテーテルの設計を再検討した。光ファイバーカテーテルの先端の形状とセンサーの装着方法のデザインを修正した。また励起光を送る入光ファイバーと蛍光を伝達する受光ファイバーの配置もあわせて検討し候補となる配列を追加した。入光ファイバーと光源,受光ファイバーと蛍光検出器との接続部である光カプラの形状も再度検討した。集中治療医学ブドウ糖検出センサー素材の検討に2年間を費やしたが,目標とする性能を示す物質を作成することに成功していない。今年度は,この遅れを取り戻すように努めたい。当初2年間で完了する計画であったブドウ糖検出センサー素材の検討に3年間を費やして,アントラセン-フェニルボロン酸化合物を有力な候補として選出することができた。この物質について詳細な検討を進め,当初の目的に到達できるよう遅れを取り戻したい。当初の計画どおり実施しています。平成25年度は平成24年度の研究計画を継続し,ブドウ糖検出センサー素材の検討を進める計画である。平成24年度に検討した物質では,蛍光強度が不十分であることが明らかとなったので,近年開発が進められているボロン酸化合物を対象として研究を実施する予定である。光ファイバーカテーテルのデザインの検討を継続するとともに,光源と蛍光検出器の作成にも当初の計画どおり着手する。平成26年度は平成25年度までの研究でブドウ糖検出センサー素材として選定したアントラセン-フェニルボロン酸化合物を対象に詳細な検討を進め光ファイバーカテーテルの先端への装着をめざす計画である。この目標の実現のために以下の研究を実施する。
多様体上の微分方程式とその特異性

本研究の研究代表者(河上)は,第一年は以下の研究を行った。・(金沢大学の土谷教授との共同研究)C^<r,α>多様体並びに多様体対(ただしrを正整数とし,0<α【less than or equal】1とする)のsmoothingが可能であることを,J.R.Munkresの方法に類似の方法で示した。またC^r多様体とC^<r,α>多様体のホイットニー位相に関する相違を指摘した。以上の結果を項目11の論文で発表した。・(尚美学園の村山恭平氏らとの共同研究)コンピュータ・ネットワークによる数学教材の提供について研究した。その結果を項目11の論文で発表した。第二年は以下の研究を行った。・2次元リーマン多様体内の円盤(と同相な領域)上で,ガウス曲率が正(または負)となるようにリーマン計量を変形できるための必要十分条件は,ガウス・ボンネの定理によって与えられるのではないか,との予想の部分解を得た。(投稿準備中)多様体の特異性に関連して,研究分担者(小林)は,写像のdiscriminantに関する以下の考察を行った。第一年では,写像の性格を規定してしまうdiscriminantを発見した。これを利用して,ひとつの閉多様体に,同じdiscriminantを持ち,互いに異なるA-類を持つ写像を,可算無限個構成した。第二年では,閉曲面の平面像(discriminant)を形成する平面曲線を特徴付けた。また,球面上の球面バンドルに,バンドル射影から誘導される自然な平面投影を与えた。この投影のdiscriminantに対する研究を行った。研究分担者(小林)は、多様体(2次元以上)から平面への安定写像に関して次の事実を発表した(Second workshop on Singularities and related subjects in Changchun, Changchun, China, 8-11, July 2001)。写像の像と特異値集合の対の同型類を多様体の平面像と呼ぶ。○正方形の4つ折を摂動して平面への安定写像をつくる。この平面像をもつn-多様体はp-円盤とq-円盤の直積であり、写像は2-乗ノルム関数の積を安定摂動したものである。すなわち高次元の「4つ折」に他ならない。○ひとつの閉多様体に対して、同一の平面像を持つ写像が(A-同値の意味で)可算無限個存在するという例を構成した。この例では、写像は特異点のindexで区別することもできない。前者は「平面像が写像をよく規定する例」を与え、後者は「閉多様体に関しては、たとえindexを指定しても平面像が写像に関する繊細な情報を失っている」ことを示している。研究代表者(河上)が今年度中に発表した研究は無いが、現在以下の研究を進めている。1.交付申請書の研究実施計画で引用した論文"[BC]:Kurt Bryant and Lester F. Caudill Jr., Inverse Problem14 1429-1453(1998)"の一般化・精密化を金沢大学の土谷教授と共同で研究している。[BC]とは異なるが物理的には自然な境界条件を設定し熱方程式を変数係数に一般化した。[BC]では一意性を得るために無限時間区間でのデータを必要としているが、2通りの方法で有限時間区間でのデータでも十分であることを示した。また熱方程式の線形化の過程の厳密化を検討している。2.曲面内の円盤と同相な領域上で、ガウス曲率が正(または負)となるようにリーマン計量を変形できるための必要十分条件は、ガウス・ボンネの定理によって与えられるのではないか?との予想を以前から持っていたが、その部分解を得た。なお本問題はポアソン方程式のソース項に関する一種の逆問題である。

研究分担者(小林)は下記の考察を行い「関西微分幾何セミナー、2003.2.19-20、90分講演2回、近畿大学理工学部」で報告した。閉曲面を安定写像を通して平面に投影する。その特異値集合は尖点と正規交差を特異点として許す平面曲線となる。逆に、どのような平面曲線が閉曲面の投影に由来するか、というHaefligerの問題を考える。この問題には既にFrancis-Troyerにより解が得られているが、別の視点からの特徴付けを与えた。それは1次元CW複体の間のcoveringという視覚的なもので与えられ、従って応用が容易である。実際これを用いて、各種の写像の変形の定式化、少数の連結成分をもつ平面像の数えあげ等ができる。
放牧草地における草量の空間的不均一性:植生が及ぼす影響、一次生産との関係

草量の空間的不均一性に対する草種の違いによる影響が示唆されたものの、草量の空間的不均一性の一次生産に対する影響は認められず、したがって、放牧草地生産モデルなどに草量の不均一性をパラメータとして導入することの意義は高くないものと考えられた。放牧草地における草量の空間的不均一性に草種の違いが及ぼす影響について,ケンタッキーブルーグラス(KB)とシロクローバ(WC)を例に,それらの単植区を組み合わせた草地を用いた実験を行い,検討した。KBおよびWCそれぞれの単植区を組み合わせ,それらの面積比が異なる3草地を造成した。平均体重200kg程度のホルスタイン種去勢牛の2頭群を3群用いて,1週間の放牧試験を3回行った。各試験の開始2週間前に,供試草地を高さ7cmに刈りそろえた。各試験直前から終了後までの毎日,3草地の両草種区で50点ずつ,ライジングプレートメーターを用いて圧縮草高を測定した。圧縮草高からの草量推定式を両草種区で作成し,草量を推定した。各試験の前に植生調査を行った。以上の調査と同時に,牛群の摂食行動の調査が,各期間の放牧開始後1,3および5日目に,摂食行動が集中的に見られる朝夕各4時間行われた。その結果,同一試験期間内において牛群の各草種区に対する選択性は安定していた。従って,各試験期間内の各草種区での8時間あたりの摂食時間の平均値に牛群の頭数を乗じ,各草種区の面積で除した値を放牧圧と見なした。草量の平均に対しその標準偏差は両草種区で正の関係を示し,KB区でやや大きな傾きを示した。草量の平均とその変動係数の関係は,KB区で無相関,WC区で負の相関を示した。放牧圧と標準偏差は,両草種区で相関しなかった。放牧圧と変動係数は両草種区で正の関係にあり,その回帰式も類似していた。以上より,草量の空間的不均一性は平均草量との関係においてKB区とWC区の間で異なり,草種の違いによる影響が示唆された。一方,両草種の平均草量の分布域が完全には一致しなかったため,明確な結論を得るにはさらにデータを蓄積する必要がある。放牧草地では草量に空間的不均一性が生じるが、その草地の生産性や持続性に及ぼす影響は無視できない。放牧草地生産モデルに「草量の不均一性」をパラメータとして導入することで、モデルを全体の挙動をより実際に近づけることが可能と考えられる。そのためには、草量の不均一性の異なる条件下における動態、および生産性との関係を明らかにする必要がある。草量の不均一性の短中期的な動態、あるいは放牧圧との関係について報告があるものの、草量の不均一性の動態と草種との関係および一次生産量への影響は明らかでない。本研究の目的は、「草量の不均一性」を取り入れた放牧草地生産モデルの構築に必要でありかつ現在不明である部分、すなわち、異なる植生条件における草量の不均一性の動態、および草量の不均一性と一次生産の関係について明らかにすることである。加えて、これらの結果を踏まえ、放牧草地生産モデルに「草量の不均一性」を取り入れることの可能性および重要性について検討する。平成19年度は,草量の空間的不均一性と一次生産の関係の解明のため平成18年度から行っている以下の試験を継続した。シバ優占草地に放牧圧の異なる3牧区(それぞれ1ha)を設け、牛群(黒毛和牛繁殖牛)を連続放牧し、各牧区において以下の調査を行った:(1)放牧前(4月下旬)から放牧終了(10月上旬)まで、1週間おきに100点で草量を非破壊的に測定した。測定にはライジングプレートメータを用いた;(2)それぞれの牧区に5つプロテクトケージを設置し、3週間おきにケージ内の草量を測定し、移動させた;(3)放牧開始から放牧終了まで、2週間おきに供試牛の体重を測定した。解析の結果、草量の不均一性が草地の一次生産量に対して有意な負の効果を持っことが示された。上記の試験を平成20年度も継続し、データの蓄積を待ってさらに解析を行い、公表する予定である。

加えて、これらの結果を踏まえ、放牧草地生産モデルに「草量の不均一性」を取り入れることの可能性および重要性について検討する。平成20年度は,草量の空間的不均一性と一次生産の関係の解明のため平成18年度から行っている以下の試験を継続した。シバ優占草地に放牧圧の異なる3牧区(それぞれ1ha)を設け、牛群(黒毛和牛繁殖牛)を連続放牧し、各牧区において以下の調査を行った:(1)放牧前(4月下旬)から放牧終了(10月上旬)まで、1週間おきに100点で草量を非破壊的に測定した。測定にはライジングプレートメータを用いた;(2)それぞれの牧区に5つプロテクトケージを設置し、3週間おきにケージ内の草量を測定し、移動させた;(3)放牧開始から放牧終了まで、2週間おきに供試牛の体重を測定した。一般線形モデルを用いた解析の結果、草量の不均一性の草地の一次生産量に対する効果は有意ではなかった。この点は昨年度までのデータを用いた結果と食い違っており、さらに解析を進めた後公表する。
肺癌治療の新たな分子標的としてのHeat shock protein 90

【対象】対象は、2005年5月から2006年1月(平均経過観察期間4.1ヶ月)までの間に肺癌切除術が施行され、かつ研究参加の同意が得られた10症例。性別(男/女)は7/3、平均年齢は67歳、組織型(腺癌/扁平上皮癌)は8/2、病期(IA/1B/IIA/IIB/IIIA/IIIB)は3/1/2/1/2/1であった。【考察】全ての蛋白質の発現が正常肺より腫瘍のほうで増加しており、特にIGF-1Rはその傾向が顕著であった。組織別および病期別の発現比については、各蛋白質とも明らかな差はなかった。今後も症例を集め、上記以外のシグナル伝達分子、臨床パラメーター(腫瘍マーカーなど)なども含めて解析を進める。
解析関数空間上の作用素と有界解析関数の総合的研究

単位開円板上の有界解析関数よりなるバナッハ環の閉イデアルで、その共通零点集合が非自明のグリースン部分の合併集合に含まれるとき、その閉イデアルおよび可算個の関数で生成される閉イデアルの構造を決定した。また有界解析関数空間上の荷重合成作用素の空間で、作用素ノルム位相および本質作用素ノルム位相による弧状連結成分を決定した。更に、有界調和関数空間、デスク環等の上の荷重合成作用素の空間においても決定した。バイデスク上のハーデイ空間において、クロス交換子のランクが1である自明でない逆不変部分空間の構造を記述した。またある条件を満たす内部関数列から作られるルージン型(逆)不変部分空間のランクを決定した。1.有界解析関数空間よりなるバナッハ環において、可算個の関数より生成される閉イデアルで、その共通零点集合が解析構造が入る部分に含まれる時の構造を決定した。特にその時、2個の関数で生成されることを示した。以前の研究と合わせて、共通零点集合が解析構造が入る部分に含まれる時の、閉イデアルの構造はほぼ解明できたといえる。極大イデアル空間において、QCレベル集合からなる集合列の合併集合の閉包は、QCレベル集合からなることを示した。またウルフの結果を利用して、QCレベル集合をスパース部分との関連で3つの場合に分類できることを証明した。モルテイーニの極大イデアル空間に関する問題を解決した。2.有界解析及び調和関数空間において、その上の荷重合成作用素の空間のノルムに関する弧状連結成分を決定した。ハーデイ空間上の荷重合成作用素の連結成分はまだ決定されておらず、その解明に向けての手掛かりを与えたと言ってよい。また有界調和関数空間上の合成作用素の1次結合の本質ノルムを決定した。その上、荷重合成作用素の1次結合で、QA空間をデイスク環に写すものを決定した。3.2変数のハーデイ空間のある種の逆不変部分空間のランクを決定した。それにより一般の場合の逆不変部分空間のランクを解明していく手掛かりが得られた。混合型不変部分空間の研究においては、ある条件の下でその構造を詳しく記述した。4.ヘルダーの不等式を連続的に補間する定理を証明した。これはクオンの定理の拡張で、「研究の目的」外の結果である。H∞の研究において、解析構造が入る部分に共通ゼロ点をもつ閉イデアルの構造の研究は、泉池(佑)との共同研究でかなり進展してきた。その研究を基にして、その閉イデアルが可算個の関数で生成されるとき、たった2個の関数で生成されることを証明した。また、H∞の極大イデアル空間において、非解析的集合およびQCーレベル集合は、集合の列に関してかなり強い性質の保存性があることを証明した。2変数のハーデイ空間においては、ルージン型の(逆向き)不変部分空間Mのランクの決定問題に取り組んだ。今まではブラシュケ積の列により生成されるMの研究であったが、一般の内部関数の列により生成される(逆向き)不変部分空間のランクを決定する手掛かりが得られた。特に、ルージン型の逆向き不変部分空間のランクを決定できた(泉池(耕)、泉池(佑)との共同研究)。また、クロス交換子に関する残された問題に対する研究を進めることができた(泉池(耕)との共同研究)。ワンダリング部分空間に対するボイルリング型の定理に関しては、一連の研究をまとめることができた。H∞上の荷重合成作用素の空間において、作用素ノルムに対する弧状連結成分を決定した。その上、本質ノルムに対する弧状連結成分を決定できた(大野氏、泉池(佑)との共同研究)。H∞上の荷重合成作用素の弧状連結成分問題は完全に解決されたことになる。また、COP空間上において、荷重合成作用素の和がコンパクトになるときの特徴付けを与えることができた(泉池(耕)、泉池(佑)との共同研究)。1.荷重合成作用素の研究において、今までは、荷重合成作用素の性質は、内部における条件と境界における条件が別々に記述されていた。対応する条件が同値であることを直接証明し、その間の橋渡しを与えた。(大野氏、泉池(佑)との共同研究)2.単位開円板上の有界調和関数空間および有界解析関数空間上の荷重合成作用素のノルム位相に関する弧状連結成分は昨年度決定した。ここでは本質作用素ノルム位相による弧状連結成分を決定した。(大野氏、泉池(佑)との共同研究)3.古典的なハーデイ空間上の荷重合成作用素の作用素ノルム位相に関する弧状連結成分はまだ決定されていない。ここでは指数が大きいハーデイ空間から指数が真に小さいハーデイ空間への荷重合成作用素の作用素ノルム位相に関する弧状連結成分を決定した。

(大野氏との共同研究)4.デイリクレ空間からバーグマン空間への作用素として、差の合成作用素のヒルベルト・シュミットノルムを記述した。また解析関数よりなるヒルベルト空間から他のヒルベルト空間への荷重合成作用素の作用素ノルム位相、ヒルベルト・シュミットノルム位相に関する連結成分を研究した。(細川、大野氏との共同研究)5.古典的なハーデイ空間上の非有界なウエイトを持つ荷重合成作用素は一般には有界作用素になるとは限らない。内部関数をシンボルに持つ場合、幾つかの十分条件を与えた。(泉池(耕)、泉池(佑)との共同研究)関数解析学1.有界解析関数よりなるバナッハ環において、閉イデアルでその共通零点集合が解析構造が入る部分に含まれる時の構造をほぼ解明できた。2.有界解析及び調和関数空間において、その上の荷重合成作用素の空間のノルムに関する弧状連結成分が決定できた。またQCレベル集合からなる集合列のもつ特別な性質を明らかにした。3.2変数のハーデイ空間のある種の逆不変部分空間のランクを決定した。それにより一般の場合の逆不変部分空間のランクを解明していく手掛かりが得られた。不変部分空間の研究は十分に深められたとはいえない。4.ある種のバナッハ環上の等距離作用素の構造を決定した。H∞の研究において、解析構造が入る部分に共通ゼロ点をもつ閉イデアルの構造の研究は、泉池(佑)との共同研究でかなり進展してきた。その研究を基にして、その閉イデアルが可算個の関数で生成されるとき、たった2個の関数で生成されることを証明し、その論文はTrans. Amer. Math. Soc.に採録が決定されている。2変数のハーデイ空間においては、一般の内部関数の列により生成されるルージン型の逆向き不変部分空間のランクを決定でき、その論文はMath. Z.に採録が決定されている。この結果、一般化したルージン型の逆向き不変部分空間ランクの決定問題に対する手掛かりが得られた。H∞上の荷重合成作用素の空間において、作用素ノルムに対する弧状連結成分を決定した(Trans. Amer. Math. Soc.に掲載予定)。その上、本質ノルムに対する弧状連結成分を決定できた(Houston J. Math.に掲載予定)。H∞上の荷重合成作用素の弧状連結成分問題は完全に解決されたことになる。主な理由は、本研究の目的の1つであるH∞上の荷重合成作用素が決定できたこと、一般化したルージン型の逆向き不変部分空間ランクの決定問題について大きな進展が得られたことである。1.有界解析関数空間よりなるバナッハ環において、閉イデアルでその共通零点集合が解析構造が入る部分に含まれる時の構造が解明できたので、それをダグラス環の場合に拡張していく。2.有界解析及び調和関数空間において、その上の荷重合成作用素の空間のノルムに関する弧状連結成分を決定できたので、その手法の延長として、デイスク環、QA、COP空間などに一般化していく。また強作用素位相の連結成分の問題に取り組む。これまでの研究を通して、新しい研究の観点が生まれてきたので、それらを解明していきたい。3.2変数のハーデイ空間のある種の逆不変部分空間のランクを決定できた。不変部分空間のランクの問題に取り組む。また不変部分空間に関連して、フレドホルム性の研究を行う必要性が生じてきた。
肝癌における新規細胞死フェロトーシス機序解明と革新的治療法への開発

臨床で遭遇する肝癌における脈管浸潤による外科的切除後の高頻度の再発、焼灼療法や血管塞栓術後の局所再発、薬剤抵抗性の病態機序を解明する研究である。本研究の特徴として、肝癌においてフェロトーシス回避の機序および微小環境と代謝リプログラミングとの関連を明らかにすることである。肝細胞癌の悪性化・進展に関する分子機構の解明に寄与し、この機序の解明により革新的治療の開発に繋がると予想される。
開放系量子ドットのコヒーレントネットワークにおける波動関数の操作と利用

リードと強く結合した開放系量子ドットにおける波動関数分布を走査ゲート顕微法(SGM)を用いて視覚化し、さらにその再分布現象を明らかにすることで、波動関数分布を利用した電子波デバイス応用を目指した研究を展開した。従来の半導体へテロ接合基板を用いた開放系量子ドットを作製し、磁気伝導度ゆらぎを評価した。また、量子ポイントコンタクトの高磁場SGM観察を行い、分数量子プラトーの観測に成功した。さらに、SGM観察の高分解能化を狙い,h-BNを用いたグラフェンの高移動度化を行い、移動度100,000 cm2/Vsを超える準バリスティック試料の作製が可能となり、量子ゆらぎのエルゴード性の適用の可否を議論した。本研究では,開放系量子ドット内においてナノプローブを導入し、量子マニピュレーションによって波動関数をアクティブコントロールすることで,新しい電子波デバイスを実現することを目的としている。これまでは半導体ヘテロ接合に形成された2次元電子層(2DEG)に形成された開放系量子ドットにおける波動関数分布を観察してきたが,探針から2DEGまでの距離は100nm以上となることから十分な分解能が得られなかった。このような状況から,グラフェンを利用した開放系量子ドットを用いることで,探針ー試料間の距離が数10nmまで接近できると考えた。そこで,初年度になる25年度は,CVDグラフェンに形成された量子ドットの低温SGM観察を行い,グラフェンにおける量子ゆらぎの観測を行った。p型伝導領域において磁気伝導度およびSGM像において量子ゆらぎを観測し,ゆらぎの振幅の温度依存性やバイアス依存性について調査を行い,一連の成果が得られた(現在論文執筆中)。しかし,これらの結果は拡散伝導領域での結果であり,波動関数分布の観測にはバリスティック伝導領域での観測が必要となる。そこで今回,hーBNを下地にしたグラフェン/BN構造の作製に着手した。試料作製にはプロセスの熟練が必要であり,まだ完全には確立できていないが,それでもSi02基板上に比べて1桁以上の移動度の向上が確認できた。今後,グラフェン/BN構造の作製プロセスを確立し,サブミクロンサイズのグラフェン量子ドットと,その結合量子ドットのSGM観察を行っていく予定である。本研究では,開放系量子ドット内においてナノプローブを導入し、走査ゲート顕微法(SGM)により量子マニピュレーションによって波動関数をアクティブコントロールすることで,新しい電子波デバイスを実現することを目的としている。これまでは半導体ヘテロ接合に形成された2次元電子層(2DEG)に形成された開放系量子ドットにおける波動関数分布が観察に用いられてきたが,探針から2DEGまでの距離は100nm以上となることから十分な分解能が得られなかった。さらに結合量子ドットを形成するにあたり,空乏層の広がりを考慮する必要があることから,結合量子ドットの系の大きさが数ミクロンになってしまうといった問題が発生していた。そこで,平成25年度はよりグラフェンにおける開放系量子ドットの形成を視野に入れて並行して研究を進めてきた。平成26年度はhーBNをグラフェン(Gr)の上下面に積層したBN/Gr/BN構造の作製に着手した。BNの積層方法としては幾つかの方法が提案されているが,25年度に行ったウェットプロセスからドライプロセスへと改良を行うことで,2端子ながら低温で55,000 cm2/Vsの移動度にまで向上させることができた。この試料での平均自由行程は約200 nmと見積もられ,想定される結合量子ドットの大きさである1μmに近づいていることが確認でした。SGMに関しては,本年度は量子ポイントコンタクトを中心に観察を行い,高磁場における分数量子ホール効果に対応する明瞭なプラトー構造の観測に成功し,物理学会の年会にて発表を行った。これまでは半導体ヘテロ接合に形成された2次元電子層(2DEG)に形成された開放系量子ドットを用いてきたが,ダウンサイジングとSGM像の高解像度に向けて,平成26年度はよりグラフェンにおける開放系量子ドットの形成を視野に入れて並行して研究を進めてきた。さらに,平成27年度よりhーBNをグラフェン(Gr)の上下面に積層したBN/Gr/BN構造の作製に着手した。BNの積層方法としては幾つかの方法が提案されているが,コンタミネーションの問題が解消できるPPC/PDMSを使用したドライプロセスへと改良を行うことで,安定した4端子試料の作製技術の確立に成功した。これにより低温で100,000 cm2/Vs以上の移動度にまで向上させることができた。この試料での平均自由行程は約500 nmと見積もられ,開放系量子ドット一つの大きさに匹敵する程にまで達することができた。これにより,AlGaAs/GaAsヘテロ接合系2次元電子ガスと同様なシュブニコフド・ハース振動の観測ができるまでになった。この試料ではゲート電圧特性に対して伝導度ゆらぎも観測されており,その基礎特性の評価を進めた。一方で,AlGaAs/GaAsヘテロ接合における開放系量子ドットにおけるSGM観察に研究に関しては,高解像度化をめざしてチューニングフォークの利用ができるように装置の改良を行った。低温実験に関しては,作製した試料のトラブル等があって,今年度はあまり実験が進展できなかったが,新たな試料を作製して現在実験の準備を行っている。

開放系量子ドットのダウンサイジングとSGM像の高解像度に向けて,グラフェンにおける開放系量子ドットの形成を視野に入れて,グラフェン試料の高移動度化に向けた研究を並行して進めてきた。hーBNをグラフェン(Gr)の上下面に積層したBN/Gr/BN構造の作製に着手し,PPC/PDMSを使用したドライプロセスを導入し,安定した4端子試料の作製技術の確立を図り,これにより低温で100,000 cm2/Vs以上の移動度にまで向上させることができた。この試料での平均自由行程は約500 nmと見積もられ,開放系量子ドット一つの大きさに匹敵する程にまで達することができた。これにより,AlGaAs/GaAsヘテロ接合系2次元電子ガスと同様なシュブニコフド・ハース振動の観測ができるようになっており,この試料の基礎特性の評価を行った。一方で,AlGaAs/GaAsヘテロ接合における開放系量子ドットにおけるSGM観察に研究に関しては,高解像度化をめざしてチューニングフォークの利用ができるように装置の改良を行った。低温実験に関しては,作製した試料のトラブル等があって,今年度はあまり実験が進展できなかったが,新たな試料を作製して現在実験の準備を行っている。本研究では,開放系量子ドット内においてナノプローブを導入し、走査ゲート顕微法(SGM)により量子マニピュレーションによって波動関数をアクティブコントロールすることで,新しい電子波デバイスを実現することを目的としている。これまでは半導体ヘテロ接合に形成された2次元電子層(2DEG)に形成された開放系量子ドットを用いてきたが,ダウンサイジングとSGM像の高解像度に向けて,平成26年度はよりグラフェンにおける開放系量子ドットの形成を視野に入れて並行して研究を進めてきた。さらに,平成27年度よりhーBNをグラフェン(Gr)の上下面に積層したBN/Gr/BN構造の作製に着手した。BNの積層方法としては幾つかの方法が提案されているが,コンタミネーションの問題が解消できるPPC/PDMSを使用したドライプロセスへと改良を行うことで,安定した4端子試料の作製技術の確立に成功した。これにより低温で100,000 cm2/Vs以上の移動度にまで向上させることができた。これにより,AlGaAs/GaAsヘテロ接合系2次元電子ガスと同様なシュブニコフド・ハース振動の観測ができるまでになり、高移動度単層グラフェンの有効質量や緩和時間のゲート電圧依存性について、論文を発表した。この試料ではゲート電圧特性に対して伝導度ゆらぎも観測されており,その基礎特性の評価を進め、論文にて報告した。グラフェンの量子ドットについても、電子線リソグラフィーと酸素プラズマエッチングによる作製を行った。リードと強く結合した開放系量子ドットにおける波動関数分布を走査ゲート顕微法(SGM)を用いて視覚化し、さらにその再分布現象を明らかにすることで、波動関数分布を利用した電子波デバイス応用を目指した研究を展開した。従来の半導体へテロ接合基板を用いた開放系量子ドットを作製し、磁気伝導度ゆらぎを評価した。