hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
変形性股関節症患者における症状重篤度に関連する因子

変形性股関節症と新たに診断された患者を対象に、症状重篤度と関連する因子を明らかにした。女性、高齢、重い体重、高BMI、多い出産数(女性)、Physical worker、現在喫煙習慣あり、両側罹患の者は、症状が重篤であった。一方、高身長、就学年数が長い、現在飲酒習慣ありの者は、症状が軽かった。臼蓋形成不全による変形性股関節症患者に限定しても同様の因子が症状重篤度と関連を示した。わが国の変形性股関節症(Hip OA)発症者は年々増加しており、生活の質や医療費へ大きな影響を与えるため、予防対策は喫緊の課題となっている。本研究は、日本人Hip OA患者の重篤度(患者評価、臨床評価)と関連する因子を明らかにする。初年度は、女性Hip OA患者を解析対象とし、患者評価による機能障害重篤度と関連する因子を明らかにした。本年度は、日本で多くみられる臼蓋形成不全に起因する二次性Hip OA患者を解析対象とした。結果指標は、2つの臨床評価による重篤度:(1)股関節機能重篤度(日本整形外科学会股関節機能判定基準(新JOAスコア))、(2)医師診断による病期分類(前関節症・初期/進行期・末期)とした。以下3点に焦点をあて、Logistic regression modelのBinary modelとProportional odds modelを用いて、各因子のオッズ比(OR)および95%信頼区間(CI)を算出してHip OA重篤度との関連を明らかにした。(1)女性患者の股関節機能重篤度(新JOAスコアによる)と関連する因子を検討した。「高齢」、「出産数が多い」、「現在喫煙」は、股関節機能が悪いことと関連を示し、身長が高い者ほど股関節機能がよい傾向がみられた。(2)体重(20歳時、40歳時、現在、変化)とHip OA重篤度(医師診断による病期分類)との関連を検討した。片側罹患例、両側罹患例に拘らず、「20歳時から40歳時にかけての体重増加」および「40歳時体重」は、診断時重篤度に影響する可能性が示唆された。(3)女性患者の生殖歴(初潮年齢、月経期間、閉経、妊娠、出産、母乳)とHip OA重篤度(医師診断による病期分類)との関連を検討した。「初潮年齢が早い」、「月経期間が長い」、「出産回数が多い」は、診断時重篤度と関連を示した。高齢社会では変形性股関節症(Hip OA)を有する者が多く、生活の質や医療費へ大きな影響を与えることから予防対策は喫緊の課題となっている。しかし、日本人を対象としたHip OAに関する疫学研究は少ない。本研究は、日本人におけるHip OAのリスク因子解明の糸口とするために、Hip OA患者の重篤度(患者評価、臨床評価)と関連する因子を検討した。平成23年度は、女性患者を対象とし、患者評価による機能障害重篤度と関連する因子を明らかにした。平成24年度は、対象を日本で多くみられる臼蓋形成不全に起因する二次性Hip OA患者に限定し、臨床評価による重篤度(日本整形外科学会股関節機能判定基準(新JOAスコア)、医師診断による病期分類)と関連する因子を明らかにした。平成25年度は、(1) Hip OA男性患者の診断時重症度に関連する因子、(2) Hip OA患者の階段昇降時の機能障害と関連する因子(男女を対象)、(3) Hip OA女性患者の日常生活における機能障害と関連する因子、を明らかにした。(1)Hip OA男性患者では、「高齢」、「高BMI」の者は診断時の重症度が重く、「中高生時代の運動部参加者」は診断時の重症度が軽かった。(2)男女Hip OA患者の解析では、「女性」、「高齢者」、「体重が重い者」、「両側罹患者」は、階段昇降時の機能障害が重篤であり、「身長が高い者」、「就学年数が長い者」では階段昇降能力が保たれていた。(3)日常生活における立ちあがり(しゃがんで立ち上がること)、階段昇降を結果指標として検討したところ、Hip OA女性患者では、「高齢」、「重い体重」、「出産数」,「病期」は、機能障害と正の関連を示し、「高身長の者」は、日常生活における動作能力が保たれていた。変形性股関節症(Hip OA)は、生活の質(Quality of life)や医療費に大きな影響を与えるため、予防対策は喫緊の課題となっている。日本人のHip OAは臼蓋形成不全に起因する二次性が大半を占める。Hip OAの疫学研究は少なく、欧米の一次性に関するものがほとんどである。本研究では、全国15病院の整形外科において初めてHip OAと診断された患者を対象に「患者評価による機能障害重篤度」、「臨床評価による重症度」と関連する因子を明らかにし、日本人におけるHip OA発症・進行のリスク因子解明の糸口とする。

今年度は、女性のHip OA患者を解析対象とし、患者評価による機能障害重篤度(支えなし歩行可能距離、歩行時ささえ使用、立ち仕事、腰かける、立ち上がり、車やバスの乗降、階段昇降)と関連する因子を明らかにした。解析は、Logistic regression modelを用いて説明変数(身体測定値、既往歴、教育歴、職業、生活習慣、生殖関連因子)のオッズ比(OR)および95%信頼限界(CI)を算出した。このうち臼蓋形成不全に起因する二次性Hip OA患者に限定した解析も行なった。「高齢」、「重い体重」、「股関節外傷歴」、「多い出産回数」、「過去の飲酒習慣」、は、Hip OA患者の機能障害重篤度と関連を示した。「長い就学年数」は機能障害が軽いことと関連を示した。臼蓋形成不全に起因する二次性Hip OA患者では、「高齢」、「重い体重」は、機能障害重篤度と関連を示し、「長い就学年数」、「学生時代に運動部に参加」は機能障害が軽いことと関連を示した。本研究では、本邦で初めてのHip OA全国調査のデータを詳細に解析することによりHip OA患者の機能障害重篤度に関連する因子を明らかにした。「臨床評価による重症度」に関連する因子の検討は現在進行中である。本研究は、全国15病院の整形外科において初めて変形性股関節症(Hip OA)と診断された患者を対象として重篤度(患者評価、臨床評価)と関連する因子を明らかにする。初年度は、平成1820年度実施の日本整形外科学会プロジェクト研究「日本人における臼蓋形成不全による変形性股関節症に関する疫学調査」から患者記入用調査票(股関節疾患アンケート調査)、医師記入用調査票(Hip OA病期、新JOAスコア)の情報を収集し、データチェック・コーディング・SASデータ変換を行ない、本年度は、臼蓋形成不全による変形性股関節症患者に限定したデータベースを構築した。初年度は、Hip OA患者を解析対象とし、患者評価による機能障害重篤度と関連する因子を明らかにした。本年度は、解析対象を臼蓋形成不全によるHip OA患者に限定した。結果指標は、臨床評価による重篤度(1)股関節機能重篤度(日本整形外科学会股関節機能判定基準(新JOAスコア))、(2)医師診断による病期分類(前関節症・初期/進行期・末期)、目的変数は、身体測定値、生殖関連因子(女性)、内科・外科治療歴、学歴、職業、生活習慣とした。体重、女性の生殖歴に焦点をあて、Hip OA重篤度(病期分類による)との関連について詳細に検討した。研究成果は、第71回日本公衆衛生学会総会にて「臼蓋形成不全による変形性股関節症患者の股関節機能に関連する因子」、第23回日本疫学会学術総会にて「臼蓋形成不全による変形性股関節症患者の疼痛と歩行能力に関連する因子」、第71回日本公衆衛生学会総会、および第23回日本疫学会学術総会にて「臼蓋形成不全による変形性股関節症患者の体重と診断時重症度との関連」、第23回日本疫学会学術総会にて「臼蓋形成不全による変形性股関節症女性患者の生殖歴と診断時重症度との関連」を報告した。以上、ほぼ計画どおり研究を遂行した。本研究の目的は、全国15病院の整形外科において初めて変形性股関節症(Hip OA)と診断された患者の「患者評価による機能障害重篤度」、「臨床評価による重症度」と関連する因子を明らかにし、日本人におけるHip OA発症・進行のリスク因子解明の糸口とすることである。
実証型ジオスペースモデリングに向けた内部磁気圏基本モデルの構築による宇宙嵐の研究

本研究では、マクスウェル方程式とボルツマン方程式とを同時に数値的に解くことで、内部磁気圏の場と粒子の時間発展を自己無撞着にシミュレートすることが可能な数値コードを開発した。具体的には、内部磁気圏の環電流粒子のグローバルなダイナミクスを現実的な計算機リソースで再現するために、本研究では粒子軌道をドリフト近似したブラソフ方程式(ドリフト運動論的方程式)とマクスウェル方程式を連立させ、場と粒子の自己無撞着な時間発展を追跡する方程式系を新たに導いた。またこの連立方程式系を数値的に解く3次元(分布関数は5次元)のシミュレーションコードを開発し、実際に磁気流体波動が伝播する様子を再現することを確認した。本研究で開発した新モデルにより、宇宙嵐時の粒子加速に重要な役割を果たすと思われている低周波波動や惑星間空間衝撃波到達に伴う磁気圏の急激な圧縮現象SC等の速い現象を、物理モデルに基づき自己無撞着にシミュレートしその物理機構を詳細に研究することが可能となった。激しいオーロラ活動や大規模な電流系の発達、放射線帯粒子の大気への降込みなどを伴う、ジオスペース最大規模の変動現象が宇宙嵐(geospace storm)である。この宇宙嵐に伴う粒子加速過程を理解するためには、内部磁気圏における電磁場と粒子の変動を理解することが不可欠であるが、両者を自己無撞着に解くことに成功した例はこれまでなかった。本研究では、マクスウェル方程式とボルツマン方程式とを同時に数値的に解くことで、内部磁気圏の場と粒子の時間発展を自己無撞着にシミュレートすることが可能な数値コードを開発する。観測との詳細な比較研究によりこの新しい「内部磁気圏基本数値モデル」を検証・改良し、実証型ジオスペースモデルの雛形を構築することを目的としている。こうした新モデル構築を通して、宇宙嵐時の環電流の発達・減衰とそれに伴う粒子加速に重要な要素を同定し、その物理機構を解明することを目指している。計画初年度である平成20年度には、新モデルの基本部分となる電磁場と粒子の時間発展方程式(マクスウェル方程式とボルツマン方程式)を自己無撞着に解くことが可能な数値コードの概念設計を重点的に行い、ドリフト運動論近似に基づく定式化および数値コード化を実施した。これまでの宇宙プラズマ現象の数値シミュレーションにおいては磁気流体モデルや、イオンの運動論効果を取り入れたハイブリッドモデルなどが主に用いられてきたが、内部磁気圏の環電流粒子のグローバルなダイナミクスを現実的な計算機リソースで再現するために、本研究では粒子軌道をドリフト近似したブラソフ方程式(ドリフト運動論的方程式)とマクスウェル方程式を連立させ、場と粒子の自己無撞着な時間発展を追跡する方程式系を新たに導いた。またこの連立方程式系を数値的に解く3次元(分布関数は5次元)のシミュレーションコードを開発し、実際に磁気流体波動が伝播する様子を再現することを確認したができた。開発に際しては、場と粒子の時刻合わせの方法や質量保存性のよいアルゴリズムの採用など、宇宙プラズマの物理素過程等に関して行われているプラズマシミュレーションの知見を応用するとともに、従来の内部磁気圏モデリングで行われているボルツマン方程式の次元をおとす近似法を参考にした。また、開発した新モデルはメモリ量よりも計算速度がボトルネックとなるため、専用のクラスター計算機システムを導入し、効果的な研究推進に必要な環境を整備した。この他、FAST衛星のデータを中心にジオスペース観測データの解析を進めた結果、環電流への酸素イオン供給に太陽風動圧変動が重要な役割を果たしていることなどが明らかとなった。計画2年目の平成21年度には、前年度の新モデルの開発状況を受け、解析解があるテスト問題や従来のモデルを用いた過去の研究との比較が可能な標準的な問題および観測との比較に基づく検証を行いつつ、新モデルの基本部分となる数値コードの概念設計を確立した。ドリフト運動論近似に基づく、粒子のボルツマン方程式(運動論の方程式)とマクスウェル方程式を組み合わせ、粒子と場の時間発展を自己無撞着に解くことができる数値コードの定式化と、空間極座標での数値コードのプロトタイプを構築し、昨年度導入したクラスター計算機を用いてテスト計算を行った結果、期待される動作を確認できた。昨年度からの変更点としては、座標系を、粒子の磁力線に捕捉されたバウンス運動やAlfven波の伝播をより正確に解きやすい双極子磁場座標系へと修正した。こうして開発した新しい定式化と数値コードへの実装、テスト計算結果を、現在、論文にまとめている。

また、上記の環電流モデルの開発と並行して、環電流による磁場変形や低周波波動が放射線帯の粒子加速に果たす役割を果たすため、任意の電磁場モデルの中で、正確に相対論的電子の軌道を追尾する3次元ドリフト近似テスト粒子コードの開発を行った。テスト計算後に、経験的磁場モデルであるTsyganenko磁場モデルを用いた計算などを行った。その結果、太陽風動圧の上昇時に地磁気軸の傾斜角の効果を考慮すると、相対論的電子の孤立した成分が、昼間側磁気圏に残ることが可能なことが明らかとなった。これは3次元性を考えて初めて理解できる現象であり、得られた成果は学術誌に掲載された。この他、環電流モデルへの境界条件を与えることを視野に入れ、外部磁気圏のMHDシミュレーションのための、波動記述特性がよく磁場のソレノイダル性を精度よく満たすアルゴリズム開発も行った。宇宙嵐に伴う粒子加速過程を理解するためには、内部磁気圏における電磁場と粒子の変動を理解することが不可欠であるが、両者を自己無撞着に解くことに成功した例はない。本研究では、マクスウェル方程式とボルツマン方程式とを同時に数値的に解くことで、内部磁気圏の場と粒子の時間発展を自己無撞着にシミュレートすることが可能な数値コードを世界で初めて開発してきた。研究計画3年目である平成22年度には、前年度までに開発したプロトタイプモデルを用いて、テスト問題による検証を行い、低周波電磁波動や粒子ドリフトの記述特性が理論予測値に合致すること、および沿磁力線電流の形成などに成功し、電磁場とリングカレント粒子を矛盾無く解けるグローバル内部磁気圏モデルの開発の初期結果を国際学術誌に発表した。さらに、従来モデルとの比較を開始し、まず、1990年代に行われてきたVolland-Sternの電場モデル[Volland,1973 ; Stern,1973]や双極子磁場など、比較的単純な電磁場モデルを用いた研究結果[e.g.,Fok et al.,1993 ; Jordanova et al.,1994]との比較を行っている。また、太陽風動圧の急激な上昇に伴い内部磁気圏に励起される電磁波動およびこの動圧上昇がリングカレント粒子に与える影響の研究も開始した。また、相対論的粒子の軌道を正確に解いて統計的に処理する放射線帯テスト粒子コードへの、環電流モデルからの場の提供に向けての検討を開始した。宇宙嵐に伴う粒子加速過程を理解するためには、内部磁気圏における電磁場と粒子の変動を理解することが不可欠であるが、両者をいかに自己無撞着に解くのか、その手法は確立しておらず、ジオスペース環境変動研究上の懸案の一つとなっている。本研究では、マクスウェル方程式とボルツマン方程式とを同時に数値的に解くことで、内部磁気圏の場と粒子の時間発展を自己無撞着にシミュレートすることが可能な数値コードを世界で初めて開発した。研究計画最終年度である平成23年度には、前年度までに開発したプロトタイプモデルを、放射線帯粒子加速に重要と思われるULF波動のグローバルな分布のシミュレーション問題に応用するなど、具体的な物理課題への適用を行った、得られたULF波動分布から、Pc5帯の波を印加した場合に、リングカレント効果により高周波の波が励起されることが明らかとなった。
急速冷却を革新する微小液滴蒸発の物理と表面性状効果

急速冷却技術の革新のためには,液滴と高温面との相互作用に及ぼす表面性状の影響とそのメカニズムを理解することが重要である.本研究では,まず噴霧冷却の素過程である単一液滴蒸発に関して高速度赤外カメラにより固液接触部分の温度分布および熱流束分布を測定した.さらに,マイクロジェットディスペンサーを駆使した擬似スプレー冷却系での試験を実施し,表面粗さの影響や衝突時の各種因子の影響を調査した.影響因子の一つである衝突角度について調査し,高速度カメラの画像解析から高温面衝突時に液滴が表面を移動する現象を捉え,その移動特性と冷却特性の関係を明らかにした.急速冷却技術の革新のためには,液滴と高温面との相互作用に及ぼす表面性状の影響とそのメカニズムを理解することが重要である.本研究では,まず噴霧冷却の素過程である単一液滴蒸発に関して高速度赤外カメラにより固液接触部分の温度分布および熱流束分布を測定した.さらに,マイクロジェットディスペンサーを駆使した擬似スプレー冷却系での試験を実施し,表面粗さの影響や衝突時の各種因子の影響を調査した.影響因子の一つである衝突角度について調査し,高速度カメラの画像解析から高温面衝突時に液滴が表面を移動する現象を捉え,その移動特性と冷却特性の関係を明らかにした.H25年度は主に単一液滴の挙動に注目して,(1)IRカメラによる液滴蒸発過程の熱伝達計測,(2)高温面への衝突過程における衝突角度の影響の調査,の2種類の実験を行った.(1) IRカメラによる液滴蒸発過程の熱伝達計測・・・・シリコン基盤にFC-72液滴を滴下し,その蒸発過程における基板と液滴の接触面の温度分布,熱流束分布を調べた.計測には高速度IRカメラを使用し,ふく射解析等はメリーランド大学およびエディンバラ大学の研究協力者の指導により行った.また,横方向からCCDカメラで液滴の形状を計測し,体積の変化から蒸発に要する熱量の推定を行った.この方法で得られた値とIRカメラの画像から得られた伝熱量を比較したところ非常によく一致した.また,内分に発生するHydro-Thermal Wave(HTW)の構造についても計測することができた.(2)高温面への衝突過程における衝突角度の影響・・・・マイクロジェットディスペンサで構築した液滴射出装置により,粒径と速度を制御した状態で,高温金属ディスクへの液滴の衝突角度の影響について調べた.金属ディスクを600°Cまで加熱した後,500μmの液滴を衝突速度2.5m/s,88個/秒で衝突させる.角度は15,30,45度の3種類である.この結果,45度の衝突角度の時に冷却速度が最大となった.高速度カメラによる観察から,角度45度の時は衝突時に高温面上をすべるように移動し,その際の接触時間が他の角度よりも長く,冷却に寄与することが分かった.平成24年度は主に単一液滴の衝突過程の観察とスプレー冷却実験の2つを行った.単一液滴の衝突実験では,熱伝達に大きく影響すると考えられる液滴の高温面上での最大広がりと液滴と高温面と固液接触時間の2つを測定し,液滴蒸発の素過程を理解することを目的とした.スプレー冷却の実験では,連続で液滴を射出し高温面を冷却し,500100°Cまでの高温面の温度と対応する時間を測定し,高温面の表面粗さが冷却に及ぼす影響を明らかにすることを試みた.電気炉で試料内温度620°Cまで加熱し,液滴を衝突させて,冷却曲線を得た.単一液滴の衝突実験では600°Cから20K毎に高速度カメラで測定を行った.複数ノズルの冷却試験では8本のノズルを用いて液滴を連続で射出して試料内温度が100°Cになるまで冷却した.その結果,以下の知見を得た.(1)表面粗さが大きくなると,固液接触時間は長くなる.しかし,試料面温度が高くなるとこの傾向は小さくなる.(2)試料温度に係わらず,表面粗さは液滴の最大広がりには影響しなかった.(3)表面粗さが大きくなると主に高温域において冷却速度が上昇した.表面粗さが最も大きいRa10の場合,最も小さいRa0.04の場合と比較して冷却時間が約30%短くなった.また,表面粗さが大きくなると濡れ限界温度も高くなり冷却時間が短くなった.さらに,赤外線画像による基板上の液滴蒸発については,予備実験を開始した.H26年度は(1)液滴蒸発過程に及ぼす周囲雰囲気の影響,(2)高温面への液滴衝突過程における衝突角度と表面性状の影響の調査を行った.(1)液滴蒸発過程に及ぼす周囲雰囲気の影響・・・・銅表面にエタノールを滴下し,その蒸発過程に及ぼす周囲の湿度の影響を調べた.液滴の温度分布の計測には高速度IRカメラを使用し,横からCCDカメラで液滴のプロファイルを撮影し,体積の減少量から蒸発速度を求めた.また,実験装置全体を恒温恒湿チャンバー内に設置し,周囲の湿度と温度をコントロールした.これら湿度と温度による不安定熱対流(Hydrothermal Wave, HTW)への影響を評価するのに,IRカメラの画像から液滴内部の温度分布における最大温度差を採用した.実験の結果,周囲の温度が増加するにつれて蒸発速度が増加すること,また,周囲の湿度が増加すると最大温度差は減少することが分かった.さらに,高湿度雰囲気では,水蒸気が液滴内部に吸収され,銅基板上に最後まで蒸発しない液滴が残るが,これは主に周囲から吸収された水であることが分かった.

(2)高温面への液滴衝突過程における衝突角度と表面性状の影響・・・・マイクロジェットディスペンサで構築した液滴射出装置により,粒径,速度,流量を独立に制御した状態で,恒温金属ディスクへの液滴衝突角度の影響を調べた.金属ディスクを600°Cまで加熱し,500μmの液滴を1.54m/sの速度で衝突速度させた.角度は15,30,45度の3種類について検討した.この結果,45度の時に冷却速度が最大となったが,15度と30度のデータについては再現性に問題があり,さらなる実験が必要である.また,粗さの影響については予想通り,粗い表面の方が冷却速度が速くなった.高速度カメラの解析から,粗い面での接触時間がより長いことが確認され,これが冷却速度が速くなる理由であることが分かった.26年度が最終年度であるため、記入しない。熱工学26年度が最終年度であるため、記入しない。基板上の液滴の蒸発に関する実験結果は,2013年7月にLangmuirという国際論文誌に掲載差入れた.計測手法もほぼ確立し,国際共同研究も順調である.海外の研究協力者も昨年度は述べ3回来日し,実験や解析に従事した.衝突液滴については,角度の影響が明らかになりつつある.これはいままにで得られていない知見であり,国内外の研究集会で報告することを計画している.最終年度には当初計画の目標は達成できる見込みである.衝突液滴による高温面の冷却試験については,順調に成果が出ており,国際会議や国内会議でその成果を発表した.一方,赤外画像による液滴蒸発時の温度分布,熱流束分布の計測については,エディンバラ大学,メリーランド大学と共同で実験装置を製作し,予備的な実験を開始したところである.ただ,濡れ性をはじめとする表面性状を高度にコントロールする技術を確立するために,加熱面を電子顕微鏡で観察する試料ホルダーを自作する予定であった.ところが、当研究代表者・分担者の想定しなかった電子顕微鏡メーカー側の指示によってそのホルダーの自作は中止せざるをえなくなり、メーカーに特注する方式に変更を余儀なくされた.このため,一部の研究項目をH25年度で行うよう変更した.しかしながら,多少の遅延はあるが,研究期間全体を通じて,初期の研究目的は達成できる見込みである.基板上の液滴の蒸発については,周囲雰囲気の影響をコントロール可能な実験装置を製作して,主に湿度の影響を調べる予定である.衝突液滴については,角度の影響と表面粗さや参加皮膜の影響を調べる予定である.平成25年度は,赤外画像による液滴蒸発の素過程の計測に研究の重点をシフトする.これに伴って,エディンバラ大学,メリーランド大学との連携を強化し,今後の実験を進める.特に,揮発性液滴の蒸発における湿度の影響については知見が不十分なので,雰囲気をコントロールした状態での蒸発試験を実施する.さらに数値シミュレーションによる蒸発伝熱のメカニズムの解明も検討する.また,電子顕微鏡を用いた表面性状の観察についても研究を進めていく予定である.
超音波を利用したin vitroおよびin vivoでの遺伝子導入の増強

(1)非ウィルスベクターの創製遺伝子は負電荷をもつアニオン性の高分子であり、細胞表面の負電荷との斥力により、そのままでは細胞内へ導入することはほとんど不可能である。本研究では、カチオン性高分子を用いて、遺伝子とポリイオンコンプレックスを形成させることによって、全体としての電荷を正しく、遺伝子の分子サイズを低下させ、細胞への遺伝子導入率の向上を試みた。まず、細胞との親和性の高い水溶性高分子である、ゼラチンあるいは細胞接着に関係するペプチド配列をもつプロネクチンFに対して、カチオン性のエチレンジアミンあるいはスペルミンを化学導入した。得られたカチオン化水溶性高分子と遺伝子との複合体について、表面電荷や分子サイズなどの物理化学的性質を調べたところ、期待通り、分子サイズが約200nmの正に帯電したポリイオンコンプレックスが形成されていることが分かった。(2)細胞の接着環境および培養方法が遺伝子導入に与える影響細胞の接着環境を変化させるために、異なる3種類の3次元足場材料を作製した。すなわち、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維からなる不織布、コラーゲンスポンジ、およびポリグリコール酸(PGA)繊維を用いてコラーゲンスポンジの力学的特性を改善したPGA-コラーゲン複合スポンジである。これらの3次元足場材料へ(1)で作製したカチオン化水溶性高分子と遺伝子とのポリイオンコンプレックスを含浸させることによって、遺伝子を坦持した3次元足場材料を得た。骨髄から単離した間葉系幹細胞(MSC)をこの足場材料内で培養したところ、MSCは増殖することが分かった。次に、MSCに遺伝子-カチオン化ゼラチンコンプレックスを与え、培養したところ、MSCへの遺伝子導入が認められた。次に、あらかじめ、コンプレックスを坦持させた、3次元足場材料へMSCを播種した。通常の静置培養に加えて、旋回培養あるいは還流培養法で細胞を培養したところ、還流培養法が、他の培養法に比べて、遺伝子導入率、発現レベルの高いことが分かった。
「両墓制」及び火葬墓制の仏教民俗学的研究

2018年度の本研究は、前年度2017年度に行なった調査・研究を継続し、主に、三重県・滋賀県でのフィールドワークを行ない、研究成果を発信するために、単著を発表するとともに、研究会での発表を行なった。フィールドワークについて。三重県における火葬と両墓制、また、その北部に隣接する琵琶湖湖東、また湖西の火葬と両墓制についての調査を行ない、両者の葬送儀礼の過程、墓制の形態かた、同質性を抽出することにつとめた。それにより、従来の定説では、両墓制は仏教・儒教など外来文化の影響を受けない「固有信仰」としての祖霊信仰の典型であるとされてきたが、そうではなく、両墓制は仏教文化の影響が濃厚な仏教民俗であることを確認した。また、両墓制と火葬、双方について、本山納骨習俗が濃厚にみられることから、本山納骨習俗についてのフィールドワークをも行なった。これについては、浄土真宗地域でもっとも濃厚であることが確認できたが、それ以外の宗派、たとえば、真言宗の高野山納骨習俗も確認できたので、本山納骨習俗からも、両墓制の仏教民俗的性格を抽出することができた。研究成果の発表について。日本の葬送儀礼・墓制についての単著として、『日本鎮魂考ー歴史と民俗の現場から』(2018年4月刊行、青土社)、『火葬と両墓制の仏教民俗学ーサンマイのフィールドから』(2018年6月刊行、勉誠出版)を発表した。また、古代史・中世史・考古学者によって構成される東アジア比較都城史研究会からの招聘により、「両墓制の仏教民俗学的考察」(2019年1月5日、京都:古代学協会)での発表を行なった。本研究は、両墓制と火葬墓制とを、仏教民俗として同質性をもってとらえることが可能であると仮定し、フィールドワーク、調査と資料収集を行なってきた。2016年度から2018年度まで、両者が並存し濃厚に分布する三重県・滋賀県・福井県の調査を行なってきたが、そこでサンマイ(三昧)といわれる、両墓制の遺体(火葬骨)埋葬地と、火葬場についての調査は、おおむね終了し、仮説を確認できていると考えている。研究成果の発表という点でも、今回の研究課題に関係して、『天皇墓の政治民俗史』(2017年5月刊行、有志舎)、『日本鎮魂考ー歴史と民俗の現場から』(2018年4月刊行、青土社)、『火葬と両墓制の仏教民俗学ーサンマイのフィールドから』(2018年6月刊行、勉誠出版)を発表し、本研究課題の成果を学界、社会へと還元している。本研究は、おおむね順調にすすんでいるが、2019年度に期間延長を申請し、許可されている。期間延長の理由は、2016年度から2018年度までに行なったフィールドワークによる調査資料について、微細な点の最終確認が必要であるからであり、補充調査のために、2019年度を利用したいと考えている。特に、仏教宗派による両墓制の違いについての補充調査を必要であると考えており、期間延長をした2019年度は、それを実施し、本研究を完了させたいと考えている。2016年度の本研究は、本研究のために主に3地域でフィールドワークを行ない、また、研究成果を発信するための単著の執筆を行なった。三重県における「両墓制」と火葬墓制、また、三重県に隣接する「両墓制」地域の滋賀県、また、滋賀県に隣接して、「両墓制」と火葬墓制が顕著な福井県まで拡大して、墓制研究のためのフィールドワークを行なった。三重県では、その東部で火葬墓制が、中部・西南部で「両墓制」が顕著であるために、その比較的研究を、滋賀県では、湖西地域で火葬墓制から「両墓制」への転換が見られるため、それをフィールドワークのなかから明らかにするための研究を、福井県では東部の越前地域では火葬墓制が、西部の若狭地域で「両墓制」が顕著であるために、その比較的研究を行なった。本研究課題の「両墓制」と火葬墓制の比較研究は、これら2016年度のフィールドワークにより、仏教民俗としての質的同質性が仮定でき、設定した課題の適合性について、自信を強めた。2017年度についても、これらの地域を中心に、フィールドワークによるいっそうの資料収集につとめたいと考えている。単著の執筆について。2016年度は、フィールドワークと並行して、本研究の成果について、2017年5月刊行予定『天皇墓の政治民俗史』(有志舎)の執筆を行なった。本書は、天皇墓についての議論が中心であるが、それと質的に関係する民間の墓制として、「両墓制」と火葬墓制があると考え、特に、その第2章「中世ー天皇の「西方極楽」往生」のなかで、2016年度の火葬墓制と「両墓制」についてのフィールドワークの成果を展開した。本研究は、「両墓制」と火葬墓制とを、仏教民俗として同質性をもってとらえ、「両墓制」とはそもそもどのような墓制であるのかを解明することを目的としている。2016年度のフィールドワークでは、このような仏教民俗的同質性を充分にとらえることができていると考えている。

特に、フィールドとした三重県・滋賀県・福井県では、火葬場だけではなく「両墓制」の遺体埋葬地点をサンマイ(三昧)という仏教用語によって表現し、葬送儀礼のみならず、サンマイにおける棺台などの装置も同質性が高いことが確認できた。本研究の課題を論証するためには、「両墓制」と火葬墓制の両方から、仏教的性格を抽出することが重要になるが、それが順調にすすんでいると考えている。また、研究成果の発表という意味でも、刊行は2017年5月予定であるが、単著『天皇墓の政治民俗史』のなかに、これら本研究課題によるフィールドワークの資料を活用することができている。2017年度の本研究は、前年度2016年度に行なった調査・研究を継続し、本研究のために3地域でフィールドワークを行ない、また、研究成果を発信するための単著の執筆と国際会議での発表を行なった。フィールドワークについて。三重県における両墓制と火葬墓制、また、三重県に隣接する滋賀県における両墓制と火葬墓制の調査・研究を行ない、遺体埋葬の両墓制と遺体火葬の火葬墓制との間の同質性を抽出するための作業を行なった。また、滋賀県から北側に隣接する福井県では、その越前地方では火葬墓制が、その若狭地方では両墓制が顕著であるので、福井県でもその同一県内での両墓制と火葬墓制の調査・研究を行なった。これらによって、両墓制と火葬墓制ともに、仏教民俗としての性格が色濃い墓制であることが確認できた。従来の研究では、両墓制は仏教的性格のない「固有信仰」とされてきたが、そのような従来の通説とは異なる調査・研究を行なうことができた。単著の執筆について。2017年度は、上記の調査・研究の成果として、単著の執筆を行なった。『日本鎮魂考ー歴史と民俗の現場から』(2018年4月刊行、青土社。四六版上製363頁)、および、『火葬と両墓制の仏教民俗学』(仮題。2018年6月刊行予定、勉誠出版。A4版上製330頁予定)の2冊を執筆した。本研究は、両墓制と火葬墓制とを、仏教民俗として同質性をもってとらえることが可能であろうと仮定し、両墓制とはどのような墓制であるのかを解明することを目的としている。2016年度と2017年度の調査・研究では、今回フィールドとした両墓制が濃厚な三重県・滋賀県・福井県では両墓制の遺体埋葬地と火葬墓制の火葬場をサンマイ(三昧)の仏教用語によってあらわし、そこにおける葬送儀礼についても、仏教民俗的性格が強いことを確認できている。設定した仮説を論証できる調査・研究が順調にすすんでいると考えている。また、研究発表という点でも、2018年6月刊行予定の『火葬と両墓制の仏教民俗学』(仮題。2018年6月刊行予定、勉誠出版)では、2016年度・2017年度のフィールドワークの成果を十分に利用している。2018年度の本研究は、前年度2017年度に行なった調査・研究を継続し、主に、三重県・滋賀県でのフィールドワークを行ない、研究成果を発信するために、単著を発表するとともに、研究会での発表を行なった。三重県における火葬と両墓制、また、その北部に隣接する琵琶湖湖東、また湖西の火葬と両墓制についての調査を行ない、両者の葬送儀礼の過程、墓制の形態かた、同質性を抽出することにつとめた。それにより、従来の定説では、両墓制は仏教・儒教など外来文化の影響を受けない「固有信仰」としての祖霊信仰の典型であるとされてきたが、そうではなく、両墓制は仏教文化の影響が濃厚な仏教民俗であることを確認した。また、両墓制と火葬、双方について、本山納骨習俗が濃厚にみられることから、本山納骨習俗についてのフィールドワークをも行なった。これについては、浄土真宗地域でもっとも濃厚であることが確認できたが、それ以外の宗派、たとえば、真言宗の高野山納骨習俗も確認できたので、本山納骨習俗からも、両墓制の仏教民俗的性格を抽出することができた。
運転座席振動レベル個人曝露計の試作

前年度の試作過程で明らかとなった点を参考にして、測定部、デ-タ収録部を一体化した機器の試作を行なった。1.収録部には、リオン社製1/3オクタ-ブ実時間分析器(SA-27)を用いることにした。この機器により垂直、前後、左右の振動の成分の内1成分については、1/3オクタ-ブ分析した結果を収録できる。収録の媒体は前年度の試作器の場合より小型で取扱いやすいICカ-ドである。2.プリアンプ部については、前年度に試作したものの小型化を更にはかり、前述収録部(SA-27)のオプションユニットスロットに挿入できるようにした。3.測定部については、運転手が運転座席についているかどうかをテ-プスイッチにて検出し、この信号を収録することにより、運転座席着座中の振動のみ分析できるようにした。種々の職業的運転手が運転中に曝露される全身振動の実態調査研究に必要な運転座席振動レベル個人曝露計を試作することが本研究の目的である。本年度は、わが国で市販されている国際規格(ISO 5008)を満たす座席用振動ピックアップがそのまま使用可能な3方向振動レベル測定部及び振動レベル・運行データ収録部からなる一号機を試作した。完成した全身振動レベル測定部の特性は以下の通りであった。(3)周波数範囲190Hz(4)周波数補正回路水平特性(X、Y)、鉛直特性(Z)ともISO 2631による(5)自己雑音55dB以下(6)出力端子交流出力上限値3.0V(RMS)直流出力レベル化直流出力上限値3.5V、0.5V/10dBデータ収録部は、市販のディジタルデータレコーダ(入力チャネル:最大8チャネル、サンプリング:20μs10s、分解能:14ビット、入力媒体:3.5インチフロッピーディスク)を利用し、データ処理はラップトップコンピュータで実行することにした。本機の総合調整は終了し、現在実地試験中である。
治療薬ターゲットとしての神経型カルシウムチャネルドメインの機能解析

(1)P/Q型Cav2.1チャネルが受容体から受ける抑制的制御の細胞内機序を解析した結果,GTP結合タンパク質α。サブユニットのN末端がCav2.1チャネルC末端の細胞内領域に結合し,膜電位では影響されないタイプのチャネル抑制に関与していることが明らかになった。(2)TRP5チャネルの開口にはイノシトール3リン酸受容体の活性化が必要であることを明らかにした(3)ヒト電位依存性N型Ca^<2+>チャネルCav2.2サブユニットの新しいスプライシングバリアント2種類を発見した。これらバリアントはいずれもヒト脳に広範に発現しており,不活性化の電位依存性が全長チャネルとは異なっていた。また,1つのバリアントはペプチド毒素に対する感受性が15倍弱く,生体内で薬理学的な性質の異なるチャネルを形成すると考えられた。(4)トノサマバッタ由来の新規ペプチドPMP-D2がR型チャネルを選択的に抑制することを見出した。ペプチド類似体の作用の解析から,PMP-D2の塩基性アミノ酸残基およびシスチン架橋による立体構造が薬理活性に重要であることが明らかになった。(5)新規抗痴呆薬FK960がN型チャネル電流を特異的に増強すること,また,その増強はprotein kinse Cの活性化と類似した作用であることを見出した。(6)新規鎮痛薬ONO-2921がヒトN型およびR型チャネルを選択的に抑制することを見出した。この作用はチャネル頻度依存的であり,薬物が不活性化チャネルに対して選択的に作用することが明らかになった。(7)Ca^<2+>を透過する新しいチャネルであるTRPに着目し,ラット大脳皮質初代培養ニューロンではTRPC3はATP受容体刺激によるCa^<2+>流入に関わっていること,また,TRPM2は過酸化水素刺激によるCa^<2+>流入に関わっていることを見出し,神経系における新たなカルシウム流入阻害薬の作用点として,これらチャネルが候補分子となりうることを明らかにした。1)ヒト電位依存性N型カルシウムチャネルα1Bサブユニットの新しいスプライシングバリアント2種類を発見し,その機能解析を行った。これらバリアントはいずれもヒト脳に広範に発現しており,不活性化の電位依存性が全長チャネルとは大きく異なっていた。また,1つのバリアントはペプチド毒素に対する感受性が10倍程度弱く,薬理学的な性質の異なるチャネルを形成すると考えられた。2)ウサギP/Q型(α1A)カルシウムチャネルが受容体から受ける抑制的制御の細胞内機序を解析した。電気生理学的解析と生化学的解析を組み合わせた結果,GTP結合タンパク質αoサブユニットのN末端がα1AチャネルC末端の細胞内領域に結合し,膜電位では影響されないタイプのチャネル抑制に関与していることが明らかになった。3)新規抗痴呆薬FK960のカルシウムチャネルヘの作用を解析し,この薬物がN型チャネル電流を特異的に増強すること,また,その増強はprotein kinse Cの活性化と類似した作用であることを見出した。4)トノサマバッタ由来の新規ペプチドPMP-D2がカルシウムチャネルに与える影響について解析を行い,このペプチドがR型チャネルを選択的に抑制することを見出した。ペプチド類似体の作用を解析した結果,PMP-D2の塩基性アミノ酸残基およびシスチン架橋による立体構造が薬理活性に重要であることを明らかにした。1)ヒト電位依存性N型カルシウムチャネルCav2.2サブユニットを用いて,新規鎮痛薬ONO-2921のN型カルシウムチャネル抑制作用について,作用機序を検討した。

その結果,ONO-2921は頻度依存的にN型チャネルを抑制すること,および不活性化状態のチャネルタンパク質に対して選択的に結合することが明らかになった。また,その作用強度がカルシウムチャネルβサブユニットによって変化することを見出した。2)ヒトR型カルシウムチャネルCav2.3サブユニットを分子クローニングし,哺乳類細胞に発現させた場合の電流応答を記録した。この実験系を用いてONO-2921の作用を検討したところ,ONO-2921はR型チャネル応答も頻度依存的かつ不活性化チャネル選択的に抑制することを見出した。3)カルシウムイオンを透過する新しい分子ファミリーであるTRPチャネルに着目し,ラット大脳皮質初代培養ニューロンに発現しているチャネル遺伝子およびタンパク質を検索したところ,TRPC3およびTRPM2がmRNA,タンパク質ともに強く発現していることを明らかにした。培養ニューロンにカルシウム蛍光指示薬を負荷して諸種細胞刺激が誘発する細胞内へのカルシウム流入を評価したところ,ATP受容体刺激,細胞内カルシウム枯渇,高カリウム刺激,過酸化水素適用によってカルシウム流入が起こることを見出した。アンチセンスDNAおよび小分子干渉RNAを用いたノックダウン実験から,TRPC3はこのうちATP受容体刺激によるカルシウム流入に関わっていること,また,TRPM2は過酸化水素刺激によるカルシウム流入に関わっていることを見出し,神経系における新たなカルシウム流入阻害薬の作用点として,これらのイオンチャネルが候補分子となりうることを明らかにした
選択的同位元素置換を利用した有機非線形光学結晶内における分子配列機構の解明

生理活性ポリエンに電子吸引性置換基を導入した極性カロテノイド分子は現存する有機化合物の中で最大の3次非線形性を示すことから注目を集めている。有機非線形光学材料の性能を最適化するためには,分子自身の非線形性を増大させることが重要ではあるが,結晶内における分子配列を制御することがより重要である。本研究の目的は,分子の固有振動をプローブとして結晶内における分子配列を支配している分子間相互作用力に関する知見を得ることである。その第一段階として,本年度は共役二重結合数n=15の長さを持つ一連の生理活性ポリエン(レチナール同族体)の任意のオレフィン水素を単独に重水素で置換した化合物を合成し,光吸収・赤外線吸収・ラマン散乱分光測定と基準振動解析を用いた振動モードの帰属を行った。本年度の主要な研究成果は次の3つに要約される。一つは,都合何十段にもおよぶ有機合成反応を成し遂げたことである。特に,7位及び14位の重水素置換体に関して新規合成法を開拓し,特許申請を行った。二つ目は、選択的重水素置換により光吸収遷移における振動子強度の増減と置換位置による一定のルールを見出した点である。この発見は従来の物理学のフレームワークでは説明困難な新規な現象であり,その成果は諸学会において非常に高く評価されている。最後は、一連の選択的重水素置換レチナール同族体の赤外線吸収・ラマン散乱スペクトル測定と基準振動解析に基づく振動モードの帰属と言う緻密な研究を達成した点である。特に,選択的重水素置換により重水素に隣接する二重結合から単結合,場合によっては二重結合からメチル基への局所的な電荷移動が起こっている事を明らかにした。この結果はレチナール同族体の単結晶X線構造解析の結果によっても支持されている。上述の振動子強度の増減は選択的重水素置換により誘起された局所的電子構造の変化に由来すると考えられ,今後の理論解析が待ち望まれるところである。
中学校・高等学校で発生を系統的に学ぶアクティブ・ラーニング型教材「ZL」の開発

○研究目的:本研究では,モデル生物であるゼブラフィッシュを活用し,中学校・高等学校の「動物の発生」の学習において,生徒のアクティブ・ラーニングを一層促進させるために,動物の胚発生について動的かつ系統的に学ぶ教材「ZL(ゼブラフィッシュ・ラーニング)」を開発し,中学校第2分野および高等学校生物の授業に導入し,その効果を検証することを目的とした。○研究方法:本研究では,始めに「ZL」の中学校版・高等学校版をそれぞれ開発した。「ZL」には,ゼブラフィッシュの胚発生に関するテキストや映像資料とともに,学習課題や他者との議論・意見交換用のページ,レポート作成用のページといった項目を設定した。また,テキスト・映像資料等については,生徒用のタブレット端末に導入した。次に,中学校3年生3クラス(119名)を対象とした中学校理科第2分野の単元「生命の連続性」における中学校版の授業実践と,高等学校3年生生物選択クラス(30名)を対象とした高等学校生物の単元「生殖と発生」における高等学校版の授業実践を行った。最後に,生徒の学習活動・議論の記録やレポート課題等の分析を行い,主体的・対話的で深い学び(アクティブ・ラーニング)の視点からの教材としての効果を検証した。○研究成果:中学校の実践においては,レポート課題の評価の結果から,ゼブラフィッシュの胚発生の過程のみならず,「生命の連続性」について深く理解している生徒が約9割に達し,教材としての効果を確認することができた。また,高等学校の実践においては,定期テストにおける調査課題の解答結果から,ゼブラフィッシュと他の動物の胚発生における共通性と多様性について深く理解している生徒が約7割に達した。また,単元「生物の系統と分類」の学習において「ZL」での学習内容を活用し,動物の系統関係について深く理解している生徒が約6割に達し,概ね教材としての効果を確認することができた。
交換結合膜を利用したスピン波デバイスに関する研究

規則格子強磁性材料であるL10型FePdに着目し,単結晶MgO(100)基板を使用して基板温度400°Cで成膜し、L10構造化を促進するために500°Cで12時間ポストアニールを行った。試料振動型磁力計による測定結果から、垂直磁気異方性(6-7 kOe)を付与することに成功したことを確認した。垂直磁気異方性を有する人工格子膜[Co/Ni]Nをガラス基板の上に室温で成膜し、強磁性共鳴測定を行った。強磁性共鳴によるエネルギー吸収の測定において十分な感度を確保するため、[Co/Ni]Nの層数を40層に設定し、エネルギー吸収の測定実験を行い、強磁性共鳴周波数は10GHzになることを確認した。低ダンピング磁性材料であるFe、Co90Fe10およびCoFeBを用いて、これらを単結晶MgO(100)基板の上に高温(200 400°C)で成膜し、4回対称異方性を付与することに成功した。X線回折結果から、[001]軸が垂直に優先配向していることが明らかになった。また、Co90Fe10薄膜では強磁性共鳴周波数とバイアス磁界の向きおよびバイアス磁界強度の関係を実験により求め、コンピュータシミュレーションと比較した結果、ほぼ完全な一致が見られた。さらにCo90Fe10においてスピン波干渉実験を行った。その結果、スピン波を利用したロジックゲート動作を実証した。電圧励起スピン波素子の材料として提案されたCoFeB/MgOの界面垂直磁気異方性を模擬するために原子モデルとマイクロマグネティクスロモデルを用いた。スピン波のプリセッション周波数が励起周波数の半分になるというパラメトリック現象が生じることを示した。また、この現象の出現条件を解析した結果、周囲温度と形状磁気異方性が大きく関与していることを明らかにした。更に多入力素子におけるパラメトリック現象を利用することで多ビット演算が可能であることを示した。CoFe合金薄膜をスピン波媒体とするデバイスを作製し,スピン波の位相を論理入力とする論理演算機能の実証に成功する等,優れた研究成果を得ている.特定組成(Co90Fe10)と適正成膜温度(400°C)において,顕著な4回対称磁気異方性を呈することを見出し,同膜が素子微細化に際しても安定なスピン波伝搬特性を維持可能であることを示している.外部磁界の印加による論理演算機能の可変性を実験により示し,機能再構成型デバイスとしての可能性を拓いた.動作高速化に向けたミリ波域スピン波材料の探索を推進し,Co/Pd人工格子膜においてスピン波共鳴吸収の電気的検出に成功している.また,低磁気損失であることから省電力動作が期待できるFePd規則格子合金に着目し,垂直磁気異方性増大のための下地層や成膜条件等を明らかにしている.さらに,極低電力でのスピン波励起法として,電界誘起磁気異方性変調を提案し,マイクロマグネティクスシミュレーションによりその有効性を示している.同効果によるスピン波の励起様態がシグモイド関数型のしきい値特性を示すことから,ニューロモルフィック素子への応用が可能であることを示している.また,新たにアトミスティックシミュレーション手法を独自に開発し,同効果の発現機構の詳細を明らかにしている.L10型FePdに対して、ネットワークアナライザによる伝送特性測定により強磁性共鳴測定の実験を行ったが、垂直磁気異方性が弱いため反磁界によって磁化が面内に向いてしまうこと、磁化を垂直方向に飽和させるには反磁界以上の大きなバイアス磁界を印加する必要があるが装置の制約から十分なバイアス磁界を印加することができないという理由から強磁性共鳴の検出はできなかった。今後は、成膜条件とアニール条件の調整により異方性の向上をねらい、強磁性共鳴検出およびスピン波伝搬・干渉実験を実施する。[Co/Ni]Nのエネルギー吸収の測定実験を行い、強磁性共鳴周波数は10GHzになることを確認したが、ダンピング定数が比較的大きな材料であるためスピン波共鳴は確認できなかった。今後は[Co/Ni]Nを利用しスピン波伝搬・干渉実験を行う予定である。Fe、CoFe、CoFeBの面内磁化膜に高次のスピン波と推測されるエネルギー吸収も確認されており、スピン波伝搬・干渉実験を成功した。今後は、様々な形状の磁性細線パターンを作製し、形状磁気異方性や4回対称異方性強度を変えてスピン波の2次元的な伝搬を実証する予定である。L10規則格子構造を有し、強い垂直磁気特性を示すMnGaにおいて、MgO(100)基板を用いスパッタ成膜時に比較的低温でのin-situアニールと500°C程度のポストアニールを行うことで表面荒れを防ぎ、良好な垂直異方性を付与することに成功した。磁気測定および高周波特性の測定に特殊な装置を必要としない扱いやすい材料であるCo/Ni人工格子膜に着目し、Kerr効果測定によりCo/Ni人工格子薄膜が良好な垂直磁気異方性を有することを確認し、ベクトルネットワークアナライザを用いて10 GHz程度の周波数で強磁性共鳴によるエネルギー吸収が生じることを確認した。ダンピング定数の小さなFe、CoFe、CoFeBの面内磁化膜において、MgO(100)基板上に成膜した場合にはbcc構造に由来すると推測される4回対称磁気異方性が見られた。この4回対称磁気異方性は静磁表面波モードのONとOFFを可能にし、素子設計の自由度を向上させることができる。

これらのサンプルを用いて高周波伝送特性を測定した結果、明瞭なエネルギー吸収が確認された。従来法のマイクロマグネティックシミュレーションを用いて、垂直磁化膜における高周波電圧印加によるスピン波励起の原理および発振条件を解析した。一方で、原子レベルでの磁化挙動をハイゼンベルグモデルを用いて計算することがより正確な磁化挙動の推定には適切であると考えられるため、原子モデルとマイクロマグネティクスモデルを考慮して、スピン波の励起プロセスおよびスピン波共鳴特性を解析した。その結果、面内に磁気特性が等方的ではない場合に、連続的にスピン波を励起することが可能であることが分かった。さらに特定の条件ではスピンの歳差運動周波数が励起電圧の周波数の半分になる現象が生じることを立証した。該当年度は垂直磁化材料として低磁気損失性に優れたMnGaおよびFePd規則格子膜、CoFeB/MgO多層膜、Co/Ni人工格子膜を、また、面内磁化膜として同じく磁気損失の少ないFe、CoFeB、CoFeの薄膜をスパッタ法により作製し、磁気特性およびストリップ線路を用いた高周波磁気特性の評価を行った。Co/Ni人工格子膜においては最上層にCoを堆積することでCo/Ni人工格子膜とCo薄膜とが交換結合することを実証しており、異種薄膜の複合化によって生じる磁化構造がスピン波伝播特性に与える影響を明らかにするため、実験のみならずコンピュータシミュレーションを併用して着実に研究を進めている。また、従来研究における電流磁界やスピン偏極電流によるスピン波励起方法の問題点を分析し、その克服を図るため電圧印加によるスピン波の励起を提案している。既にコンピュータシミュレーションによる電圧動作機構の解析に着手しており、特定の条件下では励起されるスピン波の周波数が励起電圧の変調周波数の1/2となる非線形現象が生じることや、熱揺動による歳差運動の増大効果によって高効率なスピン波の励起が可能になることなどを明らかにした。規則格子強磁性材料であるL10型FePdに着目し,単結晶MgO(100)基板を使用して基板温度400°Cで成膜し、L10構造化を促進するために500°Cで12時間ポストアニールを行った。試料振動型磁力計による測定結果から、垂直磁気異方性(6-7 kOe)を付与することに成功したことを確認した。垂直磁気異方性を有する人工格子膜[Co/Ni]Nをガラス基板の上に室温で成膜し、強磁性共鳴測定を行った。強磁性共鳴によるエネルギー吸収の測定において十分な感度を確保するため、[Co/Ni]Nの層数を40層に設定し、エネルギー吸収の測定実験を行い、強磁性共鳴周波数は10GHzになることを確認した。低ダンピング磁性材料であるFe、Co90Fe10およびCoFeBを用いて、これらを単結晶MgO(100)基板の上に高温(200 400°C)で成膜し、4回対称異方性を付与することに成功した。X線回折結果から、[001]軸が垂直に優先配向していることが明らかになった。また、Co90Fe10薄膜では強磁性共鳴周波数とバイアス磁界の向きおよびバイアス磁界強度の関係を実験により求め、コンピュータシミュレーションと比較した結果、ほぼ完全な一致が見られた。さらにCo90Fe10においてスピン波干渉実験を行った。その結果、スピン波を利用したロジックゲート動作を実証した。電圧励起スピン波