hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
半導体エピタキシャル構造の内部電場制御によるテラヘルツ電磁波発生の制御

以下に示す半導体エピタキシャル構造を試料として、コヒーレント縦光学フォノンからのテラヘルツ(THz)電磁波発生の内部電場による制御機構について研究を行った。i-GaAs/n-GaAs構造では、表面フェルミレベルピニングによる表面電場によって、(11n)面GaAs/In0.1Al0.9As歪み多重量子井戸構造では、格子歪みによるピエゾ電場によって、分極増大を介してTHz電磁波が顕著に増強されることを明らかにした。さらに、p-i-nダイオード構造では、バイアス電圧によって内部電場を制御し、THz電磁波強度を連続的、かつ、劇的に増強できることを実証し、THzデバイスの新たなコンセプトを提示した。時間分解テラヘルツ(THz)電磁波分光法を用いて、平成25年度では以下の(1)と(2)の成果を得た。(1)i-GaAs(d nm)/n-GaAs構造:表面フェルミレベルピニングによってi-GaAs層に均一な電場が発生する。光変調反射分光法を用いてFranz-Keldysh(FK)振動を観測し、その解析から、d=200、500、800、1200nmにおいて、それぞれ、電場強度が28、12、8、6kV/cmという結果が得られた。i-GaAs層厚依存性の系統的な実験から、コヒーレントLOフォノンからのTHz電磁波振幅が電場強度に対して線形的に増大することを見いだした。この結果は、i層の内部電場によるLOフォノン分極の増大が、THz電磁波強度の増強の起源であることを示している。(2)GaAsのp-i-nダイオード構造:内部電場をバイアス電圧によって自在に制御できる。逆方向バイアス電圧(i層の内部電場)が高くなるに従って、連続的、かつ、劇的にコヒーレントLOフォノンからのTHz電磁波が増強されることを見いだした。電場強度は、電場変調反射分光法によって観測されるFK振動の解析から評価した。約50kV/cm以下の低電場領域では、(1)の結果と同様に、THz電磁波振幅は電場強度に比例する。一方、約100kV/cm以上の高電場領域では、THz電磁波振幅は電場強度の2乗に比例し、2次の非線形感受率の寄与による増強が明らかとなった。本研究の一連の成果から、半導体エピタキシャル構造(平成24年度のGaAs/InAlAs歪み多重量子井戸構造を含めて)の内部電場を制御することによって、LOフォノン分極を介して、コヒーレントLOフォノンからのTHz電磁波強度を制御できることが統一的に明らかとなった。この成果は、コヒーレントLOフォノンを利用するTHz電磁波デバイスを開発するための指針となるものである。(11n)面GaAs(10nm)/In0.1Al10.9As(10nm)歪み多重量子井戸構造(n=2, 3, 4, ∞)とi-GaAs(200nm)/n-GaAs(3μm)エピタキシャル構造を対象として,時間分解テラヘルツ(THz)電磁波分光法を用いて研究を行い,以下の成果を得た。(1) (11n)面GaAs(10nm)/In0.1Al10.9GaAs(10nm)歪み多重量子井戸構造では,格子不整合歪みによってピエゾ電場が成長方向に発生する。ピエゾ電場に関する理論に基づく計算から,(112)面で121kV/cm,(113)面で61kV/cm,(114)面で35kV/cm,(001)面で0kV/cmという結果が得られた。コヒーレント縦光学(LO)フォノンからのTHz電磁波強度が,ピエゾ電場が大きくなるにしたがって顕著に増強されるということを見いだした。ピエゾ電場とTHz電磁波強度の相関関係の解析から,THz電磁波強度は,ピエゾ電場の2乗に比例することが明らかとなった。このことは,ピエゾ電場によるLOフォノンの初期分極の増大が,THz電磁波の増強の起源であることを明示している。(2) i-GaAs(200nm)/n-GaAs(3μm)エピタキシャル構造では,表面でのフェルミ準位ピニングによって,i-GaAs層に,27kV/cmの内部電場が発生する。この内部電場によって,i-GaAs層のコヒーレントLOフォノンからのTHz電磁波が増強されることを確認した。さらに,励起強度依存性に関する系統的な実験から,高密度励起条件において,コヒーレントLOフォノンープラズモン結合(LOPC)モードによるTHz電磁波が発生することを見いだした。また,LOPCモードの寿命は,0.3psと極めて短く,その消滅後に,純粋なコヒーレントLOフォノンによるTHz電磁波信号が継続することを明らかにした。(研究の目的)半導体エピタキシャル構造(量子井戸構造を含む)

特有の内部電場に着目し、フェムト秒パルスレーザー励起によるテラヘルツ(THz)電磁波発生を制御する新奇な方法論を確立することを目的としている。具体的には、従来のTHz電磁波発生では全く考慮されてこなかったエピタキシャル構造の設計の観点から、内部電場(表面電場、格子歪みによるピエゾ電場)の構造的制御を行い、その内部電場によって表面近傍での光励起キャリアのドリフト運動を加速し、また、縦光学(LO)フォン分極の増大を生じせしめて、光励起瞬間電流(サージ電流)とコヒーレントLOフォノンに起因するTHz電磁波発生の制御を行う。即ち、エピタキシャル構造を設計することによってTHz電磁波発生を制御するという新たなパラダイムを開拓する。(達成度)初年度の平成24年度の研究成果の骨子は,次の通りである。(1) (11n)面GaAs(10nm)/In0.1Al10.9As(10nm)歪み多重量子井戸構造におけるピエゾ電場(面方位によって電場強度が制御できる)によって,GaAs層のLOフォノン分極が増大し,コヒーレントLOフォノンからのTHz電磁波が顕著に増強されることを明らかにした。(2) i-GaAs(200nm)/n-GaAs(3μm)エピタキシャル構造において,内部電場によるコヒーレントLOフォノンからのTHz電磁波の増強,及び,サージ電流の電子のプラズモンとコヒーレントLOフォノンとの結合モードによるTHz電磁波が発生することを明らかにした。上記の成果は,研究目的に適合し,かつ,その中核的なものである。特に,歪み多重量子井戸構造に関する成果(1)は,内部電場(この場合はピエゾ電場)の構造制御によるTHz電磁波発生の制御を正に実証するものである。したがって,研究は順調に進展していると自己評価する。平成25年度は最終年度(2年目)に相当し,以下の研究を行い,研究目的を達成する。尚,テラヘルツ(THz)電磁波の測定は,光ゲート法を用いた時間分解THz電磁波分光によって行う。(1) GaAsダイオード構造におけるコヒーレント縦光学(LO)フォノンからのTHz電磁波発生のバイアス電圧制御:エピタキシャル成長したGaAsのp-i-nダイオード構造(p層50nm, i層500nm,n層3μm)を試料として,コヒーレントLOフォノンからのTHz電磁波の逆方向バイアス電圧依存性を系統的に測定する。この目的は,逆方向バイアス電圧がp-i-nダイオード構造のi層に内部電場を誘起し,その内部電場によってLOフォノン分極が増大してTHz電磁波が増強されることを実証することである。この実証ができれば,バイアス電圧によってコヒーレントLOフォノンからのTHz電磁波強度を制御するという新規なTHz電磁波デバイスの提案となる。(2) i-GaAs/n-GaAsエピタキシャル構造におけるコヒーレントLOフォノンからのTHz電磁波の増強機構の解明:昨年度の研究において,200nmのi-GaAs層厚の試料で,バルク結晶よりも格段に強い強いTHz電磁波が発生することを確認した。今年度は,i-GaAs層厚を系統的に変化させた試料群を用いて,表面フェルミ準位ピニングによるi-GaAs層の内部電場を制御し,内部電場とコヒーレントLOフォノンからのTHz電磁波強度の相関関係を実験的に明らかし,その解析から増強機構を解明する。
オリゴデンドロサイトが発現する脱髄関連プロテアーゼに関する研究

1.ミエリンタンパク質の分解は軸索再生において非常に重要なステップである。オリゴデンドロサイトは中枢神経系でのミエリン形成細胞であるが、中枢神経損傷時のミエリン分解にオリゴデンドロサイトがどのように関わっているかはこれまで明らかでなかった。そこで、本研究はオリゴデンドロサイトのプロテアーゼの機能を明らかにすることを目的とする。2.マウス脊髄L1レベルで半切して脊髄損傷モデルを作成、プロテアーゼ発現を検討した。傷害後1-14日にニューロプシンとプロテアーゼM発現増強が認められた。3.脊髄損傷後にL1の発現が変化するかどうかを検討した。その結果、損傷後には後角深層に進展する線維の一部に陽性構造が認められるようになった。4.プロテアーゼMと軸索再生との関連をみるために脊髄損傷後にプロテアーゼ発現とGAP-43発現との相関を検討した。その結果プロテアーゼ発現とGAP-43発現との間には有意な相関はみられなかった。5.Experimental allergic encephalomyelitis (EAE)発症マウスをmyelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG)の部分ペプチドを用いて作成した。この処置により2-3週でEAEを発症されることができ、発症スコア3以上の重症例ではニューロプシンとプロテアーゼMの発現が顕著に上昇した。また、ニューロプシンノックアウトマウスでも同様にEAE発症実験を行った。その結果、ノックアウトマウスではEAEの進行の遅延が観察された。6.結論以上より、脊髄の損傷により、プロテアーゼ及びその基質と考えられるL1の発現に大きな変化が生じることが明らかとなった。また、脊髄の障害に、プロテアーゼが重要な関与をしていることが示唆された。1.研究の目的ミエリンタンパク質の分解は軸索再生において非常に重要なステップである。そこで、本研究はオリゴデンドロサイトのプロテアーゼの機能をミエリン分解に焦点を絞って明らかにすることを目的とする。2.損傷後のプロテアーゼの発現未処置のマウスの脊髄ではニューロプシンの発現は見られないが、脊髄損傷後に新たなニューロプシンの発現が見られた。また、未処置のマウスの脊髄でプロテアーゼMプローブを用いてin sutuハイブリダイゼーションを行ったところ、オリゴデンドロサイトの約半数にプロテアーゼM mRNAの発現がみられ、損傷後にはその発現が有意に上昇した。プロテアーゼM蛋白に対する抗体を用いて免疫組織化学にて蛋白発現を観察した結果、免疫陽性の細胞は白質に認められ、その分布はmRNAのものと同様であった。電子顕微鏡で陽性構造の微細構造を観察したところ、オリゴデンドロサイトの細胞体のみでなく、突起やミエリンの一部にも陽性構造が観察された。3.基質の探索ニューロプシンの基質の候補として様々な細胞外タンパク質が考えられるが、現在まで検討した中で細胞接着因子L1が最もよい基質である。そこで、脊髄損傷後にL1の発現が変化するかどうかを検討した。その結果、未処置マウスの脊髄では後角表層の線維と後索の線維の一部に陽性構造が認められたものが、損傷後には後角深層に進展する線維の一部に陽性構造が認められるようになった。4.結論以上より、脊髄の損傷により、プロテアーゼ及びその基質と考えられるL1の発現に大きな変化が生じることが明らかとなった。次にはこれらの分子の病理作用に関して検討を進める。

オリゴデンドロサイトは中枢神経系でのミエリン形成細胞であるが、中枢神経損傷時のミエリン分解にオリゴデンドロサイトがどのように関わっているかはこれまで明らかでなかった。そこで、本年度の研究は中枢神経障害時ののプロテアーゼの機能を明らかにすることを目的とする。2.脊髄損傷および視神経損傷後のプロテアーゼの発現と軸索再生との相関マウス脊髄L1レベルで半切しで脊髄損傷モデルを作成した。手術後1-14日後に矢状断切片および前額断切片を作成し免疫組織化学とin situ hybridizationを行い、プロテアーゼ発現を検討した。軸索投射の方向性とプロテアーゼ発現との関連は遠位端と近位端とで有意な相違は認められなかった。また、プロテアーゼMと軸索再生との関連をみるために脊髄損傷後にプロテアーゼ発現とGAP-43発現との相関を検討した。その結果プロテアーゼ発現とGAP-43発現との間には有意な相関はみられなかった。3.ニューロプシンノックアウト動物での中枢神経傷害Experimental allergicencephalomyelitis(EAE)発症マウスをmyelin oligodendrocyte glycoprotein(MOG)の部分ペプチドを用いて作成した。この処置により2-3週でEAEを発症されることができ、発症スコア3以上の重症例ではニューロプシンとプロテアーゼMの発現が顕著に上昇した。また、ニューロプシンノックアウトマウスでも同様にEAE発症実験を行った。その結果、ノックアウトマウスではEAEの進行の遅延が観察された。4.結論以上より、脊髄の障害に、プロテアーゼが重要な関与をしていることが示唆された。
海洋で不規則な渦から秩序ある平均流が発生してくる仕組みの包括的研究

不規則渦群から秩序ある平均流が自発する.海ではよくあるが仕組みは謎である.本研究では(1)β面上の縞状東西流(ラインズ効果),(2)再循環流,(3)海神効果,(4)傾圧不安定に起因するβ面上の東西流,(5)絶対渦度零の平均剪断流という個別課題につき,数値実験を行い力学を考察して特筆すべき成果をいくつか得た.また通底する仕組みを求める中で,(1)非線形三波相互作用,(2)ロスビー波の分散関係,(3)惑星性・地形性β効果,(4)ロスビー波の運動量・渦位再分配機能,(5)限界安定性といった鍵となる概念の果たす役割と重要性を明らかにするとともに,今後解明すべき課題とその展望を得た.本研究で対象とする現象のいくつかについて従来の問題点と本結果の概要を記す.1) β面上の準地衡乱流における縞状東西流の形成機構について.順圧β面海洋で縞状東西流が現れる場合,二次元波数エネルギースペクトルで見ると原点付近に亜鈴形の空白波数域があるという.この空白域は順圧ロスビー波の分散関係で説明できるとする説がある.水平発散を考慮すると分散関係が変わるが,その場合も同様の空白域にが現れるかどうかを考察するため1.5層準地衡模型を用いた数値実験を行った.しかし水平発散のある分散関係では説明できない空白域分布が見出された.2)深層における渦成再循環流について.β面上の乱流渦度輸送(混合作用)が再循環域深層の四セル循環の仕組みとする説があった.しかし,再循環域先端部にロスビー波の放射を模した局在する振動源があれば二次流れが形成されることを三次元数値模型で示した.この流れは二次流として理論摂動計算によっても表現することができる.3)傾圧不安定の働きと傾圧不安定による水輸送・熱輸送・平均流形成について.まず,従来誤解の多かった傾圧捻りの意味を明確にした.次に,傾圧不安定に伴う運動量輸送・熱輸送・拡散性伸縮の一見意外でしかも密接な関係を明らかにした.また,南大洋のような回廊部での傾圧不安定の数値実験を始めた.回廊の南北両端で密度を参照値に緩和する実験を行い渦の発生・成長および東西平均流の生じる過程を観察した.f面で渦は等方的に成長し回廊幅の規模の水平循環構造が現れる.β面では渦の南北方向の成長が制限され東西方向の平均流が生じることを確認した.β面準地衡乱流では等方スペクトルから出発しても次第に渦径が増し東西流が卓越してくる.東西流の南北幅がRhines波長になると普遍スペクトルに達し発展が止まるという.しかし縞状東西流発現に関するこの従来記述は力学を欠く.抑も,何故東西流が卓越してくるかという最大の謎を説明できない.本年度は既往見解を吟味・批判し実験・考察に基づく新しい説明(密度成層の有無に依らない力学概念模型)を提出した.例えば最終的な東西流の南北幅やスペクトルは初期値(や発展段階)に依存することを示した.普遍スペクトルがありこれに達すると止まるとは限らない.またVallisの遮蔽域は当初から見えている.特性乱流速度で決まる遮蔽波数域が成熟段階で現れるのではない.特筆すべきは,強い相互作用のない「遮蔽」波数域で起こるスペクトルの初期発展を弱非線形力学模型で解明したことである.更に,東西流が卓越してくる仕組みの一つを基礎方程式から明らかにした.これは大きな成果である.要点はエネルギーとエンストロフィーを保存する三波数相互作用とロスビー波の分散関係にある.再循環流形成問題では,不規則渦によらずとも規則的な振動する擾乱源があれば主流側面に反流が現れる理由を明らかにした.これにはβ効果が深く関与する.同じく海神効果も地形性ロスビー波の性質が重要になる.傾圧不安定については最も理想化し単純化した模型を提出し,傾圧不安定に起因する乱流がβ面で東西流を作ることを確認した.絶対渦度零平均剪断流の形成因には限界安定性が効いているらしいことまでしか分からなかった.尤もこの概念は再循環流や縞状東西流の仕組みに関係するかもしれない.鍵となる概念について幾分の深化があったが今後の課題である.期間全体:難かしい課題にも拘わらず望外に良い成果と今後の展望を得た.代表者は定年だが分担者によって本課題の更なる発展が期待できる.不規則渦群から秩序ある平均流が自発する.海ではよくあるが仕組みは謎である.本研究では(1)β面上の縞状東西流(ラインズ効果),(2)再循環流,(3)海神効果,(4)傾圧不安定に起因するβ面上の東西流,(5)絶対渦度零の平均剪断流という個別課題につき,数値実験を行い力学を考察して特筆すべき成果をいくつか得た.また通底する仕組みを求める中で,(1)非線形三波相互作用,(2)ロスビー波の分散関係,(3)惑星性・地形性β効果,(4)ロスビー波の運動量・渦位再分配機能,(5)限界安定性といった鍵となる概念の果たす役割と重要性を明らかにするとともに,今後解明すべき課題とその展望を得た.1)非成層回転系乱流における絶対渦度零の平均剪断流の形成について.既往の研究を調べたがはっきりした染みは分かっていない.

今回,非成層回転流体と非回転密度成層流体の類比で考えると,回転系で絶対渦度零の平均剪断流は,成層系で謂えば中立成層に対応することが分かった.つまり,絶対渦度零の剪断流とは、不安定を孕む系がぎりぎりの中立状態を維持していることを表すらしい.2)縞状東西流の形成因について.既往の研究の総説を行うとともに,これまでに行った数値実験を基に考察を加えた.中規模渦が強勢になる高解像度模型でないと数値実験で縞状東西流が現れない.このことからするとRhines効果という解釈が有力視されるが,諸説あってはっきりしない.縞状東西流が渦位の階段状分布を表すとすれば1)との類比が考えられる.3)続流域再循環の力学について.再循環に的を絞った流入流出流の数値実験が成功し,以下のことが分かった.表層では続流域の放射するロスビー波が続流域・再循環域と内部領域の渦位分布を接続するのに大きな役割を果たしている.また,深層では渦が渦位を赤道側に運んでいるらしい.渦位一様化仮説の妥当性ははっきりしなかった.4)傾圧不安定の作る平均流と傾圧不安定の働き.当初考えていなかった問題だが,本課題全般に関係することが分かってきた.純化した状況で傾圧不安定を論じ,解釈を容易にする整った方程式(正準方程式)を導いた.これによれば傾圧不安定で増幅する擾乱が変形半径以上の規模を持つことなど自明になる.また傾圧不安定に関係して大循環模型で頻用される手法にG-M径数表現がある.この径数表現は,熱塩循環空間構造の成り立ちを理解する上で極めて基本的な拡散性伸縮と関係づけられることが分かった.これは望外の成果と考える.「不規則な渦から秩序ある平均流が発生する仕組み」は海洋学・気象学・流体力学を通じて長年未解決のまま継承されて来た難問である.簡単に分かる筈はない.しかし本研究を進める過程で次第に分かってきた事がある.また従来提唱されてきた説の問題点自体が明確な形で浮かび上がってきたことも成果であり,概ね順調と自己評価している.(実績概要の要約だが)以下の様なことを明らかにできたからである.1)β面順圧海洋乱流に現れる縞状東西流形成に際しその最終二次元波数エネルギースペクトルに現れる亜鈴形空白域を順圧ロスビー波の分散関係によるとする説明があるが,水平発散がある場合には成り立たない.2)深層における渦成再循環流が,β面乱流の強い混合のためとする考え方があったが,寧ろ弱非線形なロスビー波の挙動による二次流とする説明の方が風成循環の場合を含めて普遍で妥当性がある(循環の符号と分布をよく説明できる)ことを示した.3)誤解の多かった傾圧捻りの意味を疑いもなく明快に定式化したし,傾圧不安定の仕組みによる界面摩擦(運動量の上下交換),拡散性伸縮,南北熱輸送との意外とも思える密接な関係が純化した傾圧不安定模型から明らかにできた.1)β面海洋の縞状東西流の形成機構について.順圧と異なり水平発散があると,二次元波数エネルギースペクトル空白域をロスビー波の分散関係では説明できないことを明らかにした.今後はその理由を探るため各々複数回の実験により確率平均して信頼のできる二次元スペクトルを先ず得る.そうして結果の解釈および定式化を試みる.2)再循環域における渦成再循環流について.再循環域先端部でロスビー波放射と見られる振動があれば渦成循環が形成されることを示した.ではその続流域先端部の振動(平均流場の不安定)の振幅や周波数を決める仕組みは何か.これを明らかにするため,三次元大循環模型と準地衡模型数値実験を並行して進め,両者の異同から力学を探る.3)傾圧不安定の意味・働きとその作る平均流について.
小胞体膜における前駆体蛋白質の透過機構の解明

細胞内で合成される蛋白質の多くは、リボソーム上での合成に引き続く膜透過システムを経て細胞外へ分泌、または細胞内の小器官へと仕分けられる。一般に、分泌蛋白質の膜透過は原核細胞では細胞膜系を、動物細胞では小胞体(ER)膜系をとおして行われる。近年、両者の透過機構は基本的に類似していることが明らかになってきた。今年度は、小胞体膜における前駆体蛋白質の透過機構を解明するためにシグナルペプチドの機能に焦点をしぼり以下の研究を行った。1、当研究室で大腸菌の系で利用してきたモデル前駆体蛋白質proOmpF-Lppのシグナルペプチド部分とウシプレプロラクチンの成熟体部分から成るキメラ蛋白質proOmpFPL(191アミノ酸残基)をcDNA上で構築した。proOmpFPLはin vitro膜透過実験系(イヌ膵臓ミクロソーム画分存在下にコムギ胚芽を用い蛋白質合成した)でその膜透過を確認した。2、シグナルペプチドの疎水領域を人工的にLeu残基から成るクラスター(520残基)に置換したproOmpFPL(L-series)を作製し、膜透過効率を調べた。効率は疎水領域の長さに特異的で、Leu:10残基で最大となった。3、次に、これらのSRP(シグナル認識粒子)による合成阻害(translation arrst)効率を調べたところ、膜透過の場合同様Leu:10残基で阻害は最大になり、それ以上では若干効率が落ちる程度だった。以上から、小胞体膜における膜透過の際、前駆体蛋白質のシグナルペプチドの疎水領域がその効率に重要であり、さらにSRPの認識(結合)の特異性の決定にも関与することが明らかになった。
合気道技能の習熟に伴う技術要素の同期関係の変容に関する研究

合気道の基本技術要素間の時間的連関性についてバイオメカニカルな手法によって検討した。主な結果は以下のようになる。1)片手取り呼吸法では上級者(3段から6段)、中級者(初段)の多くに足の踏みかえと腕の拳上に合わせて息を吐き、次いで息を吸う様相が観察された。他方で、上級者の肘の屈曲は相対的に小さかったが、中級者では腕の挙上中に肘を曲げ、さらに伸ばす様相がみられた。これらの要因が受けから取りへのエネルギー伝達に影響していると考えられた。2)「転換」を検討した結果、4段から7段の者では初段以下の者に比べ、初動時に重心の沈み込みが小さい、軸足の小さい面積しか踏みつけないなどの下肢動作に特徴があった。2013年度には高速度カメラの購入などハードウェアの充実を図り、達成できた。また過去に収集したデータであるが、入身・転換動作を連続して60回程度実施した時の初心者の呼吸様態を検討した。入身・転換動作は他の武道にはない合気道特有な身体操作法であるため、他の武道科学でも研究の対象あるいは公に報告されているものはないと考えられる。実際の実験データは5名の初心者を対象に呼吸様態はVO2000にて収集し、高速度カメラ撮影によって動作解析を行った動作呼吸解析である。その結果、1)これらの合気道未経験者では30秒程度経過しないと、安定した呼吸様相を呈しないこと、2)被験者に共通した法則性は観察されず、データ自体が混沌とした状況にあることが指摘できる。そのため、入身・転換動作と呼吸様相の関連性(コヒーレンス)の検討対象を合気道開始2年程度の初級者、合気道経験数年程度の中級者、10年以上の上級者へと横断的に連続させて行く必要がある。また初心者でも大学生のように継続的に修練して行く者については縦断的にその検討を行って行く必要もある。内外の優れた合気道指導者と面談し、「合気道技の始動時には呼吸動作の吐く様態が重要であること」を相互に認識できた。われわれは、コヒーレンスに関するデータ解析の視点が重要であることを認識し、いくつかの文献考察も行っている。コヒーレンスを検討している報告は、脳波ー筋電図に関したバレーダンサーやウェイトリフター対象の報告があり、これらでは「長年の運動競技歴に伴う筋の使用によって、運動皮質ー筋間の活動同期性は後天的に変化し得るものである。これが神経系の最終出力としての筋放電の律動性を低減させる要因となったことが示唆された」となっている。欧文文献も多数報告されているので、今後、これらを詳細に検討し、解析の精度を高めて行きたい。本研究は技能の進展と呼吸の様態の同期現象を解明しようとして企図されたものである。そのため(A)技の熟練度と呼吸の様態の関連を実験的に検討し、他方では(B)熟練した合気道家の説く諸説を整理する伝承技術体系化も必要である。(A)の場合、攻撃(受け)を想定しながら、指定された技を実施(取り)する自主演武を解析した。被験者は上級者(合気道歴8年)、中級者(同3年)、初級者(同2年)、初心者(同半年)であり、いずれも演武の概要と実験上の心身負担について説明を受けて承諾した大学合気道部員である。以下10種の基本技の演武中の動作を撮影し、足首、膝、腰、手首、肘、肩などの動きをモーションキャプチャ(MC)にて解析、また鼻センサーを通じて動作中の呼吸様態情報を収集した【正面打ち:一教・入り身投げ、逆半身片手取り:呼吸法・入身投げ・四方投げ、諸手取り:呼吸法・一教・入身投げ、逆半身両手取り:天地投げ、座技呼吸法】。これらの動作と呼吸情報は今後も同じ方式にて個人追跡(縦断)的に収集し、動作と呼吸のコヒーレンスについてはデータ収集が完遂した時点で一括的に解析する予定である。(B)の技術伝承の整理法としては研究者自らが合気道稽古過程で獲得した知見や記録を整理し、また多くの合気道家によって検討された修練方法を整理することがある。すでに複数の合気道研究者の文献的記述、プロの合気道指導者あるいは数十年以上の合気道稽古を継続する高段者からの聞き取りを行い、「技の掛け始めに息を吸う」所作が共通して意識されていることを確認している。佐々木貴氏は腕の操作が十字になることに加え、呼吸法が「相手に手を持たせるまで息を吐き(縦の腹式呼吸)、相手と接したところから息を入れ(横の胸式呼吸)、相手を投げたり地に沈める時に息を吐く(縦の腹式呼吸)」としている。この文献的手法あるいは聞き取り手法も今後、積極的に取入れて行く予定である。同期の意味には1)「機械の作動を時間的に連関させること。シンクロナイズさせること」とあり、また2)「二つ以上の周期的運動の周期が一致すること。また、一定の整数比になること」ともある(weblio辞書)。すなわち「波長が合う」という意味と「全く重なり合う」という意味の2つがあると考えられる。われわれは合気道高段者における流麗な動きをこの同期性によって説明可能ではないかと考えている。上記の同期に関する視点1)から「技の適確な発揮には技の要素とその系列性についての理解や言語化の状況を検討した。

具体的には、稽古を開始して1年から4年程度の初心者(大学生ならびに中学生)における『基本技の理解度』について検討した。カイ2乗検定の結果、正面打ち一教や片手取り四方投げなどの終盤局面で経験年数の差が認められた。ただ中学生には技の時系列の理解そのものが困難であった。さらに上記2)の視点から、合気道技術を特異化する「呼吸様相」や「基本的体捌き」及びこれらの連関性に見られる習熟的差異について、以下のような高速度撮影を主体とした検討を行った。まず(2-1)既得データを再掲し、『片手取り呼吸法』における呼吸様相の変動を検討し、初段程度の者と4段以上の上級者とでは「吐く・吸う」局面に差が見られた。さらに(2-2)『転換』について初心者と四段以上の上級者までの三次元動作解析を行い、習熟度を検討した。その結果、上級者群は全局面において角度変化が小さく、関節を固定することで圧力中心点の変動を小作していることがうかがわれた。この件に関しては既に第36回バイオメカニズム学術講演会にて発表済みであり、また今年七月にInternational Sports BiomechanicsSociety2016にて発表予定である。当初には、筋電図情報とkinematic変数の双方を取得することを目指した。結果として、以下のような理由から、kinematic変数に依存した解析を先行させた。最大の理由は具体的な稽古時の情報提示がある。合気道稽古時の動作の具体的な情報は関節や四肢、体幹など身体部位に関するものがほとんどすべてであり、「臍から動かせ」、「つま先、膝、太ももの順で動かせ」などが示されるだけである。数百に及ぶ筋肉についての個々を取り上げることは全体として不可分な動きをする人間の動きを説明する時に有効ではない。またワイアレスな筋電図計測環境を求めるのも現実的でない。これを根拠に、次に、技の要素とその系列性についての理解と言語化の状況を検討するため、初心者を対象に調査を行った。その結果、一般に残身など終盤の要素に習熟的差異が反映されていた。中学生にも同じ調査を実施したが、十分な言語化は困難と考えられた。ただ彼らの指導者は入り身・転換につながる運足に相当に配慮をしているので、力点を変えた言語化・理解の検討方法も探っていきたい。なお、学内研究者の協力を得て、脳波と筋電図のコヒーレンスについても検討中である。さらに上記2)の視点から、合気道技術を特異化する呼吸様相と体捌きの間に連関性に習熟差があるのではないかと考え、以下のような高速度撮影を主体とした検討を行った。まず(2-1)既得データを再掲し、『片手取り呼吸法』における呼吸様相の変動を検討した。さらに(2-2)合気道特有の技術である『転換』について上級者群は無駄な沈み込みがなく、足裏の狭い範囲を中心として転換動作を行っていると考えられた。これらの成果を踏まえ、今後、これらの基本技術要素を含む技法を対象に「入り身」・「転換」と呼吸様相の関連を上級者、初心者での差異を中心に解析・検討中であり、必要に応じて新規データの採取にも努めたい。従来、主としてバイオメカニクス的手法によって合気道熟練度の高い者から初心者までを対象にそれぞれ複数の「抑え技」、「投げ技」、「呼吸法」についてキネマティック変数、キネティック変数あるいは呼吸様相に関するデータ収集を実施し、以下のような研究成果を得ている。1)上級者では下肢の動きへの依存度あるいは意識性が大きいこと、2)呼吸様相は上級者では初動時での「吐く」状態を経て、中盤から終盤局面での「吸って吐く」
反磁性グラファイト板の形状設計による高効率非接触駆動に関する基礎研究

2006年、我々は直線状永久磁石軌道上における、PG板を用いた新たな非接触リニア駆動技術について報告しました。それは室温で磁気浮上するPG板は、直線状PM軌道と近づけるPM小片による磁場勾配中の移動が可能ということです。近年、準静的な測定法によりPG板試料の端部形状に依存する反磁性反発力の定量的観察を行いました。そして興味深い結果が、本研究データから得られました。それは、厚さ方向に傾斜処理した非対称形状PG板試料の両端部に、二つのPM小片をそれぞれ配置した場合、反磁性反発力が一方向に現れました。この特性はPG板試料を用いた高効率非接触磁気浮上駆動モデルの構成に有効な技術要素の一つと思われます。反磁性グラファイト(PG:Pyrolytic Graphite)は、そのPG板試料の端部形状と周辺磁場に依存した反磁性磁気反発力が誘導され、PG板試料は室温で非接触に安定な磁気支持と、非接触駆動・変位を実現する。この反磁性磁気反発力は、静磁界中でも起こる現象であることから、これまでに我々独自の準静的な観測方法によって、PG版に誘導される反磁性磁気反発力を計測してきた。このような研究背景を経て、本申請研究では、PG板試料端部を特殊な形状に加工、または組み合わせることにより、PG板試料端部に作用する反磁性磁気反発力が、消失・減少・増倍していくことの初期特性を、本申請研究の初期実験により観測している。平成23年度は、(A)「PG板試料端部形状に依存した反磁性磁気反発力精密計測」、(B)「PG板試料の厚み方向の形状加工による反磁性磁気反発力の特性観測」、(C)「永久磁石軌道上の異なる磁場勾配に依存したPG板試料の反磁性磁気反発力の観測」を計画したが、震災による実験設備環境の復旧の遅れにより、(B)のみの実施に留まった。平成24年度の研究実績:PG板試料に誘導される反磁性磁気力が試料の厚みに依存し、試料端部を厚み方向に加工すると、その反磁性磁気反発力の大きさを制御(抑制)できることが明らかになってきた。また、その厚みに依存した反磁性磁気反発力の特性を、高効率な非接触リニア駆動に適応するために必要な初期データを得るに至ったが、サブミリニュートンレベルの微小変化を精密に捉えていくこと、また、長尺の永久磁石軌道上に、ある特定の磁場勾配を形成したポイントを連続的に形成することも必要であるため、現在、計測制度の改善と計測システムの改良を進めている。反磁性グラファイト(PG:Pyrolytic Graphite)は、そのPG板試料の形状(特に端部形状)と周辺の磁場(磁場勾配)に依存した反磁性磁気反発力が誘導され、PG板試料は室温で非接触に安定な磁気支持と、非接触駆動・変位を実現する。この反磁性磁気反発力は、静磁界中でも起こる現象であることから、これまでに我々独自の準静的な観測方法によって、PG板試料に誘導される反磁性磁気反発力を計測してきた。このような研究背景を経て、本申請研究では、PG板試料端部を特殊な形状に加工すること、また磁場環境との相互関係により、PG板試料端部に作用する反磁性磁気反発力が、消失・減少・増倍していくことの特性観測を、本申請研究の初期実験により観測している。当初計画では、平成25年度までに、以下の5項目の実験計測を予定した。(A)「PG板試料端部形状に依存した反磁性磁気反発力精密計測」、(B)「PG板試料の厚み方向の形状加工による反磁性磁気反発力の特性観測」、(C)「永久磁石軌道上の異なる磁場勾配に依存したPG板試料の反磁性磁気反発力の観測」、(D)「連続に配置した永久磁石小片によって形成される磁場における、端部形状の異なるPG板試料、および連結するPG板試料に作用する反磁性磁気反発力の観測」、(E)「同心円状永久磁石上に連続配置した永久磁石小片によって形成される磁場における、弧状PG板試料の非接触駆動の観測」。途中、東日本大震災による実験設備環境、ならびに研究代表者への影響などがあったが、25年度末の段階で(B)、(C)、(D)の実施までに至った。平成25年度の研究実績:上記(C)、(D)の実験を主に進め、24年度に計画していた「長尺ハイブリッド型永久磁石軌道の設計・製作」を実施した。また(C)、(D)に関する研究成果の一部を、電気学会にて口頭発表した。反磁性グラファイト(PG:Pyrolytic Graphite)は、そのPG板試料の端部形状と周辺磁場に依存した反磁性磁気反発力が誘導され、PG板試料は室温で非接触な駆動・変位を実現する。

この反磁性磁気反発は、静磁界中でも起こる現象であることから、これまでに我々独自の準静的な観測方法によって、PG版に誘導される反磁性磁気反発力を詳細に計測してきた。また、PG板試料端部を特殊な形状に加工、または組み合わせることにより、PG板試料端部に作用する反磁性磁気反発力の特性をが消失・増倍することが、我々の実験により観測されている。当初計画では、以下、(A)「PG板試料端部に依存した反磁性磁気反発力精密計測」、(B)「PG板試料の厚み方向の形状加工による反磁性磁気反発力の特性観測」、(C)「永久磁石軌道上の異なる磁場勾配に依存したPG板試料の反磁性磁気反発力の観測」を平成23年度に計画したが、震災による実験設備環境の復旧の遅れにより、(B)のみの実行に留まった。平成23年度の研究実績:厚みに依存して誘導される反磁性磁気力が増大することは初期計測からも得ているが、平成23年度の計測において、PG板試料端部の厚み方向に加工すると、更にその反磁性磁気反発力の大きさを制御(抑制)できる可能性を、あらためて確認した。厚み方向に対する反磁性磁気反発力の初期特性を計測により得るに至ったが、サブミリニュートンレベルの微小な変化を捉えていく必要があるため、精密計測システムの設計を進めている。反磁性グラファイト(PG:Pyrolytic Graphite)は大きな負の磁化率を有する弱反磁性物質である。またPG板試料はその端部形状と周辺磁場に依存した反磁性磁気反発力が誘導され、PG板試料は室温で非接触に安定な磁気支持と非接触駆動を実現する。このPG板に作用する反磁性磁気反発力は静磁界中でも起こる現象であることから、準静的な観測方法によって計測することが可能となる。このような背景を経て、本申請研究では、PG板試料端部を特殊な形状に加工すること、磁場との相互関係により、PG板試料端部に作用する反磁性磁気反発力の特性を明らかにし、「PG板の形状設計による高効率非接触駆動」に関する基礎研究を進めた。当初計画では、平成23年度から25年度までに以下の5項目の実験を予定した。(A)「PG板試料形状に依存した反磁性磁気反発力の精密な準静的計測」、(B)「PG板試料の厚み方向への形状加工による反磁性磁気反発力の特性観測」、(C)「直線状永久磁石軌道上に形成される磁場勾配に依存したPG板試料の反磁性磁気反発力の観測」、(D)「連続に配置した永久磁石小片によって形成される磁場における、端部形状の異なるPG板試料、および連結するPG板試料に作用する反磁性磁気反発力の観測」、(E)「同心円状永久磁石上に連続配置した永久磁石小片によって形成される磁場における、弧状PG板試料の非接触駆動の観測」。平成25年度までに上記項目の(A)、(B)、(C)、および(D)の一部を実施し、その成果をリニアドライブ国際会議(LDIA2011)で発表、国内では電気学会等で口頭発表をおこなった。平成26年度の実績:上記項目の(D)、(F)について研究を進め、成果の一部を電気学会、日本AEM学会にて5件の口頭発表をし、平成27年度開催の国内シンポジウム2件、およびリニアドライブ国際会議へのエントリーを完了した。電気電子材料工学平成23年3月11日の東日本大震災、その後の、4月11日の巨大余震により、既設計測機器である「磁場観測システム(東英工業製)」と「磁気反発力計測システム(自作システム)」に破損と不具合を生じ、平成23年度は、これらの機器の復旧・調整に、かなりの時間を要することとなった。
ジアミノ糖から誘導される糖質高分子の膜透過性

ジアミノ二糖をモノマーとして用いる重合によって糖質高分子を合成し、その膜による分離機能を検討した結果、初期の目的をほぼ達成できた。1.ジアミノ二糖の調製:トレハロースを出発原料とする5段階の反応によりジアミノトレハロースを合成した。最適条件下でのオーバーオール収率は約16%であり、効率的方法が確立できた。キトビオースはキトサンの塩酸加水分解物をカラムに通して分離した。加水分解およびカラムクロマトグラフィーの条件を詳細に検討したところ、5gのキトサンから0.30.4gのキトビオースが得られた。2.糖質高分子の合成:ジアミノトレハロースおよびキトビオースを各種のジイソシアナートと重合させた。重合条件を検討した結果、ジアミノトレハロースからは対数粘度0.56dl/gの、また、キトビオースからは0.25dl/gのポリ尿素を高収率で合成することができた。次に、ジカルボン酸クロリドとの縮合重合を行い、それぞれ、0.48、0.26dl/gのポリアミドを合成した。いずれのポリマーも優れた溶解性を示したが、特にポリアミドは水にも溶解することから水溶性糖質高分子としての利用が期待できる。3.膜透過機能:ジアミノトレハロースから得られたポリ尿素を製膜し、尿素および食塩の透過速度を測定した。その結果、尿素に対しては0.40.5×10^<-7>、食塩に対しては0.08×10^<-7>程度の透過係数が得られ、セルロース透析膜に比較的近い値を示すことを見いだした。また、膜強度を上げるためにポリアクリロニトリルとブレンドしたのち製膜したところ、強度は上がるが、透過性はいく分低下する傾向が認められた。以上のようにこれらの新しいタイプの糖質高分子は透析膜として良好な性能を示すことが明らかになった。さらに高分子量で強度の高い膜を調製することが今後の課題であり、それにより新規な透析膜の開発が期待される。(1)モノマーの合成:トレハロースを出発原料として,その6,6 ́位をトシル化したのち,残りの水素基をアセチル化した.次にアジ化ナトリウムで6,6 ́位をアジド化し,エステル交換反応によって脱アセチルした.最後にPd/Cを触媒とした触媒還元により6,6 ́-ジアミノー6,6 ́-ジデオキシトレハロースを合成した.このジデオキシトレハロースはエタノール/アンモニア水から再結晶することにより,遊離のジアミンとして単離することに成功した.反応条件の検討の結果,第1段階目のトシル化の選択性は低かったが,第25段階目の反応は高収率で進めることができた.このため, 5段階の糖の反応であるにもかかわらず,オーバーオールの収率は約16%と比較的高いものであり,効率的な合成法が確立できた.元素分析,熱重量分析の結果より,ジアミノトレハロースは一水塩として結晶化していることがわかった.キトビオースは,キトサンの塩酸加水分析で調整した.キトサンを塩酸中で加熱したのち,加水分解生成物をH+タイプ陽イオン交換樹脂を用いたカラムクロマトグラフィーによって二量体であるキトビオースの塩酸塩を分取した.再沈澱精製を行い,白色粉末状で得られた.この加水分解はランダムに起こり,しかも分取が有意でないために収率は高くない. 5gのキトサンから0.20.35gの塩素塩が得られている.

(2)重合反応:上記のジアミノトレハロースをジアミンモノマーとして用いた重合反応として,まずジイソシアナートとの直接重付加反応を行った.重合用溶媒,温度などの条件を変えて,現在重合挙動を詳細に検討中であるが,溶媒としてDMSOを用いると対数粘度0.30.5dl/g程度の比較的高重合度のポリ尿素が得られることが判明した.キトビオースをジアミンモノマーとして重合させる可能性も含めて,重合反応の検討が進行中である.ジアミノ二糖をモノマーとして用いる重合によって主鎖中に二糖ユニットを含む糖質高分子を合成し、その膜による分離機能を検討することを目的として研究を進め、以下のようにほぼ所期の目的を達成できた。1.ジアミノ二糖の調製:トレハロースを出発原料とする5段階の反応によりジアミノトレハロースを合成した。また、キトビオースはキトサンの塩酸加水分解物を陽イオン交換樹脂を充填したカラムに通して分離した。加水分解およびカラムクロマトグラフィーの条件を詳細に検討し、効率的な調製法を確立した。2.糖質高分子の合成:ジアミノトレハロースおよびキトビオースと各種のジイソシアナートとの重付加反応を行った。重合条件を検討した結果、ジアミノトレハロースからは対数粘度0.56dl/gの、また、キトビオースからは0.25dl/gのポリ尿素を得ることができた。次に、ジカルボン酸クロリドとの縮合重合を行い、それぞれ0.48、0.26dl/gのポリアミドを合成した。いずれのポリマーも予期した通り、すぐれた溶解性を示した。特にポリアミドの溶解性は高く、水にも溶解することから水溶性糖質高分子としての利用が期待できる。3.膜透過機能:ジアミノトレハロースから得られたポリ尿素を製膜し、尿素および食塩の透過速度を測定した。膜を1組のセルに挟み、25°Cでの透過性から膜分離機能を評価した。その結果、尿素に対しては0.40.5×10^<-7>、食塩に対しては0.08×10^<-7>程度の透過係数が得られ、セルロース透析膜に比較的近い値を示すことを見いだした。また。膜強度を上げるためにポリアクリロニトリルとのブレンド膜も調製したが、透過係数はいく分低下する傾向が認められた。さらに高分子量で強度の高い膜を調製することが今後の課題であり、それにより化学修飾の容易な糖質高分子を用いた透析膜の開発が期待される。
ユーイング肉腫/PNETにおけるFISH解析によるEWSR1遺伝子変異の同定

病理形態学的な鑑別が難しいEWSR1変異(転座)が共通するユーイング肉腫/PNETおよびその他の小円形細胞腫瘍の病理診断のために、EWSR1(22q12)DNAプローブを用いて16例のユーイング肉腫/PNET、6例の線維形成性小円形細胞腫瘍、6例の淡明細胞肉腫および各3例ずつの胞巣型横紋筋肉腫、低分化滑膜肉腫、神経芽腫のホルマリン固定パラフィン組織切片で間期核を対象としたFISH解析を行った。FISH解析の結果、ユーイング肉腫/PNET、線維形成性小円形細胞腫瘍、淡明細胞肉腫の小円形細胞腫瘍群ではEWS遺伝子変異の検出率は90%と高感度であった。その他の腫瘍群にはEWSの異常はなく、FISH解析の特異度は100%であった。このFISH解析の利点と問題点として、EWS遺伝子変異を共通するユーイング肉腫/PNET、線維形成性小円形細胞腫瘍および淡明細胞肉腫の診断上価値が高い。その際、転座のパートナー遺伝子までは同定できないが、一つのプローブでバリアント融合遺伝子を含めてEWS変異を同定できるメリットがある。ただし、標本の固定状態は結果に大きな影響を及ぼし、脱灰標本ではFISHシグナルの検出が難しい。したがって、実際の診断に際しては、特に診断が困難な症例では、RT-PCR法と併せた遺伝子診断の多面的アプローチが必要である。さらに、ユーイング肉腫/PNETと同様に、小児に好発する代表的な小円形細胞腫瘍である横紋筋肉腫の亜型診断におけるFISH解析の有用性を明らかにする目的で、33例の横紋筋肉腫を対象にFKHR(13q14)DNAプローブを用いたFISH解析を行った。胎児型横紋筋肉腫のFISHシグナルの検出率は94.7%(18/19)、胞巣型に特異的なFKHR遺伝子変異を示す分離シグナルは100%(18/18)陰性であった。一方、胞巣型の検出率は92.8%(13/14)、分離シグナルは92.3%(12/13)に陽性であった。以上の結果から、胎児型および胞巣型横紋筋肉腫におけるFISH解析は検出率、陽性率ともに高く、亜型診断における有用性が高いと判断される。病理形態学的な鑑別が難しいEWSR1変異(転座)が共通するユーイング肉腫およびその他の小円形細胞腫瘍の病理診断のために、EWSR1 DNAプローブを用いて16例のユーイング肉腫、6例の線維形成性小円形細胞腫瘍、6例の淡明細胞肉腫および各3例ずつの胞巣型横紋筋肉腫、低分化滑膜肉腫、神経芽腫のホルマリン固定パラフィン組織切片で間期核を対象としたFISH解析を行った。染色体22q12領域に存在するEWSR1遺伝子に対するEWSR1二色分離プローブは、EWSR1遺伝子の5'側からイントロン4まで約500kbをオレンジで標識したプローブと、EWSR1遺伝子の3'側約1100kbをグリーンで標識したプローブの二つのDNAプローブからなる。

二つのプローブの間には7kbのギャップがあり、この中のイントロン7から10までにEWSR1遺伝子の転座の切断点が含まれている。したがって、転座(遺伝子変異)のない細胞ではオレンジとグリーンの二色のシグナルが融合した状態で観察されるが、EWSR1遺伝子を巻き込んでキメラ遺伝子が形成される腫瘍細胞では、一つのEWS遺伝子に転座が生じた結果オレンジとグリーンの二色が分離したシグナルパターンが認められる。FISH解析の結果、ユーイング肉腫、線維形成性小円形細胞腫瘍、淡明細胞肉腫の小円形細胞腫瘍群ではEWS遺伝子変異の検出率は90%と高感度であった。その他の腫瘍群にはEWSの異常はなく、FISH解析の特異度は100%であった。このFISH解析の利点と問題点として、EWS遺伝子変異を共通するユーイング肉腫、線維形成性小円形細胞腫瘍および淡明細胞肉腫の診断上価値が高い。その際、転座のパートナー遺伝子までは同定できないが、一つのプローブでバリアント融合遺伝子を含めてEWS変異を同定できるメリットがある。ただし、標本の固定状態は結果に大きな影響を及ぼし、脱灰標本ではFISHシグナルの検出が難しい。したがって、実際の診断に際しては、特に診断が困難な症例では、RT-PCR法と併せた遺伝子診断の多面的アプローチが必要である。ユーイング肉腫/PNETと同様に、小児に好発する代表的な小円形細胞腫瘍である横紋筋肉腫の亜型診断におけるFISH解析の有用性を明らかにする目的で、33例の横紋筋肉腫を対象にFKHR(13q14)DNAプローブを用いたFISH解析を行った。胎児型横紋筋肉腫のFISHシグナルの検出率は94.7%(18/19)、胞巣型に特異的なFKHR遺伝子変異を示す分離シグナルは100%(18/18)陰性であった。一方、胞巣型の検出率は92.8%(13/14)、分離シグナルは92.3%(12/13)に陽性であった。以上の結果から、胎児型および胞巣型横紋筋肉腫におけるFISH解析は検出率、陽性率ともに高く、亜型診断における有用性が高いと判断される。さらに、細胞遺伝子学的特徴が異なる二つの腫瘍、すなわち胃に発生した胃腸管間質腫瘍GISTと後腹膜に生じたユーイング肉腫/PNETが同一患者に認められたまれな症例を経験した。前者に対しては、遺伝子変異解析の結果、PDGFRα遺伝子のエクソン18の点突然変異が認められた。臨床的に、後腹膜腫瘍はGISTの再発・転移であるのか問題となったが、EWSR1(22q12)DNAプローブを用いたFISH解析によって、EWSR1遺伝子再構成が検出され、ユーイング肉腫/PNETの診断を確定することができた。これら二つの腫瘍の細胞遺伝子学的な関係は明らかでないが、それぞれの腫瘍に対する治療は異なることから正確な組織診断は重要であるといえる。
光ファイバ/フォトニック結晶導波路の偏光無依存高効率光入出力結合

光ファイバからフォトニック結晶導波路への結合効率50%(従来25%)が得られる二等辺三角形穴を同心円状に配置した新規ブレーズ型素子の設計を行った.また,半導体微細加工技術を用いて素子作製を試み,電子顕微鏡観察により形状が確認できたが,光学性能評価までは至らなかった.一方,1次元周期構造に入射面が溝方向に平行になるように斜め入射すると,50%の高効率な偏光無依存結合素子となることを新たに計算で確かめた.光ファイバからフォトニック結晶導波路への結合効率50%(従来25%)が得られる二等辺三角形穴を同心円状に配置した新規ブレーズ型素子の設計を行った.また,半導体微細加工技術を用いて素子作製を試み,電子顕微鏡観察により形状が確認できたが,光学性能評価までは至らなかった.一方,1次元周期構造に入射面が溝方向に平行になるように斜め入射すると,50%の高効率な偏光無依存結合素子となることを新たに計算で確かめた.本研究目的は,光ファイバとフォトニック結晶導波路の偏光無依存高効率光入出力結合である。本年度は,その前段階としてまず,1次元格子を用いた偏光依存光結合素子の実現を目指した。申請後,より高効率な結合素子として,新たに三角形状浅溝を並べた形の横方向ブレーズ型素子の設計を行い,従来構造による25%の結合効率から50%まで改善できることを計算で確かめた。この構造をもとに,素子の試作,および評価を進めていくこととした。光結合素子の格子部分の浅溝構造とフォトニック結晶貫通空孔の位置決めは非常に重要であるため,両者を一括で作製する方法について検討した。具体的には,フォトマスクを用いて,格子部分のみにフォトレジストの凸パターンを作製し,その上に電子線レジストを塗布し,基板上につけたマークにあわせて,格子部分とフォトニック結晶パターンを電子線描画することで,両者を一括でパターン作製し,その後エッチングをすることで,格子部分はフォトレジストがあるため,浅溝エッチングが行われ,フォトニック結晶部分は貫通エッチングが可能となる。一連のプロセスの確認を行ったが,素子作製まではいたらなかった。今後は,素子作製まで行い,評価実験を行う。また,計画に挙げていた偏光無依存型の2次元格子の設計,作製,評価を目指す。光ファイバとフォトニック結晶導波路の偏光無依存高効率光入出力結合に関する研究を行った.昨年度は,まず偏光依存光結合素子として三角形浅溝を並べた横方向ブレーズ型素子の設計を行い,光ファイバからの入力を100%としたとき, 50%の結合効率(従来構造25%)が得られることを計算で確かめた.今年度は,トポロジー最適化により,フォトニック結晶導波路入り口形状を変化させることで,さらに1dB以上の効率向上,全体として55%以上の結合が可能なことを計算で示した.素子作製については,特に重要となる基板上のマークに合わせた凸パターン露光を試みたが,現有の装置では基板とマスクを密着させたときに3μm程度の位置ずれ(必要精度1μm)が生じてしまうことが分かった。これは,凸パターン露光にも, EB描画を行うことで改善可能であるが,まず素子完成まで達成するために,貫通型の横方向ブレーズ型素子とフォトニック結晶導波路の同時作製を試みた.その結果,素子の完成まで至ったが,格子部分をエアブリッジ化したために,サンプルによってはクラックが発生してしまうことが分かった.これは,格子の三角形溝同士が非常に近接しているためであり,溝配置を工夫することで改善できると思われる.なお貫通型素子の結合効率は,計算によると30%程度と従来構造の25%よりも大きい.通常のEBプロセスで,ある程度の効率が得られると予想され,今後のフォトニック結晶導波路発展に寄与するものと思われる.また,横方向ブレーズ型素子の偏光無依存化について検討したが,三角形溝では実現が困難なことが分かった.しかし,設計の過程で,単純な1次元周期構造にコニカルマウント配置で斜め入射すると,適切な入射角において偏光無依存となることを新たに計算で確かめた.作製が容易な1次元周期構造による偏光無依存化のインパクトは大きい.