hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
物質の極限状態の理論的研究

その成果はすでに何編かの論文で発表しているが、特に有効自由度がどのように変化するかという問題に焦点を当てて、エントロピーの変化が有効自由度の変化に伴ってどう起こるかという問題について行った研究の成果を欧州原子核研究機構(CERN)の理論部のセミナーで発表し、セミナー参加者と有意義な議論を行った。CERN滞在中は、今後の研究課題について、特にバリオン密度が有限の領域にどのようなアプローチをすべきか検討を行った。熱力学的には、エントロピーとバリオン密度は対称的な役割を演じ、クォーク・ハドロン転移の全容を理解する上でどちらも重要なパラメータであるが、有限バリオン密度領域については研究が遅れている。その主な理由は、格子ゲージ理論によるQCDからの統計力学的なアプローチに限界があるためと、今日の加速器実験で情報が得られる領域が低バリオン密度領域であることにある。一方、最近の中性子星の質量の観測データは核物質の状態方程式が異常に「硬い」ことを示唆しており、その理論的理解にも新しいアプローチを必要としているように思われる。有限バリオン密度の相転移の問題は、今後の研究の重要な課題である。なお、CERN滞在中は、放送大学の番組の海外ロケにも参加し、CERNの関係者6名に取材を行った(この期間の滞在費は放送大学から支出)。この機会を利用して、私がこれまで関わってきた研究分野で最先端の研究を行っている研究所の活動を取材し、それを放送大学で放送される番組の中で紹介できたのは、非常に有意義であった。極限状態におけるハドロン相からクォーク相への転化の理論的記述を、カイラル対称性を内包した、クォーク閉じ込めの有効模型(PNJL模型)を用いて行った。高エネルギー原子核衝突で実現されるようなバリオン密度が小さい状況では、低温相はカイラル対称性の自発的破れにより発生する質量の小さいπ中間子やK中間子のボソン的熱励起によって満たされ、温度が上がると非閉じ込め転移によりクォークのフェルミオン的熱励起に変わることを示した。この時、π中間子やK中間子はクォークとその反粒子からなる集団運動として記述され、励起自由度のボソンからフェルミオンへの変化がどのように起こるかをエントロピーの変化に注目して記述した。有効理論を用いたクォーク・ハドロン相転移の研究についても、また高エネルギー原子核衝突の初期過程に関する研究も、今年度の目標はほぼ達成されたと考えている。前者の研究では、念願の課題であったバリオンの記述において新しい突破口が開かれたと考えている。後者の研究では、初期状態に現れる強い場の取り扱いにおいて新しい解析的な計算結果がでた。この結果は、これまでよく知られていた摂動領域と非摂動領域の解を内挿するものであり、荷電粒子の対生成の物理の理解を深めた。松井は、未完成の研究の成果を論文としてまとめる。新しい職場で、これまでのように学生を使って数値計算を行うことは難しくなったが、既に導出した方程式の数値解を自身で求め、その結果とその考察を論文に含める。また、これまでの研究で入れられていなかったバリオン間相互作用の効果を導入する拡張を検討する予定である。理論核物理有効理論を用いたクォーク・ハドロン相転移の記述の研究では、温度が上昇していった時バリオンがどのように融けるか、この模型の枠内で数値的に詳しく検討する。まだ、ハドロン間の相互作用をどう取り入れるかが今後の重要な課題となる。高エネルギー原子核衝突の初期過程の研究では、強い場の存在がその後の系の発展、特に流体描像と繋がる局所熱平衡にいたる非平衡過程にどのように影響するかが元々の我々の問題であった。
棘皮動物オーリクラリア幼生の繊毛帯変形過程から脊索動物神経系の起源を検証する

本研究では、棘皮動物有柄ウミユリ類トリノアシ幼生の発生過程の神経系の形成について、より詳細な解析を行なうために、棘皮動物遊在類の神経細胞を広く認識することが知られる抗体を用いて、オーリクラリア型幼生からドリオラリア型幼生の時期における繊毛帯の形成と再編成過程について神経系の挙動の網羅的な記載を試みた。さらに、比較の為に、ウミユリ綱に属するニッポンウミシダ、及び、棘皮動物遊在類のマナマコを用いて同様な実験を行なった。トリノアシ幼生では遊泳幼生初期から前方で神経細胞が出現し、ドリオラリア幼生になると前方によく発達した幼生神経節が形成された。また、ドリオラリア幼生期には上皮神経網が体全体に出現したが、着底間近になると消失した。この上皮神経網は半索動物等の成体の上皮神経網と相同な可能性が考えられ、脊索動物を含む新口動物全体の体制進化を考察する上で重要な指標となる。ニッポンウミシダの神経形成は、ドリオラリア幼生期にトリノアシと同様なパターンが見られたが、上皮神経網はみられない。マナマコではオーリクラリア幼生期に繊毛帯を裏打ちする神経が確認された。ドリオラリア幼生でも繊毛環にそって神経系がみられた。ニッポンウミシダ、マナマコともに幼生神経系は発生の進行とともに消失し、成体神経系はそれとは独立に形成された。このことは、棘皮動物共通祖先でも幼生神経系が成体神経系に取り込まれなかったことを示唆し、この二つの神経系が系統発生上独立に獲得された可能性が考えられる。
アルツハイマー病の神経細胞変性におけるGABA 受容体の関与に関する研究

アルツハイマー病(AD)脳における神経細胞変性機序の解明を目的に以下の幾つかの検討を行った。1.GABA受容体の発現を調節するUbiquilinの変化の検討。軽症のAD患者脳では、神経細胞が抵抗性を示すCA3領域でubiquilinの発現は増強したが、高度ADでは海馬全域で著明に低下した。このことからubiquilinはAD脳の神経細胞に対して抵抗性を与えている可能性が考えられた。2.アミロイドイメージングでみられるアミロイド所見と、剖検脳におけるアミロイド染色との関連の検討。本結果からアミロイドイメージングで検出されないアミロイド沈着があることを報告した。3.PET研究から早期ADで障害が報告されているセロトニン1A(5HT1A)受容体についての組織学的検討。結果として1A受容体は、海馬病変が高度に至るまで比較的保たれた。しかし高度のADでは1A受容体は神経細胞脱落を反映し著明に減少した。今後βアミロイドの沈着と興奮毒性の関連についての検討が重要である。アルツハイマー病(AD)の神経細胞変性の機序を解明するため、神経伝達系関連蛋白質の変化について検討した。剖検脳の海馬を用いたセロトニン1A受容体抗体の発現に関する検討から、AD海馬においてセロトニン1A受容体の発現は、海馬病変が高度に至るまで比較的保たれることが示唆された。しかしながら、高度のADではセロトニン1A受容体は著明に減少した。さらにセロトニン1A受容体の低下と神経原線維変化形成との関連を検討したところ、その両者に関連は見られず、神経原線維変化の形成はセロトニン1A受容体の発現に影響しないことが示唆された。一方セロトニン1A受容体の発現は神経細胞の減少と関連していた。これまでAD患者にPETを用いてセロトニン1A受容体の発現を検討した報告がいくつかあるが、本研究結果からPETでのセロトニン1A受容体の減少は、神経細胞脱落を反映している可能性が推察された。この研究結果については、現在投稿準備中である。さらに今回Dopamine and cyclic AMP-regulated phosphoprotein, relative molecular mass 32,000(DARPP-32)という、ドパミン、グルタミン酸、GABA伝達系など多くの神経伝達系の機能を調節している蛋白質についてAD海馬を用いて検討した。その結果、AD脳ではグリア細胞におけるDARPP-32の染色性が増強し、さらに神経原線維変化も陽性に染色された。この結果はADの変性過程にDARPP-32が関与することを示唆している。現在さらに詳細な検討を継続している。セロトニン1A受容体は、認知機能に関係するだけではなく、神経可塑性に重要な役割を担っていることが近年明らかになってきた受容体である。したがって、セロトニン1A受容体の変化を検討することは、AD脳における神経細胞の変性機序を検討する上できわめて重要である。そこで本研究ではアルツハイマー病剖検脳海馬におけるセロトニン1A受容体の変化について免疫組織化学的に検討した。対象は16例のアルツハイマー病患者と、生前、認知機能障害を認めなかった4例の対照群の剖検脳海馬である。海馬の薄切切片を作成し、その上でセロトニン1A受容体の特異抗体を用いて、通常のABC法による免疫染色を行った。対象を、神経原線維変化の出現量や分布によって定めるBraak分類によって分類し、アルツハイマー病変の強さとセロトニン1A受容体の変化の関連を検討した。その結果、対照群(Braak stage I&II)のセロトニン1A受容体の染色性は、CA1やsubiculumのニューロピルで非常に濃く、CA3やCA4では薄かった。CA3および4では少数の非錐体型の神経細胞の細胞体や突起も陽性に染色された。Braakstage III&IVの中等度群では、対照群と比較して染色性に変化は見られなかった。しかしBraak stage V&VIの、海馬に高度に神経原線維変化がみられ大脳皮質にも神経原線維変化がみられる高度群では、およそ半数の例でCA1領域のセロトニン1A受容体の染色性が低下した。この低下は神経細胞減少の程度と一致した。今回の検討からセロトニン1A受容体はアルツハイマー病変が進行しても比較的保たれることが示唆された。

アルツハイマー病(AD)の病態仮説として、アミロイド仮説がもっとも有力とされるが、それだけでは神経細胞変性を説明できないのが現状である。我々は興奮伝達系が神経細胞変性に関連するという仮説(興奮毒性仮説)に基づき、研究を進めてきた。今回は抑制性神経伝達系の代表的な存在であるGABA伝達系の障害について検討した。UbiquilinはGABA受容体の発現を調節する蛋白質である。この蛋白質の変化はGABA受容体を介した抑制性神経伝達系の障害をもたらすことが考えられる。そこでAD患者の剖検脳海馬におけるubiquilinの発現を免疫組織化学的に検討した。その結果ubiquilinは認知機能が正常の高齢者では海馬全域に強く発現した。AD病理が始まるとAD脳で神経細胞が抵抗性を示すCA3領域でubiquilinの発現はさらに増強した。しかし高度ADでは海馬全域でubiquilinの発現は著明に低下した。このことからubiquilinはAD脳の神経細胞に対して抵抗性を与えている可能性が考えられた。これらの知見について現在投稿準備中である。また脳内のβアミロイド沈着と神経細胞変性の関連を検討するための予備調査として、アミロイドイメージングでみられるアミロイド所見と、剖検脳におけるアミロイド染色との関連を検討した。その結果、アミロイドイメージングで検出されないアミロイド沈着があることを報告した。アミロイドイメージングのより正確な評価にむけてさらなる検討が必要と考えられる以上の検討から、興奮毒性と神経細胞変性との関連について新たな知見を発見できた。興奮毒性を改善するAD治療薬が昨年上市されたこともあり、AD脳における興奮毒性の解明は今後ますます重要になると考えられる。
全波長領域対応背面照射型CCD検出器の開発と応用

この4年にわたる本研究を通じて,可視,真空紫外及びX線域の分光計測に使用した背面照射型CCD検出器は順調に動作し,原理的に,使用波長領域に制約がないことを実験的に検証した.特に真空紫外域では可視光を利用した分光器の焦点調整に大きく役立ち,研究の進展に飛躍的な進歩をもたらした.本研究で検証された安定した感度特性及び良好な空間・時間分解というCCDの特性は,今後様々な研究分野で役立つものと期待される.可視域では背面照射型CCD検出器と従来型のImage-intensifier(I.I.)+Photo-diode-array(PDA)型検出器の検出特性を比較した.光照射下での誤動作による検出器の瞬時破壊,検出感度の経時変化,スペクトルの裾野部分の切れ,位置分解能,ダイナミックレンジ,時間分解能,安定性,S/N比等全ての点で背面照射型CCD検出器は圧倒的に優れていた.真空紫外域では背面照射型CCD検出器とMicro-channel-Plate(MCP)+PDAを真空紫外分光器に取り付け比較した.結果は可視分光の場合と同様,比較にならないほどCCD検出器は優れた性能を有していることを確かめた.特に,従来では検出器動作中の真空度悪化による検出器の破壊が常に問題であったが,CCDの応用で完全に克服された.また,可視光を用いた結像面の調整はCCDの使用で圧倒的に簡便になった.X線領域では背面照射型CCD検出器とガス比例計数管の特性を比較した.X線領域ではプラズマの電子温度の変化によりX線スペクトルの放射強度が大きく変化する.結果として検出器のダイナミックレンジがX線領域での分光計測の限界を決定していた.X線分光に検出器としてCCDを応用した結果,従来型の比例計数管と比較して,ダイナミックレンジが1000倍以上拡大した.これまでダイナミックレンジ不足により,イオン温度計測における誤差が大きな問題となっていたが,CCDを応用することによりこれを完全に解決することに成功した.この4年にわたる本研究を通じて,可視,真空紫外及びX線域の分光計測に使用した背面照射型CCD検出器は順調に動作し,原理的に,使用波長領域に制約がないことを実験的に検証した.特に真空紫外域では可視光を利用した分光器の焦点調整に大きく役立ち,研究の進展に飛躍的な進歩をもたらした.本研究で検証された安定した感度特性及び良好な空間・時間分解というCCDの特性は,今後様々な研究分野で役立つものと期待される.可視域では背面照射型CCD検出器と従来型のImage-intensifier(I.I.)+Photo-diode-array(PDA)型検出器の検出特性を比較した.光照射下での誤動作による検出器の瞬時破壊,検出感度の経時変化,スペクトルの裾野部分の切れ,位置分解能,ダイナミックレンジ,時間分解能,安定性,S/N比等全ての点で背面照射型CCD検出器は圧倒的に優れていた.真空紫外域では背面照射型CCD検出器とMicro-channel-Plate(MCP)+PDAを真空紫外分光器に取り付け比較した.結果は可視分光の場合と同様,比較にならないほどCCD検出器は優れた性能を有していることを確かめた.特に,従来では検出器動作中の真空度悪化による検出器の破壊が常に問題であったが,CCDの応用で完全に克服された.また,可視光を用いた結像面の調整はCCDの使用で圧倒的に簡便になった.X線領域では背面照射型CCD検出器とガス比例計数管の特性を比較した.X線領域ではプラズマの電子温度の変化によりX線スペクトルの放射強度が大きく変化する.結果として検出器のダイナミックレンジがX線領域での分光計測の限界を決定していた.X線分光に検出器としてCCDを応用した結果,従来型の比例計数管と比較して,ダイナミックレンジが1000倍以上拡大した.これまでダイナミックレンジ不足により,イオン温度計測における誤差が大きな問題となっていたが,CCDを応用することによりこれを完全に解決することに成功した.本年度はCCD素子を購入して分光用検出器として動作させることを目的として研究を進めた.市販の検出器は高価で且つ購入後CCD素子や回路系を改造するのは不可能なので,背面照射型CCD素子を浜松ホトニクス(株)から購入し,それを動作させる回路系とペルチェ素子による冷却系を製作した.全体を統一し組上げを完了した.可視光を用いて検出器の動作試験を行ったところ回路系の雑音が多く,16ビット(約65,000カウント)の性能を発揮することが出来なかった.このためコンデンサー等を新たに加え,またケーブル等も新替えもしくは配置換えを行って対処したところ相当な雑音の軽減に成功した.ペルチェ素子で冷却を行って更なる雑音の軽減に努力し,現在のところノイズはおおよそ10-20カウント/チャンネル程度となっている.得られた性能は市販の高性能なCCD素子には及ばないが,強度の高いスペクトル線を観測するには計測上全く問題はなく,本研究を遂行する上で十分な結果が得られたものと判断できる.今後研究の進展に伴って改善を加えていくこととした.またこれらのCCD素子から得られた信号をデータ処理する為のUNIXマシンを核融合科学研究所所有のパーソナルコンピューターを利用して整備完了した.これら一連の作業の後今回製作したCCD検出器を可視分光器に取り付けることにより,LHD第4サイクル実験の終盤(2001年1月)には無事可視スペクトルを得ることに成功した.

まずは当初予定していた本計画の初年度の目標を達成したと考える.本年度は昨年度までにおおむね計測可能となったCCD検出器の安定動作とX線領域への計測拡張を目指した.安定動作に関しては1.ハードウェアに関する改良(特に冷却用ペルチェ素子の電源容量の増大とコネクター類のノイズ対策)2.ソフトウェアに関する改良(特にコンピューター動作OSをwin-NT4.0にした)3.電気系統に関する改良(特にトリガー系のTTL信号を幅2msとした)を行った.結果としてCCD検出器はそのデータ取得,データ転送及びデータ処理を含めてほとんど誤動作しなくなり,安定に計測を継続できるようになった.電源系統にフィルターと無停電電源を挿入することで落雷等に起因する瞬間停電に対しても計測を中断することなく,安定に動作させることが可能となった.また,得られたデータについても自動的に記憶装置のミラーリングを実施することにより,格段と安全性を向上させることが出来た.X線領域への計測拡張に関してはCCD検出器をLHDに設置されているX線結晶分光器に取り付け,背面照射型と前面照射型(従来型)の検出特性の比較を行った.その結果,お互いの感度に大きな差は見られなかった.言い方を換えると,可視光用の従来型CCD検出器でも今回行った3-5keVのX線領域では(ArXVII及びTiXXIヘリウム様共鳴線に相当)十分な感度を確保することが可能であった.もう少しエネルギーの低いX線であればお互いの感度に大きな差が見られたものと考えられる.従って,比較的透過力の強い(可視用CCDの前面を覆っているSiO_2の薄膜を容易に透過できる)X線のみを単独に観測するのであれば,比較的高価な背面照射型CCD検出器を選択する必要はないかもしれない.しかしながら,背面照射型CCD検出器でも前面照射型と同じような検出感度を得ることが可能であることを確認できたので,これまでの研究の結果として,可視及びX線領域で遜色なく背面照射型CCD検出器を用いてプラズマ計測に応用可能であることを実験的に証明した.来年にはこれを真空紫外領域に適用し,その特質を実験的に確かめることとする.本年度は昨年度までに計測可能となったX線領域CCD検出器の高速サンプリング(高時問分解能計測)の試行と安定動作への改善,真空紫外領域への計測拡張を目指した.CCD検出器の高速サンプリングについては素子それぞれが有する電荷移動等に関する特性が異なる為,限界値をはっきりとは確定できないが,一応5msを目標とした.それに伴う改良点としては1.電荷の高速移動とCPUの高負荷による発熱を軽減(特に冷却用ペルチェ素子の電源容量の増大と高冷却化)2.高速サンプリングに対応したソフトウェアの改良3.高速サンプリング時の電荷移動の異常の有無の検査を行った。以上の事柄を実行した結果,10msのサンプリングでは全く問題なく動作させることに成功した.また,5msサンプリング時には5万カウント/ch以上の計数時にスペクトルの歪みを若干観測したので,ソフトウェアで計数率の上限を設定することとした.真空紫外領域への計測拡張に関してはCCD検出器をLHDに設置されている3m及び20cm直入射真空紫外分光器に取り付け,背面照射型と前面照射型(従来型)の検出特性の比較を行った.
無脊椎動物に含まれる抗菌性ペプチド群及びタンパク質群の構造解明と作用機構の研究

カブトガニ血球細胞に含まれる小顆粒由来の成分S2の構造と機能カブトガニ体液中には、哺乳類のマクロファージ、好中球などに相当する顆粒細胞があって、その細胞質は大・小2種の顆粒で満たされている。両顆粒には、リポ多糖(LPS)や真菌細胞壁成分の(1→3)-β-D-グルカンによって活性化される体液凝固因子やレクチン、抗菌性タンパク質などが選択的に貯蔵されている。最近、小顆粒成分の一つの8kDaタンパク質(S2と命名)を新たに同定したが、本年度は、その生物活性を調べるとともに、構造解析を行った。S2のグラム陰性菌に対する抗菌活性は、すでに大・小顆粒に見い出したタキプレシンや、anti-LPS factor、big defensinより弱いものの、固相化LPSに対して有意の結合活性を示した。また、グラム陰性菌を強く凝集する活性が見い出された。従って、S2はLPS結合活性と細菌凝集活性を有する抗菌物質といえる。次にS2のcDNAクローニングを行い、その全塩基配列(527bp)を決定したところ、73残基の成熟タンパク質のアミノ末端側に22残基のシグナル配列が存在した。また、タキプレシンやbig defensinの前駆体に見られるプロペプチドはないが、S2のC-末端Thrは、タキプレシン同様アミド化されていることが判明した。S2は、植物キチナーゼのキチン結合部位と弱い配列相同性を示したが、5個存在するジスルフィド結合を全て決定した結果、その結合様式はキチナーゼとは異なった。
新規リン利尿ホルモンの標的分子解明と高リン血症治療法の確立

慢性腎不全患者は、糖尿病性腎症の著しい増加や社会の高齢化により年々増加の一途をたどり、現在20万人を数えている。このほとんどが血液透析患者であり、長期透析患者では高リン血症が予後を左右する重要な問題となっている。慢性腎不全患者における治療には、活性型ビタミンDやリン結合薬によりコントロールが試みられているが多くの問題点が残されており、臨床の場では安全なリン吸収阻害剤が切望されている。しかしながら、血中リン濃度の変化がもたらす各組織における分子シグナルやリン濃度を調節する真の作用機序は明らかではない。本研究は新規リン利尿ホルモンの標的分子とその調節系を解明するものである。生体内のリン調節はおもに腎臓で行われ、腎近位尿細管に存在するNa依存性リン酸トランスポーター(NaPi)が重要な役割を果たしている。食餌性のリンおよび副甲状腺ホルモン(PTH)はNaPiの刷子縁膜から細胞質へのエンドサイトーシスを誘導し、リンの再吸収を阻害する。我々はNaPiのエンドサイトーシスに関与する領域に結合する蛋白質が、食餌性リン並びにPTHのシグナルを伝える分子であると考えた。そこで本分子を同定するために、yeast two-hybrid法を用いてラット腎皮質ライブラリーのスクリーニングを行った。その結果、NaPiに特異的に結合する分子PEX19を同定した。さらにその分子の機能解析を行った結果、食餌性リン・PTHに応答し、NaPiのシグナルを伝える分子である可能性が示唆された。またリン代謝に重要な働きをすると考えられているPHEX遺伝子は、ショウジョウバエにも保存されており、下等な生物からほ乳類に至るまで、共通したリン代謝調節機構が存在することが明らかになった。これらの研究は慢性透析療法患者に使用できる安全なリン代謝改善薬の開発につながるものと期待できる。慢性腎不全患者や糖尿病性腎症の患者では、一般に高リン血症が高頻度に観察され、本病態は骨障害や異所性石灰化をもたらすことから予後を左右する重要な問題になっている。また慢性腎不全患者における治療には、活性型ビタミンDやリン結合薬によりコントロールが試みられているが、多くの問題点が残されている。よって、臨床の場では慢性透析療法患者20万人に使用できる安全なリン吸収阻害剤が切望されている。本研究は新しいリン調節系を支配するFGF23の機能とその調節系を解明するものである。これらの研究は慢性透析療法患者に使用できる安全なリン代謝改善薬(リン吸収阻害薬)の開発につながるものと期待できる。小腸および腎近位尿細管におけるリンの再吸収は主にNaPi type IIa/type IIbによって行われているが、食餌性のリンおよび副甲状腺ホルモン(PTH)はtype IIaの刷子縁膜から細胞質へのエンドサイトーシスを誘導し、リンの再吸収を阻害する。NaPiのエンドサイトーシスに関与すると思われる領域と結合する蛋白質が食餌性リン並びにPTHのシグナルを伝える分子であると考えられる。よって本分子を同定するために、yeast two-hybrid法を用いてラット腎皮質ライブラリーのスクリーニングを行った。その結果、エンドサイトーシスを起こすtype IIaに特異的に結合する分子を同定した。今後、FGF23など他のリン調節分子との関連性を検討し、またリンの代謝異常が見られるモデル動物、Hypマウスや副甲状腺切除動物等を用いて解析を進める。
拡張性に優れたコンパクト構造のマイクロ波無線電力伝送用レクテナの研究

本研究では、電源のユビキタス化への第一歩となる基礎的な無線電力伝送システムに不可欠なディバイスのレクテナの提案とその研究を行う。アンテナ部と直流変換回路部を一体構成し、さらにはディファレンシャル動作をするレクテナを提案する。このレクテナは、平面アンテナと高周波回路を有効的に組み合わせることで、機能性と拡張性を持つ非常にコンパクトな構成となり、さらには、ディファレンシャル動作により、高い変換効率が得られる。提案しているレクテナをアレーの基本ユニットとした、DCアレーとRFアレーについて検討した。また、その基本ユニットに工夫を加え、さらなる高効率化や多機能化を行い、良好な結果を得た。本研究の目的は、電源のユビキタス化への第一歩となる基礎的な無線電力伝送システムの基となるレクテナの提案とその実用性の検証である。本研究では、我々がすでに提案した平面アンテナと高周波機能回路とを融合させる技術を活用することで、平面アンテナと高周波回路を有効的に組み合わせが可能になり、機能性と拡張性を持つ非常にコンパクトな構成となる。その結果、高い変換効率のレクテナが得られる。平成25年度は、24年度の成果を用いてその拡張性について検討を行う計画であった。まず、基本ディファレンシャルレクテナユニットの構成の検討を行った。その基本ユニットは2つのマイクロストリップアンテナ素子と1個の整流用ダイオードをディファレンシャルで動作するように配置したレクテナである。ここでは、アンテナ素子数を3素子に増やし直列になるよう配置し整流用ダイオード2個をそれぞれの素子間に接続しディファレンシャルで動作するレクテナを提案し、その特性を調べた。このレクテナユニットは、3つの素子を直列にすることで高電圧を生じさせる特徴を持つ。さらには、このユニットを直並列接続にし、高効率のレクテナを製作し実験的にその特性を調べ、良好な結果を得た。また、基本ディファレンシャルレクテナユニットを"口"形状に接続した構成のレクテナアレーを提案した。一般的には、RF無線電力伝送では、アンテナの偏波面と到来電波のそれを一致させる必要があり、ミスマッチで伝送特性が低下する。ここで提案したレクテナアレーは、電波の偏波面の不一致による伝送効率の低下を抑え、偏波面によらず効率よくエネルギーを変換できることを特徴としている。このレクテナアレーの特性を実験的に調べ、偏波角によらず、良好なRF-DC変換特性が得られることを確かめた。平成24年度は、レクテナユニットの基本特性を調べ、動作原理を導き出し、さらには高出力のためのユニットアーレについて検討する計画であった。まず、提案するレクテナの基本形について、その特性を詳細に調べた。その結果、レクテナのアンテナ部の給電線と整流回路を構成する回路の特性インピーダンスが、最も電力変換効率の関係していることが分かった。特性インピーダンスにより電力変換効率が変化し、最大の変換効率が得られる値があることを明らかにし、電力密度が0.034mW/m2の非常に微弱な場合において、約45%の極めて高効率のRF-直流電力変換効率が得られることが分かった。これは、本研究で提案したレクテナの構成が、コンパクト構造で高効率の性能を持つことを示している。さらに、このレクテナユニットのアレー化について検討を行った。最も単純なアレー構成として、2ユニットのアレーの直列、並列接続について検討した。直列接続することで2倍の電圧、並列接続することで2倍の電流を得ることができた。一般のレクテナでは、高出力を得るためにアンテナ部の拡張によるRF領域で電力合成が行われるが、この場合給電回路における損失が変換効率を下げる。本研究では、DC領域で電力合成が可能であるために、損失を増やすことなくレクテナの拡張に見合った高出力が得られることが明らかになった。平成26年度は、24年度と25年度の成果を用いてその拡張性について検討を行う計画であった。

25年度に提案した基本ディファレンシャルレクテナユニットを"口"形状に接続した構成のレクテナアレーを引き続き検討した。このレクテナは、電波の偏波面の不一致による伝送効率の低下を抑え、偏波面によらず効率よくエネルギーを変換できることを特徴としている。25年度は実験によりその特性を評価したが、26年度は等価回路を導き出し、その妥当性を確認し、計算による特性の検討を行った。その結果、偏波角によらず、良好なRF-DC変換特性が得られることを、電磁界シミュレーションでも確かめた。更に高効率化をめざし、レクテナ拡張のために基本ユニットの最適化のための検討を行った。受信用アンテナと整流用のダイオードとの良好なインピーダンスマッチングを得るために、その特性を解析と実験で調べた。整流回路に適切なインピーダンスの短絡型スタブを付加することで、変換効率が向上することが分かった。これにより、前年度までに明らかにした拡張性のあるレクテナの性能をさらに、向上させることが可能となる。本研究で提案している平面アンテナと高周波回路を有効的に組み合せたレクテナが、機能性と拡張性を持つ非常にコンパクトな構成となり、高いRF-DC変換効率が得られることを示した。アンテナ工学当初の計画では、提案するレクテナの基本形について、その素子を多数RFアレーしたレクテナの検討を行う計画であったが、RFアレーを構成した場合、素子数の増加とともに給電回路の損失が増え、変換効率が低下することが分かった。そこで、基本ディファレンシャルレクテナユニットを発展させ新しい構成の拡張型レクテナユニットの2種類を提案し、その検討を行った。新しく提案したレクテナの特性は、実験的にのみ検討を行った。電磁界シミュレータを活用し解析することで、動作原理まで解明できたと思われる。しかしながら、新しい拡張型ディファレンシャルレクテナ構成は、高電圧の発生を実現するレクテナと偏波角に依存しないレクテナであり、従来の基本ディファレンシャルレクテナユニットの高性能化に成功した。当初の計画では、提案するレクテナの基本形について、アレー素子配列間隔、給電回路の特性インピーダンス、直流リターン兼高調波抑圧回路や負荷抵抗値などとレクテナの変換効率特性との関係とレクテナの詳細な動作原理を導き出す予定であった。計画では、解析の手段として電磁界シミュレータを利用する予定であったが、実際には実験で行った。しかしながら、基本特性を詳細に解析でき、電力変換効率が給電回路と整流回路の特性インピーダンスに最も関係していることを明らかにし、最適値を示すことができた。これらの解析により、レクテナの基本動作原理を分析できた。また、レクテナユニットのアレーの検討も初年度の計画にある。基本レクテナユニットの直列接続、並列接続についてシミュレーションと実験で検証することを計画としていた。本年度は、ユニットの直並列接続について実験的に検討を行い、提案のアレー方式が有効であることを確かめ、実験のみの検証であったが、その実効性を示せた。前年度までの研究結果を基に拡張型レクテナユニットの最適設計を行い、ユニットの直並列接続の大規模拡張について検討する。
嚥下流動解析と嚥下困難者支援へのその応用

以下のような成果が本年度の研究から得られた。1.正面及び側面からのX線嚥下造影撮影の結果から、時間的に変化する食塊の3次元的形状を近似的に抽出し、その形状変化から食塊内の流動及び応力状態を数値解析により算出する手法を開発した。2.硬軟2種類のバリウムゼリーの実測粘弾性特性に基づいて、嚥下流動解析を行った。食塊と咽喉内壁面との摩擦は唾液の効果を考慮した動摩擦と静摩擦からなる定義式によりモデル化し、モデル定数は実測結果に基づいて決定した。解析結果は近似的に造影撮影結果と一致し、本解析手法の有効性を検証できた。3.上記の咽喉部の嚥下流動解析を口腔内の咀嚼までを含めたより一般的な解析とするため、歯型模型とMRI人体断層画像から口腔部の数値解析用のモデル作成を行った。食品についても、多様な食品に対応できるように、歯による圧縮と破断を表現できる食塊の力学モデルを新たに考案し、グミ状の食塊についてその有効性を検証した。4.超音波断層撮影を微細気泡が混入した炭酸水に対して実施し、微細気泡が食塊の画像コントラストを著しく高め、本方法がX線被爆の心配のない安全な誤嚥検出法の一つとなる可能性を示すことが出来た。5.嚥下障害者用液状食品の粘度を定量化し、介護の質を高める目的でとろみ計の開発を進めた。とろみ計の開発は主としてテクノエイド協会の支援の下で実施し、次年度に協力企業が中心となって商品化する予定である。
肝内および肝外転移を有する進行肝細胞癌に対する遺伝子治療法の確立

これらの実験ではtranscriptional tartgetingによる効果が示されたもののAFPプロモーター活性が弱いために十分な治療遺伝子を発現することが出来なかった。そこでCre-loxPシステムを用いて、肝癌に特異的で強力に発現するベクターを作製した。これによって培養細胞およびマウス腫瘍において高い遺伝子発現が得られ、とりわけ肝内および肝外の転移病巣においても十分な発現が得られた。しかしこのCre-loxPの系では2種類のウイルスが同時に感染する必要があり、十分な発現のためにはMOI25以上の力価を要することも示された。こうしたことから投与ベクター量が大量となるため、アデノウイルス投与では問題が生じること示唆され、今後の問題点とされた。これに対し、さらにHVJリポソームといった安全性の高いベクターを用いた検討を行って検討したところ、複数回のベクター投与によって肝内に転移した肝癌を治療することが可能であった。このようにAFP遺伝子を用いたtranscriptional targetingによって肝内および肝外に転移した進行肝癌の治療が可能であることが示唆された。ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ(HSV-TK)遺伝子を治療遺伝子とするアデノウイルスベクターを作製した。HSV-TKの発現はαフェトプロテインの発現調節領域を用いて行った。このαフェトプロテインの調節領域はエンハンサーを2個、サイレンサーを6個つないだものを用い、短いDNA断片としただけでなく、肝癌における特異性を高めた。またこの発現調節領域の発現量は十分でないことが、これまでの検討で明らかにされてきたため、Cre-loxPの発現コントロールを導入した。また発現検討のために、LacZを発現遺伝子とするベクターも作製した。各種の培養細胞における検討に加え、ヌードマウスにおける肝癌移植モデルを用いた。皮下移植モデルに加え、脾臓より癌細胞を注入し、全身転移モデルを作製した。Cre-loxPを用いた発現システムでは極めて高い活性が得られ、特異性もよく保たれていた。また皮下移植モデルへの直接の注入だけでなく、全身転移モデルではマウス尾静脈から注入し、全身投与の検討を行ったが、LacZの発現は、肝内の転移巣や肺内の転移巣にもみられた。こうしたことより、このアデノウイルス、αフェトプロテイン、Cre-loxPのシステムの有用性が考えられた。HSV-TKを用いたベクターでも培養細胞における高い発現が得られ、細胞障害性も優れていた。全身転移モデルにHSV-TKベクターを注入し、現在その効果を検討中であるが、全身転移モデルの作製自体の安定した作製に時間を要している。これらの実験ではtranscriptional tartgetingによる効果が示されたもののAFPプロモーター活性が弱く十分な治療遺伝子を発現することが出来なかった。これによって培養細胞およびマウス腫傷において高い遺伝子発現が得られ、とりわけ肝内および肝外の転移病巣においても十分な発現が得られた。しかしこのCre-loxPの系では2種類のウイルスベが同時に感染する必要があり、十分な発現のためにはMOI 25以上の力価を要することも示された。これに対し、さらにHVJリポソ一ムといった安全性の高いベクターを用いた検討を行いて検討したところ、複数回のべクター投与によって肝内に転移した肝癌を治療することが可能であった。
Y染色体連鎖遺伝を示すB細胞欠損症の解析

1, B細胞欠損機序の解明B細胞欠損雄マウスと同腹雌マウスの骨髄pre-pro B細胞を用いて、B細胞分化に関与する分子群の発現をリアルタイムPCR法により比較検討した。その結果, B細胞分化に必須であるEBF, E2Aの発現がB細胞欠損マウスの骨髄pre-pro B細胞では有意に低下し,一方, Id2の発現はB細胞欠損マウスでは同腹の雌マウスと比べ4倍程高いことを見いだした。これら遺伝子の発現異常がB細胞欠損の原因であるかどうかを検索するために, EBF cDNA, E2A cDNAあるいはId2 shRNAをB細胞欠損マウス由来の造血幹細胞にレトロウイルスベクターで導入し, Rag2欠損マウスに移植した。移植5週後にEBFを導入した造血幹細胞からB細胞の分化が確認できた。しかし、E2A cDNAおよびId2 shRNA導入では効果はみられなかった。以上より、EBFの低発現がB細胞分化異常の主要因であることが示唆された。B細胞欠損マウスにおいて、NK細胞の欠損もみられることを新たに発見した。骨髄においてNK細胞の分化を解析したところ、NK細胞に分化する最初の段階に停止したことが明らかになった。以上の結果からNK細胞とB細胞の分化に関与する共通な因子の存在が示唆された。J Immunol誌に成果を発表し、さらなる解析を現在も進行中である。したがって、おおむね順調といえる。現在の方向性を維持する。1)Y染色体上の遺伝子異常の同定FISH解析によりB細胞欠損マウスのY染色体の構造が異常であることが分かった。そこで,疾患発症マウスと正常マウスからゲノムDNAを採取し,Y染色体のエキソームシークエンス解析を行った。その結果について現在解析中である。また,本来なら分化段階にしか発現しないY染色体由来遺伝子がB細胞分化過程で異所性に発現することによってB細胞が分化異常になる可能性を検討するため,B細胞欠損雄マウスと同腹の雌マウスからB細胞を採取し,Y染色体上の遺伝子の発現様式を比較した。しかし,両者の発現様式に明らかな違いは認められなかった。2)B細胞欠損機序の解明リアルタイムPCRの実験により,B細胞分化に必須であるEBF,E2Aの発現がB細胞欠損マウスの骨髄pre-pro B細胞では有意に低下し,一方,Id2の発現はB細胞欠損マウスでは同腹の雌マウスと比べ4倍程高いことを見いだした。これら遺伝子の発現異常がB細胞欠損の原因であるかどうかを検索するために,EBF,E2AおよびId2のshRNAをB細胞欠損マウスの造血幹細胞にレトロウイルスベクターで導入し,Rag2欠損マウスに移植した。移植して10週目の時点では末梢血中にB細胞は認められなかった。今後,16週の時点で解析を行う予定である。また,欠損マウスでは,B細胞分化はpre-proB細胞からpro Bへの分化段階で停止したことから,欠損マウスと同腹雌マウスの骨髄からpre-pro Bをソーティングし,micro array解析を行う予定である。1)Y染色体連鎖遺伝の解析B細胞欠損マウスと野生型マウスの脾臓細胞由来ゲノム(それぞれn=3)を用いて、Y染色体のエクソームシークエンスを行った。しかし、両者の遺伝子配列において有意な差は認められなかった。2)B細胞欠損機序の解明B細胞欠損雄マウスと同腹雌マウスの骨髄pre-pro B細胞を用いて、B細胞分化に関与する分子群の発現をリアルタイムPCR法により比較検討した。その結果,B細胞分化に必須であるEBF,E2Aの発現がB細胞欠損マウスの骨髄pre-pro B細胞では有意に低下し,一方,Id2の発現はB細胞欠損マウスでは同腹の雌マウスと比べ4倍程高いことを見いだした。これら遺伝子の発現異常がB細胞欠損の原因であるかどうかを検索するために,EBF cDNA, E2A cDNAあるいはId2 shRNAをB細胞欠損マウス由来の造血幹細胞にレトロウイルスベクターで導入し,Rag2欠損マウスに移植した。

以上より、EBFの低発現がB細胞分化異常の主要因であることが示唆された。B細胞欠損マウスにおいて、NK細胞の欠損もみられることを新たに発見した。骨髄においてNK細胞の分化を解析したところ、NK細胞に分化する最初の段階に停止したことが明らかになった。以上の結果からNK細胞とB細胞の分化に関与する共通な因子の存在が示唆された。EBF,E2AおよびId2のshRNAをB細胞欠損マウスの造血幹細胞にレトロウイルスベクターで導入してみたが,感染効率が低いため,いろいろ工夫を試みた。EBF遺伝子導入によりB細胞分化がレスキューできることを証明し、B細胞欠損のメカニズムの一端を明らかにした。この結果は、本免疫不全マウスのB細胞分化異常を理解するための重要な知見である。その意味で、本研究はおおむね順調に進展していると言える。J Immunol誌に成果を発表し、さらなる解析を現在も進行中である。したがって、おおむね順調といえる。(1)シークエンス結果解析B細胞欠損マウスを野生型マウスと比較し,バリアント配列とfusion geneの検索を行う予定であるB細胞欠損マウスと同腹雌マウスのpre-pro B細胞において,違う発現量を示す遺伝子を検索し,レトロウイルスベクターで導入した後B細胞分化がレスキューされるかを検討する予定である。NK細胞欠損メカニズムの解明からBとNK細胞の共通な分化因子を探索する予定である。現在の方向性を維持する。
イングランド復讐劇の常套的悪役の近代初期性：反価値の人格化表象の文化史的研究

2018年度の研究成果の詳細および調査の詳細は以下の(1)(4)の通りである。(1)プロタゴニストとtyrant(暴君)とアゴーン的対立は古典演劇由来であり、現代の様々なドラマ的メディアに受け継がれている点を、論文「小人とは誰か:『借りぐらしのアリエッティ』の少女の通過儀礼」(『宮崎駿が描いた少女たち』新典社2018年所収)にて分析。当課題の掲げる3つの問題について、2018年度に発表した4つの論文で検証を行い、結論を導き出している。3つの問題とは、[1]近代初期復讐劇への古典からの影響、[2]近代初期復讐劇のルネサンス的・近代初期的特徴、[3]現代の娯楽映画への近代初期復讐劇の影響、という3つの観点からの反価値の人格化表象の分析である。研究実績概要報告で挙げた(1)の論文では、上記[3]について、復讐的プロットにおける対立の図式を現代のアニメーション作品に見出し、復讐が通過儀礼の表象であるという結論に至った。(2)の論文では、人間の概念にかかわる人文主義的な価値尺度が、復讐劇の表象を形成している点を検証した。(3)の論文では、復讐劇の典型的アンタゴニストの人物造形は、文化的コンテクストにおいて当時の王権と人民の関係性にかかわるものである点を検証した。(4)の論文では、反権力という意味合いを帯びた正義の概念が、復讐劇の様式の古代から近代初期への継承において引き継がれたことを検証した。明らかにすべき問題として設定した3つのテーマについて、一定の究明は2018年度中にでき、また、発表の機会を得て公表も終えたため、当初の計画以上に進展しているといえる。引き続き、申請当初に設定した3つの問題点の究明に努める。2019年度は以下の3つの活動を予定している。(1)人間の条件ともいうべき、人文主義的な人間の観念へのアンチテーゼの表現が復讐劇の表象の多くを占めている点の検証のために、反人間性の表象にかかわる、近代初期の演劇作品を翻案した現代のSF映画を分析する。復讐という行為そのものが反人間性を象徴するという問題点を検証する。その議論を論文の形で、国際学会で発表する予定である。(2)復讐という近代初期社会の倫理的価値基準では受け入れられない行為が、復讐劇において断罪されている点に注目し、反価値の断罪について検証する。この研究も論文の形で、国際学会で発表する予定である。(3)研究協力者と研究代表者との3名で、当研究課題にかかわるシンポジウムを、学会が主催する会合の機会に行う予定である。2018年度の予算をすべて消化しなかったため、次年度使用額が生じた。2019年度は研究協力者の支出を予定しており、前年度の残金を使用する。
半導体微細プロセスによる表面超音波デバイス開発と強相関物性解明への応用

シリコン結晶中の点欠陥である原子空孔の観測とその電子状態解明は,基礎研究の側面に加え産業応用の立場からも重要である。原子空孔に束縛された電子は大きく拡がった縮退軌道をもち,極めて強い四極子-歪み相互作用をもたらす。半導体産業で用いられるシリコンウェーハでは,数10億個に1個の超希薄な原子空孔濃度であるが,超音波による弾性定数の低温ソフト化で観測可能となった。特に,デバイス動作層のシリコンウェーハ表層領域における原子空孔を表面弾性波によって観測した成果は,ますますデバイスの高性能化・高効率化が加速する半導体産業における微小欠陥制御技術の基礎的知見として有用であり,今後の発展が期待される。超音波で物質中に入射した歪み波は,電子やイオンの量子系がもつ電気四極子と結合してエネルギー利得を生む。そのため,量子系に電気四極子が存在すると,超音波の伝搬速度vの二乗と質量密度rの積で決定される弾性定数Cの温度依存性には,低温になるほど減少を示す1/Tに比例したソフト化が観測される。シリコン結晶の原子空孔は,その軌道半径が2 nmにも及び,極めて大きな四極子-歪み結合定数g=2.8x10E5 Kをもつので,10E12-10E13 cm-3と超希薄に存在する原子空孔を超音波計測で観測できる。通常は,単結晶圧電素子を試料に接着し,結晶中を伝搬するバルク超音波を利用するが,産業界で用いられるシリコンウェーハでは,表層領域やバルク領域の品質を高度に制御して製品化しており,次のステップとして表層を伝搬する表面弾性波(Surface Acoustic Wave)に着目した。SAWは櫛状電極による圧電素子(Inter Digital Transducer)をウェーハ表面に形成し,表面近傍に集中して伝搬する超音波を励起でき,超音波信号の発信および受信素子として利用できる。この要素技術は,微細化が1X nmからシングルナノへと進行するITデバイス製造企業からの要請に基づきデザインしたもので,世界で最初の実験に成功しウェーハでの評価法の実現可能性を示した。今後,原子空孔が核となって生成されるボイド(Crystal Originated Particle)や酸素析出物(Bulk Micro Defect)などの微小欠陥のデバイス特性への影響を理解し,制御することがこれまで以上に必要となる。エネルギー・環境社会を支える高性能デバイスを開発するために,結晶育成およびシリコンウェーハ製造での微小欠陥の高度な評価と制御の必要性が高まっており,原子空孔の超高感度計測に基づく欠陥制御の基盤技術開発を行う。ボロン添加CZシリコンインゴットのボイド領域で決定した原子空孔軌道の四極子-歪み相互作用の大きさgが,Pv(原子空孔優勢領域)やPi(格子間シリコン優勢領域),およびAOP(異常酸素析出)領域においても同等の大きさであることを,各領域での弾性定数C44の低温ソフト化の解析により明らかにした。また,従来の研究において,単原子空孔は不安定とされてきた結果を踏まえ,5年前の実験において弾性定数の低温ソフト化を示した試料を用いて,経時変化を調べた。その結果,5年前の実験結果を再現した。これにより,産業界で用いられる10E12-10E13 cm-3の超希薄に存在する原子空孔は,室温程度の環境では極めて安定であることを明らかにした。次に,ボロン添加シリコンウェーハの表層評価を行う上で,研究室での物性実験レベルから,産業界での利用を想定した超音波計測のマルチチャンネル化を行った。4系統の同軸ケーブルを実装した既存の大型希釈冷凍機を用いて,逐次切換えによる計測技術を導入した。これにより,今後大型プロジェクトによるプロトタイプ開発で目指す高スループット計測に必要なハードウェアの基本設計の一つを確立した。産業技術総合研究所のスーパークリーンルームの利用を目途に,口径200 mmおよび300 mmのシリコンウェーハ上に形成するZnO圧電薄膜製造とIDT作製について,表層領域での厚み方向依存性について計測するため,IDTのデザインルールを2.5 umから0.5 umまで実施するためのプロセス決定を製造装置メーカーのアルバックと行った。ウェーハ枚葉でのプロセス単価が400万円と高額なため,今後のプロジェクトでコストダウンを図る必要がある。また,グローバルウェーハズ・ジャパンとの共同研究において,これまでのIT用ボロン添加シリコンに加え,パワーデバイス用途のリン添加シリコンの予備的実験を開始した。超音波で物質中に入射した歪みは波動として伝搬し,電子系がもつ電気四極子と結合してエネルギー利得を生む。そのため,電子系に電気四極子が存在すると,超音波の伝搬速度vの2乗と質量密度rhoの積で決定される弾性定数Cの温度依存性には,低温になるほど減少を示す1/Tに比例したソフト化が観測される。これを低温ソフト化とよぶ。シリコン結晶の原子空孔は,その軌道半径が2 nmにも及び,極めて大きな四極子-歪み結合定数g=2.8x10E5 Kをもつので,10E12-10E13 cm-3の希薄に存在する原子空孔を観測できることがこれまでの研究から明らかとなっている。

超音波法による弾性定数測定には,通常ニオブ酸リチウムなどの単結晶圧電素子を試料に接着し,結晶中を伝搬するバルク超音波を利用するが,産業界で用いられるシリコンウェーハでは,表層領域やバルク領域の品質を高度に制御して製造しているため,表層を伝搬する表面弾性波(Surface Acoustic Wave)に着目し,表面弾性波によるシリコンウェーハの弾性定数測定に適用し,原子空孔軌道が電気四極子を持つことによる低温ソフト化と磁場依存性の観測に成功した。微細化が進む半導体産業では,ナノレベルの微小欠陥であるボイド(Crystal Originated Particle)や酸素析出物(Bulk Micro Defect)などの制御がますます重要な課題となっている。原子空孔はこれらの微小欠陥の生成因子であることが知られているが,原子空孔そのものを観測できていなかったため定量評価には至っていない。そこで,超高感度超音波計測による原子空孔の観測に基づき,原子空孔軌道の強相関物性を明らかにし,次世代半導体産業で要請されている微小欠陥制御の基盤技術開発につなげる。前年度までに,ボロンドープシリコン結晶における原子空孔軌道のもつ巨大な四極子と歪みとの相互作用の結合定数の大きさが,シリコンインゴット育成時に発生するPv(原子空孔優勢)領域,Pi(格子間シリコン優勢)領域およびAOP(異常酸素析出)領域で同等であることを弾性定数C44の低温ソフト化の実験データについて四極子感受率の解析により,低温ソフト化量に対する原子空孔濃度の関係を結合定数g=2.8x10E5 Kとして整理可能であることがわかった。また,低温ソフト化が観測されるには,立方対称を保った原子空孔軌道の存在が必要であるため,5年の経時変化を追跡した実験を行い,低温ソフト化を確認し,室温では少なくとも原子空孔軌道の量子状態が安定に存在することを確かめた。これをもとにH28年度は,希釈冷凍機を用いたボロンドープシリコンウェーハの1GPa静水圧下での10E-5オーダーの微小な低温ソフト化の観測に初めて成功した。静水圧下での四極子-歪み相互作用の結合定数は,常圧下での結合定数の大きさに比較して減少傾向が見られた。静水圧力下では大きく広がった原子空孔軌道間の波動関数が近づくので,圧力下で相互作用がどのように変化するのかは,原子空孔軌道の強相関物性を議論する上で重要な意味があるため,実験データの高精度化を含めて今後の課題である。10E-5程度の微小ソフト化を精度良く定量評価し,利用価値を高くするには,データの再現性および複数試料のデータの集積が必要である。そのため,シリコン結晶の経年変化や実験データの再現性の検討のための複数回の実験が必要であったが,新潟大学に設置のヘリウム液化システムの長期故障により,液体ヘリウムの供給停止が半年以上に及んだ。これにより当初計画の低温超音波実験が一部実施できず,進捗にやや遅れが生じたため研究期間を延長した。シリコンは現代社会を根幹から支える半導体の基盤材料である。情報用デバイスは微細化のトレンドがシングルナノレベルへ進行し,電力変換などに用いられるパワーデバイスは,高耐久性,高信頼性の要求が一層高まるなど,各種デバイス基板として用いられるシリコンウェーハの高品質化が依然として重要課題となっている。本研究では,我が国が誇る最先端のシリコンウェーハ中に極僅かに存在する原子空孔を観測することにより,原子空孔が生成要因である微小な2次欠陥の制御を目指している。ボロン添加シリコンでは,電荷状態V+が実現しスピン軌道相互作用によって磁性をもつガンマ8基底が実現され,超音波による歪み波と結合する原理により,弾性定数の低温ソフト化を調べることで,原子空孔濃度の定量評価が可能である。
光干渉断層法による冠動脈石灰化の画像診断の構築と治療器具の開発

平成28年度は(1)研究で使用する冠動脈イメージデータの収集、(2)収集したデータの管理システムの構築、(3)画像データを元に三次元的に画像を再構築する、などを行う予定であった。そのため、本年度前半に日本心血管インターベンション学会総会での情報収集、データ管理のための記録媒体の購入を行った。また、取得した画像データを匿名化したものを利用して、光干渉断層法に関する成書の原稿も執筆することができた。以上のように研究を準備している段階であったが、研究代表者が10月に急遽米国へ留学することになった。研究代表者が不在となるため今回取得した予算は規定により使用できず、そのため今回取得した科研費を使用した研究は中止することに至った。今回立案した研究自体は本学で継続されるため、今後の進捗状況をみながら研究代表者や研究内容を少し変更して再度科研費の申請を行う予定である。
モノサイクリックカーボンクラスターの合成とフラーレン生成機構の解明

フラーレンの化学における未解決の重要な問題のひとつはその生成機構である。最近、C10C30のモノサイクリックカーボンクラスターが二量化、三量化によりバイサイクリック、トリサイクリッククラスターとなり,これらが一挙に分子内環化することによってフラーレンが生成するというモデルが提唱された。本研究ではフラーレン生成機構におけるモノサイクリックカーボンクラスターの役割を解明するため、特定の構造をもつ有機化合物前駆体からモノサイクリックカーボンクラスターを選択的に発生させることによって、その構造を分光学的に検証するとともに、それらの多量化によるフラーレン生成の可能性について検討した。1.効率よくモノサイクリックカーボンクラスターを与える前駆体として[4.3.2]プロペラトリエンが縮環したデヒドロアニュレン型分子を設計し、C12、C16、C18、C20、およびC24の前駆体となる化合物を合成した。2.上記の前駆体のレーザー脱着マススペクトルを測定したところ、インダンカチオンの脱離が起こり、各々対応するモノサイクリックカーボンクラスターの陰イオン種が発生することを見いだした。また少量ながら、モノサイクリックカーボンクラスターが二量化あるいは三量化した化学種が生成することも見いだした。これらの構造とフラーレン生成機構との関連については現在検討中である。3.C18の前駆体については溶液中の光分解を行い、生成する不安定中間体を捕捉することにより,光分解条件下でもインダンの脱離が起こることを明らかにした。アルゴンあるいは水素マトリックス中での光分解よって発生するC18の分光学的同定および構造研究について検討している。