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最近の研究成果

地震発生周期 2017年10月18日発表

地震発生周期解明の手掛かりとなる地球化学プロセスの計算モデル構築-石英脈の形成が地震の発生周期に関係している可能性を提唱-

プレート境界付近の巨大分岐断層沿いに形成される岩石の亀裂内で石英が析出する時間を算出する新しい計算モデルを開発した。そして、岩石の亀裂を埋める石英の析出反応が巨大分岐断層の活動に影響を与える可能性を提唱した。地下で岩石亀裂が閉じる現象は、岩石中の水の分布や圧力の上昇に寄与すると考えられている。地震を引き起こす断層周辺での水の圧力上昇は地震につながるとも言われている。また、地下の熱と水を源とする地熱エネルギーの持続的な利用には、岩石中の熱水の溜まる場所や量を知ることが重要である。石英析出反応による地下深部環境の時間変化の見積もりを可能にした本研究成果は、地震の活動周期の予測や地熱エネルギーの持続的利用につながる可能性があると期待される。

岩石亀裂を石英が埋めるまでの時間の計算結果の図(左)と石英脈の顕微鏡写真(右)

がん個別化医療 2017年10月23日発表

不均一ながん細胞群の形態を指標として分離-新たながん検査法の開発へ期待-

マウス乳がん由来細胞4T1Eを、ハイドロゲルに包埋した三次元培養下での形態を指標として複数のサブポピュレーションに分離したところ、形態ごとに異なる性質を示すサブポピュレーションが得られ、得られたサブポピュレーションが異なる薬剤感受性を示すことを確認しました。

光分解性ゲルを用いた細胞分離方法の図

モデル動物 2017年9月12日発表

脳卒中後に生じる痛みを解明し治療するためのモデル動物を確立-"最悪の痛み"の克服を目指して-

脳卒中後に生じる痛みである脳卒中後疼痛のメカニズムの解明や、脳卒中後疼痛のために開発した治療法を評価するためのモデル動物を開発した。今回、モデル動物であるサルの脳で、皮膚に触れたときの感覚の情報(体性感覚情報)を中継する視床の後外側腹側核に局所的な脳出血を作成し、感覚刺激に対する逃避行動を調べた。脳損傷が安定してから数週間経過した後には、脳損傷前は逃げることがなかった軽い触覚や温度を与えたときにも逃げる様子が見られたことから、アロディニアと呼ばれる症状が生じたと考えられた。これまで、げっ歯類をモデル動物とした研究は複数あったが、いずれもアロディニアの発症に至る時間経過がヒトと異なっていた。今回の研究はヒトに近い脳を持つサルをモデル動物としており、また実際にヒトの患者に近い病態が得られたため、世界で最もヒトの病態に近い脳卒中後疼痛モデル動物であるといえる。このモデルを用いることで、脳卒中後疼痛を引き起こすと考えられている不適切な脳の変化の解明や、この病気を根治する治療法の開発につながる可能性がある。

脳卒中後疼痛のメカニズムの解明や、治療効果の評価につながる可能性のあるモデル動物の図

シックハウス症候群 2017年10月23日発表

ホルムアルデヒドの発生を繰り返し検知できる小型センサーを開発-シックハウス症候群予防に向けたホルムアルデヒド常時監視システムの実現に期待-

シックハウス症候群の原因となるホルムアルデヒドを継続的にモニタリングできる小型センサーを開発しました。従来は、測定ごとに検知タグの交換が必要でしたが、ホルムアルデヒドに曝されると導電性が変化し、清浄な空気で導電性が元に戻るセンサー材料を開発することで継続的なモニタリングが実現しました。スマートフォンなどと組み合わせることで、ホルムアルデヒドガスの発生を常時検知するシステムの実現が期待されます。

試作したホルムアルデヒドの発生を常時監視する小型装置の写真

情報通信ネットワーク 2017年9月28日発表

シリコンフォトニクスによる新しい光ネットワークの実運用を開始-超高精細で超低遅延の映像サービスなどの実用化へ期待-

ダイナミック光パスネットワークと呼ばれる新しいネットワーク技術の開発を進め、今回そのテストベッドを東京都内に構築し実運用を開始した。従来の光ネットワークでは、電子ルーターを用いているため、通信量に比例して消費電力が増大する。一方、今回のシステムでは、光スイッチにより信号を光のまま振り分けるため、通信量によらず超低消費電力で通信できる。また、4K/8Kなどの超高精細映像を遅延少なく非圧縮伝送でき、それによって実現する遠隔共存は、医療や教育、産業などの幅広い分野で革新を引き起こすほか、AR/VRなどを活用したeスポーツなどの新産業創出の契機になることが期待されている。今回のテストベッドは都内の既設の未使用光ファイバーを利用した。ユーザーの要求に基づき、任意のユーザー間を光回線(光パス)でつなぐ回線交換型の光ネットワークである。数万人規模のユーザーに対応するには高性能な光スイッチが多数必要となる。シリコンフォトニクス技術による光スイッチは、信頼性が高く、小型・低消費電力で大量生産に適しているが、実用面での課題が多く、これまで実験室での検証にとどまっていた。今回、光スイッチの多くの課題が解決でき、実環境で安定に動作するレベルに達したため、今回のテストベッド実運用を初めて実現した。

ダイナミック光パスネットワークの概念図

地震発生周期 2017年10月18日発表

地震発生周期解明の手掛かりとなる地球化学プロセスの計算モデル構築-石英脈の形成が地震の発生周期に関係している可能性を提唱-

プレート境界付近の巨大分岐断層沿いに形成される岩石の亀裂内で石英が析出する時間を算出する新しい計算モデルを開発した。そして、岩石の亀裂を埋める石英の析出反応が巨大分岐断層の活動に影響を与える可能性を提唱した。地下で岩石亀裂が閉じる現象は、岩石中の水の分布や圧力の上昇に寄与すると考えられている。地震を引き起こす断層周辺での水の圧力上昇は地震につながるとも言われている。また、地下の熱と水を源とする地熱エネルギーの持続的な利用には、岩石中の熱水の溜まる場所や量を知ることが重要である。石英析出反応による地下深部環境の時間変化の見積もりを可能にした本研究成果は、地震の活動周期の予測や地熱エネルギーの持続的利用につながる可能性があると期待される。

岩石亀裂を石英が埋めるまでの時間の計算結果の図(左)と石英脈の顕微鏡写真(右)

結晶欠陥検出 2017年9月21日発表

透過電子顕微鏡画像から結晶欠陥を容易に検出する技術を開発-欠陥の分布表示で次世代半導体のデバイスプロセス技術の改良を促進-

結晶の透過電子顕微鏡画像から欠陥を検出できる画像処理技術を開発した。近年、半導体の性能・寿命を保証するため、半導体デバイスの製造時に発生する構造欠陥を精密に制御するプロセス技術の確立が求められている。原子レベルの欠陥は、従来、透過電子顕微鏡で撮影された高分解能原子配列画像を人が観察して評価していたが、高倍率にするほど視野が狭くなるため、広い領域で欠陥を評価するには非常に手間が掛かっていた。今回開発した技術は、結晶の透過電子顕微鏡画像の広い領域で欠陥を容易に検出できる画像処理である。この技術を次世代パワーデバイスとして期待されている窒化ガリウム(GaN)半導体の透過電子顕微鏡画像に適用したところ、画像全体で欠陥の一種である転位の分布を評価することができた。開発した技術は、半導体デバイスの製造プロセス改良への貢献が期待される。

透過電子顕微鏡画像から転位を可視化する技術の図

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