hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
聴覚中枢ニューロン群における動的時間情報処理

無麻酔除脳ネコにおいて、調和および非調和成分からなる複合音刺激に応答する下丘中心核フィールドポテンシャルの記録を行った。種々の複合音に対する定常的な振動応答が観察され、その周波数は刺激音の変調周波数、2純音成分の差分周波数に一致した。振幅変調音に対する振動応答に比べその周波数パワーは小さいものの、周波数変調音に対しても明らかな振動応答が認められた。従って、この振動応答は音波形の周期性に対する時間符号化と解釈された。また、変調周波数に一致した周波数の純音刺激に対しては振動応答は生じなかったことから、内耳の非線形性による結合音等に由来する現象ではないことが示された。また、複合音を構成する各周波数成分の純音刺激に対しても、振動応答は生じなかったことから、この振動現象は、聴覚中枢における非線形処理過程によって生成されると考えられた。さらに、調和成分と非調和成分の振幅変調音刺激において、どちらも同程度の周波数パワーを持つ振動応答が生じ、その周波数はそれぞれ刺激音の振動周波数に一致した。従って、複合音刺激に対する振動応答の周波数と、その複合音刺激に対する心理応答であるピッチ知覚としてのmissing fundamental周波数が一致するのは、複合音が調和成分から成るときに限られることがわかった。非調和成分から成る複合音のピッチ知覚の神経メカニズムに関しては、さらなる音符号化機構の解明が不可欠であることが示唆された。音の時系列情報がどのような動的時間発火パターンとして神経符号化されるかを解明するため、無麻酔除脳ネコ下丘中心核における複合音刺激に対する電場電位応答波形の記録・解析を行った。振幅変調音、周波数変調音、擬似周波数変調音、振幅変調雑音、2純音合成音の複合音刺激に対して、いずれも定常的な振動応答が生じ、その周波数は刺激音の振動周波数もしくは2純音成分の差分周波数に一致した。振幅エンベロープ構造を持たない周波数変調音に対しても振動応答が生じたことより、この振動応答は、単なる音波形の振幅エンベロープ周期に限らず、広義の意味における音波形の時間的周期性に対する符号化であると解釈された。また、複合音を構成する各周波数成分からなる純音刺激および振動周波数に一致した周波数の純音刺激に対しては、振動応答が生じなかった。そのため、この振動現象は、聴覚中枢の神経集団における非線形過程によって生成されたものであると考えられた。さらに、調和および非調和成分からなる振幅変調音刺激に対して、どちらも同様の振動応答が生じ、その周波数はそれぞれ刺激音の振動周波数に一致した。従って、調和成分からなる複合音刺激に対する振動応答の周波数は、その複合音刺激に対する心理応答であるピッチ知覚におけるmissing fundamental周波数に一致するが、非調和成分からなる複合音刺激の場合は、振動応答の周波数はmissing fundamental周波数と解離することがわかった。ピッチ知覚の神経符号化メカニズムに関しては、さらなる音符号化機構の解明が不可欠であることが示唆された。
ビルハルツ住血吸虫の発癌性に関する研究

ビルハルツ住血吸虫症はアフリカを中心に広範に分布する蠕虫疾患で、膀胱静脈叢に成虫が寄生し虫卵を産下するため血尿・排尿障害などを引き起こす事が知られており、また膀胱癌の発生率上昇との関係が疫学的に示唆されている。しかし、発癌にいたるメカニズムは十分に明らかにされているとはいえない。今回我々は、ビルハルツ住血吸虫抽出物質の変異原性について、組換えサルモネラ菌を用いたウムテストと、チャイニーズハムスター肺線維芽細胞V79を用いたHGPRT遺伝子変異試験にて検討した。ウムテストは直接遺伝子の変異を検出する試験ではなく、細菌のSOS修復反応を司るumu遺伝子の発現をβガラクトシダーゼの活性を指標にして検出するもので、エームス試験と異なりヒスチジンを含む粗試料でも行える。また、HGPRT変異試験は、この遺伝子に変異が生じる結果6-TG含有培地で増殖可能となる細胞を検出するものである。ビルハルツ住血吸虫およびマンソン住血吸虫の成虫あるいは虫卵の抽出物質(PBS抽出あるいはクロロホルム/メタノール抽出)を上記の2つの方法にて検討したところ、ウムテストにおいては、検討した濃度範囲内では明らかな変異原性は観察されなかった。一方HGPRT変異試験では、ラットS9mix存在下(代謝活性化条件)高濃度(3-6mg protein/mL)のビルハルツ住血吸虫の成虫抽出物質(PBS抽出)でV79細胞を処理することによって、6-TG耐性変異コロニー数のわずかな増加が観察された。これらの結果より、ビルハルツ住血吸虫成虫及び虫卵中に明らかに変異原性を示す物質の存在を確認することはできなかった。もし変異原性物質があるとしてもきわめて弱いものであると考えられる。in vivoにおける発癌実験として、ビルハルツ住血吸虫に感染させたマウスおよびゴールデンハムスターを作成し、現在長期感染による影響を引き続き観察している。従来の動物を用いた発癌実験は一般的にラットが主として使用されてきた。その主な理由は実験動物の中でラットが癌化しやすい傾向をもっていることによる。しかしながら、ビルハルツ住血吸虫はラットへはほとんど感染しないため、通常入手できる実験小動物として、今回われわれが用いたマウスおよびゴールデンハムスターを使用せざるをえない状況にあった。マウスは本来発癌実験には適さない実験動物ではあるがビルハルツ住血吸虫の感染性を考慮すれば致し方ない。in vitroにおける発癌実験としてまず成虫や虫卵等の実験試料入手を目的とした感染動物の作成を行った。ビルハルツ住血吸虫の発癌性は虫卵由来物質に存在する可能性が指摘されている。そのため、ビルハルツ住血吸虫卵を大量に入手する必要があり、上記実験とは別にin vitro実験用試料入手を目的とした感染動物を作成した。また成虫由来物質についても検討を加える目的で成虫の回収もあわせて行った。これら感染動物からビルハルツ住血吸虫の虫卵および成虫を回収し、数日間培養後、培養上清中に分泌される物質について、および成虫あるいは虫卵抽出物質によるAmes Test等によるmutagenisityの検索、あるいは様々な方法によるtumor-promoting activityについては鋭意検討を加える予定である。ビルハルツ住血吸虫症はアフリカを中心に広範に分布する蠕虫疾患で、膀胱静脈叢に成虫が寄生し虫卵を産下するため血尿・排尿障害などを引き起こす事が知られており、また膀胱癌の発生率上昇との関係が疫学凶に示唆されている。

ウムテストは直接遺伝子の変異を検出する試験ではなく、細菌のSOS修復反応を司るumu遺伝子の発現をβガラクトシダーゼの活性を指標にして検出するもので、エームス試験と異なりヒスチジンを含む粗試料でも行える。また、HGPRT変異試験は、この遺伝子に変異が生じる結果6-TG含有培地で増殖可能となる細胞を検出するものである。ビルハルツ住血吸虫およびマンソン住血吸虫の成虫あるいは虫卵の抽出物質(PBS抽出あるいはクロロホルム/メタノール抽出)を上記の2つの方法にて検討したところ、ウムテストにおいては、検討した濃度範囲内では明らかな変異原性は観察されなかった。一方HGPRT変異試験では、ラットS9mix存在下(代謝活性化条件)高濃度(3-6mg protein/mL)のビルハルツ住血吸虫の成虫抽出物質(PBS抽出)でV79細胞を処理することによって、6-TG耐性変異コロニー数の増加が観察された。これらの結果より、ビルハルツ住血吸虫成虫の中に、代謝活性化によって哺乳類細胞に対し変異原性を示す物質の存在が示唆された。
キチン質の直接糖化に相乗効果をもたらす酵素及び因子の探索

放線菌由来のキチン結合タンパク3種類が、α-及びβ-キチンの酵素分解を爆発的に向上させることを明らかにした。最も効果的な組み合わせでは、24時間でキチン結合タンパクを添加しない場合の30倍もの二糖を生成量することができた。放線菌由来の粗酵素、及びSerratiamarcescensのキチン分解系を用いて、α-キチンを分解すると、結晶化度の低下に伴って糖化率が上がることを証明した。1)カニ殻を炭素源にした際のStreptomyces griseusから単離したRNAを材料に、Real-time PCRを行い、発現誘導される酵素を同定した。また、同培養条件で分泌されるメジャーなタンパクが、上記Real-time PCRで絞り込んだものと一致していることを明らかにした。候補のキチナーゼ、及びプロテアーゼ、キチン結合タンパクを絞り込んだ。2)候補酵素を大腸菌で発現させるためのベクター作成を終了した。組み換えタンパクの発現に成功したものに関して、精製条件を検討している。これまでに大腸菌によるキチナーゼ2種及びプロテアーゼ1種の発現に成功したが、これらの酵素は不溶性になってしまい、活性を持った形での精製が難しかった。発現系を変えたものを作成したが、大部分が不溶性画分に発現するのは変わらなかったため、若干可溶性画分に出てくる組換えタンパクの精製を試みている。さらに、大腸菌以外での発現用ベクターを作成中である。また、絞り込んだキチン結合タンパク4種のうち1種は可溶性画分に発現が認められ、精製法も確立したため、機能解析を進めている。3)カニ殻に対する相乗効果を調べる。効果的な組み合わせ、割合を明らかにする。組換えタンパクの相乗効果に関しては、精製法を確立した後に調べる。本研究の目的は、酵素によるキチン質の直接糖化に関わる因子を解明し産業応用に資することである。キチナーゼ・プロテアーゼを各々単離して、相乗効果が出るかどうかを観察し、最適な混合割合を見出すところまでを、期間内に行う。1)Streptomyces griseusより単離した3種類のキチン結合タンパク質の異種発現を行って、精製条件を決定した。キチナーゼに関しては、大腸菌及びブレビバチルスの系を用いて発現を試みたが、ほとんどのものが不溶性タンパクになったり、可溶性タンパクになっても十分な量が得られなかった。そこで、Serratia marcescencsのキチナーゼを使用することにした。2)得られた組換えタンパク質をS.marcescence由来の3種類のキチナーゼと組み合わせて、α-キチン、及びβ-キチンに対する相乗効果を調べ、効果的な組み合わせを明らかにした。最も効果的だったのはβ-キチンにChiCとキチン結合タンパクのうちのひとつを作用させた際で、1日後の糖化効率がキチン結合タンパクを添加しなかった際の30倍にも増加した。分解されにくいα-キチンでも、1日後の糖化効率は軒並み4-8倍に増加した。3)プロテアーゼの異種発現は難航しているが、市販のプロテアーゼを用いた予備実験を行ったところ、カニ殻のキチナーゼ分解にはプロテアーゼによる前処理が効果的であることが明らかになった。24年度は23年度までに明らかにしたSgCBP(Streptmyces griseus由来キチンバインディングモジュールfamily 33) 3つのキチン分解の促進効果に関して詳細な解析を行った。α-キチン、及びβ-キチン分解において効果的な酵素の組み合わせを明らかにし、最低限必要な酵素量を調査した。また、酵素反応における至的pHについて調査し、得られた結果から実用化に向けて最適な割合と組み合わせを提案した。SgCBPの添加によって、キチン分解酵素の量を減らし、分解スピードを上げられることが分かった。これらの結果については学会発表を行い、SgCBPのうちの一つ、SgCBP IVに関して論文執筆中である。また、前年度までの研究で、キチナーゼ同士を組み合わせた際の効果より、キチンを機械的に前処理したり、キチン結合ドメインをキチナーゼと組み合わせる方がキチンの酵素分解に多大な効果が得られることが分かったことから、酵素分解に効果的なキチンの物性を詳細に解析した。これに関しても学会発表を行い、現在論文を準備している。また、分子進化等を目標に、酵素分解に関わるアミノ酸残基に変異を入れた酵素も作成し、評価を始めた。このキチン結合ドメインに関してはまだまだ不明な点が多く、最近機能が明らかにされた相同遺伝子をもとに、構造解析等を行い、その機能を明らかにしていくためのさらなる研究を進めている。前年度の段階では酵素の精製で手間取っていたが、23年度で3種類のキチン結合タンパク質を生成し、3種類のキチナーゼと組み合わせた相乗効果を検出するに至ったことで、遅れを取り戻し、大きく進展したと言える。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度はプロテアーゼの精製を行って相乗効果が出るかどうかを観察したい。

キチン結合タンパク質に関しては、最適な混合割合に関しての検討を行っていないので、α、βそれぞれに最適な酵素液の混合割合を見出す。また、ポイントミューテーションを入れたキチン結合タンパク質を作成して機能を詳細に解析することも視野に入れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。
がん幹細胞・精子形成機構の免疫制御基盤

本研究において、大腸がん、子宮頸がん、肺がん幹細胞を分離し、cDNAマイクロアレイ法を用いてがん幹細胞の遺伝子発現を検討した。その結果、造腫瘍能が高いがん幹細胞には、正常臓器では精巣にのみ発現する遺伝子群が発現することを見出した。OR7C1, BORIS, SMCP, DNAJB8などである。重要な事に、これらの精巣関連分子は、がん幹細胞維持に極めて重要な機能を有する反面、免疫療法の標的となりうることを証明した。すなわち、これらの精巣関連分子を免疫療法にて標的することにより、がん幹細胞を治療できる可能性を示唆するものである。本研究期間において、ヒト初代培養がん細胞からがん幹細胞の分離を試みた。約50例程度のヒト大腸がん症例および約10例程度のヒト肺がん症例から得られたがん細胞を、スフェア培養法にて培養した。その結果、初代培養大腸がんから樹立したスフェア形成細胞は、比較対照群である血清存在下にて分化誘導を行った大腸がん細胞に比べ、高い造腫瘍能を示し、高い幹細胞関連分子(SOX2, Oct3/4, Nanog, ALDH1A1)発現を示した。また、肺がん初代培養細胞から得られたスフェアにおいても、高い幹細胞関連分子の発現を認めた。これらの結果から、ヒト初代培養がん細胞から、スフェア培養法を用いる事により、がん幹細胞を濃縮できた事が示唆される。同初代培養がん幹細胞を用いて、トランスクリプトーム解析を行う為、cDNAマイクロアレイ法にて網羅的遺伝子発現解析を行った。その結果、がん幹細胞特異的発現を示す遺伝子群を検出した。さらに、がん幹細胞特異的遺伝子群から、正常臓器では精巣にのみ発現する遺伝子群を抽出した結果、ヒト大腸がん幹細胞には、OR7C1, DNAJB8, BORIS、肺がん幹細胞にはBORISが発現することを見出した。また、OR7C1, DNAJB8, BORISにコードされるアミノ酸配列から、human leukocyte antigen (HLA)クラス1にコードされる候補抗原ペプチドをデザインし、それらの抗原ペプチド特異的細胞傷害性T細胞(CTL)を誘導した。これらの、新規がん精巣抗原特異的抗原ペプチドは、がん幹細胞標的免疫療法に有効である可能性が示唆される。本研究において、初代培養がん幹細胞株の樹立がカギとなる。平成27年度中に、ヒト大腸がんおよび肺がん細胞から、スフェア培養法を用いて、大腸がん幹細胞1株、肺がん幹細胞4株の樹立に成功した。また、大腸がん株1株および肺がん株1株のトランスクリプトーム解析を既に終えた。本トランスクリプトーム解析は、課題研究を遂行する上でのプラットフォームとなり、研究基盤が完成しつつあると考える。また、トランスクリプトーム解析から、本研究課題である、新規がん精巣抗原の探索が進みつつある。既に、OR7C1, DNAJB8, BORISといった新規がん精巣抗原分子に対するCTL誘導も成功しており、これらのがん精巣抗原は、がん幹細胞標的免疫療法の有力候補となる。平成28年度において、がん幹細胞標的療法におけるがん精巣抗原の意義を引き続き検討した。大腸がん細胞株からSide poulation (SP)細胞として分離した大腸がん幹細胞のをcDNAマイクロアレイ法にて網羅的遺伝子発現解析を行った。その結果、新規がん精巣抗原であるOR7C1の発見に至った。平成28年度においては、OR7C1特異的CTLがヒトがん幹細胞移植実験動物モデルにおいても、極めて高い抗腫瘍効果を示す事を確認した。siRNAを用いた遺伝子ノックダウン実験では、OR7C1が大腸がん幹細胞の機能維持に重要であることが示された。これらの内容はOR7C1が大腸がん幹細胞標的免疫療法の候補分子として極めて重要である事が示唆される。同内容をClinical Cancer Research誌に発表した。また、子宮頸がん幹細胞に発現するがん精巣抗原BORISが、肺がんにも発現する事を見出した。肺がん幹細胞にはBORISサブファミリー6が発現する事を見出した。さらに臨床検体を用いた検討では、BORISサブファミリー6発現が高い症例では有意に予後が悪い事を見出した。BORISサブファミリー6特異的CTLが肺がん幹細胞を有効に障害出来ることを見出した。当該内容は、肺がん幹細胞標的免疫療法においてBORISサブファミリー6が重要であることを示唆する。同内容をPLoSOne誌に発表した。これらの新規がん精巣抗原は、がん幹細胞の維持に重要な機能を有しており、がん幹細胞標的免疫療法の標的分子として理想的であると考えられた。これまで、ヒト大腸がん幹細胞、肺がん幹細胞、子宮頸がん幹細胞、卵巣がん幹細胞から精製したmRNAを用いて網羅的遺伝子発現解析を行ってきた。その結果、がん幹細胞にはOR7C1, DNAJB8, SMCP, BORISといった新規がん精巣抗原が発現する事を見出した。驚くべきことに、これらのがん精巣抗原は、いずれもsiRNAを用いてノックダウンすると、がん幹細胞維持に重要な働きを持っている事が示された。これらの研究結果は、治療抵抗性がん幹細胞に対して極めて期待できる標的分子である。また、免疫療法はこれらの候補分子を標的するのに理想的であると言える。MHCクラス1分子を発現しない精巣にのみ発現する分子だからである。今後これらの研究結果を背景に、がん幹細胞標的免疫療法の臨床応用への基盤としたい。

ヒト初代培養大腸がん細胞CRC21および、大腸がん細胞株SW480, HCT15, HT29, HCT116細胞、子宮頸がん細胞CasKi, TC-S細胞、ヒト肺がん細胞株SBC3, SBC5細胞からsphere培養、sidepopulation (SP)解析、ALDEFLUOR法を用いて、造腫瘍能が高いがん幹細胞を分離した。がん幹細胞における遺伝子発現をcDNAマイクロアレイ法にて網羅的に解析した。その結果、がん幹細胞には、精巣関連分子が発現する事を見出した。OR7C1, DNAJB8, BORIS, SMCPなどである。これらの精巣関連分子は、がん幹細胞および正常臓器には精巣のみに発現する、がん精巣抗原に分類される分子群である。大変興味深い事に、これらのがん精巣抗原をsiRNAを用いてノックダウンすると、がん幹細胞の減少がみられ、免疫不全マウスにおける造腫瘍能を阻害した。すなわち、がん幹細胞維持に重要な機能を有する事を示唆する。さらに、精巣関連分子にコードされる抗原ペプチドをデザインし、抗原ペプチド特異的細胞障害性T細胞(CTL)誘導を試みた。その結果、OR7C1, DNAJB8, BORIS特異的CTL誘導に成功した。がん精巣抗原特異的CTLをin vitroにてがん細胞と培養することにより、がん幹細胞を特異的に障害出来る事を確認した。さらに、免疫不全マウスヒト腫瘍移植モデルにおいて、がん精巣抗原特異的CTLを移入する事により、有意な抗腫瘍効果を発揮する事を見出した。これらの結果は、がん精巣抗原を免疫療法にて標的することにより、がん幹細胞に対する有効な治療となる可能性を示唆するものである。本研究において、大腸がん、子宮頸がん、肺がん幹細胞を分離し、cDNAマイクロアレイ法を用いてがん幹細胞の遺伝子発現を検討した。その結果、造腫瘍能が高いがん幹細胞には、正常臓器では精巣にのみ発現する遺伝子群が発現することを見出した。OR7C1, BORIS, SMCP, DNAJB8などである。重要な事に、これらの精巣関連分子は、がん幹細胞維持に極めて重要な機能を有する反面、免疫療法の標的となりうることを証明した。すなわち、これらの精巣関連分子を免疫療法にて標的することにより、がん幹細胞を治療できる可能性を示唆するものである。次年度以降では、先ずは、ヒトがんの多様性を考慮して、初代培養がん幹細胞株の樹立は継続して行う。大腸癌30ー40例程度、肺がん10例程度を目標とする。新たに樹立された初代培養がん幹細胞株および既に樹立したがん幹細胞株のトランスクリプトーム解析を進める。cDNAマイクロアレイ法を中心として行うが、次年度中に、RNA-sequence法にても解析を行う。トランスクリプトーム解析からの新規がん精巣抗原スクリーニングを行う。既にCTL誘導に成功したOR7C1, DNAJB8, BORISに関しては、抗原特異的CTLクローンを樹立する。免疫不全マウスにおけるヒトがん幹細胞移植モデルにおいて、CTLクローンによる抗腫瘍効果を評価する。また、新規がん精巣抗原においては、その免疫原性を評価する。
統合失調症とアスペルガー症候群における社会脳機能障害と精神病的症状の関連

機能的磁気共鳴画像法(fMRI)を用いて、統合失調症と自閉症スペクトラム障害(アスペルガー障害を含む)の社会・コミュニケーション機能障害に関与する認知機能障害の脳内メカニズムを明らかにすることを目標とした。統合失調症を対象とした研究では、聴覚野をターゲットとした複数の課題を用いて、幻聴症状と言語聴覚システムの有意な関係を見いだした。ASDを対象にした研究では、選択的注意の障害とASDの臨床症状の間に有意な関係を認めた。これらの観察から、ともに社会・コミュニケーション機能に障害をもつ統合失調症とASDについて、それぞれ中核的な障害に関係する脳内メカニズムを明らかにした。(276 chars)機能的磁気共鳴画像法(fMRI)を用いて、統合失調症と自閉症スペクトラム障害(アスペルガー障害を含む)の社会・コミュニケーション機能障害に関与する認知機能障害の脳内メカニズムを明らかにすることを目標とした。(276 chars)本年度は、予算の多くをMRI画像解析用計算機や統計ソフト、およびコンピュータ周辺機器など、MRI研究をおこなう上で必要な電子機器と解析ソフトウェアの購入に充て、研究環境の整備をおこなった。その上で、昭和大学附属烏山病院のMRI装置を用いて機能的磁気共鳴画像法(functional MRI、以下fMRIと省略)用の心理実験パラダイムを考案し、パイロットスタディを経て、選択的注意課題・流動性知能課題・聴覚ターゲット検出課題・言語性作動記憶の4つの課題を完成させた。さらに、烏山病院で成人アスペルガー症候群・統合失調症の患者に実験協力をよびかけ、これまでにアスペルガー症候群約20名、統合失調症群約10名、健常対照群約25名を対象にMRI撮像をおこなった。とくに、選択的注意課題と流動性知能課題については、アスペルガー症候群と健常対照群で統計的比較に必要な実験協力者が得ることができた。その中間的な成果から、2011年度の2つの国際学会(10th World Congress of Biological Psychiatry, 17th Annual Meeting of Human Brain Mapping)と1つの国内学会(第33回日本生物学的精神医学会)のポスター発表演題の抄録を提出した。上記の結果は、アスペルガー症候群のみの結果であり、統合失調症は含まれていないが、前者の脳画像研究は後者よりもはるかに研究数が少ないため、最初にアスペルガー症候群と健常者の比較によって疾患の神経科学的特徴を把握することは、今後統合失調症との効果的な比較方法を考慮する上で重要な示唆を与える。本年度は、昨年度から開始した統合失調症の言語コミュニケーション機能に関わるfMRI研究を継続しておこなった。対象は、精神病症状のなかでも、とくに言語機能障害と関連が強いと考えられる言語性幻聴を有する患者を中心にリクルートをおこない、現在までに21名の統合失調症患者のデータを獲得した。当初の計画にしたがって、精神病症状に特に関連の強い機能領域として上側頭回後部に焦点をあて、この領域を賦活する心理課題である言語性記憶課題を遂行中の活動を検討したところ、健常者と比較してこの領域の機能が低下している知見を得た。現在は健常対照群と、高機能自閉症スペクトラム障害(ASD)で精神病症状を呈する患者のリクルートを進めている。また、上記の統合失調症研究と並行して、ASDの認知機能障害のfMRI研究を継続した。選択的注意障害に焦点を当てた実験では、成人ASD当事者24名および健常対照群25名からデータを収集した。解析の結果、ASD群では、課題の負荷に応じて無関係刺激による脳活動を調節できないという知見を得た。また無関係刺激による脳活動の変化と、患者の自閉症的症状の間に有意な関係を認めた。この観察から中間的結果をまとめ、海外学会で発表した。さらに解析を進めて英文論文を執筆し、2011年11月に国際専門誌(Neuroimage誌)に投稿、翌12年3月には掲載が受理された。また、同じく成人高機能ASDの認知機能のfMRI研究として、流動性知能課題を用いた研究を前年度から継続して行い、ASD当事者25名とほぼ同数の健常対照群のデータを収集し、ASD群では左前下側頭回の活動がコントロール群よりも有意に亢進していることを観察した。この結果も論文にまとめて現在国際専門誌に投稿中である。
光機能を利用した応力拡大係数の直接評価

本研究では,弾性域の応力負荷においても発光を示す応力発光材料を用いて,き裂の検出・評価を行う手法を開発することを目的としている.市販の応力発光材料粉末をエポキシ系樹脂材料に混合することで作製した複合材試験片に引張り負荷を加え,発光挙動を観察した.その結果,き裂進展中,き裂先端部近傍において,発光現象を観察することに成功した.同手法により,き裂の検出・評価が可能であることがわかった.本研究では,弾性域の応力負荷においても発光を示す応力発光材料を用いて,き裂の検出・評価を行う手法を開発することを目的としている.市販の応力発光材料粉末をエポキシ系樹脂材料に混合することで作製した複合材試験片に引張り負荷を加え,発光挙動を観察した.その結果,き裂進展中,き裂先端部近傍において,発光現象を観察することに成功した.同手法により,き裂の検出・評価が可能であることがわかった.本研究では,弾性域の応力負荷においても発光を示す応力発光材料を用いて,き裂の検出および応力拡大係数の直接評価を行う手法を開発することを目的とする.本年度は,まず,応力発光材料と樹脂の複合材料の試作を行った.市販の応力発光材料粉末(欠陥制御型ユーロピュウム賦活アルミン酸ストロンチウム)をエポキシ系樹脂材料に混合し,複合材を作製した.応力発光材料粉末の含有量の増加にともない,発光強度は増加するが,樹脂の凝固中,応力発光.材料粉末の凝集や沈殿が生じやすくなり,また,凝固後に得られる複合材がもろくなる.そこで,応力発光材料と樹脂の混合比および攪拌条件を変えて試料を作製し,適切な条件を見出した.この条件に基づき,試験片形状の型を用いて成形することで,引張り試験片を作製した.つぎに,応力発光現象観察装置を試作した.小型引張り試験装置に光学顕微鏡および高感度CCDカメラを取付けた.小型引張り試験装置は,荷重負荷によって観察位置が移動しない構造とした.応力負荷中に発光現象の観察が行えるよう,適切な視野を確保できる観察用レンズおよび十分な感度を有するCCDカメラを選択した.以上より得られた試験片および装置を用いて,片側Vノッチ入試験片に引張り負荷を加えてき裂を進展させ,その間,き裂先端部近傍における発光現象の観察を試みた.引張り負荷によって,ノッチ先端部よりき裂が発生した.さらに,ステップ上に負荷を加えると,き裂は進展を続けた.き裂進展中,き裂先端部近傍において,発光現象を観察することに成功した.発光箇所は,き裂先端部から20μm程度離れた位置であった.強い発光が認められた粒子の直径は,今回の実験で用いた応力発光材料粉末の最大直径と等しい10μm程度であった.本研究では,弾性域の応力負荷においても発光を示す応力発光材料を用いて,き裂の検出および応力拡大係数の直接評価を行う手法を開発することを目的とする.まず,市販の応力発光材料粉末(欠陥制御型ユーロピュウム賦活アルミン酸ストロンチウム)をエポキシ系樹脂材料に混合し,複合材を作製した.小型引張り試験装置に光学顕微鏡および高感度CCDカメラを取付けた応力発光現象観察装置を試作し,この装置によって,片側Vノッチ入試験片に引張り負荷を加えた結果,き裂進展中,き裂先端部近傍において,発光現象を観察することに成功した.そこで,さらに,構造材料のき裂評価への応用について検討するため,樹脂と応力発光材料粉末の複合材を金属材料試験片表面に塗布し,発光挙動を観察した.用いた金属材料は,一般構造用鋼であり,板材を引張り試験片形状に加工した後,片側ノッチを導入した.ノッチ長さは, 2種類準備した.なお,同材料のき裂伝ぱ挙動は,き裂伝ぱ試験により求めた.硬化後の硬さが異なる2種類のエポキシ系樹脂を準備し,それぞれに応力発光材料粉末を混合し,試験片表面に塗布し,樹脂の硬化後,繰返し荷重を負荷しながらノッチ先端近傍を観察した.様々な繰返し速度において,最終的に,下限界応力拡大係数と同程度となる負荷応力を加えたが,ノッチ先端における発光現象は観察できなかった.他方,試験片表面の複合材に,局所的な圧縮荷重を直接加えると発光が認められた.したがって,金属材料母材のき裂評価のためには,測定対象となる金属材料,樹脂,応力発光材料粉末それぞれの間における力の伝達を適切にするため,とくに,樹脂材料の選定が重要と考えられる.
ラット乳汁中神経成長因子の動態とその生理作用に関する検討

乳汁中の神経成長因子(NGF)の生理学的意義を明らかにする端緒として、1.乳汁中NGF濃度の動態、2.乳汁中NGF様生物学的活性、を検討した。1.ラットの初乳(泌乳1日目)及び泌乳最盛期乳(14日目)を採取し、全ての実験に用いた。また、種間の相違を検討する目的でマウスの乳汁サンプルを同様に得た。測定は、抗2.5s NGF抗体を固相抗体、酵素標識抗2.5s NGF抗体を二次抗体として用いたELISA法により行った。基質添加後の最適反応条件を検討したところ、37°C、210分270分で最も測定に適した検量線が得られ、定量限界は0.4pg/mlであった。その結果、ラット乳汁NGF濃度は、平均4.21pg/ml(初乳)、10.64pg/ml(最盛期乳)、マウスはそれぞれ35.91pg/ml、61.52pg/mlと両種ともNGF濃度は泌乳最盛期に高い傾向を示した。2.副腎褐色細胞種株(PC12)を10%FBS、50ng/mlNGFを添加したD-MEM:F12培地にて培養した。培養後、69日目にPC12細胞は球状の未分化細胞から神経突起を伸展させた神経様細胞に分化した。分化したPC12細胞に1/100500の乳汁成分を添加した結果、どのステージの乳汁サンプルにおいてもPC12細胞の形態学変化は認められなかった。また、乳汁成分添加時に培養液中のNGFをfreeにした場合、添加後12日に伸展した突起の崩壊が認められた。神経細胞初代培養系においても同様な結果を示した。以上の結果は、乳汁NGF濃度は泌乳の進行に伴って増加し、乳子の神経系発育に生理学的役割を果している可能性を示すものである。しかしながら、生物学的検討の結果は、乳汁中に含有させている物質が単独で乳子の神経系発達に関与しているのではなく、内因的に乳子の神経系に存在する物質(または機構)との相互作用の可能性を示唆している。
スリランカにおける植民都市、都市型住居の形成とその現代的展開に関する研究

イギリス植民地期スリランカでは、欧風住居と、主たる居住者である非欧系の人々の活動した環インド洋の地域的ネットワークの様々な文化との混成をつうじて多様な居住地が形成された。建物や場所の呼び名の変化から、国民国家発足後、そうした多様性はナショナルなものへ塗替えられたことが分かる。既存の住居から展開した商業建築に注目し、近年、国家の枠を超える環インド洋の都市間の多様な連環が人々の経済活動をつうじて再活性化していることを明らかにした。本年度は関連文献の収集とレビューに重点を置き、開発との関連を踏まえて、植民都市の研究を含む都市研究の研究史をまとめた。そこで得られた展望は以下の3点である。・それぞれの都市とその居住文化は、地域の視点と文脈に基づいて理解することが重要である。・都市は、異なる要素、主体によって構成される。具体的日常生活の動態はそれらの相互関係をつうじて描くことができる。・諸要素、諸主体はしばしば、特定の都市を超えた空間的拡がりの中で作用し、活動する。それらが媒介となって都市や村落は連動し、地域の文脈を形成する。これらの知見を踏まえながらコロンボおよびジャフナの歴史的街区において居住実態に関する臨地調査と資料収集をおこなった。臨地調査から、人々の居住と集合の仕方、あるいは経済活動、都市を超えた範囲の人々の交流を理解する鍵として、寺院、モスク、教会という宗教施設の重要性が見出された。またコロンボにおける日常生活を把握するために、典型的住居に起居して参与観察をおこなった。資料収集をつうじて明らかとなったのは、居住環境の改善を目的とする開発事業は多くおこなわれてきたのに対して、それらの資料、記録は散在しており、蓄積されていないことである。同時に、コロンボの主要な移住集団であるタミル人の出身地であるタミル・ナードゥを訪れ、居住文化に関する資料収集をおこなった。研究者間でミーティングは随時おこない、問題意識の共有を図るとともに調査手法の検討をおこなっている。これらの知見を踏まえて来年度以降の研究トピックとして、宗教施設を中心とした居住空間の構成とそこにおける都市型住居の役割、および、居住環境改善事業の実例とその後の展開の追跡調査、を見出している。昨年度は、都市を巡る先行研究のレビューに力点の1つを置いた。一連の研究の成果と課題を明らかにすることをつうじて都市を眺める視座を定めることができた。これをもとに、本年度はフィールド調査をつうじて、コロンボに居住する多様な集団と居住環境の分布、およびその歴史的形成を明らかにした。各集団の移動の指標として宗教施設の立地、建設年代、建設者に着目することで、都市内にとどまらずセイロン島内やコロマンデル海岸、遠くはマレー半島、シンガポール、ベトナムにおよぶ、具体的な人を介した都市間の結びつきを明らかにすることができた。このことは、スリランカにおける植民都市と都市型住居の形成を環インド洋地域において進行した共時的事象として位置づけ、非ヨーロッパ系居住者とそのネットワークの意義を考察する上で大きな成果であった。フィールド調査のもう1つめ成果として、コロンボにおける特徴的な居住環境と都市型住居をいくつかのタイプとして把握することができた。研究成果は、として発表している。昨年度は、コロンボにおける宗教施設の立地、建設年代、建設者に着目することで、多様なエスニック集団の居住地形成を歴史的に跡付け、またこれらの集団の移住をつうじて環インド洋の都市間の結びつきを明らかにした。今年度はこれを踏まえて、特にムスリムの居住地に焦点を当て、日常生活と景観、住居や路地などの物理的配置の3つの要素に着目してそれらの相互作用として成立している居住環境の、植民地期および国民国家成立以降の動態を明らかにした。また、居住環境の変容が、国民や国家の追求したナショナリズム、経済開発から影響を受けつつも、日常生活を基礎とする独自の論理によって進展したことを明らかにした。以上を踏まえて、居住環境を理解する上での基礎的視点を提示した。加えて、居住者自身による主体的な居住環境形成の試みとして、調査地において居住者とともに集会所兼学習塾の建設プロジェクトを提案した。申請時に構想した研究枠組みと手法に変更を迫るような問題は見られず、また予定したタイムスケジュールと大きく外れることなく成果があがっている。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、その中から複数の特徴的居住環境を選定し、そこでおこなわれる日常生活に特に注目して、人間、物質、制度の合成としての居住環境の現在的動態を明らかにする。さらに、こうして得られた日常生活および居住環境の特質と動態に関する知見をその居住者と検討し、望ましい居住環境の成立を可能とする要件を探る。可能であれば小規模な物理的介入を試みる。また、一連の成果を学会報告、論文、著作、その他をつうじて公開する。
高精度近赤外3色同時トランジット観測によるスーパーアースの基本的性質の解明

本研究では、最近太陽系外で発見されつつある「スーパーアース」、すなわち太陽系の地球と天王星・海王星の中間の質量・半径を持つ惑星の性質を調べるため、新しいスーパーアースを発見し性質を調べるための観測装置の開発と、その装置などを用いた観測、そして観測結果の理論的解釈に取り組んできた。その研究成果として、岡山天体物理観測所の188cm望遠鏡に新しい多色同時撮像カメラMuSCATを予定より前倒して開発し、それを用いた観測から2つの新しいスーパーアースを発見した。また、生命居住可能領域にあるスーパーアースK2-3dの影をMuSCATによる観測で地上から初めてとらえるなど、当初計画した以上の成果があった。本研究は、岡山天体物理観測所の188cm望遠鏡に新しく搭載する多色撮像カメラの開発を一つの柱とし、既知のトランジット(食)を起こす惑星の多色撮像観測によってその惑星の大気の性質を調べることをもう一つの柱としている。まず新しい広視野多色撮像カメラの開発については、予定通り平成25年度に光学系の設計と装置本体の構造設計を完了した。また、光学フィルターと装置搭載用のPCについても選定・購入を行った。平成26年度には、上記の設計をもとに光学系一式と装置筐体などを製作し、フィルター・PCとともに装置全体の組み立てを行う予定である。一方、既知のトランジットを起こす惑星の観測については、平成25年度までにすばる望遠鏡のSuprime-CamおよびFOCASと、南アフリカ天文台IRSF1.4m望遠鏡のSIRIUSを用いてスーパーアースGJ1214bの多色トランジット観測を実施した。平成25年度はそのトランジット光度曲線の解析を実施し、観測によって得られた複数の波長でのトランジットの深さを理論的に考察するため、研究分担者の協力により惑星大気の化学平衡計算を行い、惑星大気の主成分やもや(ヘイズ)・雲の有無などを変えた場合のトランジットの深さのモデルを作成した。そのモデルと実際の観測結果を比較することによって、GJ1214bでは高分子量大気を主成分とする大気か上層部に厚い雲を持つ大気を持つ可能性が高いことを明らかにした。この観測結果は、すばる望遠鏡のホームページにおいてプレスリリースが行われた。さらに、新しく発見されたトランジット惑星に対しても、平成25年度に多色トランジット観測を実施した。この観測結果については、平成26年度以降に論文化を行っていく予定である。本研究では、最近太陽系外で発見されつつある「スーパーアース」、すなわち太陽系における地球と天王星・海王星の中間の質量・半径を持つ惑星がどのような組成と構造を持っているのかを明らかにするため、惑星のトランジット(食)を同時に多色で観測し、惑星の見かけの半径の波長依存性を精密に測定することが可能な新しい観測装置MuSCATの開発を行ってきた。平成26年度は、MuSCATの構成部品を入札等によって調達し、11月12月にかけて組み立てを行った。そして完成したMuSCATを岡山天体物理観測所に移送し、12月24日に観測装置で初めて天体の光を観測するファーストライトの試験を行った。このファーストライト観測では、MuSCATが良好な結像性能を持ち、期待した仕様を満たしていることが確認された。また、平成27年3月2日4日にはより詳細な試験観測を実施し、(1)3台のCCDカメラにより3色の同時観測ができること、(2)取得した画像から検出器上での天体の像の位置を即座に求め、それが前の画像からずれている場合には望遠鏡にフィードバックをかける自己オートガイド機能が期待通り動作すること、(3)これによって10等程度の明るさの恒星の光度変化を0.1%の精度で3色同時に測定できる性能を有していること、などが確認された。これによってMuSCATが期待した性能を満たし、平成27年度から共同利用観測で利用することが可能であることを実証した。また観測的研究の面からは、既知のトランジット惑星に対して既存の望遠鏡・観測装置での観測を実施し、特にウォームジュピターWASP-80bの観測結果を論文として発表した。さらに理論的研究の面からは、さまざまな大気組成と空模様(晴れ、曇り、もや等)の惑星で、トランジットの深さの波長依存性がどのようになるかを理論的に計算することが可能となった。本研究は、最近太陽系外で発見されつつある「スーパーアース」、すなわち太陽系の地球と天王星・海王星の中間の質量・半径を持つ惑星の基本的な性質を調べることを目的としている。そこで本研究では、トランジット法によって新しいスーパーアースを発見することとその構造・大気組成を明らかにすることを目指して、岡山天体物理観測所の188cm望遠鏡に新しく搭載する多色撮像カメラMuSCATの開発を行ってきた。当初の研究計画では平成27年度までかけてMuSCATの開発を行う予定だったが、予定よりも早く平成26年度のうちに開発と試験観測が完了したため、平成27年度は岡山天体物理観測所へのPI型の持ち込み装置として運用を行い、科学観測を実施した。平成27年度は、MuSCATを用いた観測から次の4本の論文を発表した。

(1)平成26年度に行った試験観測の結果としてMuSCATの装置性能を評価した観測装置論文(Narita et al. 2015a)、(2)実際のトランジット観測の結果としてMuSCATの測光精度を評価した論文(Fukui et al. 2016)、(3)K2-19bとK2-19cという2つのトランジット惑星を持つ惑星系K2-19の内側の惑星(K2-19b)のトランジット観測から、外側の惑星(K2-19c)の質量と大気構造を推定した論文(Narita et al. 2015b)、(3)ケプラーの第2期計画であるK2で発見されたスーパーアース候補が本物のスーパーアース(K2-28bと命名)であることを確認した論文(Hirano et al. 2016)。このうち(4)については、岡山天体物理観測所によるプレスリリースが行われた。この他、理論的研究においてトランジット惑星の透過光スペクトルのモデル計算を行うための計算機の性能向上を行うなど、開発・観測・理論の各研究において着実な成果があった。本研究では岡山天体物理観測所の188cm望遠鏡に搭載する新しい多色撮像カメラMuSCATの開発を行ってきたが、当初平成27年度に予定していた観測装置の完成と試験観測が平成26年度中に前倒しで完了した。そのため、MuSCATは当初の計画より早い平成27年度から岡山天体物理観測所でPI型の持ち込み装置として運用を開始し、平成27年度中にMuSCATを用いた観測の成果として4本の論文を発表することができた。特に、この成果の中には新しいスーパーアースの発見(Hirano et al. 2016)や、20地球質量程度の低質量惑星K2-19cの質量・半径・大気構造を推定する(Narita et al. 2015b)など、本研究の目的によく合致した成果もあげることができた。当初の研究計画では平成28年度までにこうした観測成果を出すことを目指していたため、本年度も当初の計画以上に研究を進展させることができたと考えている。本研究は、最近太陽系外で発見されつつある「スーパーアース」、すなわち太陽系の地球と天王星・海王星の中間の質量・半径を持つ惑星の基本的な性質を調べることを目的としてきた。そこで本研究では、トランジット法によって新しいスーパーアースを発見することとその性質を明らかにすることを目指して、岡山天体物理観測所の188cm望遠鏡に新しく搭載する多色撮像カメラMuSCATの開発を行ってきた。平成28年度は、本科研費で開発した多色撮像カメラMuSCATを用いた観測的研究と、その結果の理論的解釈に取り組んだ。特にMuSCATを用いた観測からは以下の3本の論文を発表した。(1)ハビタブルゾーンにあるスーパーアースK2-3dのトランジットの地上初検出とそれによる惑星公転周期の精密化(Fukui et al. 2016)、(2)G型星を公転するほぼ海王星サイズの新しいトランジット惑星K2-105bの発見(Narita et al. 2017)、(3)若いTタウリ型星CVSO30に見られるトランジット状減光の調査(Onitsuka et al. 2017)。また、この他に国際共同研究によって若いK型星を公転する新しいスーパーアースの発見(Gaidos et al. 2017)など9本の論文を発表した。さらに論文としては未発表ではあるが、プレセペ星団中にある若いスーパーアースの多色トランジット観測など既知の複数のスーパーアースの観測をMuSCATで実施した。これらのデータは引き続き解析と論文化を行っていく予定である。また、MuSCATは今後も活用することができると共に、MuSCATの高い測光性能が評価され、スペイン・テネリフェ島にあるTCS1.5m望遠鏡に新しくMuSCAT2を搭載することも決定した。
低出力医用レーザーによる免疫細胞の活性化に関する研究

低出力医用レーザーの作用機序に関して現在まで殆ど判明していない。本研究では,免疫細胞活性に及ぼすレーザーの影響をみることを目的とした。対象とする細胞として,好中球を選定した。細胞活性としては,対象細胞からの活性種酸素を測定した。これまでの研究経過は,平成3年度は,低出力医用レーザーとしての連続照射型GaALAs半導体レーザー830nmを用い,最も好中球を活性化するレーザー照射の条件(照射時間1530秒,出力15,30,45,60mW)を設定した。さらに,平成4年度は,至適条件下でレーザーを照射し,直後に好中球を粉砕して膜分画を単離し,活性種酸素種産生酵素群,主としてNADPHオキシダーゼ及びミエロペルオキシダーゼの活性を測定した。その結果照射によって,ミエロペルオキシダーゼ系の活性化の増強が生じていることが示された。この作用機序として,ミエロペルオキシダーゼ活性種酸素の産生の場へ提供する脱顆粒に対してのレーザーの作用と考えられた。またスーパーオキサイドを産生するNADPHオキシダーゼ系活性系に対しても照射による増強効果がみられた。この作用機序として直接的作用の可能性が示唆された。一方,同様照射で,好中球の膜表面のレセプター数の変化をみたところ,各種レセプターの数の増加や結合力の増強が起きている可能性が示唆された。平成5年度は,4年度の実験の再現性をみるために再度同様実験を行った。その結果照射によるミエロペルオキシダーゼ系の活性化の増強がみられた。さらに,至適条件下の照射で,好中球の膜表面のレセプター数の増加や結合力の増強が起きていた。このように平成4年度と同様の結果が得られた。この他,平成5年度は報告書のまとめの作業を行った。本研究は低出力医用レ-ザ-(半導体レ-ザ-疼痛寛解装置)が免疫細胞(ヒト好中球)に及ぼす影響を評価することを目的とした。本年度はこの中で特に連続照射型GaAlAs半導体レ-ザ-治療器MODEL MLDー2001,Mochida LUKETRON,波長830nm,Pulse 8Hzによる好中球活性種酸素産生量及び好中球遊走能に対する影響の詳細を知り,さらに最も好中球を活性化するレ-ザ-照射の条件を設定することを目的とした。具体的な実験方法は以下のようである。(1)好中球活性種酸素産生量測定:健常人の好中球を単離し溶血処理した。被貧食粒子として健常人プ-ル血清でオプソニン化したzymozanを用い,それにルミノ-ルと分離した好中球を加え,その際に放出される活性種酸素量を多検体同時Chemiluminescence法で測定した。(2)好中球遊走能:48穴ケモタキシスチャンバ-を用いて測定した。その結果,15秒照射の場合,出力15,30,45mWともに,コントロ-ルに比して最大発光時間は有意に短縮し,最大発光量は有意に増加した。したがって活性種酸素産生量が増大したといえた。また好中球遊走能も有意に増強していた。一方20秒照射の場合,最大発光時間はコントロ-

ルに比して差はなく,最大発光量は,15,30,45mWで有意に増加していた。また60秒照射の場合,最大発光時間,最大発光量,好中球遊走能のいずれもコントロ-ルと比して差はなかった。以上より,好中球を活性化するレ-ザ-照射の好件として,照射時間は15ー30秒,出力は15,30,45mWが至適範囲と考えられた。また多検体同時定量法を改良し,測定機器(ラボサイエンス社,TD4000)とコンピュ-タ-(NEC PC98シリ-ズ)と接続することにより,さらに迅速で正確な測定が行えるようになった。以上のように本研究は当初の計画にそって順調に進行しつつある。本研究は、免疫細胞活性におよぼすレーザーの影響をみることを目的としている。平成3年度は低出力医用レーザーとして連続照射型GaALAs半導体レーザー830nm(Medilaser MLD-1002、持田製薬)を用い、最も細胞(好中球)を活性化するレーザー照射の条件(照射時間は1530秒、出力は15、30、45、60mW)を設定した。また平成4年度は至適条件でレーザーを照射し、直後に好中球を粉砕して膜分画を単離し、活性種酸素種産生酵素群、主としてNADPHオキシダーゼおよびミエロペルオキシダーゼの活性を測定した。その結果レーザー照射によって好中球の活性種酸素系では、より酸化力の強い次亜塩素酸や一重項酸素を産生するミエロペルオキシダーゼ系の活性化の増強が生じていることが示された。この作用機序として、ミエロペルオキシダーゼ活性種酸素の産生の場へ提供する脱顆粒に対してのレーザーの作用と考えられた。またスーパーオキサイドを産生するNADPHオキシダーゼ系活性系に対してもレーザー照射による増強効果がみられた。この作用機序として直接的作用の可能性が示唆された。一方、同様に至適条件下で照射し、好中球の膜表面のレセプター数の変化を測定したところ、各種レセプターの数の増加や結合力の向上などが起きている可能性が示唆された。この他、レーザー照射によって細胞内カルシウムイオンの増加がみられた。このようにレーザーの照射により好中球に種々の活性化が生じていることが明かとなった。以上より本研究は現在のところ当初の目的通りに進行している。低出力医用レーザーの作用機序に関して現在まで殆ど判明していない。本研究では,免疫細胞活性に及ぼすレーザーの影響をみることを目的とした。対象とする細胞として,好中球を選定した。細胞活性としては,対象細胞からの活性種酸素を測定した。これまでの研究経過は,平成3年度は,低出力医用レーザーとして連続照射型GaALAs半導体レーザー830nmを用い,最も好中球を活性化するレーザー照射の条件(照射時間1530秒,出力15,30,45,60mW)を設定した。さらに,平成4年度は,至適条件下でレーザーを照射し,直後に好中球を粉砕して膜分画を単離し,活性種酵素種産生酸素群,主としてNADPHオキシダーゼ及びミエロペルオキシダーゼの活性を測定した。その結果照射によって,ミエロペルオキシダーゼ系の活性化の増強が生じていることが示された。この作用機序として,ミエロペルオキシダーゼ活性種酸素の産生の場へ提供する脱顆粒に対してのレーザーの作用と考えられた。またスーパーオキサイドを産生するNADPHオキシダーゼ系活性系に対しても照射による増強効果がみられた。
テラヘルツ応用のためのトランジスタ構造素子の理論及びコンピュータモデリング

トランジスタ構造素子のチャネル内プラズマ振動を利用したTHz波発生・検出器が注目を集めている。本研究ではこれらの素子の動作原理の解明、素子特性の解析および改善案の提案、新たなTHz波発生・検出器の提案を目的とし、素子のシミュレーションを行う。本年度は昨年度に引き続き、ヘテロ構造二次元電子チャネル横方向ショットキー接合素子について、素子の理論的解析、コンピュータシミュレーションのための素子モデリングおよびシミュレーションプログラムの開発、シミュレーションによる解析を行った。今年度は、シミュレーションプログラムの開発に関しては、無衝突ブラゾフ方程式および境界条件を、二次元電子ガスの位置座標の自由度のうち一つについて積分することで、シミュレーションの速度を大幅に改善し、その結果、シミュレーションのメッシュを細かくとることにより、より精度の高い解析が可能となった。シミュレーションによる解析の結果、ソース/ドレイン電極を有する素子においてプラズマ波が著しく減衰することを発見した。また、数学的解析においても同様の結果が得られた。この減衰は、ソース/ドレイン電極においてオーミック接合を仮定したとき、プラズマ波に寄与する電子が接合に流れ出し、その結果、プラズマ波のエネルギーが消失して起こるということを同定した。本年度は、ヘテロ構造二次元電子チャネル横方向ショットキー接合素子について、素子の理論的解析、コンピュータシミュレーションのための素子モデリングおよびシミュレーションプログラムの開発、シミュレーションによる解析を行った。この素子は、二次元電子チャネルを有しており、ソースまたはドレインに横方向ショットキー接合が設けてある。ソース・ドレイン間に印加されたTHz電圧によって二次元電子チャネル内に共鳴的にプラズマ振動を励起させ、それによってショットキー接合の電圧が大きくなり、ショットキー接合の整流効果によって出力DC電流を得ることができる。流体力学方程式にもとづいた理論解析では、素子の応答度の周波数依存性を解析し、応答度が共鳴周波数でピークを持つことを示した。また、マクスウェル方程式と流体力学方程式を用いた理論解析により、素子に直接THz波を照射しても出力DC電流を得ることができ、応答度が共鳴周波数でピークをもつことを示した。次に、同素子のコンピュータシュミレーションのためのモデリングとシミュレーションプログラムの開発を行った。まず、二次元電子チャネルでの電子の運動の記述については、無衝突ブラゾフ方程式と自己無撞着ポアッソン方程式を組み合わせたものを用いることとした。電子の不純物/フォノン散乱については、プログラムの有効性を確かめてから考慮に入れる予定である。またブラゾフ方程式を解く方法として、二次のsplitting schemeと呼ばれるものを採用した。これらの数学モデルにもとづいてシミュレーションプログラムを開発した。シミュレーションによる解析の結果、理論解析により求められた共鳴周波数で出力DC電流がピークを持つことを示し、プログラムの有効性が証明された。