hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アルツハイマー病の分子病態学的研究-βアミロイドとプレセニリンの役割

家族性アルツハイマー病(FAD)変異を持つPS2遺伝子をマウスneuro2a細胞に発現させるとAβ42の産生は亢進した。PS2の最C末端にアミノ酸置換、欠失、付加を加えるとAβに対する効果が失われ、同時にPS2蛋白の安定化・プロセシングも消失した。PS2のN末端の欠損はAβ産生、PS2蛋白の安定化に影響を与えなかった。PS2のプロセシング部位を欠損させたcDNAを細胞に発現させると、このPS2蛋白は断片化されずに全長の状態で安定化された。さらにFAD変異を導入するとAβ42産生は全長型分子と同様に亢進した。第7膜貫通部位に存在するアスパラギン酸をアラニンに置換したPS2分子は細胞に内在するPS活性を阻害し、Aβ産生を低下させた。アスパラギン酸変異型PS2はプロセシングを受けないが、全長分子として安定化された。安定化を受けたPS2蛋白がAβ産生に関わる機能型分子であり、プロセシングは二次的現象と考えられた。また活性型PS2分子が発生関連分子Notchのプロセシングにも関与していることが分かった。今後PS2の安定化を保証する蛋白性因子の同定、AβのC末端を形成するプロテアーゼγ-secretaseとの関係を明らかにし、Aβ産生の抑制を介するAD治療法の開発に結びつけたい。本研究では、アルツハイマー病原因遺伝子プレセニリン(PS)のγ-セクレターゼ機能に必要でなサブドメインについて、Aβ産生、PS代謝に注目して検討した。哺乳類、C.elegansやDrosophilaでクローニングされているPSホモログのアミノ酸配列を比較し、保存度の高いC末端部位のうちN末側にPSファミリー間で完全に保存されている配列(Pro-Ala-Leu-Pro)が存在することを見出した(PALPモチーフ)。C.elegansやDrosophilaで同定されているPSホモログの機能欠損変異体の一部はミスセンス変異による。このような変異の一つとして、PALPモチーフの最初のプロリンがロイシンに置換する変異が報告されている。さらにPS1でFADに連鎖する変異の一つに、PALPモチーフの二番目のプロリンがセリンに置換する変異が報告されている。そこでヒトPS2にP414L、もしくはP417S変異を導入し、その機能と代謝に生じる影響を検討した。P414L変異体は安定化・限定分解を受けず、また高分子量複合体を形成していなかった。またFAD変異によるAβ42産生上昇能を失っていた。限定分解部位を欠損した分子は全長分子の状態で安定化を受け、高分子量複合体を形成し、Aβ産生に影響を与えることから、限定分解の有無はその機能に関係ないものを思われた。またP417S変異体はAβ42産生を上昇させるほかは野生型と同様の挙動を示した。以上の結果から、PALPモチーフはPSの代謝・機能に重要な役割を果たすドメインであり、PSホモログの変異体が機能欠失型の表現型を示す機序として、安定化・高分子量複合体形成機構の異常が考えられた。
フッ素系アミノ酸を利用する有機分子触媒反応の超効率化

天然アミノ酸・プロリン等の有機分子触媒は、ユニークな活性を示す低環境負荷型触媒として、大きな注目を浴びている。これまでに国内外の複数の研究グループにより、プロリンまたはその誘導体を用いる不斉触媒反応が報告されているが、一般的には触媒効率が良いとは言えない。本計画研究目的は、有機分子触媒反応の効率化であり、特に従来の有機分子触媒にない触媒機能の高活性化・多様化を目指している。本目的を達するために注目した候補化合物は含フッ素アミノ酸及びその誘導体である。分子内の適切な位置にフッ素原子を有するアミノ酸を用いると、従来のアミノ酸とは異なり酸性度上昇による触媒効率の向上、有機触媒分子のコンフォメーションの固定化などが見込めるため、含フッ素アミノ酸(非天然アミノ酸)の効率的合成法の開発がまず必要となる。私たちは本年度、β,β-ジフルオロプロリン残基導入ブロック(ジフルオロオレフィン部分を利用した非縮合法)を開発し、論文発表を行なった。ジフルオロプロリン誘導体を有機触媒として用いる炭素-炭素結合形成反応について、非フッ素系の有機触媒分子との反応性の違いを厳密に論じつつ、調査を継続している。本年度はさらに、有機分子触媒反応における溶媒及び添加物について検討を行ない、有機分子触媒反応の効率化を試みた。まず、プロリンを用いる有機触媒反応における含フッ素アルコールの添加効果について調査した。具体的にはDMSO溶媒中、ベンズアルデヒド類とアセトンとの直接的アルドール反応において、少量の1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノールを添加すると、無添加の原系と比較して、生成物のeeはほとんど変化せずに化学収率が向上することがわかった。さらに、芳香族化合物への求核的トリフルオロメチル化における含窒素化合物の添加効果についても調査を行ない、高い化学収率でトリフルオロメチル化合物を得た。(基質に対し0.1-0.5等量程度の有機触媒を利用する場合が多い。)本計画研究目的は、新しい有機分子触媒の開発であり、特に、従来の有機分子触媒にない触媒機能の高活性化・多様化(用いる触媒量の削減、高選択制の発現、反応適用範囲の拡大など)を目指している。本目的を達するために注目した候補化合物は含フッ素アミノ酸(非天然型アミノ酸)である。分子内の適切な位置にフッ素原子を有するアミノ酸を用いると、従来のアミノ酸とは異なり酸性度上昇による触媒効率の向上、有機触媒分子のコンフォメーションの固定化などが見込めるため、含フッ素アミノ酸(非天然アミノ酸)の効率的合成法の開発がまず必要となった。私たちはこれまでにβ-位にフッ素原子を2個有するプロリン誘導体の合成を進めてきた。特に最近、β,β-ジフルオロプロリン残基をペプチドに一挙導入(ジフルオロオレフィン部分を利用した非縮合法)できる新しい合成ブロックを開発した(現在論文投稿中である)。ジフルオロプロリン誘導体、その他のフッ素系アミノ酸を有機触媒として用いる炭素-炭素結合形成反応について、その一般性について現在調査を進めている。特に、非フッ素系の有機触媒分子との反応性の違いを厳密に論じることを念頭に置いている。
歯周組織破壊に関する免疫組織学的研究

本研究は、歯周組織破壊過程における細胞外基質の動態について研究を行った。すなわち、歯周組織破壊過程におけるTypeI collagen・TypeIII collagen・Fibronectin(FN)の局在を検索した。実験には8w齢ウィスター系ラットの上顎右側第1臼歯口蓋側歯肉に細菌性プロテアーゼを塗布して実験的歯周炎モデルを確立した。対照群は上顎左側第1臼歯口蓋側歯肉に生食水を塗布した。塗布は1日1回1分間とし1、3、5、7、14日間連続塗布群を作製し、塗布後24時間後還流固定を行いト殺した。試料は通法に従ってEDTA脱灰後病理組織標本を作製した。免疫組織学的検索には、FN(1次抗体:ウサギ抗FN,2次抗体:FITC標識ウサギ抗ヤギIgG血清),TypeI collagen(1次抗体:ヤギ抗TypeI collagen血清,2次抗体:FITC標識抗ウサギIgG血清),TypeIII collagen(1次抗体:ヤギ抗TypeIII collagen血清,2次抗体:標識ウサギ抗ヤギIgG血清)にて間接蛍光抗体法を用いて検索した。その結果、病理組織像において、実験群の1日・3日間連続塗布群では、上皮の細胞間隙の拡大・炎症性細胞浸潤の増加が認められ、5日・7日間連続塗布群では、歯肉結合織にまで炎症性細胞浸潤が認められたが著明な歯周組織破壊像は認められなかった。14日間連続塗布群では、上皮の深部増殖ならびに歯周組織破壊像が認められた。対照群においては、どの群においても変化は認められなかった。FN・TypeIcollagen・TypeIIIcollagenの局在については、実験群7・14日連続塗布群においてTypeIcollagenの著明な減少が認められたが、TypeIIIcollagen・FNについてはほとんど変化は認められなかった。以上のことより、歯周組織破壊過程の初期においてはTypeIcollagenの減少が著明であることが明らかとなった。今後、長期塗布例の観察に加えて電顕レベルにおける検索が必要と考えられる。
認められない病いを生きる―CRPSをめぐる制度・医療・患者会の現状と援助的課題

CRPS患者の「苦しみとの和解」についての事例研究自身の先行研究(大野2008)では、患者の内的体験についての理論構築を目的としていたため、個々人の体験や思いは捨象せざるを得なかった。しかし、病いとともに生きるという体験はあくまでもその人のものであり、その意味づけは個人の数だけ存在している。難病は治癒が見込めないことが多く病いは必然的に生活へと持ち込まれる。そのため、医学治療モデルのみに依拠した援助から、生活の場での個人の強さや支えを知り、それを引き出すことに力点を置くような援助が必要となる。CRPS患者1名の語りを分析したところ、闘う相手を知る、人とのつながり、価値の転換、目標の設定が彼女の「苦しみとの和解」に寄与していた。このように、語りをコンテクストのなかで丁寧に読み解いたことにより、これまで「CRPS患者」というカテゴリーのなかに埋没していた個人の人間像を浮かび上がらせることができた。また、申請者との相互作用を通じて彼女が自身の体験を捉え直し気づきを得ていく過程から、「ストレングス・モデル」の実践的可能性を提示し、医療現場ではなく、彼女の生活のなかでできる支援の在り方を探求した。意味づけしようのない病いと語りCRPS患者の語りのなかから、「意味生成の語り」「仕方がない語り」「抱えられる語り」の3つの語りを抽出した。これまでの病いの語りをめぐる先行研究は、当事者にとっての病いの意味を読み解くことに焦点が当てられてきたが、意味づけしようのない病いというものがあるのではないかということを患者の語りの具体例を挙げながら提起した。また、そのような病いをもちながら生きる患者や患者の家族が用いている「生の技法」を紹介した。1.韓国におけるCRPSをめぐる現状複合性局所疼痛症候群(CRPS)は慢性疼痛を主症状とする難治性の病気である。本邦でのCRPSの認知度は極めて低く、患者会は存立すら困難な状態である。他方、韓国ではCRPS患友会の積極的な活動により医療費の助成が実現し、障害としても認められつつある。そこで、患友会の代表者に対するインタビュー調査を通じて、患友会の歴史と活動を明らかにするとともに、患友会の行ってきた活動の意義について考察を行った。これまで国内においてCRPS患者会に関する論文は皆無である。成功した他国患者会の事例を紹介することは、現在活動を休止している既存の患者会が活動を再開する際、また新たな患者会を設立する際に有益な知見をもたらし得ると考える。調査から得られた知見は、障害学会第7回大会、第1回障害学国際研究セミナーにおいて報告した。そして、それらを論文としてまとめたものは『Core Ethics Vo.7』に掲載された。2.CRPS患者の就労をめぐる現状と課題本邦のCRPS患者の語りをM-GTAによって分析し、得られた概念のなかから就労に関する3つを抽出して再解釈を行い、現行制度の問題と課題を提示した。結果、CRPS患者の就労を困難にしていたのは、主に、制度的問題、疾病管理の難しさ、物理的環境の不整備、職場スタッフからの理解の得られにくさの4点であった。難病者をめぐる問題はよく「制度の谷間に落ちている」といわれるが、その多くは「難病の問題」としてひとくくりに論じられてしまっている。難病というものが多様で個別的であるがゆえに谷間への落ち方もまた様々であるということを、CRPSを例にあげて具体的に考察した点に本研究の意義がある。これらの知見は、支援のこれから研究会議で報告し、それを論文としてまとめたものは『障害学研究7』に掲載される予定である。
胃の分化及び胃癌発症における転写因子SOX2の発現調節機構と機能の解析

1.SOX2を標的とするmiRNAの探索と解析SOX2を標的とするmicroRNA-126(miR-126)が胃癌細胞の増殖・伸展にどのような影響を及ぼすかを明らかにする為、胃癌細胞株にmiR-126を導入後の足場依存的及び非依存的増殖能を解析した結果、miR-126を導入した胃がん細胞株では足場依存・非依存的細胞増殖の亢進が認められた。また、複数の胃がん細胞株でAnti-miR-126 inhibitorにより内在性のmiR-126を抑制したところSOX2の発現上昇を確認した。さらに、胃がん症例においてmiR-126とSOX2の発現を調べた結果、SOX2発現の低下している一部の胃がん症例でmiR-126の有意な発現上昇が認められ、miR-126の生理学的な意義をより明らかにした。2.腸でSox2を異所的に発現させる遺伝子改変マウスの解析作成した遺伝子改変マウス腸上皮のどの細胞でSox2が発現しているかを明らかにする為、免疫組織化学染色を行ったところ、遺伝子改変マウスの小腸上皮の腺窩から絨毛にかけてSox2陽性の細胞が認められた。次に、小腸においてRT-PCRにより様々な分化マーカーの発現を調べたところ、一部の遺伝子改変マウスでMuc5acやMuc6を始めとする様々な胃の分化マーカーの発現上昇が認められた。一方、このような遺伝子発現変化が病理学的にどのような影響を与えるかを明らかにする為、この遺伝子改変マウスを長期飼育したが、2年齢のマウスでもがんを始めとする顕著な病変は認められなかった。1.SOX2を標的とするmiRNAの探索と解析まずin silico解析により、microRNA-126(miR126)がSOX2の3'-UTRに2箇所のターゲット配列を持つことがわかった。次に、miR-126が実際にSOX2を標的とするかどうかを実験的に明らかにするため、miR-126mimicをSOX2発現陽性の胃癌細胞株にエレクトロポレーションにより導入した結果、複数の胃癌細胞株でSOX2タンパク質の発現低下が認められた。さらに、SOX2の3'-UTRを組み込んだレポーターベクター及びmiR-126ターゲットサイトを削った変異型レポーターベクターを作成し、レポーターアッセイを行ったところ、実際にmiR-126がSOX2の3'-UTRに直接作用しその発現を調節している可能性が示された。現在、miR-126の胃癌における生理学的意義の解析中である。2.腸でSox2を異所的に発現させる遺伝子改変マウスの解析まず、作成した遺伝子改変マウス腸上皮のどの細胞でSox2が発現しているかを明らかにする為、免疫組織化学染色を試みたが、抗体の問題で確認できなかった。現在、新規の抗マウスSox2抗体を購入し解析中である。次に、Sox2を異所的に発現させたマウスの腸をHE染色により組織学的に解析した結果、コントロールマウスに比べ大きな変化は認められなかった。しかし、これらのマウスの腸で免疫組織化学染色を行ったところ、十二指腸おいて胃特異的粘液の異所的発現が認められた。現在、その他の胃細胞の分化マーカーについても解析中である。
太陽光発電のイノベーションと企業間競争における複数製品分野間の影響関係

DVD機器や液晶関連製品などのエレクトロニクス製品において、日本企業がイノベーションを主導しながら、そこから大きな利益を獲得できない例が数多く報告され、関連する貴重な研究が蓄積されてきた。そして太陽電池もその一例である疑いが強い。既存研究は、特定分野に焦点を絞って詳細な調査を行ってきた。ところが太陽電池は半導体など他産業との技術的関連が強く、複数の製品間で類似技術を用いること、他分野から応用した技術を使うこと等を考慮に入れる必要がある。ここでは複数製品分野間の横断的な視点をもって太陽電池産業に関する探索的な研究を実施し、イノベーションと企業間競争に関する新たな分析枠組みを構築した。地球温暖化など環境問題への関心が高まり、太陽電池を用いた太陽光発電に注目が集まっている。歴史的な経緯をいえば、この分野の技術開発に先行的に取り組んできたのは日本である。太陽電池は過去40年以上にわたる技術開発期間を経てきたが、先行的に取り組んできたおかげで、日本の産業技術はこの分野で一貫して世界トップ水準を維持してきた。しかし、ようやく産業が離陸し、本格的な成長が始まった段階で、主導的日本企業の当該市場での競争ポジションが低下している懸念がある。太陽電池の世界市場でずっとシェア上位を占めていた日本企業がこのところシェアを減少させ、代わってドイツや中国やアメリカの企業がシェアを増大させている。日本企業が実用化で先行しながら、他国の企業、とりわけ東アジアの企業に急速にキャッチアップされるといった現象がDVDプレイヤーや液晶モニター、液晶テレビといったエレクトロニクス機器の分野を中心に多く観察され、その原因や日本企業がとるべき戦略について研究が蓄積されている。日本企業が実用化で先行しながら、しかし自らのイノベーションから十分な収益を獲得できないとすれば、それは重大な問題である。先行研究はこの問題に対して有用な示唆を与えてきたが、それぞれの研究は特定の製品分野を詳細に分析したものであり、産業間の関連性について分析したものではない。ところが太陽光発電の分野は他の産業との技術的関連が強く、また他業種の企業が次々に参入している。本研究は、太陽光発電を対象として、他の製品分野からどのような知識や技術が流入したか、新規参入企業の出自やその技術の由来を調べる。そして、そうした流入が太陽光発電の産業構造や競争構造に与えた影響を明らかにするとともに、このように重層的な競争状況を分析するための枠組みを提起する。本年度は過去30年以上にわたる日本やヨーロッパにおける太陽電池普及の歴史の概観をまとめるとともに、代表的太陽電池メーカーであるカネカによる太陽電池の電卓への応用事例から、太陽電池と電卓との影響関係を分析した。太陽光発電において日本の産業技術は一貫して世界トップ水準を維持してきたが、本格的な成長が始まった段階で、主導的日本企業の競争ポジションが低下した。太陽電池の世界市場でシェア上位を占めてきた日本企業がシェアを減少させ、代わって中国の企業がシェアを増大させている。エレクトロニクス機器を中心に、日本企業が実用化で先行しながら東アジアの企業に急速にキャッチアップされる現象について、多くの研究が蓄積されている。先行研究はこの問題に対して有用な示唆を与えてきたが、それぞれの研究は特定の製品分野を詳細に分析したものであり、必ずしも産業間の関連性を念頭において分析したものではない。本研究は、複数製品分野間の影響を考慮して太陽光発電産業を分析することによって、異なる産業からの技術や企業の流入が太陽光発電の産業構造や競争構造に与えた影響を明らかにし、このように重層的な競争状況を分析するための枠組みを提起する。研究実施計画では、太陽電池産業の発展段階を1990年代以前、1990年代、2000年代以降の3つに分け、本年度は1990年代以前について調査する予定だった。しかし、先行研究調査を経営学以外の文献に広げた結果、1990年代までは他の論者による論考をまとめることで多くの知見を得ることができた。そこで計画を前倒しして、2000年代以降の企業間競争の推移を調査した。太陽光発電の重要デバイスである太陽電池は、世界の約6割が中国と台湾の企業によって生産されている。これらの企業は、半導体生産で培われた装置メーカーの技術を活用している。技術的に低い参入障壁からくる熾烈な低価格化競争を勝ち抜くために、新規参入企業は近年になって垂直統合を進めている。一般的に言って、垂直統合的な産業構造から水平分業型のそれへと移行するには長い時間がかかると考えられるが、太陽電池の分野では突如として水平分業型の産業構造が生じ、しかもそれが急速に垂直統合的な産業構造へと変化しつつあると思われる。日本では過去40年以上にわたり太陽電池をはじめとする太陽光発電関連技術の開発が進められてきた。ところが、地球環境問題への関心の高まりなどから太陽光発電の産業が急速に成長し始めた段階になって日本企業の世界的な地位が低下している懸念がある。

太陽電池は半導体や液晶といった製品に類似の技術が使われ、それらに関連する企業が新規参入している。本研究は、太陽光発電におけるイノベーションに他の製品と共通の技術や、それを用いた企業がいかなる影響を与え、また、この分野の企業間競争にどのように関わってきたのかを明らかにし、そのような重層的競争構造の分析枠組みを提起する。この目的のために、本年度は大別二つの調査を実施した。第1に、半導体、液晶ディスプレイ、そして太陽電池の薄膜シリコン太陽電池と結晶シリコン太陽電池とで利用されている製造装置のプラズマCVD装置を対象として、日本で実用化されてきた歴史的な経緯を調査した。この調査からさまざまな用途に利用される「汎用技術」としてのプラズマCVD技術が、それぞれの専用技術への応用の中でどのように発展し、それがまた別の専用技術へと転化されていったのかが明らかになった。第2に、太陽電池に関する研究開発の取り組みが、いくつか存在する主要な太陽電池方式間でどのように行われているのか、その全体像を把握するため、世界的な学会の発表を対象とした書誌情報の分析を行った。これによって日本における太陽電池の研究開発は、とくに薄膜シリコン太陽電池関連技術に強みを持っていることが分かった。以上の調査と過年度までの研究成果を考慮すると、太陽電池のように異なる製品分野との技術的な関連性が強い製品においては、イノベーションの需要サイドと供給サイドとを区別した上で、それぞれが異なる製品分野から受ける影響を考慮した分析枠組みが有用であるという仮説的な視座を得た。太陽光発電の市場規模は急速に拡大している。その本格的な成長が始まった段階で、これまで主導的な存在だった日本企業の競争ポジションは急激に低下した。エレクトロニクス機器を中心に、日本企業が実用化で先行しながら東アジアの企業に急速にキャッチアップされる現象について、多くの研究が蓄積されている。先行研究はこの問題に対して有用な示唆を与えてきたが、それぞれの研究は特定の製品分野を詳細に分析したものであり、必ずしも産業間の関連性を念頭において分析したものではない。ところが太陽光発電の分野は他の産業との技術的関連が強く、また他業種の企業が次々に参入している。本研究は、複数製品分野間の影響を考慮して太陽光発電産業を分析し、異なる産業からの技術や企業の流入が太陽光発電の産業構造や競争構造に与えた影響を明らかにする。この研究目的に照らして、本年度は、大別2つのフィールド調査を実施した。第1に、太陽電池技術開発の歴史を跡づけるために、日本の有力な太陽電池メーカーへのヒアリングを実施した。第2に、2012年7月から再生可能エネルギーによる電力の全量買取制度が開始されたことをうけて、それによって新たに存在感が増すとみられるプレイヤー(例えば電力システム管理の事業者や金融関連事業者など)の狙いや技術的背景について、聞き取り調査を実施した。
環境への熱伝達特性および衣服内熱移動解明のための新規サーマルマネキンの開発

温度分布のある環境下での温熱生理状態を推定するため、実サーマルマネキンを用いて必要な環境データを得る理論を示し、実サーマルマネキンを用い実証した。黒と銀の円筒型サーマルマネキンを開発し、近赤外熱源がある場合とない場合で比較計測を行った。近赤外熱源がない条件での放射率と近赤外熱源が有る場合の近赤外に対する吸収率は大きく異なることを確認した。CAD上と3Dプロッタでサーマルマネキンの基礎形状を出力し、左手と左前腕のサーマルマネキンを具体化した。本研究の目的は、日常空間における人体局所からの放熱の対流成分、放射成分、気流や着衣に依って変化する人体局所からの熱伝達特性、人体局所に対する環境の代表気温や代表放射温度を計測する新しいサーマルマネキンを開発し、さらには人体熱モデルを統合することによって、温熱生理状態をも評価するシステムを得ることである。平成22年度は、形状が単純で、放射に関する伝熱面積を理論的に計算できる円筒を対象として、発熱・計測・制御システムの基本設計を行った。FRP上に発熱用のニクロム線を配置、その上を薄いFRPで覆い電気的に絶縁し、その上に表面温度計測用のアルメル線を配置した円筒(1)艶消し黒、2)アルミ塗装、3)艶消し黒とアルミ塗装の縞の3種類)を製作した。20°C、40°Cの2つ環境においてそれぞれの円筒のアルメル線の抵抗を測定し、温度計測信号の電位差がAD変換ボードの入力に適したオーダーとなるよう、計測増幅器により信号を増幅する回路を設計した。加えて、3通り、または2通りの放射率の発熱体での計測を通じて、衣服内空間における放射熱移動、対流熱移動を分離し、衣服内空間厚さを推定するための理論式を導出した。測定精度の視点から、銀の円筒と艶消し黒の2種類の発熱体を用いるべきこと、衣服内空間の厚さが5mm10mmの場合に有効であることを示した。この理論の検証実験のため、衣服内空間の厚さ5mm、または10mmに設定できる銀と艶消し黒の2種類の発熱円筒による計測・制御システムを構築した。平成22年度に設計した発熱・計測・制御システムを、同じく平成22年度試作した黒と銀、および黒と銀の縞の円筒型の局所サーマルマネキンシステムに実装し、0.01°Cの分解能で平均表面温度を一定値に制御し、発熱量を計測するシステムを得た。ただし、今年度は熱伝達係数と投下作用温度を決定するための、2点温度サイクル制御の実現には至らなかった。衣服内空間の対流と放射による熱移動、および平成22年度に得た衣服内空間厚さを推定するための理論式を実証するため、黒と銀の発熱円筒を生地で被覆する実験を行った。対流および放射による熱移動の影響以上に、衣服内空間厚さのばらつきに伴う生地と発熱体間の熱伝導の影響が大きく、黒と銀の放射率の違いによって衣服内空間の対流、および放射による熱移動を分離することは不可能、との結果に至った。実サーマルマネキンに2つの表面温度を設定することで、等温パーソナル空調、パーソナル放射冷房時の局所作用温度、局所熱伝達係数を決定した。これらのデータを部位分割人体熱モデルへの入力することで、人体局所の温熱生理状態を評価できることを確認した。平成23年度開発した黒と銀、および黒と銀の縞の円筒型の部位サーマルマネキンに二点温度周期制御を実装した。人工気候室での実験により、このシステムの熱容量を決定し、部位マネキンの蓄熱を考慮した熱収支により、局所の熱伝達係数と作用温度を決定するシステムを作成した。また、黒と銀の縞の発熱円筒では、対流熱伝達率と放射熱伝達率、等価気温と等価放射温度を決定できた。日射が人体に及ぼす影響を評価するため、日射吸収率が異なる黒色と白色の計測器の値を加重平均する重み係数の計算式を導いた。黒と銀の発熱円筒を用い、熱交換における対流成分と放射成分の分離を試みた。近赤外熱源がある場合とない場合で比較計測を行った結果、近赤外熱源がない条件での放射率と近赤外熱源が有る場合の近赤外に対する吸収率は、赤外領域であっても大きく異なることが確認された。消防服などの耐熱服の熱防護性能を評価する上で、赤外領域での反射率を考慮していく必要性が示唆された。開発した発熱円筒を用い、近赤外領域での着衣の反射率を決定する方針を得た。ただし実験による実証までは至らなかった。

前年度までに作成した円筒型マネキンを複雑な実人体形状を模したサーマルマネキンへ拡張させる初期段階として、CAD上で人体形状データに配線溝を加え、3Dプロッタで出力し、左手と左前腕をサーマルマネキンとして具体化した。ただし、全身を具体化するまでには至らず、全身としての温熱生理状態の分布、および放熱量分布を評価・予測するシステムまでは構築できなかった。円筒の単純形状では、計画通りの表面の平均温度を測定し、かつ、表面全体からの発熱量を計測、一定値に制御するシステムを具体化できた。ただし、複雑な実人体形状として具体化するにあたり、一旦はシステムを作成できるとの見通しをもらい試作を委託予定だったメーカーから、「技術的に作成出来ない」、と言ってきたため、3Dプロッタを用い、自分たちで製作することとした。この変更のため、予定より進捗が遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度に作成した黒と銀、および黒と銀の縞の円筒型の局所サーマルマネキンシステムに2点温度サイクル制御を実装し、短時間の計測で局所の熱伝達係数と作用温度を決定するシステムを具体化する。3Dプロッタを用い、複雑な人体形状を模擬したサーマルマネキンを具体化し、2点温度サイクル制御を実装する。温熱生理状態の分布を評価できるサーマルマネキンを具体化する。
ロボット連携クラウド・コンピューティング環境におけるFPGAコンポーネント技術

【平成31年度の実績】項目1.クラウドにおけるFPGAコンポーネントの要求分析と基本設計、項目2.HW/SW間のメッセージ形式・転送プロトコルの設計、項目3.動的・静的リンク可能なHWコンポーネント形式の設計、項目4、FPGA向け再利用可能コンポーネント設計環境の構築、の4項目について研究を進めた。項目1の要求分析において、夏季に短期ドイツ滞在を予定していたが、諸般の事情により中止となり、いくつかの国内企業・外国企業におけるニーズを分析するにとどめ、一般化して検討を進めることとした。項目2・3のHW/SW間の通信については、Publish/Subscribe型の通信を行うFPGAコンポーネントの方式検討を引き続き進めた。C言語からの高位合成(High-Level Synthesis)により開発したコンポーネント間の通信をPublish/Subscribe型で行うことを可能にするため、FPGA上のコンポーネント間通信のスイッチモジュールの開発を行った。これは動的リンク・静的リンクのいずれにも対応可能な方式となっているが、そのために回路規模(特にバッファ用BRAM容量)は大きくなる傾向があることが、明らかとなった。項目4のFPGA向け再利用可能コンポーネント設計環境の構築については、システム全体のC言語による機能シミュレーションから、RTLシミュレーションを行ったうえでFPGA上にプログラムする設計フローを確立した。しかしながら、ハードマクロレベルでのコンポーネント間接続・通信については依然検討段階である。以上の検討成果の一部については、査読付き国際会議2件を含む外部発表を行った。産業ロボット領域に特化した要求分析を行う予定であったが、予定変更して一般的な要求に基づく設計をすすめることとしたため。所属機関が変更となったこともあり、一般的な計算環境に向けたFPGAコンポーネント技術の確立についての検討を進める。【研究目的】ロボットにおける知的処理の一部をデータセンター等にて分散処理するクラウド・コンピューティング(計算機)環境で、FPGA(Field Programmable Gate Array)を利用するための基盤となる設計技術の研究を行う。具体的には、(1)ハードウェア(HW)・ソフトウェア(SW)間の通信の最適化、(2)再利用可能なHWコンポーネント、(3)コンポーネントの物理マッピングによるFPGAコンパイル時間短縮、を目的とする。【研究実施計画(3年間)】まずは、クラウド計算機環境におけるFPGAコンポーネントへの要求分析と基本設計を行い、それに基づいてFPGAを用いたハードウェア(HW)/ソフトウェア(SW)間のメッセージ形式・転送プロトコルの最適設計を行う。同時に、動的・静的リンク可能なHWコンポーネント形式を設計し、アプリケーションに応じて最適化したメッセージ形式・転送プロトコルによる再利用可能コンポンーネント設計環境を開発し、評価する。【平成29年度の実績】項目1.クラウドにおけるFPGAコンポーネントの要求分析と基本設計、項目2.HW/SW間のメッセージ形式・転送プロトコルの設計、項目3.動的・静的リンク可能なHWコンポーネント形式の設計、の3項目について研究を進めた。項目1の要求分析においては工場等で使用される移動型ロボットを対象として調査し、環境地図作成(SLAM)等についての機能・性能要件についての明文化・定量化を進めたが、未完了。また、項目2・3のHW/SW間の通信については、これまでに研究代表者が研究開発を進めているROS準拠FPGAコンポーネントの考え方をもとにして、Publish/Subscribe型の通信を行うFPGAコンポーネントの方式検討と、通信方式の一部に関しては、FPGA実装を行った。以上の検討成果の一部について外部発表を行った。本研究が目指すクラウド側(データセンター)のFPGAコンポーネントは、エッジ側(ロボット本体)が用いるROS準拠FPGAコンポーネントとの連携処理を想定している。別の研究プロジェクトで開発を進めているエッジ側のROS準拠FPGAコンポーネントの開発を優先するために、本研究のクラウド側の研究開発の優先度を下げた。そのため、クラウド側FPGAコンポーネントの具体的な検討(項目2および項目3)は、FPGA間の通信に関する基本的な検討にとどまり、予定よりも遅れている。また、工場等で使用されるロボットに関する要求分析については、実際に工場向けのロボットシステムを開発している企業と情報交換してきた。しかし、FPGA導入のメリットを理解してもらうことが困難で、企業側担当者がFPGAの導入に消極的である問題がある。そのため、研究成果を社会実装するための要件が明確化できておらず、項目1は未完了である。

しかしながら、ハードマクロレベルでのコンポーネント間接続・通信については依然検討段階である。以上の検討成果の一部については、査読付き国際会議2件を含む外部発表を行った。産業ロボット領域に特化した要求分析を行う予定であったが、予定変更して一般的な要求に基づく設計をすすめることとしたため。エッジ側のROS準拠FPGAコンポーネントの開発については、別研究プロジェクトにおいて平成29年度内に画像の特徴点抽出処理を行うコンポーネント(電力効率10倍)の開発が成功し無事完了した。平成30年度以降は、当該コンポーネントと連携することを想定し、本研究が対象とするクラウド側のFPGAコンポーネントの開発を進めることが可能となる。また、工場等で使用されるロボットに関する要求分析について、企業側担当者がFPGAの導入に消極的である問題については、ドイツにおいて企業と連携した工場(Industry 4.0)へのFPGA導入を研究している大学研究室があるため、夏季に短期滞在して要求分析と設計を行うことに合意を得た。ドイツ滞在を利用して、「項目1.クラウドにおけるFPGAコンポーネントの要求分析と基本設計」を加速する予定である。所属機関が変更となったこともあり、一般的な計算環境に向けたFPGAコンポーネント技術の確立についての検討を進める。平成29年度については一部の物品調達が計画時よりも低価格で可能であったため、平成30年度において研究用消耗品の購入に充当する。
新規口腔癌ペプチドワクチン療法の開発と臨床効果判定バイオマーカーの同定

本年度の実績としては、これまでの研究成果をH27年に学術論文としてClinical Cancer Research(IF:8.2)に発表することができたことが、何よりも嬉しく、かつ胸を張ってご報告できる事項です。その後Cancer Science、さらにOncoimmunologyにも学術論文を発表することができたことも大いなる成果であったと言えると思います。本科研費により研究することができましたことを、深く感謝しております。一方で、本研究の成果は私どもの講座だけで得られたのではなく、東京大学医科学研究所および熊本大学大学院生命科学研究部免疫識別学講座と共に行った共同研究の結果であります。われわれは、がん組織と正常組織のGenome-wide cDNA microarray解析により、口腔癌に高発現し、精巣などの免疫系から隔離された臓器や胎生期臓器以外の成人臓器にはほとんど発現しない新規がん胎児性抗原とがん精巣抗原を3種類同定した。さらに、当該抗原について、がん細胞を傷害するHLA-A24拘束性の細胞傷害性T細胞(CTL)を誘導するペプチドを同定し、がん免疫療法の医師主導型臨床研究を施行し、その安全性と臨床効果を確認している。本研究では、これらの抗原について、1)すでに同定したTh1細胞が認識するHLAクラスII (HLA-II)拘束性抗原ペプチドについて、そのCTLエピトープペプチドとの併用による抗腫瘍効果を臨床試験で検討しより効果のある口腔癌ペプチドワクチン療法を確立すると共に、2)治療効果を的確に判定できるバイオマーカーの探索・同定と、それらの簡易的な検出方法の開発を試みております。本年度はワクチン投与患者が50症例に達し、治療方法としての需要を改めて感じさせられる1年であった。癌に罹患し、化学放射線治療を受け、手術を乗り越え、術後の化学療法まで受けた後に再発してしまった患者や、発見時には全身に転移しており、治療の施しようがないと診断された患者が意外と多いこと、その一方でその患者に対する有効な治療手段がないことが、俗にいう癌難民を生んでいるという現実を改めて実感しました。そのような患者に対して、われわれは少しでも有効な治療法を提示できるよう、真剣に取り組む必要があります。われわれはそのような口腔癌患者に対してペプチドワクチン療法を開発している最中です。これまでに50人中1症例で完全に治癒した患者がおられます。そうでない患者においても、癌はなくならなくてもQOLを低下させずに延命できているという結果が得られつつあります。本年度の実績としましては、これまでの研究成果を学術論文としてClinical Cancer Research(IF:8.2)に発表することができたことが、一番に挙げられます。本研究は私どもだけではなく、東京大学医科学研究所および熊本大学大学院生命科学研究部免疫識別学講座との緊密な共同研究の成果であります。この業績に引き続き、さらに3本ほどの論文が我々と免疫識別学講座から論文がでております。その概要としましては、治療法がないと宣告されと宣告された症例を対象にペプチドワクチン療法を施行し、その安全性と忍容性、ペプチド特異的CTLの誘導、臨床的抗腫瘍効果、OS、PFSなどを検討しました。その結果、grade II以上の有害事象は生じておらず本療法の安全性と忍容性が確認されました。ELISPOTassayを用いた免疫解析の結果、LY6K、CDCA1およびIMP3に特異的CTLはそれぞれ85.7%、64.3%、42.9%の頭頸部扁平上皮癌患者の末梢血単核球より誘導することができました。さらに、Best Supportive Careを行った患者群とわれわれのワクチン投与を行った患者群においてOSを比較してみたところ、ワクチン投与を行った患者群のほうが有意にOSの延長を認めました。さらに、2あるいは3種類のペプチドに対してキラーT細胞が誘導できた患者群と1種類のペプチドに対してのみしかキラーT細胞が誘導された患者群、あるいはどのペプチドに対してもキラーT細胞が誘導できなかった患者群におけるOSを比較したところ、前群の方が有意に生存期間が長いことが判明しました。本研究の結果、治療法がないと言われだた死を迎えるだけであった頭頸部癌扁平上皮癌患者に対する生きる光明が見いだせる可能性が示唆されました。われわれの研究概要としましては、治療法がないと宣告された患者を対象にペプチドワクチン療法を施行し、その安全性と忍容性、ペプチド特異的キラーT細胞の誘導の可否、誘導されたペプチド特異的キラーT細胞の癌細胞への攻撃性、臨床的抗腫瘍効果、OSやPFSなどを検討し、より癌患者に効果なペプチドワクチン療法を開発するということです。その結果われわれのペプチドワクチン療法によりgrade II以上の有害事象は生じることは無かったことが判明しました。それによって本療法の安全性と忍容性が確認されました。

さらに、2あるいは3種類のペプチドに対してキラーT細胞が誘導できた患者群と1種類のペプチドに対してのみしかキラーT細胞が誘導された患者群、あるいはどのペプチドに対してもキラーT細胞が誘導できなかった患者群においてOSを比較したところ、前群の方が有意に生存期間の延長を認めた結果となりました。本研究の結果、治療法がないと言われただ死を迎えるだけであった頭頸部癌扁平上皮癌患者に対する有効と言える治療法・医薬品が誕生する可能性が高くなりました。患者にとっても生きる光明が見いだせる可能性が示唆されたことになりました。本年度の実績としては、これまでの研究成果をH27年に学術論文としてClinical Cancer Research(IF:8.2)に発表することができたことが、何よりも嬉しく、かつ胸を張ってご報告できる事項です。その後Cancer Science、さらにOncoimmunologyにも学術論文を発表することができたことも大いなる成果であったと言えると思います。本科研費により研究することができましたことを、深く感謝しております。一方で、本研究の成果は私どもの講座だけで得られたのではなく、東京大学医科学研究所および熊本大学大学院生命科学研究部免疫識別学講座と共に行った共同研究の結果であります。今回の研究において、これまでの臨床研究結果を科学雑誌に発表する、というところが大きな目的の一つでありました。われわれの臨床研究はまだまだこれから継続していくのですが、その中間点として論文発表が重要なpointになっていることは言うまでもありません。今回科学雑誌に掲載されたことにより、われわれの研究の方向性は妥当であるということを確認することが出来たと考えます。今回の論文掲載とういう結果を糧に、チーム一丸となって今後も臨床研究を推進していく所存です。われわれの研究は個人ではなくチームプレイですので、今後の臨床研究のモチベーションを皆が得ることができた、という点において研究目的はおおむね順調に進展している、今後も進展していくことであろう、と考えます。歯科口腔外科今回、頭頸部扁平上皮癌患者37症例に関する結果報告を行いClinical Cancer Researchに掲載され、一定の評価を受けることができた。今後の研究推進方策としましては、1これまでと同様に、治療法がない、と宣告された頭頸部扁平上皮癌患者に対してペプチドワクチン療法を施行していく2そもそもペプチドワクチン療法は副作用がほどんどありません。また他療法との併用も可能である、と言われております。したがって、分子標的薬との併用療法を検討していく。3扁平上皮癌だけでなく、唾液腺癌や間葉系の癌(肉腫など)に対しても本療法の有効性を研究していく、などを計画しております。まず、すでに同定したTh1細胞が認識するHLAクラスII (HLA-II)拘束性抗原ペプチドについて、そのCTLエピトープペプチドとの併用による抗腫瘍効果を臨床試験で検討しより効果のある口腔癌ペプチドワクチン療法を確立する研究にかんしまして、これまでの臨床研究の経過と結果をまとめ、論文としてclinical cancer researchに投稿している状況です。
福島第一原発事故の教訓を伝える施設の展示内容と教育効果の分析

本年度は,主に二つの研究を行った。すなわち,1)人災に関する教訓を伝える施設の見学用ワークシートに関する調査と独自のワークシートの作成,2)文部科学省の放射線副読本を対象としたテキスト・マイニングと福島県環境創造センター交流棟「コミュタン福島」の展示説明文との比較,の二つである。1)の研究については,福島原発事故に関する展示がある福島県環境創造センター交流棟「コミュタン福島」と,四大公害に関する4つの公立の資料館(水俣市立水俣病資料館,新潟県立環境と人間のふれあい館,富山県立イタイイタイ病資料館,四日市市立四日市公害と環境未来館)を対象に,既存のワークシートの有無やその内容を調査した。結果として,a)コミュタン福島に関するワークシートでは,基礎的事項の確認や感想等の自由記述がほとんどで,被害発生の背景・原因,放射性物質に関する基準,子どもたちの印象に残りやすい映像展示に関する確認項目などは見られなかった,b)4つの公立の公害資料館では,3つで公式のワークシートがあり,2つでは汚染物質に関する基準についてのクイズがあった,などの特性が明らかになった。また,調査結果を踏まえて,原発事故の重要な教訓を学ぶための追加の見学用ワークシートを作成した。これらの内容について,日本環境教育学会で発表した。2)の研究については,2018年に文部科学省が改訂した放射線副読本に関するテキスト・マイニングを行うとともに,コミュタン福島の展示説明文のテキスト・マイニングの結果と比較した。その結果,両者に共通する点として,ア)「放射線」が最も多く出現した,イ)「放射線」と共起する単語として,放射線の肯定的側面を表す「利用」や「使う」の単語が上位20位内に出現した,などの特徴が明らかになった。これらの内容について,教育に関する国際会議(ICTLE:The International Conference on Teaching, Learning and Education)で発表した。今年度は,主に二つの研究を行った。すなわち,1)福島第一原発事故の教訓を伝える施設の展示内容の分析,2)その他の負の遺産・教訓を伝える施設の展示内容に関する調査,である。1)福島第一原発事故の教訓を伝える施設の展示内容の分析については,2016年7月に開館した「福島県環境創造センター交流棟(コミュタン福島)」の展示説明文を対象に,テキスト・マイニングによる定量的分析を行って特徴を明らかにした。また,福島第一原発事故の事実と教訓に関する代表的な報告書として,国会事故調の報告書を取り上げ,福島県の事故対応における問題点や教訓を記した部分を抽出してテキスト・マイニングを行うとともに,その結果を,コミュタン福島の展示内容の分析結果と比較した。「教訓の継承」,「放射線教育」,「人権教育」の観点を踏まえて比較を行った結果,a)国会事故調の報告書において福島県の事故対応における問題点や教訓に関するキーワードとして多く記載された「ヨウ素剤」,「SPEEDI」,「地域防災計画」,「オフサイトセンター」などは,コミュタン福島の展示ではほとんど説明されていなかった,b)子どもの被ばく感受性や被ばくによる「死」,原発事故の際の「安定ヨウ素剤」の服用などは説明されていなかった,c)行政の不適切な対応による加害責任にはほとんど触れられず,「知的理解」に該当する「原発事故子ども・被災者支援法」などの法律や「放射線管理区域」の基準についても説明されていなかった,など,コミュタン福島の展示の特徴が明らかになった。2)その他の負の遺産・教訓を伝える施設の展示内容に関する調査では,チェルノブイリ原発事故に関するウクライナの「国立チェルノブイリ博物館」,水俣病に関する「水俣市立水俣病資料館」および水俣病センター草思社の「水俣病歴史考証館」を訪問し,展示内容の調査や運営主体へのヒアリング調査などを行った。研究計画で予定していた通り,福島第一原発事故の教訓を伝える役割を有する施設として2016年7月に開館した「福島県環境創造センター交流棟(コミュタン福島)」の展示内容について,展示説明文を対象にテキスト・マイニングによる定量的分析を行って特徴を明らかにし,論文としてまとめて発表した。また,研究計画では,2020年に整備予定のアーカイブ拠点施設である「ふるさとふくしま再生の歴史と未来館(仮称)」の基本構想や基本設計に関するパブリック・コメント時に提言したい旨を記載しているが,実際に整備主体となった福島県の担当者との交渉の機会を,市民団体との共同で得て,上記論文を根拠に改善の申し入れを行った。その他の負の遺産・教訓を伝える施設の展示内容に関する調査として現地調査を行ったチェルノブイリ博物館については,分析可能なデータとして,音声ガイダンス(計約2時間30分)を入手し,その分析を進めている。また,水俣病に関する「水俣市立水俣病資料館」と「水俣病歴史考証館」については,展示の詳細部分の撮影が許可されていなかったため,テキスト・マイニングによる説明文の定量的分析を行うことは断念したが,担当者へのヒアリング調査を実施して,展示物の特徴や変化,課題などを把握することができた。民間の施設である「原発災害情報センター」での共同研究による独自の展示物の作成については,担当者と何度か打ち合わせを行って方向性は固まってきているが,施設側の事情もあり,まだ作成には至っていない。このように,一部の施設で展示内容の分析や独自の展示物の作成ができなかった点はあるものの,研究の中心と位置づけていたコミュタン福島の展示説明文の分析を行って成果を論文にまとめており,また,チェルノブイリ博物館のデータも入手して分析を進めているところであることから,進捗状況を「おおむね順調に進展している」と判断した。すなわち,1)原発事故の教訓を伝える施設の展示説明文の内容分析と比較,

2)来館者への教育効果の分析,である。1)原発事故の教訓を伝える施設の展示説明文の内容分析と比較については,公的な施設の展示内容の特徴を明らかにするため,福島県環境創造センター交流棟(コミュタン福島)とウクライナ・チェルノブイリ博物館の展示説明文を対象に,テキスト・マイニングと感性解析を行って比較した。コミュタン福島では,2016年度にエリア毎に分析した内容を,施設全体として分析し直した。チェルノブイリ博物館では,2016年度に現地調査で録音した日本語の音声ガイドをテキスト・データ化し,分析した。両者を比較した主な結果として,a)両施設とも「放射線」が最も多く出現する単語である点は共通している,b)コミュタン福島では,「放射線」と共起する単語として否定語が少ない,c)チェルノブイリ博物館では,「放射線」と共起する単語として否定語が多い,などの特徴が定量的に明らかになった。これらの結果を踏まえ,今後,コミュタン福島の展示では,行政の責任や放射線の否定的側面の展示を増やし,来館者が反省的考察ができるような展示へと改善していくことが望まれる点を指摘した。以上の内容を国際学会(9th World Environmental Education Congress)等で発表するとともに,日本語の共著の書籍(ブックレット)を刊行した。これらの研究は世界初との評価も得ている。2)来館者への教育効果の分析については,コミュタン福島の展示の一部である「こどもたちのメッセージ」と,民設・民営の施設である原発災害情報センターの来館者の感想等を対象に,同様にテキスト・マイニングと感性解析を行って特徴を把握した。結果を筆者の研究室の大学院生が修士論文にまとめるとともに,学会発表を行った。昨年度,「今後の研究の推進方策等」で記載していた通り,チェルノブイリ博物館の音声ガイドのデータ分析について実行し,コミュタン福島の分析結果と合わせてまとめ,国内外の学会等で発表した。日本語の書籍(ブックレット)も刊行できた。また,来館者への教育効果の分析については,独自のアンケートは諸事情により実施できなかったものの,代替の分析方法としてコミュタン福島の展示の一部である「こどもたちのメッセージ」と,原発災害情報センターの来館者の感想等を対象に分析を行い,結果を学会等で発表した。なお,原発災害情報センターとの共同研究による独自の展示物の作成については,運営委員会の了解を得た段階であり,次年度に実行したいと考えている。このように,独自の展示物の作成ができなかった点はあるものの,研究の中心であるコミュタン福島とチェルノブイリ博物館の展示説明文の定量的な比較分析を行い,国際学会等での発表や書籍(ブックレット)の刊行を行ったことから,「おおむね順調に進展している」と判断した。本年度は,主に二つの研究を行った。
テラヘルツ波高時間分解能オシロスコープの実現に向けた波長変換技術の開発

大容量通信のためのキャリアとして期待されるテラヘルツ帯信号源(テラヘルツ帯量子カスケードレーザー,単一走行キャリアフォトダイオード,共鳴トンネリングダイオード等)の高速応答性に対する評価は行われていない.それは高速応答できる検出器が無いためである.本提案ではパルスレーザー技術及び高い非線形性を持つ有機電気光学(EO)ポリマーを利用して,高時間分解能テラヘルツ帯信号検出システムを構築し,テラヘルツ帯高時間分解能オシロスコープの原理動作を実証し,大容量通信に向けた計測評価技術開発を行うことを目的としている.具体的には,テラヘルツ波と波長800nm付近のピコ秒パルスとの和周波信号をEOポリマーで高効率で発生させ,さらにパルス光を時間分解のためのゲートとして利用することで,これを実現するものである.初年度はテラヘルツ量子カスケードレーザーで発生させたテラヘルツ波と1μm帯の強力なパルス光の和周波信号が発生できることを実験的に確認した.この実験は理化学研究所南出グループの協力によって行った.この結果を踏まえ,ゲート光として使用するピコ秒パルスレーザーの立ち上げを行い,さらにゲート光に光学遅延を与え時間分解測定を行う長尺ステージを導入し,時間分解測定のための光学系の構築を進めた.また,和周波信号を高効率で発生するために重要なEOポリマーを導波路構造とする研究開を行い,シクロオレフィンポリマーをクラッド材とした導波路構造について,これらのポリマーを高精度かつ密着性良く接合する技術開発を行い,テラヘルツ波の発生に成功した.テラヘルツ波と1μm帯の500ピコ秒幅のパルス光との和周波信号が観測可能であることを確認でき,高時間分解能測定を実証する本研究計画は着実に進捗していると考えている.そして,導波路構造EOポリマーの開発も変換効率の低下の原因となる形状精度,密着性の問題を解決し,高い波長変換効率を得ることに成功している.以上の理由から,本研究課題は総合的に見て概ね順調に進展していると評価できる.研究計画の2年度目は、主に以下の研究課題を実施する.時間分解測定に向けて,前年度までに準備した時間分解用の光学系を構築を行う.また,これまでのスペクトル整形光学系については,導入用のレンズの最適化を行い,光学系のスループットの向上を目指す.さらに,導波路構造EOポリマーを光学系に組み込むための治具等の製作に取り掛かり,適宜,信号発生効率,検出効率の向上を目指す.大容量通信のためのキャリアとして期待されるテラヘルツ帯信号源(テラヘルツ帯量子カスケードレーザー,単一走行キャリアフォトダイオード,共鳴トンネリングダイオード等)の高速応答性に対する評価は行われていない.それは高速応答できる検出器が無いためである.本提案ではパルスレーザー技術及び高い非線形性を持つ有機電気光学(EO)ポリマーを利用して,高時間分解能テラヘルツ帯信号検出システムを構築し,テラヘルツ帯高時間分解能オシロスコープの原理動作を実証し,大容量通信に向けた計測評価技術開発を行うことを目的としている.具体的には,テラヘルツ波と波長800nm付近のピコ秒パルスとの和周波信号をEOポリマーで高効率で発生させ,さらにパルス光を時間分解のためのゲートとして利用することで,これを実現するものである.初年度はテラヘルツ量子カスケードレーザーで発生させたテラヘルツ波と1μm帯の強力なパルス光の和周波信号が発生できることを実験的に確認した.この実験は理化学研究所南出グループの協力によって行った.この結果を踏まえ,ゲート光として使用するピコ秒パルスレーザーの立ち上げを行い,さらにゲート光に光学遅延を与え時間分解測定を行う長尺ステージを導入し,時間分解測定のための光学系の構築を進めた.また,和周波信号を高効率で発生するために重要なEOポリマーを導波路構造とする研究開を行い,シクロオレフィンポリマーをクラッド材とした導波路構造について,これらのポリマーを高精度かつ密着性良く接合する技術開発を行い,テラヘルツ波の発生に成功した.テラヘルツ波と1μm帯の500ピコ秒幅のパルス光との和周波信号が観測可能であることを確認でき,高時間分解能測定を実証する本研究計画は着実に進捗していると考えている.そして,導波路構造EOポリマーの開発も変換効率の低下の原因となる形状精度,密着性の問題を解決し,高い波長変換効率を得ることに成功している.以上の理由から,本研究課題は総合的に見て概ね順調に進展していると評価できる.研究計画の2年度目は、主に以下の研究課題を実施する.時間分解測定に向けて,前年度までに準備した時間分解用の光学系を構築を行う.また,これまでのスペクトル整形光学系については,導入用のレンズの最適化を行い,光学系のスループットの向上を目指す.さらに,導波路構造EOポリマーを光学系に組み込むための治具等の製作に取り掛かり,適宜,信号発生効率,検出効率の向上を目指す.効率的な執行による結果,差金が発生しました,本課題の成果の適用範囲を広げるために,翌年度分と合わせて新たな光学部品などを導入することで高性能化を行う計画です.