hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
直腸肛門奇形マウスを用いた器官培養による分子生物学的解析及び胎仔治療への応用

ビタミンAの誘導体であるエトレチナートを妊娠マウスに経口投与することにより,ほぼ100%の再現性をもって直腸肛門奇形マウスを作成することに成功した.この直腸肛門奇形マウスを用いて胎仔期の発生段階における直腸壁内神経伝達の異常を分子生物学的手法を用いて証明した.直腸肛門奇形マウスは生まれながらに直腸の神経伝達が正常でないことが示唆された.また,直腸肛門奇形マウスを用いた直腸肛門部の器官培養は困難であったが,成功する可能性もでてきたため,今後も継続して研究が必要と思われる.ビタミンAの誘導体であるエトレチナートを妊娠マウスに経口投与することにより,ほぼ100%の再現性をもって直腸肛門奇形マウスを作成することに成功した.この直腸肛門奇形マウスを用いて胎仔期の発生段階における直腸壁内神経伝達の異常を分子生物学的手法を用いて証明した.直腸肛門奇形マウスは生まれながらに直腸の神経伝達が正常でないことが示唆された.また,直腸肛門奇形マウスを用いた直腸肛門部の器官培養は困難であったが,成功する可能性もでてきたため,今後も継続して研究が必要と思われる.直腸肛門奇形は新生児外科疾患の中で最も多い疾患の一つであるが、その病態の解明には至っていない。今年度我々は、妊娠9日目のマウスにビタミンAの誘導体であるエトレチナートを過剰投与することにより直腸肛門奇形マウス胎仔を作製した。それらを用いて、発生の4大要因の一つである細胞移動に関わる因子のWnt-5a、Rhoキナーゼ、c-jun N-terminalkinaseに注目し、それらに対する抗体を用いて、免疫組織化学的染色を行った。直腸肛門奇形マウスでは、コントロール群と比較していずれの因子も特に総排泄腔周囲においてその発現が抑制されており、それらの因子の低下が原因の可能性が示唆された。また、直腸肛門奇形患児は術後も便秘に悩まされることが多く、その原因の究明も必要である。この直腸肛門奇形マウス胎仔を用いて、神経伝達分子であるSubstance P、Vasoactive intestinal peptideおよびc-kitに注目し、それらに対する抗体を用いて免疫組織化学的染色を行った。いずれの因子も直腸肛門奇形マウス群の直腸筋層でその発現がコントロール群と比較すると低下しており、先天的に腸管の運動能が低下している可能性が示唆された。これらの結果から、胎仔治療が直腸肛門奇形においても重要であると考えられる。直腸肛門奇形は新生児外科疾患の中で最も多い疾患の一つであるが、その病態の解明には至っていない。昨年度、我々は妊娠9日目のマウスにビタミンAの誘導体であるエトレチナートを過剰投与することにより直腸肛門奇形マウス胎仔を作製し、そのモデルを用いて、神経伝達分子であるSubstance PやVasoactive intestinal peptideおよびc-kitに注目し、その抗体を用いて免疫組織化学的染色を行った。その発生過程,とりわけ妊娠後期において、直腸肛門奇形マウスではコントロール群と比較して明らかにそれらの活性が低下していることがわかり、胎仔治療の重要性が示唆された。今年度はこれらの成果を、小児外科の国際学会の一つであるPacific Association of Pediatric Surgeonsにおいて発表し、現在論文を投稿中である。また、昨年度併せて実施した細胞移動に関わるWnt-5a、Rhoキナーゼおよびc-jun N-terminalkinaseに関しても、エトレチナート投与早期において、総排泄腔膜におけるそれらに対する抗体の発現を免疫組織化学的染色を用いて検索したが、正常群と比較して直腸肛門奇形群ではそれらの発現の低下が認められた。この結果から、直腸肛門奇形群では特に中胚葉系の細胞移動が抑制されていることが示唆された。この成果に関して、現在、論文作成中である。さらに、今年度は培養技術を用いて、正常マウス胎仔の直腸肛門部の培養を試みたが、細胞死が多く認められ、培養液の組成のさらなる工夫が必要であり今後の課題である。
長期詳細土地利用動態モデルの開発

大都市圏内の都市地域を対象とした街区単位(100m四方の土地区画単位)の土地利用動態モデルの開発研究と、都市内の住宅地区、商業地区、幹線道路沿道地区を対象とした10m四方(あるいは50m四方)の宅地区画単位の土地利用動態モデルの開発研究を進展させた。具体的には、都市域対象の研究では、千葉県柏市、我孫子市を中心とした、10km四方の地域を事例地域とし、都市の中の地区を対象とした研究では、木更津市と国道16号線ぬ道を事例地域とし、さらに木更津市の比較対照地域として、佐倉市と我孫子市を採用した。首都圏の細密土地利用データ(10mメッシュ単位、5年間隔5時点分)を利用した統計解析により、街区単位レベルと宅地区画単位レベルにおける、土地利用用途間の遷移ポテンシャル関数の推定を行なった。遷移ポテンシャルの説明要因には、対象街区(区画)自体の現況用途、対象街区の近傍の街区(区画)の現況用途、対象街区の交通利便性(鉄道駅への近接性、幹線道路への近接性)、都市書画による規制条件の有無、自然条件(傾斜など)が含まれるが、特に、近傍街区の用途および交通利便性と遷移ポテンシャルの関係に重点を置いた分析を進めた。その結果、遷移ポテンシャルと近傍内のある土地利用の街区の個数の間の非線形な関係、あるいは、遷移ポテンシャルに与える近傍内の各用途の影響の相対的な強度についての知見が得られた。また、3都市市の比較研究からは、住宅用途への遷移ポテンシャルについて、近隣の土地利用状態を説明要因とした関数の形状が、地域の違いによらないことが確認された。街区単位の研究では、遷移ポテンシャルの要因に従来考慮していた、利用による効用・収益に関する要因の他に、費用要因である「地価」を含めた新モデルを提案した。新モデルは、従来のモデルによる、過去の土地利用変化に対する説明精度に比較して、かなり高い精度を実現できた。大都市圏内の都市域を対象とした街区単位(100m四方の土地区画単位)の土地利用動態モデルの開発研究と、都市内の商業地区、幹線道路沿道地区を対象とした10m四方の宅地区画単位の土地利用動態モデルの開発研究を進展させた。具体的には、都市域対象の研究では、千葉県柏市、我孫子市を中心とした、10km四方の地域を事例地域とし、都市の中の地区を対象とした研究では、千葉県木更津駅周辺地区と国道16号線沿道(野田・柏市内)を事例地域とした。遷移ポテンシャル関数に含まれる説明要因は、遷移ポテンシャルを求める街区(または区画)自体の現況用途、その街区の近傍の街区(または区画)の現況用途、その街区の交通利便性(鉄道駅への近接性、幹線道路への近接性)、都市計画による規制等条件の有無、自然条件(傾斜など)が含まれるが、特に、近傍街区(または区画)の用途、交通利便性と遷移ポテンシャルの関係に重点を置いた分析を進めた。その結果、遷移ポテンシャルと近傍内のある土地利用の街区(区画)の個数の間の非線形な関係、あるいは、遷移ポテンシャルに与える近傍内の各用途の影響の相対的な強度について、多くの知見が得られた。しかし、まだ、遷移ポテンシャル関数の第1次的な推定段階にあり、長期的な経済変動の影響の考慮、広域的な土地需要の想定、大規模開発事業の考慮、などの課題を残しており、都市域レベルの研究と地区レベルの研究を統合して、長期的な詳細土地利用動態モデルを精緻化する方向にさらに研究を進めて行く計画である。

本研究では、CA(セル・オートマトン)を適用しミクロな視点から構築した、都市の土地利用動態モデルの基本部分を構成する、各セルの用途別土地利用遷移ポテンシャルの算定ルールを、長期間にわたる土地利用変化の詳細メッシュ統計資料を統計手法を適用して解析し、実証的に同定することを目的とする。具体的な研究対象地域には、首都圏内の近郊地域(千葉県柏・松戸広域圏、我孫子市地域、木更津市地域、佐倉市地域、東京都多摩地域、横浜市地域)を選び、1974年から1994年にわたる期間、5年間隔の10mメッシュ単位の土地利用データと関連統計メッシュデータを利用して、実証的に算定ルールの構成とそれらに含まれるパラメータ値を地域間比較分析結果も踏まえて推定する研究を進め、大都市圏内の近郊地域(都心から20kmから50km程度の範囲の地域)における、農林系利用から都市的利用への用途転換、および都市的用途間の利用競合の現象を記述できるモデルの精緻化の研究を進展させた。千葉県柏・松戸広域圏を対象とした、100mメッシュ単位の研究では、用途別土地利用遷移ポテンシャルの要因に従来考慮していた、利用による効用・収益に関連する要因の他に、費用に関連した要因である「地価」を含めた新モデルを提案した。新モデルは、従来のモデルによる、過去の土地利用変化に対する説明精度に比較して、かなり高い精度を実現できた。我孫子市地域、木更津市地域、佐倉市地域、を対象とした50mメッシュ単位の研究からは、住宅用途への遷移ポテンシャルについて、近隣の土地利用状態を説明要因とした関数の形状が、地域の違いによらずほぼ同様であることも、確認された。東京都多摩地域、横浜市地域を対象とした50mメッシュ単位の研究からは、地域の特殊性を考慮して、標高あるいは交通利便性を遷移ポテンシャルの説明要因に含めることにより、説明力を向上できることが確認された。
修飾ヌクレオチドによる生体環境場における情報伝達系の光制御

本研究は細胞という生体環境場で、変異遺伝子あるいは外来遺伝子の発現による病気の発症を、光化学反応によって阻止する手法の開発を目指している。光応答型オリゴヌクレオチドとして、核酸への結合機能を有する蛍光色素フルオレセインを5'末端に修飾した11merオリゴヌクレオチド(5'-TTTCCTCCTCT-3'、以下F-DNA)を合成し、リポソームに内包させて細胞に取り込ませ、細胞内親和部位およびその動態を蛍光の検出によって調べた。このF′-DNAをさらにDNA分解酵素(DNase)が、F-DNAの核への到達を妨害しないことを明らかにするため、DNA分解酵素に耐性を持つホスホロチオエ-ト型F-DNA(F-S-DNA)を用いてF-DNAの挙動と比較検討した。F-S-DNAリポソームは、細胞内取り込み後F-DNAリポソームと同様にリソソームを経由して細胞核に集積すると考察された。DNaseに耐性を持つF-S-DNAリポソームでも同様の細胞核への集積がみられたことから、F-DNAがDNaseに分解されずに細胞核に到達できる経路の存在が確認できた。細胞核内のF-DNA(またはF-S-DNA)の蛍光は、励起光照射により減衰したが、生理食塩水中で光照射してもほとんど減衰しなかった。この結果はF-DNA(またはF-S-DNA)が細胞核内の物質と何らかの光化学反応を起こしていることを示している。F-DNA(またはF-S-DNA)がインキュベート中に細胞核内DNAあるいはrRNAと二重らせんを形成し、光照射によってF-DNA(またはF-S-DNA)とその相補鎖が共有結合を起こした結果と考察した。以上より、F-DNAおよびF-S-DNAは多層膜の中性リポソームとして細胞核内に到達できること、これらDNAオリゴマーの細胞内移行過程にリソソームを経由するエンドサイトーシス過程が存在することが明らかとなった。
ジオメディア情報資源の発見および検索に関するプロジェクト

本研究は、インターネット経由で様々なジオメディア(地理画像)コンテンツにアクセスするための効果的で有効な技術の研究を目標に研究を行ってきた。ジオメディアコンテンツとは、地理分野に関する幅広いマルチメディアコンテンツ(テキスト、写真、画像、ビデオ及び音声)に関するものである。分散された環境内のジオメディアベースのコンテンツ内を有効に検索するために、我々は、ジオメディアから抽出したメタデータをまとめたメタレベルシステムを構築した。これらのメタデータは、階層的に蓄積される。本研究の目的は、エンドユーザの興味に応じて容易にジオメディアデータをアクセスすることを可能とするシステムを開発することにあった。本研究は、ジオメディアデータ・ベース上にメタレベルシステムを開発した。主な成果としては下記の通りである。(1)地理的なイメージ用の多規模表現(多次元)方法の生成(2)多次元イメージ・データの任意の形でのクラスタを検知することができる斬新なクラスタ・アプローチの開(3)関連するGEOMEDIAデータ・ベースへの視覚的クエリを指図する統合システムのために必要なタデータの公式化を可能にするメタデータ・モデルの構築(4)メタデータに基づくデータ・ベース選択アプローチの理論的な基礎の生成(5)視覚的データの内容から抽出された異種混合の特徴を統合する視覚的なクエリ処理コンポーネントの生成その成果として完成したプラットフォームは、階層的メタデータ・ベース、メタ検索エージェントおよびクエリ・マネージャーを含むメタサーバーコンポーネントを含むものである。システムのパフォーマンスはユーザのフィードバックに応じて精製される。更に、クエリ・マネージャーは、メタデータのマッチングに一致するためにクエリ中のテキスト、テキスチャーおよび色のような異種混合の特徴を抽出することが出来る。サブクエリは個々の特徴に基づいて公式化された。クエリ・マネージャーは、最終的なデータ・ベース選択決定へサブクエリからの結果を統合するものである。ジオメディア・テストベッドを立ち上げた。このテストベッドはメタデータ抽出の研究のための資源を提供するものであり具体的な研究活動は以下の3項目を計画し実行した。(1)大規模地理的エルチメディアコンテンツ(10億枚の地理画像や、300巻のビデオ、数テラバイトの地理データなどから構成される)を蓄積した包括的なジオメディアデータベースへのアクセスを確保した。これらのデータは日本(岐阜大学)、米国(ウェスト・バージニア大学)、ヨーロッパ(フランス:ラバル・マイエンヌ・テクノポール、ノルウェー:オスロ・サイエンス・パーク)、タイ(カセサート大学)において収集しているものである。(2)地理画像に適した多重スケールのデータ表現手法を研究した。この手法によって、大規模ジオメディアデータセットに対する新しい索引付けアルゴリズムを設計した。ジオメディアからの特徴抽出および特徴空間のクラスタリングに関する研究を行った。本研究では、ジオメディアという文脈に基づくWaveCluster法を提案した。これは、多次元空間情報であるジオメディアを多次元信号として処理することにより、格子に基づく多次元ジオメディアコンテンツのクラスタリングを実現する手法である。信号処理要素というアイデアを空間データベースに適用するのは、多次元空間オブジェクトは多次元特徴空間で表現できるという観察が動機となっている。またこの特徴空間に対して適切な核関数を選択しウェーブレット変換を畳み込むことで、変換後の空間においては自然なクラスタがより明瞭に出現することになった。メタサーバの最初のバージョンを立ち上げた。このメタサーバは情報資源選択のためのプラットフォームを提供するものである。具体的な研究活動には以下の3項目を計画し実施した。(1)多次元ジオメディアに基づくメタデータベースにおける「テンプレート」の管理と設定を研究した。ここでテンプレートとは、キーワード、注釈、テクスチャパターン、色パターン、形状パターンなどを指すものである。

このようなテンプレートに基づくアプローチを適用することにより、ジオメディアデータベースの特徴ベクトルはテンプレートの集合に対する類似度に基づいてクラスタに分割され、またメタサーバはテンプレートと統計的情報の両方に基づいて群化した。(2)メタサーチエージェントのための資源選択手法を設計するとともに、ジオメディアデータベースのクラスタを表現する際の、テンプレートやメタデータの有効性の評価を行った。このタスクでは、ジオメディアデータベースとテンプレートとの間の視覚的な関係を表現する統計的情報を収集することが鍵であった。ある特定の問い合わせに関して重要なジオメディアデータベースは「2レベルプロセス」で決定した。すなわち、まずテンプレートと問い合わせとの類似度を決定し、次にこれらの視覚的な関係に基づいてジオメディアデータベースサイトを順番づけ、同時に、ジオメディアデータベースの索引づけアルゴリズムも、各データベースに実装した。(3)ジオメディア情報資源の選択という文脈に基づくWaveCluster法の拡張について研究を進めた。また多重解像度クラスタリングコンポーネントの第1バージョンを配布した。本研究は、インターネット経由で様々なジオメディア(地理画像)コンテンツにアクヤスするための効果的で有効な技術の研究を目標に研究を行ってきた。ジオメディアコンテンツとは、地理分野に関する幅広いマルチメディアコンテンツ(テキスト、写真、画像、ビデオ及び音声)に関するものである。分散された環境内のジオメディアベースのコンテンツ内を有効に検索するために、我々は、ジオメディアから抽出したメタデータをまとめたメタレベルシステムを構築した。これらのメタデータは、階層的に蓄積される。本研究の目的は、エンドユーザの興味に応じて容易にジオメディアデータをアクセスすることを可能とするシステムを開発することにあった。本研究は、ジオメディアデータ・ベース上にメタレベルシステムを開発した。主な成果としては下記の通りである。(1)地理的なイメージ用の多規模表現(多次元)方法の生成(2)多次元イメージ・データの任意の形でのクラスタを検知することができる斬新なクラスタ・アプローチの開(3)関連するGEOMEDIAデータ・ベースへの視覚的クエリを指図する統合システムのために必要なタデータの公式化を可能にするメタデータ・モデルの構築(4)メタデータに基づくデータ・ベース選択アプローチの理論的な基礎の生成
鴎外の演劇翻訳・改作・創作に関する日独比較文体論及び文献学的詩学に基づく国際研究

演劇の近代化をめぐる鴎外の活動(翻訳・改作・創作)を総合的に研究するには、ドイツ留学時における演劇研究や観劇体験ばかりでなく、世紀転換期ヨーロッパにおいて展開した上演芸術としての演劇の総合性回復の運動、心理描写を重視する一幕物の流行、詩学と文献学を融合化する動向、さらに日本における新劇運動の台頭、標準語制定の動きなど、それらが複合的に鴎外の演劇活動に作用している局面を再構成しなければならない。演劇の分野における鴎外の活動はもともと国際的な広がりを持つものであり、本研究は鴎外研究をそのような本来の場面へともたらし、成果をドイツ語等で発信、海外の関心を呼び起こすことを目指す。
イギリス社会保障の政策論理についての歴史学的研究

1.イギリス社会保障に関する諸立法について、社会保障の諸制度に内在する理念ないし哲学を解明しようとする問題関心から歴史学的研究を行っている。2.その一環として、先に1834年救貧法改正法についての歴史学的考察を行ったのに引き続き、今年度は19世紀から20世紀はじめまでの社会保障立法についての考察を通してこの時期のイギリス社会保障の政策論理の解明につとめ、その結果以下の諸点を明らかにすることができた。(1)19世紀イギリスにおける救貧法に基づく救貧行政は、1834年救貧法改正法(新救貧法)の前後を通して、民衆の伝統的な権利の擁護と、効率的な農業経営という大土地所有者および借地農業家の利害の維持との均衡を図りながら行われていた。(2)新救貧法はその理論的な構成から貧民の側に一種の被救済権を確立しており、また救貧行政の運営において充分な救済を保障しようと意図したと考えられる一方で、当時の人々の観念では新救貧法は貧民救済への伝統的な権利を侵害していると考えられ、実際の救貧行政の運営においても伝統的な貧民救済方法を踏襲する形で行われる場合が少なくなかった。(3)19世紀の公的扶助にみられる貧困観は、私的な相互扶助組織および慈善組織たる友愛組合および慈善組織協会の貧困観と同様に、なお貧困を罪悪とみる観念が強く、人々が道徳的に貧民救済に値するか否かの判断が明示的ないし黙示的に、公的扶助および私的扶助の諸制度のなかで行われていた。(4)世紀転換期の児童保護立法や老齢年金制度、国民保険制度の確立は、児童や老齢者、さらには一般の労働者の困難、困窮に対して一定の国家的責任を認めるものとしてイギリス社会保障法の歴史における一大画期をなすが、その立法経過および法制度そのものに一種の道徳的価値判断ないしはよき人間像と言うべきものを内包している。これは現代イギリスの社会保障制度にも相当に共通する観念ではないかと推測できる。
定量的コンピュータ断層血流評価とオミックス情報による肺癌の標準治療効果予測

Perfusion ADCTによる定量的肺癌血流評価法開発における臨床検討として,前年に開発した再構成を用いた低線量Perfusion ADCTを神戸大学医学部附属病院放射線部にて非小細胞肺癌患者(n=30)に対して治療前後に施行するとともに,改良された定量的肺血流解析ソフトにて解析を行い,標準治療に対する早期治療効果予測能に関して検討し,Radiological Society of NorthAmericaの主催するRSNA2014に投稿した。あわせて,更なる低線量化を図るために,低線量CTに適した新たな再構成法による低線量Perfusion ADCTの血流測定に関する検討を行い,RSNA2013,日本医学放射線学会の主催するJRC 2014,European Society of Radiologyの主催するECR 2014にて発表した。また,肺動脈・気管支動脈二重支配対応定量的血流解析ソフトに関する初期臨床検証に関して,海外一流誌にて発表を行うとともに,以前に開発した手法などとの比較を行った。また,肺動脈・気管支動脈二重支配対応定量的血流解析ソフトに関して,肺実質,肺結節および腫瘤及びリンパ節転移などのさまざまなResponse Evaluation Criteria in Solid Tumors(RECIST)評価における標的病変に対応するための改良を行う必要があることが明らかになった。神戸大学医学部附属病院放射線部の320列面検出器型CT(Area-Detector CT: ADCT)にて標準治療が施行される臨床病期Stage IIIA, IIIB及びIVの非小細胞肺癌患者(n=32)の治療前Perfusion ADCTを既発表のプロトコールにて施行し,得られたデータに画像ノイズを付加し,擬似的低線量CTを新たに開発した画像再構成法を用いて作製した。あわせて,現在開発中の定量的肺結節血流解析ソフトを肺動脈・気管支動脈二重支配対応に改良を行い,患者より実際に得たPerfusion ADCTと擬似低線量Perfusion ADCTデータを既開発及び改良された解析ソフトにて解析を行い,どの程度の低線量CTにてPerfusiion ADCTが可能であるかを統計学的に検討した。(2)非小細胞肺癌患者の標準治療前Omics情報に関する検討(1)にてPerfusion ADCTが施行された非小細胞肺癌患者(n=32)に対して治療前に生検などにて種々の検体を得た。あわせて,非小細胞肺癌患者にたいして呼吸器内科及び放射線腫瘍科にて化学療法,放射線治療や化学放射線治療などの標準治療を行い,早期治療効果の評価をResponse Evaluation Criteria in Solid Tumors(RECIST)評価と定期検査としてのPerfusion ADCTによる治療効果判定を行い,データ集積を行った。(1)Perfusion ADCTによる定量的肺癌血流評価法開発における臨床検討に関しては前年に開発した再構成を用いた低線量Perfusion ADCTを神戸大学医学部附属病院放射線部にて臨床病期Stage IIIA, IIIB及びIVの非小細胞肺癌患者(n=40)に対して治療前に施行するとともに,改良された定量的肺血流解析ソフトにて解析を行い,治療効果予測能に関してPET/CTと対比し,PET/CTよりも正確な汚予測能を有していることを明らかにした。また,北米放射線学会,欧州放射線学会及びISCT 2014にて研究成果を発表した。(2)非小細胞肺癌患者の標準治療前Omics情報に関する検討に関しては(1)にて低線量Perfusion ADCTが施行された非小細胞肺癌患者に対して各Omics情報を得ることを試みたが集積は計画通り進まなかった。(3)画像バイオマーカー及びOmics情報の融合に向けた臨床的検討に関しては(1)および(2)において評価されたPerfusion ADCTによる画像バイオマーカーとOmics情報および標準治療の早期治療効果より,1画像バイオマーカー単独, 2Omics情報単独及び3それらの融合による定量的標準治療効果予測能を今後も継続的に研究を期間終了後も行っていく予定である。放射線医学1)本研究における基礎的検討である肺癌患者のPerfusion ADCTデータ取得及びソフト開発及び改良がおこなわれていること。2)本研究におけるPerfusion ADCTの臨床応用に向けた低線量化下に対するシュミレーション実験を行い,ソフトの低線量Perfusion CTへの対応などのさまざまな改良を行い,症例集積を開始したこと。3)肺癌患者の組織及び病理診断を行うための検体の収集は行われていること。4)保存的治療の効果判定を行うための必要な画像検査を他診療科と共同して行っており,脱落症例が現時点ではいないので,順調に症例登録が進んでいること。1)本研究における基礎的検討である肺癌患者のPerfusion ADCTデータ取得及びソフト開発及び改良がおこなわれていること。2)本研究におけるPerfusion ADCTの臨床応用に向けた低占領下に対するシュミレーション実験が終了し,その結果を撮像法,造影剤投与法及びソフトの低線量Perfusion CTへの対応などのさまざまな改良のためにデータを有効活用し,次年度からのさらなる臨床患者集積を安全かつ効率的に行うことを可能にしていること。4)保存的治療の効果判定を行うための必要な画像検査を他診療科と共同して行っており,脱落症例が現時点ではいないので,順調に奨励登録が進んでいること。1)Perfusion ADCTによる定量的肺癌血流評価法開発における臨床検討:前年に開発した再構成を用いた低線量Perfusion ADCTを神戸大学医学部附属病院放射線部にて臨床病期非小細胞肺癌患者に対して引き続き治療前に施行するとともに,改良された定量的肺血流解析ソフトにて解析を行う。2)低線量Perfusion ADCT用画像再構成法および肺動脈・気管支動脈二重支配対応定量的

血流解析ソフトの改良を引き続き行う。3)前年度の検討により,RECIST評価に対応するために複数の部位で同時にPerfusion CTを行うための撮像法及び解析法を開発する必要性が生じたため,その開発に着手する。4)非小細胞肺癌患者の標準治療前におけるOmics情報に関する検討に関して開始し,画像バイオマーカーとの融合を目指すための準備を行う。これらの研究成果は国内学会や国際学会にて研究成果を積極的に発表する予定である。1)Perfusion ADCTによる定量的肺癌血流評価法開発における臨床検討:前年に開発した再構成を用いた低線量Perfusion ADCTを神戸大学医学部附属病院放射線部にて臨床病期Stage IIIA, IIIB及びIVの非小細胞肺癌患者(n=80)に対して治療前に施行するとともに,改良された定量的肺血流解析ソフトにて解析を行う。なお,低線量Perfusion ADCT用画像再構成法および肺動脈・気管支動脈二重支配対応定量的血流解析ソフトの改良は前年の解析結果などをもとに必要に応じて行う。2)非小細胞肺癌患者の標準治療前Omics情報に関する検討:1)にて低線量Perfusion ADCTが施行された非小細胞肺癌患者(n=80)に対して治療前に得た種々の検体を引き続き本学質量分析総合センターにおける各種組織分析装置にて網羅的探索を行い,プロテオミックス解析やメタボロミックス解析を行い,Omics情報を得る。あわせて,1)および2)にて評価された非小細胞肺癌患者に呼吸器内科及び放射線腫瘍科にて標準治療と経過観察を行い,早期および1ないし2年後の治療効果をRECIST評価にて行う。3)画像バイオマーカー及びOmics情報の融合に向けた臨床的検討:1)および2)において評価されたPerfusion ADCTによる画像バイオマーカーとOmics情報および標準治療の早期治療効果より,1画像バイオマーカー単独, 2Omics情報単独及び3それらの融合による定量的標準治療効果予測能を統計学的比較検討するとともに,オーダーメイド治療を行うための重要な画像バイオマーカーやOmics情報を同定する。1)引き続きソフト開発及び高速化や改良を加えるために,DELL社製並列演算機能搭載画像解析用コンピューターを作成し,開発を進める。あわせて,画像解析の効率化を図り,症例数増加に対応する。
新しいモノクロナール抗体を用いた実験的移植心冠状動脈硬化の予防の試み

我々は移植心の冠状動脈硬化の実験に先立ち,先ずanti-rat抗CD80抗体および抗CD86抗体の移植心生着延長効果の検討を行うため,主要組織適合抗原がminor mismatchの系であるF-344ラット(RT1^<1V-1>)をDonor,Lewisラット(RT1^1)をRecipientとしてOno-Lindsey法に従い腹腔内異所性心移植を行なった.移植直後より抗CD80抗体および抗CD86抗体1mg/kg/dayを5日間浸透圧ポンプにて投与した結果、抗体無投与群に比し生着延長効果が認められたが、免疫学的寛容状態を得ることはできなかった。現在,我々はanti-rat抗CD80抗体、および抗CD86抗体を移植前に投与することによって生着延長効果があるかどうかを検討中であると同時に、suboptimal doseの既存の免疫抑制剤を投与し相乗効果についての検討を進めている.我々は移植心の冠状動脈硬化の実験に先立ち,先ずanti-rat抗CD80抗体の移植心生着延長効果の検討を行うため,主要組織適合抗原がminor mismatchの系であるF-344ラット(RT1^<1v-1>)をDonor,Lewisラット(RT1^1)をRecipientとしてOno-Lindsey法に従い腹腔内異所性心移植を行なった.移植直後より抗CD80抗体0.25mg/kg/dayを5日間浸透圧ポンプにて投与したが、control群に比し、有意な移植心生着延長効果は得られなかった.その後抗体量を0.5mg/kg/day、1.0mg/kg/dayと増量しても生着延長効果を得ることはできなかった.我々の作成したanti-rat抗CD80抗体はIg-M typeであったため期待された効果が得られなかったと推察された.現在,我々はIgG typeのanti-rat抗CD80抗体、および抗CD86抗体を投与し生着延長効果について検討を進めている.我々は移植心の冠状動脈硬化の実験に先立ち,先ずanti-rat抗CD80抗体および抗CD86抗体の移植心生着延長効果の検討を行うため,主要組織適合抗原がminor mismatchの系であるF-344ラット(RT1^<1V-1>)をDonor,Lewisラット(RT1^1)をRecipientとしてOno-Lindsey法に従い腹腔内異所性心移植を行なった.移植直後より抗CD80抗体および抗CD86抗体1mg/kg/dayを5日間浸透圧ポンプにて投与した結果、抗体無投与群に比し生着延長効果が認められたが、免疫学的寛容状態を得ることはできなかった。現在,我々はanti-rat抗CD80抗体、および抗CD86抗体を移植前に投与することによって生着延長効果があるかどうかを検討中であると同時に、suboptimal doseの既存の免疫抑制剤を投与し相乗効果についての検討を進めている.
細菌ゲノム生存戦略のレジストーム研究

多剤耐性菌の出現が医療現場において大きな問題となっており、今日もなお感染症の克服は医学的重要課題である。一方で、ゲノム配列が次々と解読され、細菌染色体上には、多数の多剤耐性遺伝子が潜在していることが明らかになってきた。これからは細菌が保持する薬剤耐性因子および、これらの制御ネットワークをゲノムワイドに包括的に解析する必要性がある。本研究では細菌ゲノムが保持する薬剤耐性因子を網羅的に解析し、薬剤耐性克服のための情報基盤を構築することを目的とする。本年度得られた成果は以下の通りである。1)細菌はゲノム上に多くの耐性因子を保持している。中でも異物排出トランスポーターは細菌の多剤耐性因子として注目されている。これまでに、大腸菌やサルモネラのゲノムに数多くの異物排出トランスポーターが潜在していることを明らかにしてきたが、それらトランスポーターの制御ネットワークについては不明であった。本年度、マイクロアレイ等を用いて解析を行った結果、大腸菌の酸耐性を制御しているYdeOやsmall RNAが異物排出トランスポーターをコントロールしているという新たな薬剤耐性制御機構を発見した。2)近年、薬剤耐性のサルモネラが出現し、問題となっている。異物排出トランスポーターは、薬剤耐性化因子であることから、その阻害剤は薬剤耐性を軽減させる効果があると考えられる。臨床分離株とトランスポーター阻害剤であるPhe-Arg β-naphthylamideを用いた実験の結果、阻害剤はサルモネラの多剤耐性化を軽減させる効果があることが明らかとなった。研究成果は、薬剤耐性菌感染症を克服する上でも重要なものであると評価され、文部科学大臣表彰若手科学者賞を受賞した。多剤耐性菌の出現が医療現場において大きな問題となっており、今日もなお感染症の克服は医学的重要課題の一つである。私はこれまでに、ゲノム博報をもとに、推定異物排出蛋自質遺伝子とその制御遺伝子を網羅的に解析することで、数多くの耐性因子を同定してきた。1)細菌はゲノム上に多くの環境適応・耐性因子を保持している。異物排出蛋白質遺伝子はゲノムに存在する基本的な生存戦略因子である。近年、薬剤耐性サルモネラの出現が問題となっている。サルモネラ薬剤耐性化機構を明らかにするために、サルモネラ異物排出蛋白質遺伝子全てを欠損させた株を作成し、フェノタイプマイクロアレイを用いて、フェノーム解析を行った。その結果、排出蛋白質は臨床現場で用いられる薬剤に対しての耐性に関与していることを見出した。また、金属耐性にも排出蛋白質が関与しているという新たな生理機能を発見した。2)サルモネラ異物排出蛋白質は薬剤耐性のみならず病原性発現にも関与していることが分かっているが、病原性に関わる機構はこれまで不明であった。フェノーム解析とトランスクリプトーム解析の結果、異物排出蛋白質AcrDとMdtABCは鉄代謝制御因子Fur依存的に鉄欠乏条件下で誘導され、これら排出蛋白は外環境から鉄を獲得するために鉄キレーターを排出していることを明らかにした。鉄は細菌病原性発現に必要な因子であることから、排出蛋白質による鉄キレーター排出が細菌病原性発現に関与していることが強く示唆される。本研究成果は、耐性菌感染症を克服するのに重要なものであると評価され、日本抗生物質学術協議会および日本化学療法学会より表彰を受けた。
動的環境における環境変化の予測と行動を一体化した視覚サーボ系の研究

画像は膨大な情報量を持つが,きわめて冗長性が高い.そこで,十分な精度を確保したままで冗長性の少ない情報の抽出法を検討した.その結果,画像の解像度を4段階にわけ,各々の特徴点に関して4枚のテンプレートを用いて対象物の移動速度に応じて使い分ける方法が追従速度および位置決め精度を確保するのに適していることがわかった.また,冗長な特徴量を用いることは位置決め精度の向上に効果があることを理論的に証明し,PUMA560ロボットを用いた実時間実験により確認した.このことから,画像処理的に安定な特徴量を冗長にとることの有効性が検証できた.次に,視覚情報に基づいて3次元情報を精度良く求めるためのカメラ位置およびロボット姿勢について検討した.再構成される3次元情報の精度は,画像ヤコビ行列の条件数に依存し,この条件数が作業対象物の特徴量の選択に依存することがわかった.したがって,この条件数を最小にするように特徴量を選択することが精度と応答速度の両方の面から重要であることが示された.一方,視覚サーボ系のモデルは,ロボットのダイナミクスを考慮しない場合には拘束条件つきの線形微分方程式で記述される.本研究では,ロボットのダイナミクスを考慮する場合,きわめて複雑な非線形微分方程式になることを示し,微分方程式の幾何学的構造の解析が合理的な制御系設計において重要であることを明らかにした.また,この非線形性のために,環境モデルの推定法は,従来の線形推定法では不十分であることがわかった.そこで,ロボットのダイナミクスと環境変動のダイナミクスを統一的に取り扱うために,作業の実施を環境の変動とロボットの運動からなる非線形関数として定義し,この関数の幾何学的構造の解明を試みた.大域的に拘束条件を記述する関数は求められていないが,局所的な性質は明らかになり,それを用いた制御系の構成法も求まった.本研究の当初の目的は完全には達成されてはいないが,局所的な性質がわかればそれを解析的に接続することにより大域的な性質に拡張できるので,本研究において視覚サーボ問題の本質を解明できたといえる.画像は膨大な情報量を持つが,きわめて冗長性が高い.そこで,十分な精度を確保したままで冗長性の少ない情報の抽出法を検討した.その結果,画像の解像度を4段階にわけ,各々の特徴点に関して4枚のテンプレートを用いて対象物の移動速度に応じて使い分ける方法が追従速度および位置決め精度を確保するのに適していることがわかった.また,冗長な特徴量を用いることは位置決め精度の向上に効果があることを理論的に証明し,PUMA560ロボットを用いた実時間実験により確認した.このことから,画像処理的に安定な特徴量を冗長にとることの有効性が検証できた.次に,視覚情報に基づいて3次元情報を精度良く求めるためのカメラ位置およびロボット姿勢について検討した.再構成される3次元情報の精度は,画像ヤコビ行列の条件数に依存し,この条件数が作業対象物の特徴量の選択に依存することがわかった.したがって,この条件数を最小にするように特徴量を選択することが精度と応答速度の両方の面から重要であることが示された.一方,視覚サーボ系のモデルは,ロボットのダイナミクスを考慮しない場合には拘束条件つきの線形微分方程式で記述される.本研究では,ロボットのダイナミクスを考慮する場合,きわめて複雑な非線形微分方程式になることを示し,微分方程式の幾何学的構造の解析が合理的な制御系設計において重要であることを明らかにした.また,この非線形性のために,環境モデルの推定法は,従来の線形推定法では不十分であることがわかった.そこで,ロボットのダイナミクスと環境変動のダイナミクスを統一的に取り扱うために,作業の実施を環境の変動とロボットの運動からなる非線形関数として定義し,この関数の幾何学的構造の解明を試みた.大域的に拘束条件を記述する関数は求められていないが,局所的な性質は明らかになり,それを用いた制御系の構成法も求まった.本研究の当初の目的は完全には達成されてはいないが,局所的な性質がわかればそれを解析的に接続することにより大域的な性質に拡張できるので,本研究において視覚サーボ問題の本質を解明できたといえる.
パーソナリティの健康影響に関する大規模コホート研究

本研究の目的は、宮城県民47,605名を対象に1990年より実施している大規模コホート研究の長期追跡調査にもとづき、英国の心理学者アイゼンクが開発した性格尺度(外向性/内向性、神経症的傾向、逸脱傾向、律儀さ)と、がんを始めとする疾病との関連を明らかにすることである。コホート集団の死亡、転出、およびがん罹患に関する追跡調査を行った。死亡と転出に関する追跡調査は、2001年3月まで行った。ベースラインから11年間での死亡者は2,536名(対象者の5.3%)、転出者は2,166名(4.5%)であった。死因の内訳は、がんが1,132名(死因の44,6%)、心疾患が368名(14.5%)、脳血管疾患が302名(11.9%)、その他が734名(28.9%)であった。がん罹患に関する追跡調査は、宮城県地域がん登録との記録照合により、1997年12月31日まで行った。7年間での総罹患数は1,633例(対象者の3.4%)であった。その結果、がん罹患・虚血性心疾患死亡・脳血管疾患死亡のいずれについても、4つの性格尺度のいずれとも、有意の関連を認めなかった。例えば、全がん罹患についての解析では、性格尺度得点の最小4分位群に対する最大4分位群の多変量補正相対危険度(95%信頼区間)は、外向性が0.9(0.7-1.1)、神経症的傾向が1.2(1.0-1.4)、逸脱傾向が1.1(0.9-1.3)、律儀さが0.9(0.7-1.0)であった。結論として、日本人のがん・虚血性心疾患・脳血管疾患に対する性格の関連は明確ではないことが示唆された。2年間の研究の初年度にあたる今年度は、コホート集団の死亡、転出、およびがん罹患に関する追跡調査を行った。死亡と転出に関する追跡調査は、すでに1999年3月まで実施していたものを、さらに2001年3月まで2年間延長した。死因の内訳は、がんが1,132名(死因の44.6%)、心疾患が368名(14.5%)、脳血管疾患が302名(11.9%)、その他が734名(28.9%)であった。部位別の内訳は、胃がん392例(がん罹患の24.0%)、大腸がん292例(17.9%)、肺がん178例(10.9%)、乳がん141例(8.6%)などであった。以上の追跡調査により、性格尺度と各種疾患との関連を検討するためのデータセットが構築された。

次年度は、このデータを用いて、がん罹患・脳卒中死亡・心疾患死亡・全死因死亡等におよぼす性格の影響について解析を行う予定である。本研究の目的は、宮城県民47,605名を対象に1990年より実施している大規模コホート研究の長期追跡調査にもとづき、英国の心理学者アイゼンクが開発した性格尺度(外向性/内向性、神経症的傾向、逸脱傾向、律儀さ)と、がんを始めとする疾病との関連を明らかにすることである。コホート集団の死亡、転出、およびがん罹患に関する追跡調査を行った。死亡と転出に関する追跡調査は、2001年3月まで行った。ベースラインから11年間での死亡者は2,536名(対象者の5.3%)、転出者は2,166名(4.5%)であった。死因の内訳は、がんが1,132名(死因の44.6%)、心疾患が368名(14.5%)、脳血管疾患が302名(11.9%)、その他が734名(28.9%)であった。がん罹患に関する追跡調査は、宮城県地域がん登録との記録照合により、1997年12月31日まで行った。7年間での総罹患数は1,633例(対象者の3.4%)であった。その結果、がん罹患・虚血性心疾患死亡・脳血管疾患死亡のいずれについても、4つの性格尺度のいずれとも、有意の関連を認めなかった。例えば、全がん罹患についての解析では、性格尺度得点の最小4分位群に対する最大4分位群の多変量補正相対危険度(95%信頼区間)は、外向性が0.9(0.7-1.1)、神経症的傾向が1.2(1.0-1.4)、逸脱傾向が1.1(0.9-1.3)、律儀さが0.9(0.7-1.0)であった。結論として、日本人のがん・虚血性心疾患・脳血管疾患に対する性格の関連は明確ではないことが示唆された。
医療関係者・医療系大学生に必要なリーディング・リテラシー伸長に関する調査・研究

コミュニケーション教育、日本語教育の専門知識をベースに、インストラクショナル・デザイン、医療人文学、医学教育準備教育、ピア・レスポンスの知見を踏まえた調査・研究がなされた。そして、その成果を反映し、医療系大学(医学部、看護学部)初年次生を対象としたカリキュラムおよびシラバスが作成され、学会においてその成果・今後の課題が公開された。本年度は、以下の(1)から(6)の調査・研究を行った。(1)リーディング・リテラシーに関連する国内外の論文、文献、教科書、HP等の情報検索・収集、(2)(1)の情報の整理・分析・入力、(3)専門家(インストラクショナル・デザイナー)との共同作業による、ある医療系単科大学(医学部および看護学部)の初年次教育における表現技術系科目(必修科目、選択科目)のシラバスおよびカリキュラムの分析、設計、(4)(3)の結果のリーディング・リテラシーに注目した分析、(5)上記大学初年次教育における人間性の涵養を目指した読書課題の、コールバーグの道徳段階説に依拠した構造的枠組みを導入しての再デザイン、(6)教育内容分析のための、教員が学生のリーディング・リテラシーに対して抱いているイメージをあぶりだすためのアンケートおよびインタビューのデザイン(1)および(2)の情報収集は、大学入学以前の教育内容も視野に入れてはいるが、大学教育以降のもので成人を対象としたものを中心に行った。(3)から(6)の調査・研究は、分析、設計、開発、実施、評価技法の確立しているインストラクショナル・デザインを導入した。このことにより、より効果的・効率的な教育デザインとなった。上級学年も考慮しているが、本年度は初年次学生を中心に行った。(3)および(4)の調査・研究は、医療関係者および医療系大学生のニーズおよび対象となった医療系大学のカリキュラムの流れを考慮し行われたものである。成果の一部は、2007年6月の大学教育学会第29回大会自由研究で口頭発表することが既に決まっている。本年度は、平成18年度の成果を踏まえたうえで、以下の(1)から(5)の調査・研究を行った。(1)リーディング・リテラシーに関連する国内外の論文、文献、教科書、HP等の更なる情報検索・収集、(2)(1)の情報の整理・分析・入力、(3)専門家(コミュニケーション教育研究者)との共同作業による、医療系単科大学(医学部)の初年次教育における表現技術系科目(必修科目)のシラバスおよびカリキュラムの再デザイン、(4)(3)の結果のリーディング・リテラシーに注目した分析、(5)専門家(図書館司書、リーディング・リテラシーを駆使している患者会の会員)との共同作業による医療系大学生を対象とした読書課題のデザイン(1)および(2)の情報収集は、主対象は成人だが、読書体験およびリーディング・リテラシーのレベルが異なる学生に対応できるよう、初中等教育におけるリーディング・リテラシー関連科目・活動に関する文献・情報の収集も行った。本年度は「図書館の活用力の向上」および「人間性の涵養」につながる本および情報の収集にも力を注いだ。その際に、公共図書館、医学図書館、病院図書館、患者図書館の現状に精通している専門家および医療者に期待するコミュニケーションカ・リテラシーについて実体験をもって深く理解している患者会会員による情報提供が非常に役立った。(3)から(5)の調査・研究は、医療系大学生の置かれている状況、医療系大学生への社会の期待などを考慮したカリキュラム・デザインを目標に行われた。成果の一部を学会で口頭発表し、認知心理学の観点からの有益なフィードバックを得ることができた。本研究の目的は、医療系大学生のリーディング・リテラシーの涵養をコミュニケーション教育の立場から目指すことを通し、社会的に要請されている、医療機関利用者-医療関係者のより良い関係の構築、医療関係者の生涯学習力の向上に寄与することである。平成20年度は、平成19年度の研究成果の実施、評価、再デザイン、および成果の発表を中心に行った。これまで教育・研究上交流のあった専門家(コミュニケーション教育研究者、医療系大学準備教育担当者、教育方略の専門家、インストラクショナル・デザイナー等)に加え、医療系大学生という対象の特性に鑑みた内容面の充実を図り、いのちの教育、医療人文学の専門家の協力を得、調査研究内容をさらに充実させた。具体的な内容は、以下の通りである。(1)平成19年度までに収集したリーディング・リテラシーに関連する国内外の論文、文献、教科書、HP等の情報の分析結果のさらなる充実、(2)平成18年度の成果を踏まえ、平成19年度に専門家(コミュニケーション教育研究者)との共同作業によりデザインした医療系単科大学(医学部)の初年次教育における表現技術系科言(必修科目)のシラバスおよびカリキュラムの実施、評価、成果の発表、(3)インストラクショナル・デザイナーと協働し、平成18年度に再デザインし平成19年度に実施した上記大学初年次教育における人間性の涵養を目指した読書課題の再デザイン、実施、評価、そして評価を踏まえた再デザイン、(4)医療系大学準備教育担当者との協働研究、成果の発表、(5)いのちの教育、医療人文学の研究・教育者との協働による、医療系学部初年次生の特性に鑑みたシラバスのデザイン
半導体の結晶特性と非線形光学効果による遠赤外光発生機構

これまで半導体GaP結晶を用いて光-フォノン相互作用に基づく遠赤外光発生の研究を行い、結晶性および結晶サイズが発生機構に影響を及ぼすことを確認している。本研究では、結晶性・非線形光学効果・導波路構造の観点に基づきフォノンの挙動を理解し、半導体結晶特性と非線形光学効果による遠赤外光発生機構の解明を目的としている。今年度は、遠赤外光閉じ込めが可能な導波路構造の作製および差周波混合における高効率遠赤外光発生について検討した。遠赤外光の2次元方向閉じ込めが可能な導波路構造としてリブ型およびフォトニック結晶導波路構造に着目した。半絶縁性GaP結晶を用いてフォトジングラフィーおよび誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング(ICP-RIE)により各種導波路構造を形成する。リブ型導波路については、厚さ350μmのGaP基板に対して、リブ高さ200μmおよびリブ幅1mm200μmの構造を作製した。フォトニック結晶導波路として、直径160μmの空気円柱が格子定数200μmの三角格子配列した構造に対し、1列のみ格子配列を除いた線欠陥を導入することにより遠赤外光に対する導波路構造とした。作製した導波路構造を用いて、波長1μm帯の近赤外光を用いた差周波混合による遠赤外光発生特性の検討を行った。リブ導波路から発生した周波数位置は、導波路断面積が減少するに従い高周波数側ヘシフトした。これは導波路断面積に依存して実効屈折率が変化し、それにより位相整合条件が変化するためである。遠赤外光の発生効率は、リブ型断面積の縮小に伴って増加し、リブ幅200μmの構造においてバルクGaP結晶と比較しておよそ9倍に向上した。次に、線欠陥を導入したフォトニック結晶導波路対して遠赤外光発生を検討したところ線欠陥導波路特有の伝搬モードに基づく発生を確認した。これはリブ型導波路ではみられないフォトニック結晶導波路特有の現象である。今年度はまず、不純物添加特性が異なるGaP結晶における遠赤外光反射スペクトル測定を行い、不純物の存在がこの領域の光物性に及ぼす影響について検討した。半絶縁性GaP結晶(キャリア濃度,1×10^<12>cm^<-3>以下)における反射スペクトルではTOフォノンによる寄与を、ドナー不純物であるSをドープしたGaP結晶(キャリア濃度,5×10^<17>cm^<-3>)ではTOフォノンに加えて自由電子による寄与を確認した。それらの結果はDrude-lorentzモデルによる計算結果とほぼ対応している。不純物添加によって生じる自由キャリアの存在が遠赤外光領域におけるフォノンの分散関係に影響を与えるという知見を得た。さらに、導波路構造がフォノンの分散関係に及ぼす効果について検討した。GaP結晶に対して遠赤外光波長と同程度のサイズを有する導波路構造(数100μm程度)を作製した。断面形状としては、厚さ方向に対して遠赤外光を閉じ込めるスラブ型構造と厚さおよび幅方向に閉じ込める矩形構造を作製した。各種導波路結晶における遠赤外光発生を行いバルク結晶とは異なるコリニア位相整合による発生機構を確認した。これは導波路中のフォノンの分散関係がバルク結晶とは異なることを意味しており、これは導波路分散を考慮したフォノン分散曲線から説明できる。さらに矩形導波路構造では遠赤外光の発生効率がバルク結晶の値を1桁上回る結果を得た。これは遠赤外光の2次元方向閉じ込めによる光-フォノン相互作用の増強効果を示していると考えられる。今年度は導波路構造における遠赤外光閉じ込めによる遠赤外光特性制御を検討した。まず、GaPスラブ型導波路(厚さ290μm)から発生する遠赤外光の偏光特性について検討した。発生する遠赤外光の偏光状態は2つの入射光電場ベクトルと結晶の誘電テンソルにより決定される。入射光の偏光状態を制御することによりTEおよびTMモードに基づく遠赤外光の発生を確認した。発生周波数位置はTEおよびTMモードに対してそれぞれ0.80および0.95 THzであった。これは2つのモード間に位相差が存在することを示唆している。次に、導波路中でTEおよびTMモードを同時に励起した場合の偏光状態を測定したところ、楕円偏光という結果を得た。ここで、バルク結晶を用いた場合については、水平方向に対しておよそ30度傾いた直線偏光であった。以上、導波路中の2つの伝播モード間の位相差を利用した遠赤外光の偏光制御が可能であるという知見を得た。偏光制御された光源を用いることにより遠赤外光分光スペクトルへの応用が期待できる。

さらに、2次元方向(厚さおよび幅方向)に閉じ込め可能な導波路構造としてリブ型およびフォトニック結晶導波路を作製し、遠赤外光発生特性の検討を行った。リブ導波路から発生した周波数位置は、導波路断面積が減少するに従い高周波数側ヘシフトした。これは導波路断面積に依存して実効屈折率が変化するためであると考えられる。フォトニック結晶に対して線欠陥構造を導入した導波路における遠赤外光発生を行ったところ、フォトニック結晶の透過特性を反映した出力特性を確認した。これまで半導体GaP結晶を用いて光-フォノン相互作用に基づく遠赤外光発生の研究を行い、結晶性および結晶サイズが発生機構に影響を及ぼすことを確認している。本研究では、結晶性・非線形光学効果・導波路構造の観点に基づきフォノンの挙動を理解し、半導体結晶特性と非線形光学効果による遠赤外光発生機構の解明を目的としている。今年度は、遠赤外光閉じ込めが可能な導波路構造の作製および差周波混合における高効率遠赤外光発生について検討した。遠赤外光の2次元方向閉じ込めが可能な導波路構造としてリブ型およびフォトニック結晶導波路構造に着目した。半絶縁性GaP結晶を用いてフォトジングラフィーおよび誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング(ICP-RIE)により各種導波路構造を形成する。リブ型導波路については、厚さ350μmのGaP基板に対して、リブ高さ200μmおよびリブ幅1mm200μmの構造を作製した。フォトニック結晶導波路として、直径160μmの空気円柱が格子定数200μmの三角格子配列した構造に対し、1列のみ格子配列を除いた線欠陥を導入することにより遠赤外光に対する導波路構造とした。作製した導波路構造を用いて、波長1μm帯の近赤外光を用いた差周波混合による遠赤外光発生特性の検討を行った。これは導波路断面積に依存して実効屈折率が変化し、それにより位相整合条件が変化するためである。遠赤外光の発生効率は、リブ型断面積の縮小に伴って増加し、リブ幅200μmの構造においてバルクGaP結晶と比較しておよそ9倍に向上した。次に、線欠陥を導入したフォトニック結晶導波路対して遠赤外光発生を検討したところ線欠陥導波路特有の伝搬モードに基づく発生を確認した。これはリブ型導波路ではみられないフォトニック結晶導波路特有の現象である。