hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
MAPキナーゼによるオートファジーの制御

オートファジー(自食作用)は、ダイナミックな膜形成(オートファゴソーム形成)によって細胞質成分を飲み込んだ後、リソソームと融合することによって内容物を消化する真核生物に保存された蛋白質分解システムである。ごく最近、所属する研究室では、発生工学的手法を用いて条件的にオートファジーが不能にすることができるマウス(Atg7^<Flox/Flox>)を作製し、肝臓におけるオートファジー不能マウスを作出した。その結果、オートファジーは栄養飢餓時のみならず定常(富栄養)状態においても恒常的に蛋白質分解を担っていることが判明した。そしてオートファジーを欠損させた肝細胞では、ユビキチン抗体陽性の異常蛋白質凝集体(封入体)が形成することを見出した。しかし、このユビキチン陽性の封入体をオートファジーが捕食して分解できるか否かは全く不明であった。そこで、オートファジーを欠損させ封入体が蓄積した初代培養肝細胞にAtg7遺伝子を組み込んだアデノウイルスを感染させて、Atg7を強制発現させると、オートファジーの回復と共に蓄積していたユビキチン陽性封入体が時間依存的に減少することが観察された。この結果、オートファジーが封入体の形成を阻止するように働くと共に形成された封入体も分解処理できることがはじめて判明した。またオートファジー依存性の選択的なタンパク質分解のシグナル伝達機構を解明する為に、MAPキナーゼ系シグナル仲介因子群の動態をオートファジーの有無の肝細胞で解析中である。
成人型Leigh脳症の病因の検索

Leigh症候群における遺伝子異常は好気性代謝異常によるとされ、その原因遺伝子は一つではないと考えられていたが一部においてはcytochromec oxidase,pyruvate dehydrogenaseの異常が酵素活性上からは考えられていた。本研究開始後小児例においてはこの二つの酵素異常の認めていないミトコンドリア遺伝子異常が約半数で同定され、従来NARPあるいはHolt's diseaseと呼ばれていたミトコンドリア異常症を来すミトコンドリア遺伝子にコードされていたATPase6(8993T to G)変異が関係し、異常ミトコンドリア遺伝子の割合がきわめて多い場合に重症なLeigh症候群となると考えられる。成人例5例の白血球ミトコンドリア遺伝子の解析を行ったが、8993T to G変異を示す症例はなく、また主なミトコンドリア遺伝子の異常を13カ所にわたり検索したが原因となりうる変異は認められなかった。したがって成人例においては小児例と異なる遺伝子異常による可能性が高い。そこで2種類の可能性を考えてさらに検索中である。一つはPCR法によりもう一つの原因遺伝子として可能性の高いpyruvate dehydrogenase alpha subunitの検索であり、現在5症例中2症例に関して検索を終了しているが、有意な変異は認めていない。さらにミトコンドリア遺伝子自体に塩基置換がないかも検討しているが、主としてtRNA coding sitesにおいては決定適な結果は得られていない。さらに検索をこれらの症例で加えていく予定である。我々が把握したミトコンドリア脳筋症の患者数は当初予定した対象症例20例よりさらに増加し、成人型32例を数えた。本研究の計画を作成して以降さらにミトコンドリア点突然変異の同定されたものの数は増え、一方単なる多形性との異同が問題となっている。そこで我々はまず既知の点突然変異の有無をすべてスクリーニングを行なった。その結果、(1)自律神経症状による消化器症状が前景となる症例で#3243のAからGへの変異、(2)傍脊柱筋が主に侵される非典型的ミオパチーで従来ミトコンドリア筋症とは考えにくい組織像を示した症例で2Kbにわたる矢失を認めた、(3)ミオクローヌスのみを示す症例で#11084のAからGへの変異を認めた。これらは従来の臨床型と遺伝型とが対応がついていない症例であり、いずれも投稿準備中である。(一部は厚生省筋ジストロフィー班会議、関東地方会(日本神経学会)において発表した。)さらに既知の点突然変異が認められていない症例に関してchemical clearage法及びdye primerを用いた螢光シーケンス法によって16_∞6Kbのミトコンドリア遺伝子の相当部分を配列決定した。これらの多くはアミノ酸変異を伴なわないもの、多形との区別がつきづらいものが含まれており、ヘテロプラスミーのみで病因と考えて良いのか、さらに種間の保存の有無、家系内調査を加える一方、全周の塩基配列の決定及び他の症例に関してもヘテロプラスミーの有無及び塩基配列の決定を急いでいる段階である。本年度内にすべての課題を終了することはできなかったが、間もなく本課題での実験は終了する予定であり、上記(1)(3)の本プロジェクトのbiprdnctとともに発表する予定である。
IL2の生産およびIL2レセプターの発現における細胞内カルシウムイオンの役割

これまでの研究からT細胞の活性化・増殖反応にはカルシウムイオンの動員が必要であることが示されている。しかしながら、T細胞の活性化は少なくとも3つの素過程すなわち1)IL2の生産,2)IL2レセプターの発現,そして3)IL2とIL2レセプターの結合、の3つから成り、そのどの過程にカルシウムイオンが関与するかは必ずしも明らかではなかった。6-1およびKo.6はそれぞれ(KLH+I-【A^D】)および(OVA+I-【A^K】)特異的マウスヘルパ-T細胞クローンである。これらの細胞は抗原非存在下に培養することにより、IL2レセプターの数が減少しIL2に反応できない静止期へ移行する。その後抗原刺激を与えると6-1はIL2レセプターを発現し、IL2を添加することにより増殖する。一方Ko.6は抗原刺激によりIL2レセプターの発現に加えてIL2生産も行なうためにオートクリン機構により自ら生産したIL2により増殖する。これらの静止期のT細胞クローンに種々の刺激を与えてIL2生産とIL2レセプターの発現におけるカルシウムイオンの役割を検討した。その結果、Ko.6にカルシウムイオノフォアA23187やフォルボールエステルTPAを単独で与えてもIL2生産は見られないが、両者を同時に与えると高いIL2生産が見られた。一方、6-1にTPAを単独で与えてもIL2レセプターの発現は誘導されなかったが、A23187と共に与えると顕著な発現が見られ、IL2存在下に細胞は増殖した。IL2レセプターの発現はA23187単独でも有意に起こったが、この場合にはIL2存在下でもDNA合成は誘導されなかった。これらの事実からIL2生産および機能的なIL2レセプターの発現にはカルシウムイオンの動員と共におそらくタンパク質キナーゼ-Cの活性化が必要であることが強く示唆された。
歯牙フッ素分析を用いた人の移動と婚姻システムの解明

本研究は、古人骨の歯のフッ素量の違いから在地者と移入者を判別する方法論を用い、先史社会における人の移動と婚姻システムを明らかにするのが目的である。従来の抜歯型式による縄文時代の婚姻関係の復元は、近年の年代測定の結果、出自集団の別ではなく時期差であることが判明しており、方法論の見直しが迫られている。そこで地中の鉱物や火山・温泉の有無により自然湧水のフッ素濃度に地域的な差があることを利用し、胎児期から幼児期に形成される歯のエナメル質のフッ素量を比較することで、在地者と移入者を判別する方法を考えた。これにより、嫁入りか婿入りかといった婚姻システムの時代的変化を把握でき、社会復元と歴史叙述に寄与する。
主要組織適合抗原システムからみた東アジアにおける民族移動

1991年秋に行われた国際組織適合性ワークショップのデータに関して、特に地域差、民族差の観点から解析した。また1992年9月には、シベリアバイカル湖畔のブリアート族におけるHLA調査も行った。これらの結果に加え、昨年までの成果を考え合わせると、東アジアにおいていくつかの特徴的なHLAハプロタイプが異なる分布パターンをとっていることが示された。このような複数のパターンが見られることの解釈として、東アジアにおける民族移動が単純なものでなく、いくつかの異なる先祖集団が異なる時代に異なったルートを経て移住拡散してきた可能性が高いと考えられる。特に日本人の起源と形成過程に関しては、モンゴル周辺や朝鮮半島付近に源を発する民族の影響が主体を成し一部には中国南方の集団からの影響もあったものと推定された。1)B52-DR2を高頻度にもつ集団が中国北方より朝鮮半島を経て北九州や近畿地方に移住してきた。2)B44-DR13で特徴付けられる集団が、朝鮮半島付近より北陸地方などの日本海沿岸に到った。3)B54-DR4を持つ集団は、中国南部に発して、南西諸島や九州四国、本州の太平洋岸に達した。4)B46-DR8をもつ集団はその遠祖が中国南部にあり、朝鮮半島経由かあるいは直接に北九州に到達した可能性が考えられる。今後もより広範かつ詳細な調査を進めて、以上の仮説を検証する必要がある。
ガス壊疽菌が産生する壊死毒の作用発現機構の解明

種々の動物由来赤血球を用いてC.septicumα毒素の溶血活性の違いと毒素受容体との関連について解析を行った。その結果、α毒素はいずれの動物種の赤血球膜においてもGPI-アンカー蛋白と結合するが、その蛋白領域は動物種によって異なっており、このことがα毒素の動物種による溶血活性の違いに影響していることを明らかにした。マウス結合織由来株化細胞であるL929を用いてα毒素のオリゴマー形成に対するコレステロールの影響について調べた。α毒素が受容体への結合後、ラフトへ集積しオリゴマーを形成するためには細胞膜上に存在するコレステロールが不可欠であることを明らかにした。α毒素が結合するGPI-アンカー蛋白とは異なる新たな細胞分子としてαアクチンを同定した。α毒素を結合させた筋肉由来株化細胞を可溶化後抗α毒素抗体で免疫沈降した結果、沈降物にはαアクチンが含まれおり、このことは、α毒素が細胞に結合し孔を形成した後、αアクチンと特異的に結合することを示唆している。C.septicum感染における標的臓器が主に筋肉と心臓であり、直接の死因は急性心不全であると考えられていることから、急性心不全の直接的な原因がα毒素によるものかを確かめるためにマウス胎児の初代心筋細胞とラット灌流心臓を用いて解析を行った。心筋細胞と灌流心臓のいずれにおいても、α毒素添加後、速やかに心拍動の停止が観察された。α毒素は形態的変化を伴った壊死が起こる前に自立性拍動を停止させ、停止時間は濃度依存的であった。この結果は、α毒素が細胞壊死とは別の機構で心筋細胞の拍動を停止させることを示唆している。今後、α毒素による心停止機構とαアクチンへの結合との関連を分子レベルあるいは細胞臓器レベルで解析していく予定である。これらの結果はJ.Vet.Med.Sci.(67:69-74,2005)に発表した。コレステロール除去剤あるいは合成阻害剤で細胞を処理した時、α毒素の細胞への結合は阻害されなかったが、オリゴマー形成が有為に減少し、細胞障害活性も低下した。このことは、α毒素が受容体への結合後、ラフトへ集積しオリゴマーを形成するためには細胞膜上に存在するコレステロールが不可欠であることを示している。以上の結果はMicrob.Path.(37:279-286,2004)に発表した。種々の臓器可溶分画をα毒素と反応させたところ心臓および骨格筋の重合体αアクチンがα毒素と最も多く結合した。α毒素を結合させた筋肉由来株化細胞を可溶化後抗α毒素抗体で免疫沈降した結果、沈降物にはαアクチンが含まれていた。これらの結果は、α毒素が細胞に結合し孔を形成した後、αアクチンと特異的に結合することを示しており、セプチカム菌感染における標的臓器が筋肉と心臓であることと関連性があると考えられる。ここまでの結果は現在投稿準備中であり、次年度、病原性との関連について詳細に解析する予定である。C.

chauvoeiα毒素については一部アミノ酸配列の解読が終了し、その配列を基にPCR用ミックスプライマーを作成しα毒素遺伝子のクローニングを行っている。1.欠失変異体を用いたC. septicumα毒素の病原性発現機構の解析C. septicumα毒素分子上の病原性発現に関わる領域を特定するため、α毒素を中和するモノクローナル抗体(7クローン)を作成し、α毒素分子の欠失変異体を用いて、これらモノクローナル抗体が認識する領域の解析を行った。毒素中和能を有するモノクローナル抗体のほとんどがα毒素分子の212番目のトレオニンから276番目のトレオニンまでの領域を認識していたことから、毒素分子のC末端領域が活性発現に重要な役割を担っていることが明らかになった。2.α毒素分子のαアクチンへの結合と筋収縮ヒトのガス壊疽感染症における死因は急性心不全であると考えられている。急性心不全の直接的な原因がα毒素によるものかを確かめるためにマウス胎児の初代心筋細胞とラット灌流心臓を用いて解析を行った。心筋細胞と灌流心臓のいずれにおいても、α毒素添加後、速やかに心拍動の停止が観察された。α毒素は形態的変化を伴った壊死が起こる前に自立性拍動を停止させ、停止時間は濃度依存的であった。この結果は、α毒素が細胞壊死とは別の機構で心筋細胞の拍動を停止させることを示唆している。α毒素は細胞膜上のGPIアンカー蛋白と結合する以外に細胞内の心筋αアクチンと特異的に結合することは昨年既に報告している。今回、α毒素とアミノ酸の相同性は高いが心臓に対して病原性のないアエロモナスの溶血毒であるAerolysinはαアクチンとは結合しなかった。一方、相同性は全くないが、α毒素と同じ心臓毒性を有するビブリオ菌の溶血毒素であるTDHはα毒素と結合した。これらの結果は、心筋αアクチンへの結合は心臓毒共通の特徴である可能性を示唆している。今後、α毒素による心停止機構とαアクチンへの結合との関連を分子レベルあるいは細胞・臓器レベルで解析していく予定である。
近代日本地方自治の形成・発展に関する比較史的研究

山田が過去、数年来おこなってきた近代日本地方自治に関する比較史研究を、昭和62年度、63年度にわたり科学研究費補助を受けることによって、ほゞ大成することが出来た。(1)62年度は、初年度として、近代地方自治の国際的=同時代的比較をおこなう基準として、地方自治の比較=歴史類型を確立することを主要な課題とした。これについては、「地方自治の比較類型についての考察(2)」名古屋大学『法政論集』118号、1988年3月)に発表した。(2)63年度は、前年度の基礎的・方法論的研究の成果を前提として、明治初期におけるヨーロッパ制度ーオランダ、フランス制度の影響とその継受関係、とくに三新法地方体制におけるフランス制度の継受関係における彼我の制度比較、さらに明治10年代後半の地方制度改革過程におけるフランス制度からプロシア・ドイツ制度への転換過程などについて実証的研究をおこなった。この明治10年代地方制度のフランス制度との比較研究は、従来まったくとりあげられなかったところであり、この点、わが国の研究に積極的に寄与することが出来たと思う。この成果は、「明治地方自治の成立と外国法の継受過程ーフランス制度からプロシア・ドイツ制度への転換」(名古屋大学『法政論集』121号、1988年8月)として発表した。さらに成立した明治地方自治制度が、その展開、確立過程において、台湾朝鮮などの東アジア地域の植民地に拡大され、明治地方自治制度と東アジア植民地地域との制度継受関係が成立する点、さらに中国清朝末の立憲改革において明治地方制度が参照・継受される関係が成立する点などについても考察をひろげ、その成果の一部を、日本地方自治学会1988年度研究会で「明治地方自治の国際的性格」に発表した。本年度は,初年度として,近代地方自治の国際的=同時代的比較をおこなう基準として,地方自治の比較=歴史類型論を確立することを主要な課題とした.これについては,「地方自治の比較類型についての考察(2)」として,名古屋大学「法政論集」に,すでに発表した. *さらにつづいて,明治初年, 10年代におけるヨーロッパ制度-オランダ,フランスとの影響・継受関係について,実証的分析をおこない,その整理のうえ,名古屋大学「法政論集」に発表を予定している.この間に,比較研究上,また国内制度実施状態の研究上のため,資料の集収,購入をおこなった. (別紙参照)*なお「地方自治の比較類型についての考察(2)」の内容は,以下のとおり.第3章地域的公共関係の制度化された歴史構造-イギリス地方自治の歴史経験的考察-1.地域的共同団体2.封建社会の地方自治3.絶対主義国家の地方自治4.近代国家と地方自治の形成5.近代地方自治の確立第4章近代地方自治の比較類型(1)西欧失進国の場合-イギリス,アメリカ,フランス,ドイツ(2)後進国の場合-ロシア,中国,インド(3)日本の場合本年度は、前年度の基礎的・方法論的研究の成果(論文「地方自治の比較類型の考察(2)」)を前提として、明治初期におけるヨーロッパ制度-オランダ、フランス制度の影響とその〓受関係、とくに三新法地方体制におけるフランス制度の〓受関係における彼我の制度比較、さらに明治10年代後半の地方制度改革過程におけるフランス制度からプロシア・ドイツ制度への転換過程などについて実証的研究をおこなった。この成果は、「明治地方自治の成立と外国法の〓受過程-フランス制度からプロシア・ドイツ制度への転換」(『名古屋大学法政論集』121号、1988年8月)として発表した。

さらに成立した明治地方自治制度が、その展開、確立過程において、台湾領有、日韓併合による東アジア地域へ拡大し、植民地の地方制度が本国の制度の植民地地域への輸出により形成され、そこに明治地方制度と東アジア植民地地域との制度〓受関係が成立する点、さらに中国清朝未の立憲改革において、明治地方制度が参照・〓受される関係が成立する点などについても考察をひろげた。この結果、明治地方自治の国際的性格を、ヨーロッパ、アジアとの制度〓受関係をとおして明らかにする手がかりを得ることが出来た。この成果の一部は、日本地方自治学会1988年度研究会において「明治地方自治の国際的性格」として発表した。
液体ヘリウムを用いた超急速細胞凍結装置の開発

1.研究の総括細胞の凍結レベルについては凍結速度によって4段階あることが理論的に考えられてきた。第一の段階は超緩慢凍結で、脱水は完全に進行するが塩害が出現する。第二はほどよい速度の凍結で、ある程度脱水された細胞は塩害の生じる前に凍結される。第三は急速凍結で脱水が不十分な段階で凍結が進むので氷晶形成により細胞障害が生じる。第四は超急速凍結で氷晶形成させずガラス化するというものである。これまで、第三段階までは実験的に確認され、最適な第二段階についてより精致に検討されている。本研究の成果は、これまで理論的には考えられてきた第四段階の方法を行なうための装置を開発し、きわめて高い生存率の凍結結果を実現せしめたことである。2.生細胞凍結に関する理論的考察グリセリンやDMSOのような凍害防止剤を用いないで凍結させると、通常の凍結法(プログラムドフリ-ザ-法、ステップワイズ凍結法など)では100%細胞は死滅する。本研究においては、このような凍害防止剤は一切用いていないにもかかわらず従来法に劣らない生存率を得ているから、その理由を明らかにしなくてはならない。近年の知見によれば、凍結細胞が生存する場合は、細胞内の水がガラス状態になっているとされている。凍害防止剤の添加はガラス化されやすい状態を生じせしめる。純水のガラス化は10^6°C/sec以上の速さで急冷すると生じるが、本研究で用いた装置においては出口温度でおよそ4×10^4°C/sec以上の速さで冷却したと測定され、この程度の冷却速度でガラス化が生じるとは考えにくい。本研究で用いる凍結溶液にはBSA(3%)やグルコ-ス(0.3M)が含まれており、これらの成分の濃度に比例して凍結細胞の生存率が高まることから、これらの成分がガラス化かそれに近い状態への相変化に関与していることは確実である。第二に入口温度での冷却速度が計れないこと、出口温度における冷却速度も現在の測定装置では正確な測定に限界があることから、実際の冷却速度はより急速である可能性が強いものと思われる。3・研究の反省点、今後の課題超急速凍結装置の基本システムは開発できたが、無菌化、軽量化への工夫、液体ヘリウムの再利用システム、超急速解凍装置の開発などについて一層の検討が必要である。前年度に引き続き装置の改良を行った。特に解凍装置は瞬間凍結により、細胞に対する障害を最小限に押えた場合重要になる。理想的には、凍結に到る過程を逆行すればよい。そのためには、凍結細胞の外側から高熱を加え、急速融解を促進するとともに、細胞温度が細胞にとって生存し得る範囲内で止るような、その上昇を制御し得る工学的工夫が要求される。本年度は、以上のような条件を満たす瞬間融解装置の開発を原理的に成功せしめた。凍成装置本体については、前年度に引き続き改良を行った。最大の問題点は、熱交換器を媒介に、一次系冷却系の液体ヘリウムによって二次系(凍結系)の液体ヘリウムを冷却する際の、熱交換効率である。第二の問題は二次系のヘリウムの温度上昇をいかに押えるかにある。これらの問題は、外界との断熱をいかに効果的に行うかによって規定される。すなわち、装置に設置されたパイプの断熱性、継目の工夫などである。これらの問題はある程度改善されたが満足できる状態にはない。本テーマに基づく研究開発の過程で、何故細胞の瞬間凍結には液体ヘリウムが有効なのか、益々明確になってきた。要は細胞を瞬間凍結し、非晶形結晶(透化、ヴィトリィフィケーション)を効果的に生じせしむるためである。そのためには冷却凍結を惹起する一次媒体(液体ヘリウム、液体窒素)とこれを細胞に伝達するために二次媒体(ヘリウムガス、金属など)の二要素がいかに関与するのか解明しなければならない。一次媒体が液体窒素温度でも二次媒体が効率的に細胞の温度を低下せしめれば、失透は起る。逆にたとえ一次媒体が液体ヘリウム温度でも、二次媒体が効率的に細胞を冷却凍結できなければ失透は生じない。本年度は、以上のような結論の下に、あえて液体窒素による超急速細胞凍結を試み、端初的成果をあげた事を附記する。

本研究においては、このような凍害防止剤は一切用いていないにもかかわらず従来法に劣らない生存率を得ているから、その理由を明らかにしなくてはならない。近年の知見によれば、凍結細胞が生存する場合は、細胞内の水がガラス状態になっているとされている。凍害防止剤の添加はガラス化されやすい状態を生じせしめる。純水のガラス化は10^6°C/sec以上の速さで急冷すると生じるが、本研究で用いた装置においては出口温度でおよそ4×10^4°C/sec以上の速さで冷却したと測定され、この程度の冷却速度でガラス化が生じるとは考えにくい。本研究で用いる凍結溶液にはBSA(3%)やグルコ-ス(0.3M)が含まれており、これらの成分の濃度に比例して凍結細胞の生存率が高まることから、これらの成分がガラス化かそれに近い状態への相変化に関与していることは確実である。第二に入口温度での冷却速度が計れないこと、出口温度における冷却速度も現在の測定装置では正確な測定に限界があることから、実際の冷却速度はより急速である可能性が強いものと思われる。3・研究の反省点、今後の課題超急速凍結装置の基本システムは開発できたが、無菌化、軽量化への工夫、液体ヘリウムの再利用システム、超急速解凍装置の開発などについて一層の検討が必要である。
涙嚢から総涙小管への逆流防止機構の解明

涙嚢と総涙小管の関係、特に涙嚢から総涙小管へのに関して、以下の項目を明らかにした。1涙嚢に含まれる部分の涙小管の長さが平均1344.9μm、径が287.5μmであること。2閉瞼時に内総涙点は耳側に移動、開放し、開瞼時には鼻側へ移動、閉塞するが、その閉塞は不十分であること。また、この動きがマイエル洞形成に関与していること。3総涙小管の涙嚢への開口部が膨らんでいるマイエル洞には2種類あり、それらが各々、涙嚢由来、涙小管由来であること。4総涙小管周囲では弾性線維no分布は顕著ではなく、それ以外の涙小管周囲に特異的に分布していること。5涙嚢粘膜下には弾性線維の分布が顕著ではないこと。今回の研究目的は、涙嚢と総涙小管の関係、特に、涙嚢から総涙小管への逆流防止機構を、解剖学的・生理学的に明らかにすることにある。平成24年度の研究では、まず、総涙小管の涙嚢への開口部を観察し、涙嚢に含まれる部分の涙小管の長さが平均1344.9μm、径が287.5μm(14標本)であることを明らかにした。この研究成果はOrbit(2013 Oct;32(5):294-7.)に掲載された。さらに、涙嚢鼻腔吻合術後の内総涙点の動きを瞬目に関連して観察した研究では、閉瞼時に内総涙点は耳側へ移動、開放し、開瞼時には鼻側へ移動、閉塞するが、その閉塞は不十分であることが明らかとなった。また、この動きがマイエル洞形成に関与していることも明らかにした。この研究成果はAm J Ophthalmol(2013 Nov;156(5):1051-1055.)に掲載された。また、総涙小管の涙嚢への開口部が膨らんでいるマイエル洞には2種類あり、それらが、各々、涙嚢由来、涙小管由来であることを明らかにした。この研究成果は現在、投稿の準備中である。平成25年度には、涙嚢から総涙小管への逆流防止機構には、涙道周囲の弾性線維の密度、分布が重要な役割を果たしていると考え、解剖用死体から得られた標本に弾性線維染色を行って観察した。総涙小管周囲では弾性線維の分布は顕著でなく、それ以外の涙小管周囲に特異的に分布していることが明らかとなった。この研究成果は現在、Ophthal Plast Reconstr Surに投稿中で改定の状態である。涙嚢に関しても同様の研究を行い、涙嚢粘膜下には弾性線維の分布が顕著ではないことが明らかとなった。この研究成果に関しては現在、投稿の準備中である。平成24年度の研究では、まず、眼窩内容を摘出し、その標本を眼瞼正中部で垂直に切断、二分し、その鼻側の標本を使用した。上眼瞼縁から1.5mm上方の部位から瞼縁に平行に組織を切り、以下、0.5mm間隔で下方のスライスを合計6枚作成した。このうちどれかの標本に含まれた総涙小管の涙嚢への開口部を観察した。現在までは涙嚢に含まれる部分の涙小管についての記載はなかったが、本研究によって、その長さが平均1344.9μm、径が287.5μm(14標本)であることが分かった。涙嚢壁の厚さは自律神経によって制御されているので、総涙小管の開口部の長さや径が自律神経によって変化しうることが推測された。眼科的に問題となるのは、副交感神経刺激状態、または交感神経刺激抑制状態で同部が延長し、また、径が小さくなることである。これは現在頻用されている緑内障点眼薬のαないしはβブロッカーで生じると考えられ、上記緑内障点眼薬で治療中の患者が流涙を訴えた場合、通水検査や涙道内視鏡検査の上、点眼薬の変更、ないしは、チューブ挿入を考慮すべきことが示された。また、総涙小管の涙嚢への開口部は若干膨らんでいるタイプがあり、これはマイエル洞と言われるが、14標本中、2標本がマイエル洞を示し、1つは涙嚢由来、1つは涙小管由来であることが示された。また、涙嚢鼻腔吻合術術後の患者の総涙小管の涙

嚢への開口部を鼻内視鏡を用いて観察したが、瞬目によってその大きさが変化することが示された。今回の研究目的は、涙嚢と総涙小管の関係、特に、涙嚢から総涙小管への逆流防止機構を、解剖学的、生理学的に明らかにすることにあった。平成24年度の研究では、まず、総涙小管の涙嚢への開口部を観察し、涙嚢に含まれる部分の涙小管の長さが平均1344.9μm、径が287.5μm(14標本)であることを明らかにした。さらに、涙嚢鼻腔吻合術後の内総涙点の動きを瞬目に関連して観察した研究では、閉瞼時に内総涙点は耳側に移動、開放し、開瞼時には鼻側へ移動、閉塞するが、その閉塞は不十分であることが明らかとなった。また、この動きがマイエル洞形成に関与していることも明らかにした。また、総涙小管の涙嚢への開口部が膨らんでいるマイエル洞には2種類あり、それらが各々、涙嚢由来、涙小管由来であることを明らかにした。平成25年度には、涙道周囲の弾性線維の密度、分布を調べた。総涙小管周囲では弾性線維に分布は顕著ではなく、それ以外の涙小管周囲に特異的に分布していることが明らかになった。涙嚢に関しても同様な研究を行い、涙嚢粘膜下には弾性線維の分布が顕著ではないことが明らかとなった。平成26年は、実際の患者での緑内障点眼後の総涙小管の長さ・径の検討を予定したが、総涙小管は短すぎたため、この項目に関する調査は実施不能であった。また、涙嚢鼻腔吻合術後の患者の総涙小管の開口状態を眼表面圧センサーと関連させ、総涙小管の涙嚢への開口状態が、閉瞼圧によってどの程度、影響されるかを調べたが、閉瞼圧が大きいほど、大きく開口する傾向にあることが分かった。眼球附属器解剖学的研究によって、以下の内容が明らかとなった。1.総涙小管の涙嚢への開口部の平均の長さが1344.9μm、径が287.5μm(14標本)であること。2.総涙小管の涙嚢への開口部が拡張したマイエル洞が2種類示され、それらが各々、涙嚢由来、涙小管由来であったこと。3.総涙小管周囲には弾性線維の分布が顕著ではなかったこと。4.涙嚢粘膜下には弾性線維の分布が顕著ではなかったこと。また、鼻内視鏡を用いた研究では、瞬目に同期した内総涙点の動きが明らかとなり、閉瞼時に内総涙点は耳側へ移動して開放し、開瞼時には鼻側へ移動し閉塞するが、その閉塞は不十分であった。この動きがマイエル洞形成に関与していた。以上より、解剖学的研究や鼻内視鏡を用いた研究においては、目的は達成されたと考える。しかし、昨年の本報告において指摘した事項、すなわち、実際の患者での緑内障点眼後の総涙小管部の長さ、径の検討」、また、「眼表面厚センサーを用いた研究」はまだ行っていないため、この点においては、研究は達成されていない。解剖学的研究によって、総涙小管の涙嚢への開口部の平均の長さが1344.9μm、径が287.5μm(14標本)であることが分かった。また、本研究の目的には含めていなかったが、総涙小管の涙嚢への開口部が拡張したマイエル洞が2種類示された。以上より、解剖学的研究においては、目的は達成されたと考える。しかし、新たにマイエル洞の意義を推察する必要性が生じ、また、実際の患者での緑内障点眼後の総涙小管部の長さ、径の検討はまだ行っていないため、この点においては、研究は達成されていない。実際の患者での緑内障点眼後の総涙小管の長さ・径の検討:涙嚢鼻腔吻合術の術前患者に対して、すでに市販されている交感神経刺激点眼薬、副交感神経刺激点眼薬をそれぞれ点眼し、総涙小管の長さ、径に対する点眼薬の影響を調べる。眼表面厚センサーを用いた研究:涙嚢鼻腔吻合術後患者の総涙小管涙嚢開口部の開口状態を眼表面厚センサーと関連させて観察する。すなわち、閉瞼圧がどのように総涙小管涙嚢開口部の開口状態に影響を与えているかを調べる。マイエル洞の意義を推察:涙嚢鼻腔吻合術
科学者の探求手法を体験することで科学的思考を学ぶカリキュラムの検討

本研究は,科学者の探求活動を体験することで科学的リテラシーを学ぶことができるような学習カリキュラムを開発した.この開発の特徴として,(1)科学的リテラシーの中でも特に科学的探求手法自体を学ぶ,(2)体験的に学ぶために教育工学を背景とした学習支援システムを利用,そして,(3)カリキュラム開発の枠組みとしてカリキュラム設計論の一つである「逆向き設計」論を用いることの三点が挙げられる.本研究では,大学学部生と小学校・中学校用のカリキュラムを考案し,特に前者については大学の授業の中で実践を通して内容の検討が行われた.「科学的に示された事実」と称するためには一定の手続きが必要である.仮説形成・実験による仮説検証,多くの科学者の手によるレビューと追試実験という客観科学的な手法を通して新しい理論が形成されること,そして既存の理論が覆されるためには,これまでの積み重ねを明確に否定する仮説(およびその証拠となる実験結果)が多くの専門家の間で共有される必要があることを理解するだけでも,日常の多くのケースで「科学的」であるかどうかおおよその判断が可能になるだろう.広告やテレビの情報番組で紹介される製品および理論が「科学的に確からしい」「科学的にはまだ検討段階」「科学的に明らかに間違い」のいずれの状態であるのかを,より確実に判断できる力,いわば広義の「科学リテラシー」の獲得を目指すカリキュラムを開発することが本研究の最も大きな目標である.このカリキュラム開発の特徴として,学習科学を理論的な背景とした探求型共同学習,その探求を実時間内で実現するために教育工学を背景としたコンピュータ上のマイクロワールドの利用,そして,カリキュラム開発に用いる手法として,カリキュラム設計論の一つである「逆向き設計」論を用いることの三点が挙げられる.いわば,学習科学,教育工学,カリキュラム設計論の融合による評価にもとづくカリキュラム開発とその実践がこの研究の主題となる.具体的な研究計画としては,研究期間の前半で,(1)「科学的研究手法に関する知識の解明と系統立てた整理」と(2)「段階ごとに分けた知識を学習支援システムに実装」という二つの目的の同時並行的かつ再帰的な達成を目指し,研究期間の後半では,(3)「得られた知見をもとにカリキュラムとしての完成度を高める」.そのために,カリキュラム設計論である「逆向き設計」論を用いたカリキュラム開発を推進する.カリキュラムの完成度を高めることにより,(4)最終的なシステムとカリキュラムの一般公開を目指す.本研究は,科学者の探求活動を体験することで科学的リテラシーを学ぶことができるような学習カリキュラムを開発した.この開発の特徴として,(1)科学的リテラシーの中でも特に科学的探求手法自体を学ぶ,(2)体験的に学ぶために教育工学を背景とした学習支援システムを利用,そして,(3)カリキュラム開発の枠組みとしてカリキュラム設計論の一つである「逆向き設計」論を用いることの三点が挙げられる.本研究では,大学学部生と小学校・中学校用のカリキュラムを考案し,特に前者については大学の授業の中で実践を通して内容の検討が行われた.本研究の最終的な目的は,「科学リテラシー」を学ぶことができるカリキュラムを開発することである.このカリキュラムの特徴は,科学者の科学的手法を学ぶために,シミュレータを内包した学習支援システムを利用することである.実際の科学者が研究している題材や自然科学における事象から重要な部分のみを抽出したシミュレータを学習者に呈示し,そのシミュレータ上で仮説形成・検証プロセスを遂行させることで,科学的研究手法に対する理解を深めることができるコンピュータシステムは「科学リテラシー」の獲得に役立つだろう.昨年度,主な成果を上げた研究は,学習支援システムの根幹部分であるWebベースのプロダクションシステムについての某礎研究である.実際に授業の中で学習支援システムを使うことを考えたとき,最初に問題となるのは授業環境の整備である.学生の人数分のPCを用意し,授業で使えるようソフトウェアをインストールする作業は,教師にとって大きな負担である.そのため,特別なソフトウェアのインストールの必要が無くWebブラウザだけで利用できるシステムの開発は,授業導入への敷居を下げるという意味でも重要であろう.またWebベースにすることで,教室だけでなく自宅での個別学習にも対応できるようになり,ネットワークを介した複数の学生による共同学習も可能となる.この研究成果により,本研究が目指す最終的なカリキュラムの可能性は大きく広がった.「科学的に示された事実」と称するためには一定の手続きが必要である.仮説形成・実験による仮説検証,多くの科学者の手によるレビューと追試実験という客観科学的な手法を通して新しい理論が形成されること,そして既存の理論が覆されるためには,これまでの積み重ねを明確に否定する仮説(およびその証拠となる実験結果)が多くの専門家の間で共有される必要があることを理解するだけでも,日常の多くのケースで適切な判断が可能になるだろう.広告やテレビの情報番組で紹介される製品および理論が「科学的に確からしい」「科学的にはまだ検討段階」「科学的に明らかに間違い」のいずれの状態であるのかを,より確実に判断できる力,いわば広義の「科学リテラシー」の獲得を目指すカリキュラムを開発することが本研究の最も大きな目標である.本研究代表者は,実際の科学者が研究している題材や自然科学における事象から重要な部分のみを抽出したシミュレータを学習者に呈示し,そのシミュレータ上で仮説形成・検証プロセスを遂行させることで,科学的研究手法に対する理解を深めることができるシステムを既に構築している.当該年度は,学習支援システムの根幹部分であるWebベースのシステムについて,授業の中で利用することでその実用性を確認した.

Webベースのシステムは,教師が授業の中に導入しやすいだけでなく,学生が自宅学習で利用できるなど利便性は高い.しかし一方で,授業などで学生が一度にサーバーにアクセスするために,その負荷に耐えうるシステムでなくてはならず,実際の授業で学生がストレスなく利用できるという実用性の確認は,今後の研究進行において確かめておかなくてはならない課題であった.授業における利用の結果,多人数の授業でも実用上十分な動作が確認された.以上の結果は国際学会で発表を行った.そして論文にまとめ,論文誌に投稿中である.「科学的に示された事実」と称するためには一定の手続きが必要である.仮説形成・実験による仮説検証,多くの科学者の手によるレビューと追試実験という客観科学的な手法を通して新しい理論が形成されること,そして既存の理論が覆されるためには,これまでの積み重ねを明確に否定する仮説(およびその証拠となる実験結果)が多くの専門家の間で共有される必要があることを理解するだけでも,日常の多くのケースで「科学的」であるかどうかおおよその判断が可能になるだろう.このような科学者の探求活動を体験的しながら学ぶことができる学習支援システムの開発と改良,そしてこのシステムを用いた学習カリキュラムの構築が本年度の課題であった.昨年度までに,学習支援システムの根幹部分であるWebベースのシステムについて,授業の中で利用することでその実用性の確認を検討していた.本年度は,それを元にシステム実装上の複数の問題点を改良した.Webベースシステムは,教師が授業の中に導入しやすいだけでなく,学生が自宅学習で利用できるなど利便性は高い.しかし一方で,授業などで学生が一度にサーバーにアクセスするために,その負荷に耐えうるシステムでなくてはならず,実際の授業で学生がストレスなく利用できるという実用上の課題は最低限解決しておく必要があった.またそれに加え,システムで学ぶ具体的な学習内容とその構成についてさらに本格的に検討し,学習支援システムとしての学習効果を測る方法についても考察を行った.広告やテレビの情報番組などの日常にあふれる「科学的に示された事実」について,その確からしさをおおよそ判断することができるような,いわば広義の「科学的リテラシー」の獲得を手助けするような学習形態およびそのカリキュラムを開発することが本研究のもっとも大きな目標である.具体的にその手法として科学者の探究プロセス,すなわち実験を通した仮説形成・検証プロセスの体験学習に注目した.Webベースの教育情報システムを用いて仮想的なマイクロワールドを学習者に提供し,学習者がシステム上で探究活動を繰り返すことで科学的に示された事実の厳密性を理解することを目指した.本年度は,(1)Webベースの教育情報システムの改良と,(2)科学的リテラシーとして具体的に学ぶ内容について体系的にまとめることを目的とし研究を進めた.その成果は次の様なものである.(1)Webベースのプロダクションシステムの改良を進め,他のアプリケーションから本システムの機能を呼び出し利用できるようWeb API機能を追加した.
信時潔に関する基礎的研究──作品・資料目録データベースの作成と主要作品の研究

近代日本の洋楽作曲家第一世代を代表する作曲家の一人、信時潔(18871965)に関する音楽学的な研究基盤を確立するため、以下の各項目を実施した。1全作品オリジナル資料の調査とデータベース化、2全作品の主要資料のデジタル画像化、3信時旧蔵出版譜・音楽関係図書目録の作成、4作品の放送記録調査(19251955年のJOAKによる信時作品の全放送記録)、5作品研究(特に《Variationen(越天楽)》と《海道東征》を中心に)、6明治後期における「国楽」創成を巡る言説研究、7伝記関係資料調査。このうち、1から5までの成果は、著作権保護期間内の画像を除き原則としてウェブにて公開の予定。1,【主要資料のデジタル化】東京藝術大学附属図書館信時文庫のうち最も重要な資料、自筆譜(一部筆写譜)379点のデジタル画像化(下記「2.」と併せて合計約3000コマ)を完了した。2.【東京藝術大学所蔵外の信時作品オリジナル資料の調査】東京藝術大学以外の機関等に保存されている信時作品オリジナル資料につき調査を実施した。岩手大学教育学部音楽科所蔵《海道東征》初演時の総譜(筆写譜)については詳細な調査及びデジタル画像化を実施。日本放送協会で保存されていた手稿譜7点についての調査を実施(これらの資料は遺族に返還され、その後、東京藝大に寄贈された)。3.【資料・作品目録データベース作成】資料情報(各資料の形状・寸法・紙の種類・フォリオ数・綴じ方等)、作品情報(表題・調・拍子・編成・作詞者等といった作品の内容に関わる情報、及び筆写者・筆記具・資料中の位置等、筆記の様態についての情報)についてのデータ入力を進めた。資料情報については、東京藝術大学附属図書館信時文庫に収められている信時潔オリジナル資料のほぼ全てについてデータ入力を完了させた。作品情報については、今回デジタル画像化を実施したもの(上記「1.」及び「2.」参照)のうち、ほぼ3分の1ほどのデータ入力が進んでいる。ただし入力項目や書式についてはなお暫定的であり、今後見直しを進めて行く。4.【信時潔旧蔵出版楽譜目録作成】信時所蔵の図書楽譜等約3000点のうち、楽譜約500点につき書き込み等資料状態の記録を含む書誌目録を作成した。5.【信時作品の放送記録調査】日本放送協会の『邦人楽曲放送一覧』(昭和5-18年、全4冊)により250件、『洋楽放送記録』(昭和1921年)及び『確定番組表』(昭和2227年)により600件の放送記録を確認、データベース入力を行った。1.【主要資料のデジタル画像化】東京藝術大学附属図書館所蔵信時文庫に収められている信時作品に関わる重要一次資料のうち、諸々の事情で前年度デジタル画像化に至らなかったものなど合計約1750コマのデジタル画像撮影を完了した。この中には、日本民藝館所蔵の柳兼子旧蔵の『女人和歌連曲』と木下保記念館所蔵の木下保旧蔵資料のほか、昨年度寄贈されたNHK旧蔵資料も含まれている。2.【資料・作品目録データベース作成】資料情報、作品情報、使用されている五線紙の種類(商標等)についてのデータ入力を進めた。一通りの基本情報の入力は終了し、マニュアルの見直しを進めつつ、方針を統一してデータを整える作業を開始した。3.【信時潔旧蔵出版楽譜・図書目録作成】昨年度に引き続き、書き込み等資料状態の記録を含む書誌目録を作成を続行し、印刷楽譜1480点、洋図書212点のデータを入力した。これにより印刷楽譜の目録入力はすべて終了した。4.【信時作品の放送記録調査】JOAKの『洋楽放送記録』及び『番組確定表』の調査を継続、19251955年までのデータ作成を完了した(1945年以降、作品放送は激減し、1955年以降は新作や初演がほとんど無い)。また、JOBKの『番組確定表』(19251975年)については網羅的な調査は行わず、既知の情報につき記録の照合と確認を行った。これをもって放送記録の調査は打ち切りとする。5.【信時潔の最初期の創作活動とその背景についての研究】信時のベルリン留学(1920年)以前の作品を網羅的に分析、特に最初の出版作品《Variationen(越天楽)》に焦点を当てて多角的に考察を行い、その成果を第65回日本音楽学会全国大会(九州大学)において発表した。6.【信時潔の伝記関係資料調査】岐阜県歴史資料館において、信時関係の書簡など約50点の関連資料を閲覧、関係のあるものすべて写真撮影し、データベース化した。1.信時潔関係資料・作品調査と目録データベース作成。東京藝術大学附属図書館所蔵の資料を中心に、1手稿資料情報(楽譜の状態など)58件、2個別作品情報(1に含まれる各曲単位の情報)3619件、3五線紙情報(商標等)24件その他の情報を追加・更新した。未発表作品等の草稿も数点確認された。また信時旧蔵出版譜・図書等3338点のうち、和書422点、洋書298点、楽譜182点、計902点の目録情報を、書き込み等資料状態の情報とともに入力した。2.《海道東征》を巡る多角的研究。

代表作、交声曲《海道東征》(1940年)を巡って、資料・成立史・上演史(信時裕子)、楽曲構造と分析・解釈(大角欣矢)、近代日本洋楽史における位置づけ(片山杜秀)、東京音楽学校の演奏活動における位置づけ(橋本久美子)と多角的な視座から研究を行い、その成果を東京藝術大学「信時潔没後50周年記念プロジェクト:シンポジウム《海道東征》とその周辺」にて発表するとともに、同プロジェクト《海道東征》全曲演奏会のプログラム冊子(及び同公演実況録音CD添付のブックレット)として公表した。また、同演奏会では、本研究を通じて新発見された《Kinder Trio》のヴァイオリンとチェロのパート譜を用いたり、資料研究に基づき《海道東征》の楽譜の訂正・解釈を行うなど、本研究の成果を反映させた。成果の一部は、東京藝術大学附属図書館貴重資料展でも発表した。3.初期作品の継続研究。昨年度行った楽曲研究の成果を踏まえ、《越天楽Variationen》と《Vivace assai》の初録音(花岡千春)、国楽の文脈から見た初期作品の位置づけの検討(大角欣矢)を行った。4.伝記的調査。和歌山の寺院の過去帳、県立図書館所蔵の史料、信時家子孫へのインタビューなどを通じ、従来詳しく知られていなかった、信時潔が養子となった信時家とその周辺に関する調査を行った。信時潔関係資料・作品調査と目録データベース作成については、当初の計画では新規データ入力が最終年度までかかる見込みであったが、その前年度である本年度においてほぼすべての新規入力を完了し、信時旧蔵出版譜・図書等目録で積み残した63点に関しても、本報告書の執筆時点においてすでに完了している。これにより、最終年度は作成したデータベースの公開用フォーマットの検討と、それへ向けたデータの見直し・修正作業等に注力できることとなった。また本年度は、東京藝術大学が主催する「信時潔没後50周年記念プロジェクト」とタイアップすることで、《海道東征》その他の演奏会(2015年11月28日)への資料・情報提供、プログラム執筆、コンサートのプレトーク、連携シンポジウム、CD制作、使用される楽譜の修正などへの協力を行ったほか、附属図書館主催の貴重資料展「東京音楽学校初演から75年:『海道東征』展」(2015年11月17日12月14日)や、同館主催「SPレコードコレクションによる蓄音機コンサート:信時潔没後50年を記念して」(2015年12月5日)を通じて、当初の計画を上回る規模と多様な側面を通じて、本研究の成果を発表・活用し、社会に還元することができた。本研究の成果が、未録音だった初期作品《越天楽Variation》等のCD発表に繋がったことや、信時家にまつわる歴史的調査が実現したことも、当初の計画には無かったことであり、特筆すべき成果と言える。以上のような理由から、本年度の研究課題進捗状況は、当初の計画以上に進展していると判断した。1.信時潔作品・資料目録データベース作成:信時潔の手稿譜・初版譜等の資料情報7266件、人名データ665件を含むデータ入力を完了、東京藝術大学附属図書館ウェブサイトを通じた公開へ向けた整備、データ移行を行った。また、信時旧蔵出版譜・図書等3338点につき、資料状態に関する情報を盛り込んだデータベースを完成し、同図書館OPACへ組み込むこととした。上記2種類のデータベースについては、公開のための最終的な準備作業が完了次第、公開の予定である。
Cu^+波長可変レーザガラスの作製

Cu^+イオンによる450nm付近の青色発光を利用した波長可変固体レーザーを作製することを目的として、銅を1価のCu^+イオンとしてのみ含むカルシウムリン酸塩ガラスの作製条件を明かにし、得られたガラスについてレーザー発振の可能性を評価するために、自作の光学系を用いて利得の測定を行った。ガラスの作製を当初計画したように酸素分圧を10-10気圧以下に厳密に制御した電気炉中で行ったところ、リンが揮発して結晶化が起こり所望の条件を満たすものは得られなかった。しかし、予め大気中で溶融して得た銅含有リン酸塩ガラスに還元剤としてシリコンを添加し、シリカガラスアンプル中に減圧封管して再溶融したところ、銅に対するシリコンの割合が約2.5の時、ほぼ全ての銅を1価のCu^+イオンとして含む均質なガラスが得られた。ガラスを3x3x15mmの直方体に切断し、鏡面研磨を行って利得測定試料とした。測定は予めレーザー色素であるロ-ダミンで検定した自作の光学系において、Nd-YAGレーザーの第4高調波を励起光に、アルゴンイオンレーザーをプローブ光にそれぞれ用いて行った。その結果強い紫外光によりガラス中に欠陥が生じ、それを介してCu^+イオンがCu^<2+>イオンに変化するため、励起光が吸収されて利得測定が不可能であった。このCu^+イオンのCu^<2+>イオンへの変化を引き起こす欠陥の生成は、カルシウムの一部をアルミニウムに替えてガラス中の非架橋酸素を低減することにより、減少させることが可能であり、波長可変固体レーザーの作製には、母ガラスを非架橋酸素を含まない組成にする必要のあることが明かになった。平成7年度は、波長可変固体レーザとしての銅含有ガラスの熔融条件の確定と、レーザ発振の確認のための光学測定系の組立てを中心に研究を進め、以下の結果を得た。1)レーザー発振に有効なCu^+イオンのみを含み、Cu^<2+>やCu^0は含まない燐酸塩ガラスを得るために、酸素分圧を10^<-10>10^<-11>気圧に制御しすることが可能な雰囲気制御炉を作製した。2)作製した炉を用いて13001450°Cで、0.10.3重量%のCuOを含む50CaO-50P_2O_5(mol%)のガラスの熔融を行ったところ、Cu^+イオンの割合は増大したが、ガラス形成成分である燐も同時に還元されて揮発し結晶析出が誘発されるという、当初予測しなかった問題が生じた。3)そこでガラス作製法を根本的に改め、予め大気中で所定の組成の銅イオン含有ガラスを13001450°Cで熔融し、これを微粉砕したものに、還元剤として原子比で銅の13倍シリコン粉末を添加した後、石英ガラスアンプル中に減圧封入して1200°Cで再熔融を行なう方法に変更した。この方法により直径が約10mmでで長さ50mmの円筒状の測定試料ガラスを得た。4)得られたガラスのESR測定でCu^<2+>は検出されず、少なくとも99%以上の銅がレーザー発振に有効なCu^+イオンの状態にあると判定された。しかし、レーザー発振試験の前段階として増幅試験を行うためにこのガラス試料を精密研磨したところ、脈理(部分的な屈折率変動)がみとめられ、この除去方法を検討する必要が生じた。この問題は平成7年度中に解決出来る見通しである。5)Nd:YAGレーザーの第4高調波を励起光源とする光学測定系の組立を行い、クマリン47を標準として装置の検定を行い、所定の特性を有することを確認した。

Cu^+イオンによる450nm付近の青色発光を利用した波長可変固体レーザーを作製することを目的として、銅を1価のCu^+イオンとしてのみ含むカルシウムリン酸塩ガラスの作製条件を明かにし、得られたガラスについてレーザー発振の可能性を評価するために、自作の光学系を用いて利得の測定を行った。ガラスの作製を当初計画したように酸素分圧を10^<-10>気圧以下に厳密に制御した電気炉中で行ったところ、リンが揮発して結晶化が起こり所望の条件を満たすものは得られなかった。しかし、予め大気中で溶融して得た銅含有リン酸塩ガラスに還元剤としてシリコンを添加し、シリカガラスアンプル中に減圧封管して再溶融したところ、銅に対するシリコンの割合が約2.5の時、ほぼ全ての銅を1価のCu^+イオンとして含む均質なガラスが得られた。ガラスを3×3×15mmの直方体に切断し、鏡面研磨を行って利得測定試料とした。測定は予めレーザー色素であるロ-ダミンで検定した自作の光学系において、Nd:YAGレーザーの第4高調波を励起光に、アルゴンイオンレーザーをプローブ光にそれぞれ用いて行った。その結果強い紫外光によりガラス中に欠陥が生じ、それを介してCu^+イオンがCu^<2+>イオンに変化するため、励起光が吸収されて利得測定が不可能であった。このCu^+イオンのCu^<2+>イオンへの変化を引き起こす欠陥の生成は、カルシウムの一部をアルミニウムに替えてガラス中の非架橋酸素を低減することにより、減少させることが可能であり、波長可変固体レーザーの作製には、母ガラスを非架橋酸素を含まない組成にする必要のあることが明かになった。
多雪海氷域での特異な海氷成長過程の解明とその普遍性の検証

海氷は極域の大気-海洋間の相互作用に多大な影響を及ぼす。これまで海氷上の積雪は断熱材としての作用をし、海氷の成長を抑制すると考えられてきた。しかし、南極の多雪域では、積雪は海氷の成長を促進しており、その特異な成長に積雪が大いに関与していることが示唆された。この様式での成長過程とその普遍性を解明するため、以下の観測を行った。(A)海氷の構造・物理的性質・成長過程の研究海氷の成長過程を解明するために、採取した海氷と積雪を解析し、その構造・塩分・酸素同位体比等の諸性質を調べた。特に、オホーツク海・サロマ湖では長年にわたり試料採取・観測を行った。バルト海では時間的に密な試料採取を行い、低塩分水の影響を調査した。また、North Water Polynya出現海域・ロス海の海氷も調査した。更に、実験水槽での再現実験も行った。その結果、海氷成長に寄与する積雪の割合はオホーツク海・バルト海でそれぞれ約8,226%と見積もられた。ロス海の海氷で、積雪の融解水が再凍結してできたsuperimposed iceによる成長が認められた。(B)海氷の放射特性の研究サロマ湖とバルト海フィンランド湾を実験フィールドにして、海氷が成長・消滅する12月から4月にかけて、海氷の透過・反射・吸収特性の氷厚・海氷構造依存性について現場観測を実施した。また、実験室内で制御した気象条件下で海氷を成長させ、人工太陽光を用いて海氷の放射特性を求めた。本研究では海氷の放射特性が氷厚だけではなく、むしろ海氷の内部構造に大きく依存することを解明した。(C)衛星による海氷および海氷上積雪の諸量の推定方法の検討航空機搭載マイクロ波放射計AMR(Airborne Microwave Radiometer)の観測結果をもとに、海氷の氷厚を推定するアルゴリズムの開発している。海氷の厚さと積雪の深さを反映するパラメータが、密接度100%の海氷タイプの判別に有効であることが分かった。また、このパラメータと氷厚・積雪深の関係を推定した。しかし、南極昭和基地周辺のリュツォ・ホルム湾内の多雪域では、積雪は今までの常識とは異なり、海氷の成長を促進していることが示唆された。観測で得られたデータを詳細に検討した結果、その特異な成長に積雪の融解が関与していることが解明された。他の海域の海氷もこの様式で成長している可能性を探るため、オホーツク海やサロマ湖で以下の観測を行った。1.海氷の構造・塩分等を測定し、その成長過程を推測する目的で、オホーツク海の南西域で海氷と雪のサンプルを採取した。2.サロマ湖において、(1)塩分濃度が徐々に変化する河口から湖口の測線で、海氷と雪のサンプルを採取した。海氷の構造・塩分等を測定し、母海水濃度により海氷の構造が如何に変化するか、海氷成長に対する積雪の関与を検討する。(2)氷上に定点観測基地を設け、海氷下の海洋構造の測定、積雪・海氷・海水中の温度分布の測定、海氷上・中・下の照度分布の測定を実施した。