hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
進行頭頚部癌における癌抑制遺伝子発現と放射線治療の役割

1)昨年度に追跡調査の終了した39名中、治療前の生検組織診断時の組織量が比較的十分に採取されていた26名において、癌抑制遺伝子p-53によって合成される蛋白の発現状況を酵素抗体法で検討した。染色にはNovo-Castra社のp-53protein kitを使用、染色用一次抗体はDo-7であった。腫瘍細胞核の明らかな染色を認めたものをp-53蛋白陽性として判定すると、7例(26.9%)で陽性であった。2)中咽頭癌8例中2例(25.0%)、下咽頭癌11例中5例(45.5%)という陽性率に対して喉頭癌では7例の染色例中陽性例を認めなかった。一方、染色した中・下咽頭19例のうち、原発巣がT1-2であった8例中でのわずか1例(12.5%)でp-53蛋白陽性であったのに対して、T3-4であった11例中では6例(54.5%)と高率にp-53蛋白が陽性であり、腫瘍の進行・増大に伴ってp-53蛋白の発現率が上昇する傾向が認められた。リンパ節転移とp-53蛋白発現との関連は認められなかった。Kaplan-Meier法にて算出した3年無病生存率ではp-53蛋白陽性例21.4%に対して陰性例41.7%であり、症例数が十分でないこともあって有意差は認められなかった。3)39名の予後を治療法別に検討した。何らかの化学療法の同時併用療法が行われたのは21名、残りの18名は放射線治療単独であった。手術標本において組織学的に照射効果を認めたのは、放射線治療単独の18例中6例(33.3%)に対して、化学療法併用21例中では19例(90.5%)であった。また、原発巣の大きさでは比較的小さいT1-2の12例中10例(83.3%)で照射効果を認めたのに対して、T3-4では27例中15例(55.6%)であった。原疾患およびリンパ節転移は照射効果と関連を認めなかった。3年無病生存率を用いた予後解析では、照射効果の有無が有意な因子であった。関連する因子であった併用化学療法の有無、原発巣の大きさ(T stage)については、有意差を認められなかった。5)p-53蛋白の発現は腫瘍の大きさと相関し、原発巣が大きくなるほど陽性率が高くなる傾向が得られ、予後不良因子の一つとなる可能性がある。しかし、有意の予後因子である照射効果には併用化学療法の有無の方がより大きく影響していたため、p-53蛋白の発現率は予後に影響しないと言う結果になったと考えられる。1)放射線治療患者記録の簡易データベース化本研究を開始するにあたって、まず対象患者の抽出を確実にするため、放射線治療患者記録の管理データベース作成の必要があった。1978年に放射線治療開始当初から、1998年末までの放射線治療患者の全治療記録をチェックし、照射対象疾患・照射部位・照射開始日・照射終了日・総線量などの極めて基本的な放射線治療の記録をコンピュータ入力した。約300名の記録不明患者が存在したが、1998年6月の本研究開始時より1998年11月末までにおよそ延べ8300件の放射線治療に関し、治療記録のチェックが完了した。2)対象患者の選定と追跡調査(進行中)引き続いて本研究対象患者の選定にあたった。選定にあたっては、(1)当筑波大学付属病院で現在保管されている病理組織が1993年以降である、(2) 1993年春に本研究で対象としている中下咽頭癌・喉頭癌の治療方針について当該診療科側で変更があった、という2つの点を考慮した。1993年以降、遠隔転移を伴わない局所進行中下咽頭癌・喉頭癌の根治的手術を施行するにあたり、術前照射を行った患者で1998年12月末までに手術後6ヶ月以上の経過観察が行われていたのは52名(中咽頭癌10名、下咽頭癌24名、喉頭癌10名)であった。現在これら対象症例について、手術所見・遠隔成績の追跡調査中である。39名の追跡調査終了時点で以下のような傾向が認められた。(1)術前照射によって、12名においては組織学的に腫瘍が完全消失している事が確認された。(2)術前照射の抗腫瘍効果が極めて乏しかった9名中7名の原病死が確認された。本研究開始時に想定された事であるが、抗腫瘍効果が乏しかった患者の術前病理組織には他の患者との違いを認めなかった。。

一方、染色した中・下咽頭19例のうち、原発巣がT1-2であった8例中でのわずか1例(12.5%)でp-53蛋白陽性であったのに対して、T3-4であった11例中では6例(54.5%)と高率にp-53蛋白が陽性であり、腫瘍の進行・増大に伴ってp-53蛋白の発現率が上昇する傾向が認められた。リンパ節転移とp-53蛋白発現との関連は認められなかった。Kaplan-Meier法にて算出した3年無病生存率ではp-53蛋白陽性例21.4%に対して陰性例41.7%であり、症例数が十分でないこともあって有意差は認められなかった。3)39名の予後を治療法別に検討した。何らかの化学療法の同時併用療法が行われたのは21名、残りの18名は放射線治療単独であった。手術標本において組織学的に照射効果を認めたのは、放射線治療単独の18例中6例(33.3%)に対して、化学療法併用21例中では19例(90.5%)であった。また、原発巣の大きさでは比較的小さいT1-2の12例中10例(83.3%)で照射効果を認めたのに対して、T3-4では27例中15例(55.6%)であった。原疾患およびリンパ節転移は照射効果と関連を認めなかった。3年無病生存率を用いた予後解析では、照射効果の有無が有意な因子であった。関連する因子であった併用化学療法の有無、原発巣の大きさ(T stage)については、有意差を認められなかった。5)p-53蛋白の発現は腫瘍の大きさと相関し、原発巣が大きくなるほど陽性率が高くなる傾向が得られ、予後不良因子の一つとなる可能性がある。しかし、有意の予後因子である照射効果には併用化学療法の有無の方がより大きく影響していたため、p-53蛋白の発現率は予後に影響しないと言う結果になったと考えられる。
重症外科侵襲下における遠隔臓器障害の発症機序解明と治療法確立の為の実験的研究

まずわれわれはラットに膵管および胆管の結紮によって膵炎および、閉塞性黄疸モデルを作成し、続発する肺障害と肺内血管内皮上のICAM-1分子発現の状態を検討した。肺間質への細胞浸潤が認められ始める時期に一致して、両者ともで抗ICAM-1抗体による細動脈の染色性の有意な上昇が認められた(p<0.05)。特に膵炎モデルにおいてはより末梢の肺胞壁内毛細血管での発現が強く、病態の重症度と関連している可能性が考えられた。またラット膵炎モデルにおいて、続発する肺障害の発症におけるICAM-1分子の役割を検討した。MPO活性の測定により肺への細胞浸潤を定量化したところ、処置後3日目にはMPO活性に有意な上昇が認められた。これに対して、抗ラットICAM-1抗体を第1および第2病日に経静脈投与したのち、第3病日に肺組織でMPO活性を測定したところ、抗体投与によりMPO活性の上昇は有意に抑制され(p<0.05)、膵炎に続発する肺障害の発症においてICAM-1分子が重要な働きを担っていることが示された。次に、胆管結紮による閉塞性黄疸を作製したマウスモデルを使用して、その肺障害発症における活性酸素と白血球接着分子(VCAM-1)の役割を検討した。肝臓における血管内皮上VCAM-1分子の発現の上昇に引き続いて、細胞浸潤を伴う肺障害の発生とともに処置後5日目より肺における血管内皮上VCAM-1分子の発現が有意に上昇した(p<0.05)。また、体内における活性酸素の働きが抑制されることが知られているSOD高発現トランスジェニックマウスにおいて、胆管結紮切断後5日目における肺の細胞浸潤と血管内皮上のVCAM-1分子の発現が、有意に抑制された(p<0.05)。閉塞性黄疸による肝臓の障害に伴った活性酸素の産生上昇が、肺における白血球接着分子の発現上昇を介して組織障害を惹起しているという可能性が示された。
移動体の行動変化を考慮したダイナミック情報フローティングの研究

情報フローティングとは,端末間直接無線通信と端末の移動により情報を空間的に拡散させるエピデミック通信において,ある特定の領域だけで送信を許可することで,無駄な送信を防ぎながら,この領域に入ってくる移動体に情報を伝えるものである.本研究では,情報フローティングにより誘導情報等を受け取った移動体が行動変化を起こし,この行動変化によって情報フローティング自体も影響を受けるという前提でダイナミック情報フローティングの開発を行う.人間がもつ端末とUAV等の自動化された移動体の協調関係も想定する.また理論面の検討も行う.平成30年度は以下の研究を行った.(1)前年度から引き続き移動体の行動変化を前提とした情報フローティングによる誘導手法の開発と評価を行った.災害時における誘導のための情報フローティング手法を提案し,その有効性を示した.移動体の移動として,信号機の影響,一方通行の影響等も考慮した情報フローティングの評価も行った.また,情報フローティングによる誘導手法の性能向上のためにUAVを応用したものをいくつか提案し,有効な手法を明らかにした.(2)前年度から引き続きダイナミック情報フローティングの開発を行った.情報フローティングの送信可能エリアの初期設定,自動設定に関する基礎的な検討を行い,基本的なアルゴリズムを提案し,その評価を行った.また,情報フローティングを遠隔地から開始し継続させるためのダイナミック情報フローティングの基礎的なアイデアを示した.(3)前年度から引き続き,「粘り強い」情報フローティングとして,複数の送信可能エリアが連携して情報フローティングを行うための手法を提案し,その有効性を示した.(4)上記の研究に関連する理論的な考察や解析を行った.最後に,研究のまとめを行った.情報フローティングとは,端末間直接無線通信と端末の移動により情報の空間的拡散を行うエピデミック通信を用いて,ある特定の領域だけで送信を許可することで,無駄な拡散を抑制しながらこの領域に入ってくる移動体に情報を伝えるものである.本研究では,情報フローティングにより誘導情報や広告情報を受け取った移動体が行動変化を起こし,この行動変化により情報フローティング自体も影響を受けるという前提で,性能向上のためダイナミック情報フローティングを開発する.人間がもつ端末と無人化・自動化された移動体(UAV,EV等)の協調環境も想定する.理論的な研究も並行して進める.平成28年度は以下の研究を行った.1.誘導情報や事故回避情報のような異なる情報の配信によって行動変化も異なる.2次元格子状道路網における事故情報配信による行動変化等,行動変化が情報フローティングに対してどのような影響を与えるのかを,シミュレーションを行いながら詳細に解析を行い,行動変化の分類・モデル化を行った.2.また,2次元格子状道路網だけでなく,1つの交差点周辺,2つの交差点周辺の情報フローティングを詳細に検討し,2つの交差点に囲まれた道路における情報フローティングの特徴的な振舞いを明らかにする等,いくつかの性質を明らかにした.また,フローティング領域(送信可能領域)の大きさ,数,配置等の情報フローティングへの影響について明らかにした.これら以外にも様々な要因があるので,継続して検討する.3.情報フローティングの性能向上のため,ダイナミック情報フローティングの開発を行った.理想的な情報フローティング制御の研究を行い,その性質を明らかにした.また,ダイナミック情報フローティングのための分散アルゴリズムの開発を開始し理想制御との比較を行った.今後も開発を継続する.4.上記の開発に関わる様々な課題に対する理論的考察を行った.当初の計画で想定していた研究内容を概ね行うことができたので,(2)区分を選択した.具体的な理由は以下の通りである.1.2次元格子状道路網における事故情報配信による行動変化等,行動変化が情報フローティングに対してどのような影響を与えるのかを,シミュレーションを行いながら詳細に解析を行い,行動変化の分類・モデル化を行うことができたため.2.また,2次元格子状道路網だけでなく,1つの交差点周辺,2つの交差点周辺の情報フローティングを詳細に検討し,2つの交差点に囲まれた道路における情報フローティングの特徴的な振舞いを明らかにする等,いくつかの性質を明らかにすることができたため.また,フローティング領域(送信可能領域)の大きさ,数,配置等の情報フローティングへの影響について明らかにすることができたため.3.情報フローティングの性能向上のため,理想的な情報フローティング制御やダイナミック情報フローティングのための分散アルゴリズムの開発を行うことができたため.4.上記の開発に関わる様々な課題に対する理論的考察を行うことができたため.端末同士の直接無線通信と情報をもつ端末の移動により情報が空間的に拡散するが,これを利用して情報を伝達するのがエピデミック通信である.エピデミック通信において無駄な情報拡散を防ぐため,情報の送信を特定の領域(送信可能領域)だけに制限するのが情報フローティングである.本研究では,誘導情報や広告情報を受け取った移動体が行動変化を起こし,これにより情報フローティングも影響を受けるという前提で,ダイナミック情報フローティングの開発を行う.並行して理論的な考察や検討も行っている.移動体として端末をもつ人間や無人化・自動化された移動体(UAVやEV等)の協調も想定する.平成29年度は,前年度から継続して以下の研究を行った.(1)前年度から引き続き,行動変化のモデル化を行った.災害時における危険地域を回避するための誘導のために,2次元格子状道路網における情報フローティングを検討し,移動体の行動変化を考えながら,送信可能領域の設定法を明らかにした.また,送信可能領域の場所が時間変化する場合,複数の送信可能領域がある場合,情報が更新される場合等,様々な状況における情報フローティングを開発した.人間以外の移動体による情報フローティングについて検討を開始した.

(2)前年度から引き続き送信可能領域を時間変化させるダイナミック情報フローティングを開発した.他端末とのコンタクト回数等を利用した分散制御アルゴリズムを開発した.1次元サービスエリアと平面状サービスエリアにおけるアルゴリズムを開発した.(3)ある領域の情報フローティングが終っても他の領域からの流入により情報フローティングが継続するような「粘り強い」情報フローティングの開発を行った.情報フローティングの継続時間を延ばすだけでなく,不必要な拡散も同時に抑える手法を示した.(4)上記の研究を行う際に関連する理論的考察,研究を行った.当初の計画で考えていた研究内容を概ね行うことができており,(2)を選択した.具体的な理由は以下の通りである.(1)2次元道路網において,行動変化を考慮した上で情報フローティングの送信可能領域の設定を行う手法を明らかにできたため.また,様々な状況における情報フローティングの開発を行うことができたため.(2)ダイナミック情報フローティングの分散アルゴリズムを1次元サービスエリア及び平面状サービスエリアで開発することができたため.(3)情報配信性能と無駄な情報拡散の抑制を同時に行える「粘り強い」情報フローティングを明らかにすることができたため.(4)理論的な成果を示すことができたため.情報フローティングとは,端末間直接無線通信と端末の移動により情報を空間的に拡散させるエピデミック通信において,ある特定の領域だけで送信を許可することで,無駄な送信を防ぎながら,この領域に入ってくる移動体に情報を伝えるものである.本研究では,情報フローティングにより誘導情報等を受け取った移動体が行動変化を起こし,この行動変化によって情報フローティング自体も影響を受けるという前提でダイナミック情報フローティングの開発を行う.人間がもつ端末とUAV等の自動化された移動体の協調関係も想定する.また理論面の検討も行う.平成30年度は以下の研究を行った.(1)前年度から引き続き移動体の行動変化を前提とした情報フローティングによる誘導手法の開発と評価を行った.災害時における誘導のための情報フローティング手法を提案し,その有効性を示した.移動体の移動として,信号機の影響,一方通行の影響等も考慮した情報フローティングの評価も行った.また,情報フローティングによる誘導手法の性能向上のためにUAVを応用したものをいくつか提案し,有効な手法を明らかにした.(2)前年度から引き続きダイナミック情報フローティングの開発を行った.情報フローティングの送信可能エリアの初期設定,自動設定に関する基礎的な検討を行い,基本的なアルゴリズムを提案し,その評価を行った.
食品因子イソチオシアネートの生物化学的特徴を利用した機能性発現機構解析

食品因子イソチオシアネート類(ITCs)のがん予防活性においては、生体との相互作用、特にタンパク質への結合が重要であることが示唆されているが、その詳細な分子機構は不明である。本研究ではITCs結合分子網羅的同定法を開発し、培養細胞を用いた検討よりITCsが結合するタンパク質・ペプチド・細胞内遊離アミノ酸を同定することに成功した。本研究より、ITCsのがん予防メカニズムの解明や、関連する生体内バイオマーカーなどを明らかにできる可能性が示唆された。キャベツやブロッコリーなどアブラナ科植物などに豊富に含まれている含硫化合物であるイソチオシアネート類(ITCs)は、動物実験や疫学研究の結果などからも、最も重要度の高いがん予防食品因子の一つであると考えられている。興味あることに、ITCsによるがん予防の中心的役割を担っていると考えられている解毒酵素誘導や細胞周期停止活性、またアポトーシス誘導活性は、比較的限られた濃度域でのみ特定の生理活性が発現する。個々の生理活性発現機構は部分的に詳細な検討がなされているが、このようなITCsが誘導する様々な生理活性を体系的に捕らえた報告はこれまでに無い。本研究は分析化学的手法(質量分析)とITCsの生物化学的特徴を考慮した統計学的手法(多変量解析)を組み合わせることにより、生体内におけるITCsの標的タンパク質、さらにその標的アミノ酸を網羅的に同定し、従来の手法では明らかにすることができなかったブラックボックスである多様なITCsの生理活性発現メカニズムの解明を目指す。本年度は、benzyl ITC (BITC)およびphenylethyl ITC (PEITC)とモデルペプチドとしてウシインスリンを緩衝液中で反応させ、V8プロテアーゼで消化後UPLC-TOF/MSにてペプチド分析を行った。得られた10000以上のMSスペクトルデータ(ノイズを含む)の中から多変量解析により、BITCおよびPEITCが付加したペプチドの抽出を行った。さらに、同様のサンプルのLC-Q-TOF/MS分析により、標的ペプチドフラグメントの同定および標的アミノ酸の同定に成功した。本研究は分析化学的手法(質量分析)とITCsの生物化学的特徴を考慮した統計学的手法(多変量解析)を組み合わせることにより、生体内におけるITCsの標的タンパク質、さらにその標的アミノ酸を網羅的に同定し、多様なITCsの生理活性(解毒酵素誘導や細胞周期停止活性、アポトーシス誘導活性など)の発現メカニズム解明を目指している。初年度(平成21年度)は、benzyl ITC (BITC)およびphenylethyl ITC (PEITC)とウシインスリンを用いたモデル反応系で、本研究課題で提唱する分析法の妥当性を検証し、有効性は認められるものの改善の余地があることが明らかになった。そこで本年度は、まずITCs付加ペプチドMSピークの自動抽出プログラムの精度を向上させるため抽出定義(アルゴリズム)の改良を行った。さらにHPLC分析における移動相の検討や、MS/MS分析におけるcollision energyの最適化、LC-MS分析のためのサンプル調製法の検討などを行った。その結果、本分析法は分析対象ペプチドやMSのコンディションによって多少のばらつきは認められるものの、プロテオーム解析における一般的なタンパク質の検出に用いられているECL試薬と同レベルの検出感度であることが確認された。また本分析法を、ITCs曝露した細胞(ヒト大腸がんHCT116細胞)抽出液の分析へ応用すると、ITCsの標的分子としてmicrophage migration inhibitory factor (MIF)が同定され、MIF_<2-12>ペプチドN末端のNH_2基がITCs結合部位として同定された。本研究は分析化学的手法(質量分析)とITCsの生物化学的特徴を考慮した統計学的手法(多変量解析)を組み合わせることにより、生体内におけるITCsの標的タンパク質、さらにその標的アミノ酸を網羅的に同定し、多様なITCsの生理活性(解毒酵素誘導や細胞周期停止活性、アポトーシス誘導活性など)発現メカニズムの解明を目的に解析を行った。昨年度までに抗ITCs特異的抗体や化合物のプローブ化(ビオチン化やRI標識など)を必要とせず、インタクトなITCsを用いたアッセイで結合タンパク質を網羅的に同定する分析法を開発した。

分析法の原理は、ITCsのうちbenzyl ITC(BITC)とphenethyl ITC(PEITC)はNCS基とベンゼン環をつなぐアルキル鎖の長さが"1"異なる分子であるため、BITCおよびPEITCのタンパク質付加体の質量分析をそれぞれ行うと、質量数に14.01565の差が生じる(ITCs1分子付加で価数が1の場合)。この規則性を目印にするとペプチドの一斉分析により、ITCs結合タンパク質を網羅的に同定することができる。本年度は更なる分析精度・感度の向上を目指して検討を行った、まずTOF/MS分析によって得られたMSイオンピークリストの統計解析の際に、Bonferonni法でFamily-wise ErrorRateを調整した多重検定補正(multiple testing correction)を行うことによって、false positive errorとして673イオンピークをITCs結合候補から排除することができ、分析精度を向上させることに成功した。また、タンパク質中Cys残基のSH基へのITCs付加反応(S-thiocarbamoylation)によって生成するITCs付加体は、中性溶液中では不安定であるため、消化酵素処理条件を検討し、弱酸性条件で行うことにより、より安定なサンプル調製条件下でITCs付加体を感度よく検出できることが確認された。
ＮＢＩ水素ビームとタングステンイオンの荷電変換衝突断面積の実験的測定

プラズマ中のタングステンイオン不純物挙動解明のために不可欠となる、NBI水素ビームとタングステンイオンの荷電変換衝突断面積を測定した。実際の測定は、1 MeVのNBI水素ビームを想定し、これと等速である184 MeVのタングステンイオンビームと水素原子標的を利用することとし、日本原子力研究開発機構のタンデム加速器を用いて実施した。ビーム導入ポート付きチェンバー蓋の納品まで思わぬ時間を要し、当初の研究計画から遅延を生じたが、2015年度も測定を継続して成果を論文発表する。本研究では、日本原子力研究開発機構原子力科学研究所のタンデム型加速器より得られるタングステンイオンビームと水素原子ビームを交差衝突させた際の反応を精密測定する。平成25年度は、平成24年度に調達した水素原子ビーム源を設置し、実際にタングステンイオンビームと交差衝突させることを試みた。実際に実験を行ったところ、本研究の目的である誤差15%以内での荷電変換衝突断面積測定実現のためには、借用使用している汎用散乱真空槽の蓋部分を交換し、実験中の散乱槽内真空度を向上させることが不可欠であることが判明した。具体的には、加速器ビームラインに設置してある汎用散乱真空槽は、下流に設置した電荷・エネルギー分析電磁石へのイオン入射角度を可変できるよう真空槽自体の回転機構を備えており、蓋部分にメンブレンシートを用いて真空保持を行っている箇所がある。この汎用散乱真空槽に水素原子ビーム源を設置して実験を行うと、このシート部分の気密不足により真空槽内の真空度は0.0001 Pa台となり、本研究の目的とする精度で断面積を得ることが困難となる。そのため、メンブレンシートを使用しない専用の真空槽蓋を製作し、これを使用して目的の精度で断面積測定を実施する方針とした。新規製作する蓋の仕様を決定し、業者と詳細な検討・打合せを行ったが、特殊な工作機械と技術を必要とするため、2社より製作不可能との通知を受け、3社目との打合せを経て製作業者の選定を終えることが出来た。この過程に6ヵ月以上の期間を要したため、専用蓋は平成26年3月時点で未だ製作中となっている。平成26年度は、専用蓋の製作完了後すみやかに実験を再開し、集中的に実験を行って衝突断面積測定を実施する。平成24年度には、同機構タンデム加速器では初めての経験となるタングステンイオンビーム加速を実際に行うことと、水素原子ビーム源の調達を実施した。水素原子ビーム源調達に関しては、助成金交付内定時において最新式の水素原子ビーム源につき改めて調査した結果、交付申請書記載のVeeco社製品より性能的に優れているMBEコンポーネンテン社製水素クラッカー源HABS40型が調達可能であることが判明した。本水素クラッカー源は、小径長軸高温チューブの採用により収束性の高い水素原子ビームを発生する。水素原子ビーム源は大型の汎用真空槽に装着して使用するため、水素ビーム収束性は入射ビームと交差衝突する際の信号強度を大きく左右する重要な指標であり、本研究を着実に進行するため、水素原子源をMBEコンポーネンテン社製水素クラッカー源HABS40型に変更して調達することとし、平成25年2月に納入された。水素原子源調達と並行し、日本原子力研究開発機構原子力科学研究所のタンデム型加速器において、エネルギー1.0 MeV/u (184 MeV)のタングステン+13価ビームを発生し、炭素薄膜を透過させることで、本研究に必要な+30価前後の1 MeV/uタングステンイオンビームを実際に得た。このビームを磁場型エネルギー分析器にて分離・検出し、水素原子ビーム標的と交差衝突した後のタングステンイオンビーム電荷を実際に測定可能であることを確認した。これらにより平成25年度以降、実際にタングステンイオンビームと水素原子ビーム標的を交差衝突させ、衝突断面積測定が可能となる状況を実現した。本研究では、日本原子力研究開発機構原子力科学研究所(原研機構)のタンデム加速器より得られるタングステンイオンビームと、水素原子ビームを交差衝突させた際の反応を精密測定し、逆過程である水素原子によるタングステンイオン電離衝突断面積を求める。平成26年度は、原研機構より借用使用している汎用散乱真空槽内の真空度向上のため、平成25年度に発注した真空槽横蓋製作と交換により一桁以上の真空度向上を達成し、本研究の目的である誤差15%以内での衝突断面積測定を可能ならしめたことから、平成24年度に調達し25年度に設置した水素原子源を用いて、実際にタングステンイオンビームと交差衝突させる実験を行った。

また、平成26年12月15日より19日まで韓国大田広域市において国際原子力機関IAEAの主催により開催された「核融合科学技術に関する原子分子およびプラズマ材料相互作用データ」テクニカルミーティングに研究代表者が出席し、本研究計画の実施状況ならびに研究代表者が主張するタングステンを含む重イオン電荷変換衝突断面積のスケーリング則につき発表を行った。同会議では、世界の主要な大型プラズマ実験装置でプラズマ計測を行う研究者や核融合に関する原子分子過程の研究者らと、本研究計画で測定している断面積の必要性や、本研究計画と平行して理論計算により断面積を求める計画との協力などにつき議論し、今後の研究遂行の参考とした。平成25年度までの研究達成度がやや遅れたため、平成26年度末の時点では、当初研究計画で予定した測定の一部が未達成となっており、平成27年度にこれらの測定を引き続き実施した後、研究成果を論文発表し、IAEAの専門家会議や関連国際会議にて発表する。原子衝突実験測定を行うための装置類の準備は順調に進展し、「研究実績の概要」欄記載の真空度向上の必要性も想定内の課題であったが、これに対応するための専用真空蓋製作業者の選定に、思いの外時間を要した。簡単な工作ではないことは当初から明らかであったので、十分な実績を持つ業者に絞り、詳細な検討・打合せを行ったが、2ヵ月におよぶ打合せの後製作不可能を告げられることを繰り返し、3社目で合意に至ったため、発注が平成25年12月までずれ込んだ。この間、約6ヵ月の計画遅延を生じたため、平成26年度には集中的にマシンタイムを確保し、実験を実施する予定である。本研究では、日本原子力研究開発機構タンデム加速器において、これまで実績のないタングステンイオンビームを安定的にビーム加速することと、水素原子ビーム源の設置が必要となる。同機構タンデム加速器では、平成24年度中にすべての実験を中断して大規模な耐震改修工事が行われたが、残る実験可能期間中に、本研究にて必要とされるエネルギー、価数、ビーム強度を持ったタングステンイオンビームの加速を実際に行った。並行して水素原子ビーム源の調達を行った。同製品は注文生産で発注から納品までに時間を要したが、タンデム加速器が耐震改修工事を終え実験が再開される平成25年度に実際に交差衝突による実験測定を実施することを可能とした。日本原子力研究開発機構原子力科学研究所タンデム型加速器において、1.0, 0.5 MeV/u(184, 92 MeV)タングステンイオンビームと水素原子ビームを交差衝突させ、衝突後のタングステンイオンの価数分布を計測することによりタングステンイオンの電子損失断面積を測定し、逆過程である1.0, 0.5 MeV/u(1.0, 0.5 MeV)水素原子によるタングステンイオン電離断面積を求める。日本原子力研究開発機構原子力科学研究所タンデム加速器において、1.0 MeV/u (184 MeV)タングステンイオンビームと水素原子ビームを交差衝突させ、衝突後のタングステンイオンの価数分布を計測することによりタングステンイオンの電子損失断面積を測定し、逆過程である1.0 MeV/u水素原子によるタングステンイオン電離断面積を求める。当初、平成25年度に新規製作する汎用散乱真空槽の専用蓋は年度内の発注と納入を予定していたが、業者選定と打合せの段階で約6ヵ月の計画遅延が生じたため、納入が平成26年度にずれ込んだ。
3型プロスタノイドの超微量定量を目的としたモノクローナル抗体の作製

エイコサペンタエン酸(EPA)は、体内でアラキドン酸カスケードにより代謝され種々の3型プロスタグランジン(PG)に変換される。これら3型PGは微量かつ不安定であるが、EPAの生理学的意義を解明するには3型PGの超微量定量法を確立することが必要である。そこで、今回、GC/MSを用いた生体試料中の3型PGの超微量定量法の確立とその検出量の評価を行なうため、迅速かつ簡便な前処理法を可能とする、抗3型PGモノクローナル抗体の作製を行った。本研究では3型PGとして、抗血小板凝集作用を有するPGI_3の安定代謝体Δ^<17>-6-keto-PGF_<1α>を対象とした。EPAの牛大動脈内皮細胞を用いた生物変換を行い、約120μgのΔ^<17>-6-keto-PGF_<1α>を得た。同化合物を^<18>O標識化し、得られた^<18>O標識体を内部標準物質として用いる、GC/SIMによる超微量定量法を確立した。つぎに、生体試料中からの3型PGの抽出を迅速にかつ簡便にするため3型PGに対するモノクローナル抗体の作製を行った。すなわち2型と3型の構造の相違である17位のcis二重結合に着目し、同部位のモデル化合物cis-3-hexen-1-olとヒト血清アルブミン(HSA)との結合体を免疫原として特異抗体を作製した。得られたモノクローナル抗体は3型PGと高い反応性を有し、同抗体を用いて作製した抗体カラムは、迅速かつ簡便なΔ^<17>-6-keto-PGF_<1α>の抽出を可能にした。本法を用いる時、健常人の血中から20-80pg/mlのΔ^<17>-6-keto-PGF_<1α>が検出された。さらに、Δ^<17>-6-keto-PGF_<1α>に対するモノクローナル抗体を同様に作製した。同抗体は、Δ^<17>-6-keto-PGF_<1α>との高い反応性を有するため、本抗体を用いた生体試料中のΔ^<17>-6-keto-PGF_<1α>の回収や濃縮を前処理法とするGC/SIM法や、RIAやEIAを用いた直接定量により、各種疾患に伴う含量変化等の検討が可能になるものと考えられる。魚油中に大量に含まれるエイコサペンタエン酸(EPA)は、体内でアラキドン酸カスケ-ドにより代謝され種々の3型プロスタグランジンに変換される。しかしながら、これら3型プロスタグランジンは微量かつ不安定であるため、体内動態や生理活性の詳細な検討は因難であり、EPAの栄養学的意義の再検討を行うためには3型プロスタグランジンの超微量定量法の確立が必要である。そこで、今回、GC/MSを用いて生体試料中の3型プロスタノイドの定量的解析法とその検出量の評価を行なうため超微量定量において、迅速かつ簡便な前処理法を可能とする、抗3型プロタグランジンモノクロ-ナル抗体の作製を行った。本年度は、抗血小板凝集作用を有すると考えられる、PGI_3の安定代謝体Δ^<17>-6ーketoーPGF_<1α>のモノクロ-ナル抗体の作製を行った。即ち、EPAの牛大動脈より調製した血管内皮細胞を用いた生物変換を行い、HPLCにて精製後約50ugのΔ^<17>-6ーketoーPGF_<1α>を得た。免疫原としてΔ^<17>-6ーketoーPGF_<1α>とウシ血清アルブミン(BSA)との結合体を活性エステル法により調製した。免疫原を雌性Balb/cマウスに過免疫し、得られた脾細胞とBalb/cマウス由来ミエロ-マ細胞株、SP2/0ーAg14をポリエチレングリコ-ル(PEG)4000を用いて融合した。ハイブリド-マ培養上清と免疫原およびΔ^<17>-6ーketoーPGF_<1α>との反応性を各種ELISA法にて検討し、特異性に優れるモノクロ-ナル抗体を得た。得られたクロ-ンの2型プロスタグランジンとの交差反応性をELISAにて検討すると、6ーketoーPGF_<1α>と5%程度の反応性は認められたものの、Δ^<17>-6ーketoーPGF_<1α>との高い反応持異性が示された。今後本抗体を用いた生体試料中のΔ^<17>-6ーketoーPGF_<1α>の回収・濃縮を行い、GC/MSを併せ用いて超微量定量法を確立すると共に、各種疾患に伴う含量変化等を検討し、PGI_3の生理的化義の解明を行う予定である。

本研究では3型PGとして、抗血小板凝集作用を有するPGI_3の安定代謝体Δ^<17>-6-keto-PGF_<1α>を対象とした。EPAの牛大動脈内皮細胞を用いた生物変換を行い、約120μgのΔ^<17>-6-keto-PGF_<1α>を得た。同化合物を^<18>O標識化し、得られた^<18>O標識体を内部標準物質として用いる、GC/SIMによる超微量定量法を確立した。つぎに、生体試料中からの3型PGの抽出を迅速にかつ簡便にするため3型PGに対するモノクローナル抗体の作製を行った。すなわち2型と3型の構造の相違である17位のcis二重結合に着目し、同部位のモデル化合物cis-3-hexen-1-olとヒト血清アルブミン(HSA)との結合体を免疫原として特異抗体を作製した。得られたモノクローナル抗体は3型PGと高い反応性を有し、同抗体を用いて作製した抗体カラムは、迅速かつ簡便なΔ^<17>-6-keto-PGF_<1α>の抽出を可能にした。本法を用いる時、健常人の血中から20-80pg/mlのΔ^<17>-6-keto-PGF_<1α>が検出された。さらに、Δ^<17>-6-keto-PGF_<1α>に対するモノクローナル抗体を同様に作製した。同抗体は、Δ^<17>-6-keto-PGF_<1α>との高い反応性を有するため、本抗体を用いた生体試料中のΔ^<17>-6-keto-PGF_<1α>の回収や濃縮を前処理法とするGC/SIM法や、RIAやEIAを用いた直接定量により、各種疾患に伴う含量変化等の検討が可能になるものと考えられる。
単語の処理における無意識的処理過程と意識的処理過程の神経基盤の解明

本年度の研究では,無意識的な単語の処理時には左半球の紡錘状回,中側頭回,前頭前野などの活動がみられることを明らかにした.これらの活動は,注意喚起刺激によって注意を喚起した際には観察されたが,注意を喚起しなかった条件では観察されなかった.また,単語の意味処理において漢字とかな(ひらがな)では意識的処理,無意識的処理において処理システムが異なるのかどうかを意味プライミング課題を用いて検討した.実験はプライム語とターゲット語間の呈示におけるSOAを変化させることによって意識的過程と無意識的過程を分離した.SOAが長い条件では意識的過程が働き,短い条件では無意識的過程が働くと考えられる.実験の結果,漢字の無意識的処理ではプライミングの効果は左の後側頭葉に見られた.かなの無意識的処理は漢字と比べて前方の側頭葉に見られた.また,漢字ではかなに比べ右半球にプライミングの効果が強く観察され,漢字とかなでは異なる意味処理システムが存在する可能性が示唆された.また意識的処理においても両者は異なる活動パターンを示し,意識的処理も異なるシステムによって支えられている可能性が示された.この結果は,意味処理は文字の形態などによらず,一定であるというこれまでの仮説を覆すものであると考えられる.また,脳波を用いた研究では,閾下の意味プライミング課題を用いて閾下の単語処理の電気生理学的な基盤を検討した.その結果,閾下のプライミングによって,単語処理時に左半球の後側頭領域で高周波帯域活動であるガンマ帯域活動が減少することが示された.さらに,この領域と左半球の前頭領域の活動の同調がプライミングにより有意に上昇しており,プライミングによって領域間のより効率的な情報伝達が達成されることが明らかになった.この結果は,プライミングの効果が領域間の情報連絡に影響を与えうることを示した数少ない結果の一つであり,大きな意義があると考えられる.本年度の研究の目的は無意識的な単語の処理に対する注意の影響を調べることであった.これまでの研究では無意識的な処理は意識的な処理とは別のものであり,注意や課題要求などの意識的な処理は無意識的な処理に対して影響を及ぼさないとされていた.本実験では無意識的な単語の処理時に注意喚起刺激によって注意を喚起する条件とそうでない条件を用意し,それぞれの処理時における脳活動をfMRIを用いて検討した.被験者はマスクされた単語を視覚的に呈示されるが,刺激が呈示される直前に警告刺激が呈示される条件と呈示されない条件を用意して実験を行った.その結果,無意識的な単語の処理時には左半球の紡錘状回,上側頭回,補足運動野などの活動がみられることが判明した.これらの活動は,注意喚起刺激によって注意を喚起した際には観察されたが,注意を喚起しなかった条件では観察されなかった.これらの結果から,注意が単語の無意識的な処理に影響を与えていることが示され,その影響は紡錘状回や上側頭回などに見られることがわかった.また,脳の領域間の情報の流れを検討するためにdynamic causal modelingによるeffective connectivity解析を行ったところ,注意喚起条件では左半球の上側頭回に対して左半球の下前頭回から活動のmodulationがあることが明らかとなった.このことから,注意を喚起することにより,下前頭回から側頭葉に対した何らかの情報の伝達があり,その領域が活動しやすいように活動が調節されると考えられる.本年度の研究では,無意識的な単語の処理時には左半球の紡錘状回,上側頭回,補足運動野などの活動がみられることを明らかにした.これらの活動は,注意喚起刺激によって注意を喚起した際には観察されたが,注意を喚起しなかった条件では観察されなかった.また,脳の領域間の情報の流れを検討するためにdynamic causal modelingによるeffective connectivity解析を行ったところ,注意喚起条件では左半球の上側頭回に対して左半球の下前頭回から活動のmodulationがあることが明らかとなった.このことから,注意を喚起することにより,下前頭回から側頭葉に対して何らかの情報の伝達があり,その領域が活動しやすいように活動が調節されると考えられる.また,単語の意味処理において漢字とかな(ひらがな)では意識的処理,無意識的処理において処理システムが異なるのかどうかを意味プライミング課題を用いて検討した.意味プライミングは意味的に関連する語が直前に呈示されるとターゲット語の処理が促進されるという現象である.実験の結果,漢字の無意識的処理ではプライミングの効果は左の後側頭葉に見られた.かなの無意識的処理は漢字と比べて前方の側頭葉に見られ,漢字とかなでは異なる意味処理システムが存在する可能性が示唆された.また意識的処理においても両者は異なる活動パターンを示し,意識的処理も異なるシステムによって支えられている可能性が示された.本年度の研究では,無意識的な単語の処理時には左半球の紡錘状回,中側頭回,前頭前野などの活動がみられることを明らかにした.これらの活動は,注意喚起刺激によって注意を喚起した際には観察されたが,注意を喚起しなかった条件では観察されなかった.また,単語の意味処理において漢字とかな(ひらがな)では意識的処理,無意識的処理において処理システムが異なるのかどうかを意味プライミング課題を用いて検討した.

実験はプライム語とターゲット語間の呈示におけるSOAを変化させることによって意識的過程と無意識的過程を分離した.SOAが長い条件では意識的過程が働き,短い条件では無意識的過程が働くと考えられる.実験の結果,漢字の無意識的処理ではプライミングの効果は左の後側頭葉に見られた.かなの無意識的処理は漢字と比べて前方の側頭葉に見られた.また,漢字ではかなに比べ右半球にプライミングの効果が強く観察され,漢字とかなでは異なる意味処理システムが存在する可能性が示唆された.また意識的処理においても両者は異なる活動パターンを示し,意識的処理も異なるシステムによって支えられている可能性が示された.この結果は,意味処理は文字の形態などによらず,一定であるというこれまでの仮説を覆すものであると考えられる.また,脳波を用いた研究では,閾下の意味プライミング課題を用いて閾下の単語処理の電気生理学的な基盤を検討した.その結果,閾下のプライミングによって,単語処理時に左半球の後側頭領域で高周波帯域活動であるガンマ帯域活動が減少することが示された.さらに,この領域と左半球の前頭領域の活動の同調がプライミングにより有意に上昇しており,プライミングによって領域間のより効率的な情報伝達が達成されることが明らかになった.この結果は,プライミングの効果が領域間の情報連絡に影響を与えうることを示した数少ない結果の一つであり,大きな意義があると考えられる.
光-スピントロニクスデバイス及びナノスピントロニクスプローブのデザイン

1.光-スピントロニクスデバイス応用に適している窒化ガリウムや酸化亜鉛などワイドギャップ半導体をベースとした希薄磁性半導体を、電子状態の第一原理計算に基づいて理論設計した。(1)希薄磁性半導体の強磁性発現機構を理解するには、母体半導体の価電子バンドとドープされた磁性原子の3d軌道の相対的なエネルギー位置関係や混成の程度を考慮することが重要である。(2)希薄磁性半導体における局在スピン間にはたらく交換相互作用の原子間距離依存性を計算し、強磁性転移温度を精度よく評価した。ワイドギャップ半導体では局在スピン間の交換相互作用が比較的短距離で減衰するため、室温での強磁性発現は困難である。(3)希薄磁性半導体中の磁性原子間に引力的相互作用がはたらくことにより、顕著な磁性原子の不均一分布を形成する。こうして形成された磁性原子クラスタが示す磁性が実験的に観測されている可能性がある。(4)希薄磁性半導体に非磁性元素を同時ドーピングすることにより、強磁性転移温度の向上が期待できる。(5)半導体に非磁性元素をドープすることにより強磁性を発現する可能性がある。2.トンネル磁気抵抗素子やスピントランジスタの性能向上に不可欠な高スピン偏極強磁性材料(ハーフメタル)を、電子状態の第一原理計算に基づいて理論設計した。(1)閃亜鉛鉱型クロム化合物は半導体との整合性が良くスピントロニクス応用に適したハーフメタルである。(2)ホイスラー合金における原子配列不規則性の影響を理論的に検証した。特定の(B2型)不規則構造ではスピン偏極率の顕著な低下が生じない。(3)ハーフメタルと半導体のヘテロ接合の電子状態を第一原理計算した。ホイスラー合金では(110)界面において、閃亜鉛鉱型クロム化合物では面方位によらず高スピン偏極率がヘテロ接合界面に至るまで保持される。半導体とのヘテロ接合を作製する際に結晶整合性のよい高スピン偏極強磁性材料と、ワイドギャップ半導体に遷移金属元素を高濃度にドープした室温以上の転移温度をもつ透明強磁性材料を、電子状態の第一原理計算に基づいて系統的に探索し、スピントロニクスデバイスへの応用が期待できる新しい材料をデザインすることに成功した。磁気ランダムアクセスメモリなどに用いられる磁気トンネル接合のトンネル磁気抵抗効果の向上や、スピントランジスタの実現に不可欠な半導体中へのスピン偏極電子の注入の高効率化のためには、伝導に寄与する電子のスピン偏極率が高い強磁性材料が必要である。そこで、半導体とのヘテロ接合を作製する際に結晶整合性のよい新しい高スピン偏極強磁性材料を、電子状態の第一原理計算に基づいて系統的に探索した。具体的にはIII-V族化合物半導体GaAsと同じ閃亜鉛鉱型構造をもつ3d遷移金属元素とV族元素とからなる化合物を対象として、隣接する遷移金属スピン間にはたらく磁気相互作用の強さ、ならびに電気伝導に寄与する電子のスピン偏極率を定量的に評価した。その結果、閃亜鉛鉱型CrAs及びCrSbがスピントロニクスデバイスへの応用に適した高スピン偏極強磁性材料であることを明らかにした。円偏光発光デバイスへの応用という観点から、透明なワイドギャップ半導体ZnO及びGaNに3d遷移金属元素を高濃度にドープした磁性半導体を対象として、室温以上の転移温度をもつ透明強磁性材料を、電子状態の第一原理計算に基づいて系統的に探索した。

その結果、酸化物半導体ZnOにMnを除く3d遷移金属元素をドープした場合、ならびにIII-V族半導体GaNにV, Cr, Mnをドープした場合に透明強磁性半導体となることを明らかにした。なお、以上の研究成果を踏まえて次年度は、これら新材料と半導体とのヘテロナノ構造の第一原理計算に基づいて、高度なスピン機能を発現する新規デバイス構造のデザインに関する研究を実施する計画である。本年度は、希薄磁性半導体(Ga,Mn)AsにCまたはNを同時ドーピングすることにより、その強磁性転移温度が向上することを見出した。この同時ドーピングはp-d混成を強め、価電子バンドの頂上付近に形成されたMn不純物バンドを高エネルギー側にシフトさせると共に、そのバンド幅を広げるはたらきがある。その結果として、正孔を媒介としてMnスピン間にはたらく強磁性相互作用が強くなり、強磁性転移温度はMn濃度6%以上で室温を超えることが予測される。更に、CまたはNを同時ドーピングすることにより、Mnドーピングによる格子の膨張を緩和することができ、Mnの固溶限界を高める効果が期待できる。また、高スピン偏極材料として期待されているホイスラー合金Co_2CrAl及び閃亜鉛鉱型CrAsにおける原子配列不規則性がスピン偏極率や磁気モーメントに及ぼす効果を第一原理計算に基づいて検証し、CrAsにおけるCrとAs原子、ならびにCo_2CrAlにおけるCrとAl原子の不規則性はスピン偏極率や磁気モーメントの大きさにほとんど影響しないことを確認した。更に、半導体へのスピン注入の高効率化へ向けて、Co_2CrAl及びCrAsとGaAsのヘテロ接合の電子状態を第一原理計算した。その結果、Co_2CrAl/GaAs界面でのCo原子のスピン偏極率はバルクでの値と比べて著しく低下しているが、CrAs/GaAs界面ではバルクと同程度の高スピン偏極率ならびに磁気モーメントが維持されることを見出した。なお、以上の研究成果を踏まえて次年度は、これらスピン機能材料と半導体とのヘテロナノ構造の磁気光学及び磁気伝導特性の第一原理計算を実行し、高度なスピン機能を発現する新規デバイス構造のデザインを実施する計画である。希薄磁性半導体の遷移金属スピン間にはたらく磁気相互作用の原子間距離依存性を第一原理計算し、その強磁性転移温度をモンテカルロ法により精度よく評価した。その結果、光-スピントロニクスデバイスへの応用が期待されるGaNなどのワイドギャップ半導体では、ドープされた遷移金属スピン間にはたらく磁気相互作用が比較的短距離であるため、室温での強磁性発現は困難であることを明らかにした。この結果は、室温強磁性半導体実現のための従来の材料設計指針の再検討が必要であることを意味する。また、シリコンに遷移金属をドープすると、遷移金属クラスタを形成する傾向が顕著であることを見出した。この結果は、シリコン・ベースの希薄磁性半導体を作製するためには、遷移金属クラスタの形成をいかに抑制するかが重要であることを示唆している。一方、半導体へのスピン偏極電子注入の高効率化を実現するための指針を得るために、バルクにおいて高いスピン偏極率を有するホイスラー合金Co_2CrAlと半導体GaAsとのヘテロ接合界面における電子状態を第一原理計算した。その結果、(100)界面付近ではスピン偏極率が著しく低下するが、(110)界面においては高いスピン偏極率が界面付近においても保持されることを見出した。この界面でのスピン偏極率の面方位依存性は、界面付近での電子移動の量の多寡に関係している。
モノサイクル域光渦による回転加速度系の創出とその新規全光スイッチへの応用

本研究は、申請者らが現在までに独自に開発したモノサイクル域光パルス(光の振動周期とパルス幅が同程度の光パルス)発生・制御技術を「巨大加速度を発生させる手法」としてとらえること、ならびにスピン角運動量(偏光に対応)だけではなく新たなパラメータである軌道角運動量(光の位相がビーム断面内方位角に依存することに対応)を制御した光である「光渦(optical vortex)」および偏光分布が空間依存する典型的な光である「偏光渦(polarization vortex)」という概念と結合させることを目的としている。本年度は、モノサイクル域光渦パルスの発生を目指して、以下の無分散光渦パルスの発生実験、高出力軸対称偏光レーザーの開発を行った。1.従来の超広帯域光渦パルス発生法では、空間分散が生じる、すべての周波数帯域においてトポロジカルチャージがそろわない、といった問題が生じる。これら問題を克服する手法として、軸対称偏光板を用い、空間的に偏光特異性をもつビームを発生させることによる、独自の無分散光渦パルス発生法を考案、また、本手法による超広帯域光渦パルス発生実験を行うことにより、その有効性を実証した。さらには、この手法のJonesベクトルによる解析も行った。高出力光渦パルスの発生を目指し、半導体レーザー横方向励起バウンス型Nd : GdVO_4の作製を行った。本方法は、励起の手法を制御することにより、高次モードであるLaguerre-Gaussモード発振をさせて、55Wの励起光に対して17.8Wの高出力を得ている。このような高次モード発振に関してモード整合効率の解析も行っている。本研究は、申請者らが現在までに独自に開発したモノサイクル域光パルス(光の振動周期とパルス幅が同程度の光パルス)発生・制御技術を「巨大加速度を発生させる手法」としてとらえること、ならびにスピン角運動量(偏光に対応)だけではなく新たなパラメータである軌道角運動量(光の位相がビーム断面内方位角に依存することに対応)を制御した光である「光渦(optical vortex)」という概念と結合させることを目的としている。1.従来法では、超広帯域光渦パルスを発生させると、空間分散が生じる、すべての周波数帯域においてトポロジカルチャージがそろわない、といった問題が生じる。これら問題を克服する手法として、軸対称偏光板を用い、空間的に偏光特異性をもつビームを発生させることによる、独自の無分散光渦パルス発生法を考案した。また、本手法による超広帯域光渦パルス発生実験を行い、その有効性を実験的に検証した。2.高出力光渦パルスの発生をめざし、共振器内にフォトニック結晶軸対称偏光ミラーを導入した半導体レーザー横方向励起バウンス型Nd:YVO_4レーザーを作製した。その結果、現在は連続発振ではあるが、Nd:YVO_4レーザーからの直接出力として世界最高出力である6Wの軸対称偏光ビーム発生に成功している。また、共振器内偏光分布ダイナミクスに関する議論も行っている。
構造的ゲノム遺伝子である内在性レトロウイルス活性化による肺傷害に関する研究

ヒトゲノムDNA上に多数存在するプロウイルスである内在性レトロウイルス(ERV)は、間質性肺炎疾患の一群で肺胞マクロファージによってその関連蛋白が産生されていることを既に明らかとした。本研究では次の二つの観点につき解明を続けている。1)間質性肺炎発症において、生体内で産生されたERV蛋白が生体のどの部位にどの様な反応を惹起するのか。2)肺胞マクロファージ(PAM)におけるERV遺伝子活性化に寄与する因子を明らかにする。1.肺組織でのクローン4-1Env蛋白分布の検討現在、各種肺疾患症例のVATS検体や、手術・剖検時に得た凍結検体から薄切標本を作製し、クローン4-1Env蛋白抗体を用いた免疫染色により肺胞・間質におけるEnv蛋白の沈着・分布部位を検討している。実際にクローン4-1Env蛋白が組織沈着していることが確認できた例はまだ少ないため、一定の傾向を検出するには至っていない。平成12年度にも更に症例数を増やすことで、肺における反応の特徴を明らかとする予定である。2.BAL液中、血清中の抗クローン4-1Env蛋白抗体の検出精製クローン4-1Env蛋白を抗原としたウェスタンブロットにより、BAL液中、血清中の抗体の存在を検討している。更に症例数を増加することが必要であるが、肺局所で抗体の産生が確認できる症例では、全身的にも抗体が検出される傾向が認められている。3.クローン4-1遺伝子における変異・多型性に関する検討膨大なクローンに関してのシークエンスを要するため、現時点では十分な解析に至っていない。しかし、平成12年度の重点検討項目として、遺伝子変異の状況を明らかとしたいと考えている。