hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヘリコバクター・ハイルマニイ感染による胃 MALT リンパ腫形成機構の解明と治療効果

Helicobacter heilmannii(H. heilmannii)感染による胃MALTリンパ腫発症時における宿主遺伝子発現解析を行った。その結果、H. heilmannii感染により、宿主胃粘膜において、CD86依存的なB細胞活性化パスウェイ中の各種遺伝子群の発現亢進が認められた。さらにこれら胃粘膜では、CD86抑制系受容体CTLA4の発現誘導が認められず、炎症の異常亢進によるMALTリンパ腫病態形成機構が明らかとなった。また、本病態にはIL-10が重要な役割を果たしている事が明らかとなった。本研究では、H. heilmannii感染による胃粘膜関連リンパ組織(mucosa-associated lymphoid tissue:MALT)リンパ腫発症の分子機構の役割を明らかとすることを目的とし、H. heilmannii感染マウスの胃粘膜における遺伝子発現について、マイクロアレイを用いた網羅的解析を行った。マイクロアレイにより発現変動の認められた遺伝子についてKEGGのパスウェイを行った結果、H. heilmannii感染野生型マウスの胃粘膜において、CD86およびCD28を最上流とするB細胞活性化シグナル遺伝子の発現上昇が認められた。さらに、本菌感染マウスに対し、アモキシシリン(15 mg/Kg)、クラリスロマイシン(50 mg/Kg)、ランソプラゾール(50 mg/Kg)を1日2回、7日間経口投与し、最終投与1ヶ月後のマウス胃粘膜について、組織学的解析および宿主遺伝子発現解析を行った。その結果、除菌処置マウスにおける菌の消失、ならびに胃MALTリンパ腫を形成するB細胞の減少も認められた。さらにこれら除菌処置マウスでは、菌感染により誘導されるCD86およびCD28の遺伝子発現誘導が、有意に抑制されていた。H. heilmannii感染野生型マウスの胃粘膜中のリンパ球について、フローサイトメトリー解析を行った結果、菌感染により誘導されるCD86の発現は、B細胞と共にT細胞においても認められた。CD86陽性T細胞について更に解析した結果、これら細胞の多くがCD86シグナル抑制系のCD152に対して陰性を示した。本研究によりH. heilmannii感染胃粘膜では、CD86を上流とする遺伝子シグナルが抗原依存的に異常活性化され、これら強固な炎症反応により胃MALTリンパ腫の病態が形成されることが示唆された。また、本病態に対する除菌療法の有用性が示唆された。本研究では、H. heilmannii感染による胃粘膜関連リンパ組織(mucosa-associated lymphoid tissue:MALT)リンパ腫発症の分子機構、および本病態におけるインターロイキン-10(IL-10)の役割を明らかとすることを目的とし、H. heilmannii感染野生型およびIL-10ノックアウト(KO)マウスの胃粘膜における遺伝子発現について、マイクロアレイを用いた網羅的解析を行った。マイクロアレイにより発現変動の認められた遺伝子についてKEGGのパスウェイを行った結果、H. heilmannii感染野生型マウスの胃粘膜において、B細胞活性化経路である"Intestinal immunenetwork for IgA production"パスウェイの活性化が認められた。定量的RT-PCR解析の結果、H. heilmannii感染マウスの胃粘膜において、上記パスウェイの上流に位置するCD86、CD28、およびこれらの下流に位置するTNF受容体スーパーファミリー遺伝子(TACI, BCMAおよびBAFFR)の有意な発現増加が認められた。また、IL-10-KOマウスでは、H. heilmannii感染による病態形成の抑制と伴に、H. heilmannii感染野生型マウスで発現上昇の認められた上記パスウェイ中の多くの遺伝子において、感染による遺伝子発現上昇の有意な抑制が認められた。すなわち、本研究により、H. heilmannii感染による胃MALTリンパ腫発症の原因として本パスウェイの活性化が示唆され、これらパスウェイの活性化にIL-10が重要な役割を果たしている事が明らかとなった。本研究成果について、現在、学術論文への投稿準備中である。マイクロアレイを用いた網羅的な遺伝子発現解析は、当初の計画よりも順調に進んでいる。また、IL-10-KOマウスを用いた解析は、マウスの発育不良により、当初の計画より、若干遅れている。総合的には当初の計画通りに順調に進んでいる。本研究によりH. heilmannii感染により発現上昇の認められたCD86やCD28の発現細胞の同定は、慢性炎症から惹起される類似の病態の発症機構の解明の糸口に成り得る可能性があるものと考えられる。そのため、今後、フローサイトメーターを用いて、CD86、CD28の発現細胞の同定を行う。また、本病態発症におけるIL-10の役割について更なる詳細な解析を行うために、IL-10-KOマウスに野生型マウスから分離したT細胞やB細胞を移植し、H. heilmanniiを感染させ、病態発症のの有無を検討する。また、本病態に対する除菌療法の効果について、詳細な検討を行う。研究計画通りに使用する予定である。
マウスノロウイルス感染症に関する総合的研究

マウスノロウイルス(MNV)は2003年に報告された新規マウス病原体で、まだ不明な点が多い。血清あるいは分子遺伝学的方法を用いた疫学調査により、日本の実験用マウスコロニーにおいてMNVの感染がなり拡がっていることが見出された。診断法の改良として、組換えVP1タンパク質を用いたELISA法の基盤を構築し、また簡便さ、速さ、検出感度に優れているRT-LAMP法を開発した。近年動物実験施設の衛生管理に多用されている弱酸性次亜塩素酸水がMNVの不活化作用を持つことを見出した。デキストラン硫酸塩(DSS)誘発炎症性大腸炎モデル、あるいはマウス肝炎ウイルス(MHV)感染症モデルの実験結果をMNV感染は修飾することが示された。本年度の研究では、(1)実験動物及び野生マウスにおけるMNV疫学的調査、(2)MNV診断系の確立、(3)マウスにおけるMNV感染症モデルの解析、(4)MNVの動物実験への影響に関する検討、および(5)MNVの弱酸性水による不活化に関する検討を実施した。(1)4つの動物実験施設150検体から35株のMNVを分離した。これら分離株において、既知の分離株と系統学的に大きく異なる株は認められなかった。ELISAを用いた血清抗体検査では、51.9%(152/293)で抗体陽性であった。これとは別に、約1000検体のマウス血清について、ELISA法および間接蛍光抗体(FA)法を用いてMNVの抗体調査を実施した。(2)MNVウイルス遺伝子の検出系としてnested RT-PCR法ならびに糞便及び感染細胞からRNAを抽出せずダイレクトにRT-PCRを行うdirect RT-PCR法を構築した。血清学的診断系として、間接EHSA法、FA法、ウイルス中和試験法、陽性血清としてマウス及びモルモット高度免疫血清、動物感染実験で得られた感染血清を作成した。(3)経口接種、腹腔内接種によるBALB/cマウスへの高力価ウイルス(S7株、10^6PFU/head)の感染実験では、発症は認められず、抗体陽転後にも関わらず、実験期間内(2ヶ月)の持続感染、同居感染が認められた。また、C57BL/6Jおよび同系統を遺伝的背景とするIFN-γ欠損マウスにおいても同様の不顕性感染を示した。これらのことは、動物実験施設内でMNV浸潤の要因と考えられ、他の分離株、他系統のマウスにおける更なる詳細な検討が必要である。(4)DSSを用いた大腸炎モデルに対するMNV感染の影響を検討した結果、MNV感染はDSS大腸炎を軽減する傾向が認められた。(5)RAW264.7細胞を用いたプラックアッセイにより、マウスノロウイルス(MNV,S7株)に対する弱酸性水の効果について検討した。MNV(1vol.)と弱酸性水(9vol.)を混和し、一定時間静置後にウイルス力価を測定したところ、30秒、1分では力価が約10^4低下し、5分では検出限界以下であった。弱酸性水は飲水としても利用可能なことから、弱酸性水を飲水として与えることでマウスに感染したMNVを除去できるかを今後検討する。理研BRCに寄託されるマウス全個体の糞便および血清の収集を継続して行ない、MNV感染検体を収集した。これらは疫学的情報に役立つ。血清学診断系への応用のため、MNV組換え遺伝子を用いた組換え抗原の精製を試みた。また、封入体として発現するタンパク抗原の高圧可溶化法の検討を進めた。診断系に組換え抗原を使用することにより、感染性ウイルスによるコンタミネーションのリスクを軽減することができる。BlOScN^<Tlr4lPs-del>×TNF-α^<-/->マウスとTlr4^<lPs-del>Rag2^<tmlFwa>IL2rb^<tmlMak>マウスの微生物モニタリングの囮動物としての可能性について検討し、両系統からMNV感染をRT-PCR法で確認できることを見出した。この成果は実験動物施設におけるMNV感染の迅速、正確な診断法の開発に役立つと考えられる。鶏糞バイオセラミックスのin vivoでのMNV不活化作用の検討し、その有用性を確認した。また、in vitroで消毒効果の認められた塩素系消毒薬について、MNV感染マウスからMNVを除去できるかを検討したが、MNV排除効果は認められないことを確認した。これらの成果は動物施設におけるMNV感染の対策法を考慮する上で有用な情報となる。MNV感染はマウスを用いた動物実験成績を修飾するのではないかと懸念されている。

我々はマウスのマウス肝炎ウイルス(MHV)感染に対して、MNVは感染防御に働くことを確認した。また、デキストラン硫酸ナトリウム(DSS)による炎症性腸疾患モデルの病態をMNV感染は修飾することを見出した。これらの発見はマウスにおけるMNV感染防御の重要性を示唆している。マウスノロウイルス(MNV)に関する複数の研究を行った。主な研究実績は以下の通り。1.MNVの肥満細胞に感染する:我々は肥満細胞がMNVに感受性があるか、2つの培養細胞株及びマウス初代培養肥満細胞を用いて検討した。その結果、MNVを接種したIC-2細胞(未分化肥満細胞株)及びP-815細胞(分化型肥満細胞株)の培養上清中おいて感染性ウイルス価が経時的に増加することを発見した。また間接蛍光抗体法により感染細胞中にウイルスタンパクが存在することも確認した。また、マウス初代培養肥満細胞を用いた検討においても感染性ウイルスの増加ならびにウイルスタンパクの発現を確認した。本研究により、マクロファージ及び樹状細胞に加えて肥満細胞にMNVが感染することが明らかになった。MNVの病理発生を考える上で重要な発見であるだけでなく、ヒトノロウイルスを含めた他のノロウイルス属の病理発生を理解する上でも意義を持つと考えられる。2.スーパー次亜水の抗MNV効果の検討:スーパー次亜水は有機物(マウス糞便乳剤上清)存在下でもMNVに対し次亜塩素酸Na溶液(×600×800希釈ピューラックス)とほぼ同等の不活化効果を有することがプラックアッセイにより示された。また、有機物存在下でも、反応時間を長くすることでウイルス力価を10^5以上低下することができた。マウスに飲水としてスーパー次亜水または次亜塩素酸Na溶液(×6,000希釈ピューラックス)を事前に2または4週間与えることでMNV感染に対する防御作用を期待したが、MNV感染マウスと同居1週目で、全マウスの糞便中にMNVが排出されていることがRT-PCRにより確認され、感染防御効果は認められなかった。3.ウイルス遺伝子検出法の改良:通常のRT-PCR法とほぼ同等の感度・特異度を有する改良型Ampdirect法を開発した。本研究は、1)MNVの疫学調査、新規MNVの分離、2)マウスにおけるMNV感染症の病態解析および動物実験成績への影響の評価、3)MNVを用いたヒトノロウイルス感染症の疾患モデルの樹立などを柱とするMNVに関する総合的研究を行うことを目的としている。1と2に関してはほぼ予定通り研究が遂行しつつあるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初より3つの柱(MNVを用いたヒトノロウイルス感染症の疾患モデルの樹立)は困難が予想された。したがって、最終年度は1、2の項目に重点的に実施するとともにその成果を取りまとめることに注力したい。具体的にはこれまでと同様にMNV感染検体を収集し、感染研の酒井研究官に送付する。MNV組換え抗原の精製とそれを用いた血清検査系を確立する。MNV感染検出のための有用な囮動物の検証実験を引き続き検討する。また、弱酸性次亜塩素酸水を飲水として2または4週間与えたマウスのケージにMNV感染マウスを同居させ、RT-PCR法により経時的に糞便中のMNV遺伝子の検出を行ない感染の有無を確認し、弱酸性次亜塩素酸水によりMNV感染を防御できるかを検討する。さらに、MNV感染によりなぜMHV感染防御に働くのか、そのメカニズムについて検討する。
大学における環境教育カリキュラムの開発と試行

本研究の成果を概括すると,次のようになる。(1)環境教育は,教員養成にかかわる必修科目ではないにもかかわらず,わが国の各教員養成系大学・学部のほとんどで実施されており,関係者がその必要性について高い意識をもっていることがうかがわれる。(2)環境教育の担当者,内容の量や質等は多種多様であり,各大学によってその実施状況は全く異なっている。(3)わが国の教員養成系大学・学部に適した環境教育カリキュラムについては,体系的に環境教育を実施している大学の事例の中に,参考となるプランがいくつか散見された。また,本研究において開発したカリキュラム(試案)は,本学部が小・中学校教員養成を主たる目的としていることから,学部学生に小・中学校の児童・生徒に環境教育を指導する際の理論的基礎を作ることを主要なねらいとし,次の内容によって構成した。ア)わが国における環境教育の歴史的背景イ)諸外国における環境教育ウ)児童・生徒の発達エ)環境教育の目標オ)環境教育の内容構成の考え方カ)環境教育カリキャラムの具体的目標及び内容なお,このカリキュラム(試案)は,研究者(奥井)と大学院生(三木)の共同研究の成果であり,特に「カ)環境教育カリキュラムの具体的目標及び内容」は,わが国の小・中学校向けに新しく独自に開発したものである。(4)事例研究「小学校理科における環境教育と酸性雨の指導」は,研究者(小堀)と学部学生(倭文)の共同研究によるもので,理科の学習と環境教育の必要性との関連について研究し,環境学習のための映像資料も開発している。(5)事例研究「地震学の基礎と栃木県の地震活動」は,研究者(伊東)の専門的見地から地震の起こる機構と栃木県の状況について研究したものであるが,広い意味の環境教育に「防災」が含まれることから,本研究の内容に取り上げた。(6)アメリカの大学における環境教育については,共同研究者の一人(人見)がハワイ大学に留学したので,そこで収集した教育資料と実際の学習体験を基にして考察を試みた。ハワイ大学におけるこのカリキュラムは,教育学部・同大学院向けのもので,理科・社会科専攻者が選択履修することになっている。内容は,湿地の生態,海洋汚染,公害,人口など環境に関連するテーマを取り上げ,基本的な講義に加えて,実際のフィールドワークに基づくデータの収集活動が重視されている。その後,データの整理の活動が加わるが,データはパーソナルコンピュータを用いて,インターネットのホームページに記述することになっている。成果の発表もホームページに表したデータやグラフなどを活用して行っている。本年度の研究の重要な成果は、日本国内の国公私立大学(主として教員養成大学)における環境教育の実態を調査・解明したことである。この調査は質問紙法によって実施した。質問中には環境教育の担当者、運営組織、環境教育の授業の内容・方法、授業の評価と課題、などが含まれ、国内215大学に発送され、回答が得られたのは115大学(回収率53%)であった。

大学によっては、担当者及び開講科目が複数の場合があり、回収された質問紙の総数は152通に達した。次に、回答を分析して得られた主要な結果を示す。(1)環境教育の担当者...自然科学系56.5%、社会科学系26.3%、健康科学系5.2%、人文科学系3.9%(2)運営組織...あり16.5%、なし75.4%(3)環境教育の必要性...是非必要66.4%、必要31.5%(4)環境教育の授業○行っている83.5%、行っていない11.8%○独立の科目58.3%、他の科目の一部38.6%○2単位63.0%、4単位16.1%、1単位7.8%○学部専門科目54.0%、教養科目37.8%○受講者50人以下40.2%、100199人20.1%、200人以上18.9%講義61.8%、講義・実習21.1%(5)環境教育の内容○総論...理念27.2%、環境測定16.3%、教育方法13.2%○各論...水や土15.6%、環境全般14.6%、物質循環12.7%、資源等11.4%、開発と保全10.4%(6)環境教育の評価○授業評価...レポート49.0%、試験43.3%○人気度...普通44.6%、人気36.7%、大変人気11.8%(7)環境教育の課題担当者不足19.6%、設備不足19.6%、科目規定なし17.2%以上の調査のほか、日本国内及びアメリカの大学における環境教育の指導資料を収集し、カリキュラム開発の手掛かりとするための分析を開始している。また、環境教育用の映像ソフトウェアの作成についても、資料を収集し、プログラムを検討中である。本研究の成果を概括すると,次のようになる。(1)環境教育は,教員養成にかかわる必修科目ではないにもかかわらず、わが国の各教員養成系大学・学部のほとんどで実施されており,関係者がその必要性について高い意識をもっていることがうかがわれる。(2)環境教育の担当者,内容の量や質等は多種多様であり,各大学によってその実施状況は全く異なっている。(3)わが国の教員養成系大学・学部に適した環境教育カリキュラムについては,体系的に環境教育を実施している大学の事例の中に,参考となるプランがいくつか散見された。また,本研究において開発したカリキュラム(試案)は,本学部が小・中学校教員養成を主たる目的としていることから,学部学生に小・中学校の児童・生徒に環境教育を指導する際の理論的基礎を作ることを主要なねらいとし,次の内容によって構成した。ア)わが国における環境教育の歴史的背景イ)諸外国における環境教育ウ)児童・生徒の発達エ)環境教育の目標オ)環境教育の内容構成の考え方カ)環境教育カリキュラムの具体的目標及び内容なお,このカリキュラム(試案)は、研究者(奥井)と大学院生(三木)の共同研究の成果であり,特に「カ)環境教育カリキュラムの具体的目標及び内容」は,わが国の小・中学校向けに新しく独自に開発したものである。(4)事例研究
IgA腎症における腎糸球体IgA沈着機序の研究-血中IgA-断片化フィブロネクチン結合物と病因との関係-

1.平成11年度は患者血清由来IgAが培養細胞に沈着するか,またそれには断片化フィブロネクチン(FN)が確かに関与しているかを検討した.IgA腎症患者10例、健常小児10例、実験により健常人3例を対象とした.血清IgAはジャカリンアガロースで得た.ヒトメサンギウム細胞,繊維芽細胞細胞外基質への添加によるIgAの沈着の検出は,試料添加後3時間培養、試料を排除後さらに24時間培養し、periodate-lysine-paraformaldehyde固定後免疫蛍光抗体法で観察した.IgA沈着は患児においてのみ認められた.培養ヒト繊維芽細胞は培養ヒトメサンギウム細胞と同等の沈着が見られた.IgA沈着物の性状は小塊状あるいは細胞外基質繊維束に沿った顆粒状であった.患者由来IgAを抗ヒトFNモノクロナール抗体FN30-8(細胞結合domain結合部認識),FN9-1(fibrin結合部認識),FN1-1(C-末端S-S結合部認識)にて処理するといずれによっても明らかなIgA沈着の減弱が見られ,FNの関与が示唆された.さらに血清由来IgAに酵素処理FN断片化物を添加すると明らかなIgA沈着の増加がみられた.Native SDS-PAGEおよびウェスタンブロットにより患者由来IgAは大分子量側に移行していた.FNは患者では約440kDaの位置で上述の抗体によって広い幅の反応帯として検出された.総合すると,患者IgAは巨大分子化しており,性状として,単量体IgAx23,単量体IgA+単量体FN,単量体2量体IgA+断片化FNが推定された.2.本年度はさらに,関与するFNがそのドメインに属するかを検討するために飽和量の患者IgAを被覆したマイクロタイタープレートについて,上述の抗ヒトモノクロナール抗体によって検討した.その結果,これまで還元下では見られなかったN-末端との反応が強く認められた.また,これまで患者特異的な断片化物として見られたC-末端断片化物も患者において有意に検出された.このことから,患者においてはFN C-末端断片化物がIgAと強く関連しており,N-末端部分とともにIgAの糸球体メサンギウムへの沈着に寄与していると考えられた.1.平成11年度は患者血清由来IgAが培養細胞に沈着するか,またそれには断片化フィブロネクチン(FN)が確かに関与しているかを検討した.IgA腎症患者10例、健常小児10例、実験により健常人3例を対象とした.血清IgAはジャカリンアガロースで得た.ヒトメサンギウム細胞,繊維芽細胞細胞外基質への添加によるIgAの沈着の検出は,試料添加後3時間培養、試料を排除後さらに24時間培養し、periodate-lysine-paraformaldehyde固定後免疫蛍光抗体法で観察した.IgA沈着は患児においてのみ認められた.培養ヒト繊維芽細胞は培養ヒトメサンギウム細胞と同等の沈着が見られた.IgA沈着物の性状は小塊状あるいは細胞外基質繊維束に沿った顆粒状であった.患者由来IgAを抗ヒトFNモノクロナール抗体FN30-8(細胞結合domain結合部認識),FN9-1(fibrin結合部認識),FN1-1(C-末端S-S結合部認識)にて処理するといずれによっても明らかなIgA沈着の減弱が見られ,FNの関与が示唆された.さらに血清由来IgAに酵素処理FN断片化物を添加すると明らかなIgA沈着の増加がみられた.Native SDS-PAGEおよびウェスタンブロットにより患者由来IgAは大分子量側に移行していた.FNは患者では約440kDaの位置で上述の抗体によって広い幅の反応帯として検出された.総合すると,患者IgAは巨大分子化しており,性状として,単量体IgAx23,単量体IgA+単量体FN,単量体2量体IgA+断片化FNが推定された.2.本年度はさらに,関与するFNがそのドメインに属するかを検討するために飽和量の患者IgAを被覆したマイクロタイタープレートについて,上述の抗ヒトモノクロナール抗体によって検討した.その結果,これまで還元下では見られなかったN-末端との反応が強く認められた.また,これまで患者特異的な断片化物として見られたC-末端断片化物も患者において有意に検出された.このことから,患者においてはFN C-末端断片化物がIgAと強く関連しており,N-末端部分とともにIgAの糸球体メサンギウムへの沈着に寄与していると考えられた.本年度はIgA-断片化フィブロネクチン(FN)混合物によるIgAのヒト培養メサンギウム細胞あるいは繊維芽細胞への沈着条件について知見が得られた.患者血清由来IgAが培養細胞に沈着するか,するとすればFNが確かに関与しているかを検討した.IgA腎症患者10例、健常小児10例,実験により健常人3例を対象とした.血清IgAの採取はジャカリンアガロースを用いた.ヒトメサンギウム細胞,ヒト繊維芽細胞への患者血清由来IgAの細胞外基質への添加によるIgAの沈着の検出は,試料添加後3時間培養、IgA溶液を排除後さらに24時間培養し、periodate-lysine-paraformaldehyde固定後免疫蛍光抗体法でIgAを観察した.IgA沈着は予想通り患児においてのみ認められた.培養ヒト繊維芽細胞においても培養ヒトメサンギウム細胞と同等の沈着が見られた.IgA沈着物の性状は小塊状あるいは細胞外基質繊維束に沿った顆粒状であった.

患者由来IgAを抗ヒトFNモノクロナール抗体FN30-8(細胞結合domain結合部認識),FN9-1(fibrin結合部認識),FN1-1(C-末端S-S結合部認識)にて処理するといずれによっても明らかなIgA沈着の減弱が見られ,IgA沈着におけるFNの関与が示唆された.さらに血清由来IgAに酵素処理により得たFN断片化物を添加すると明らかなIgA沈着の増加がみられた.患者由来IgAの2回連続添加操作により沈着物の数、大きさが増加した.Native SDS-PAGEおよびウエスタンブロットにより患者由来IgAは大分子量側に移行していた.FN抗体でみると,FNは患者では約440kDaの位置でFN8-12(C-末端側fibrin結合部認識)>FN21-1(collagen結合domain-heparin結合domain結合部)>FN9-1>FN30-8>FN1-1>FN H3-8(C-末端側heparin結合domain)の順で広い幅の反応帯として検出された.また,FN8-12,FN9-1によって220kDaの反応帯が見られた.以上から患者IgAは巨大分子化しており,性状として,単量体IgA x23,単量体IgA+単量体FN,単量体2量体IgA+断片化FNが推定された.1.平成11年度は患者血清由来IgAが培養細胞に沈着するか,またそれには断片化フィブロネクチン(FN)が確かに関与しているかを検討した.IgA腎症患者10例、健常小児10例,実験により健常人3例を対象とした.血清IgAはジャカリンアガロースで得た.ヒトメサンギウム細胞,繊維芽細胞細胞外基質への添加によるIgAの沈着の検出は,試料添加後3時間培養、試料を排除後さらに24時間培養し、periodate-lysine-paraformaldehyde固定後免疫蛍光抗体法で観察した.IgA沈着は患児においてのみ認められた.培養ヒト繊維芽細胞は培養ヒトメサンギウム細胞と同等の沈着が見られた.IgA沈着物の性状は小塊状あるいは細胞外基質繊維束に沿った顆粒状であった.患者由来IgAを抗ヒトFNモノクロナール抗体FN30-8(細胞結合domain結合部認識),FN9-1(fibrin結合部認識),FN1-1(C-末端S-S結合部認識)にて処理するといずれによっても明らかなIgA沈着の減弱が見られ,FNの関与が示唆された.さらに血清由来IgAに酵素処理FN断片化物を添加すると明らかなIgA沈着の増加がみられた.Native SDS-PAGEおよびウェスタンブロットにより患者由来IgAは大分子量側に移行していた.FNは患者では約440kDaの位置で上述の抗体によって広い幅の反応帯として検出された.総合すると,患者IgAは巨大分子化しており,性状として,単量体IgA x23,単量体IgA+単量体FN,単量体2量体IgA+断片化FNが推定された.2.本年度はさらに,関与するFNがどのドメインに属するかを検討するために飽和量の患者IgAを被覆したマイクロタイタープレートについて,上述の抗ヒトモノクロナール抗体によって検討した.その結果,これまで還元下では見られなかったN-末端との反応が強く認められた.また,これまで患者特異的な断片化物として見られたC-末端断片化物も患者において有意に検出された.
半球型の視野を持つ非熱的電子分析器の新規開発

本研究の目的は,半球型の視野を持つ非熱的電子(>10keV)分析器を開発し,宇宙プラズマの非熱的電子生成(加速)機構研究に新たな光をあてる事である.このため,平成26年度から29年度までの4年間で,検出器,電子回路基板,筐体等の設計・製造・組立・性能試験を実施した.実験室でのX線・電子線照射により,所期の性能が発揮されていることも確認できた.本研究で完成させた電子分析器は,今後観測ロケットに搭載され,オーロラ電子を観測する予定である.平成26年度は,センサオプティクスを含めた構造詳細設計を行った.特に,入射部のコリメータ構造,および検出器の並べ方について,センササイズ・重量・組上げの容易さなどを考慮しながら検討した.計画開始時の概念設計では検出器及び入射部のコリメータ構造をについて,センサ外に向かって凸な形状の構想を持っていたが,信号読出し基板なども含めた全体の成立性を考え,センサ外に向かって凹な形状も候補とした.また,当初は10keV - 100 keVというエネルギーレンジを想定していたが,将来的なサイエンス要求を見据えて400 keV程度まで計測できるような応用を考えると,複数の検出器をスタックする必要があり,この点においても後者のオプティクス構造の方が好ましい.今後,読出し基板のサイズについても(過去の実績を参考にして)考慮しながら,最終的な構造を決めることとした.検出器としては申請者がこれまで開発してきており世界的にも有意性を持つ,アバランシェフォトダイオードを用いる予定であり,この検出素子についても,サイズ・形状を検討した.100keV以上というエネルギー上限を達成するためには100um程度の厚みがあればよく,このような厚みの素子の製造は実績がある.一方で,低エネルギー側の観測下限を伸ばそうとすると,入射面の不感層の厚みを薄くする必要があるが,あまり薄くするとイオン入射による誤検出が起こるため,最適な不感層厚の設定が難しい問題として残っている.イオン入射を別の手法で取り除く事ができないか,検討を続けている.平成27年度は(1)センサオプティクス部の設計・加工,(2)検出素子設計・製造,(3)信号読み出し回路基板の設計,(4)高圧電源基板の回路・基板設計,(5)制御基板の回路・基板設計を実施した.(1)センサの電子入射部の形状を決定した.今回は,観測ロケットで高度300kmの脈動オーロラ電子を計測する事を想定し,必要な感度を見積もったうえで,入射口のピンホールサイズとピンホール・検出素子間距離を決定した.5個の検出器を,異なる視野方向を持つように並べ,半球型の視野を確保した.また,将来的に検出器をスタックする事でエネルギー範囲を広げる事も考え,スタックの余地を残すような配置設計にした.この設計に基づき,加工業者(YSデザイン)と協議の上でオプティクス部の構造詳細設計および加工を実施した.(2)検出素子(Avalanche Photodiode, APD)を設計・製造した.十分に小さい電気ノイズを達成するために素子サイズを5mm x 5mm x厚み70umのコンパクトなものとした.また,イオンや紫外線による信号を除去すべく,入射面に2umのアルミ蒸着を施す事とした.設計後,浜松ホトニクスにて製造を実施した.(3)APDからのアナログ信号を読み出すアンプ・サンプルホールド回路基板の設計を実施した.本研究で開発する機器に適する基板形状・インタフェイス(IF)を示し,電子部品業者(ミノ電子)にて基板設計を実施した.(4),(5)ロケットの1次電源を機器内部向け2次電源に変換する変換器,およびAPDに印加する高圧電源を搭載した基板の設計を電気メーカ(明星電気)と協議して進めた.また,高圧電源およびアナログ信号処理の制御基板についても初期基板設計を実施し,想定する基板サイズに収まる事を確認した.平成27年度はセンサオプティクス部の設計・加工,検出素子設計・製造,信号読み出し回路基板の設計,高圧電源基板の回路・基板設計,制御基板の回路・基板設計を実施した.これは平成27年度頭の研究実施計画通りの進捗である.平成27年度までに,オプティクス部分の設計・製造,検出器(アバランシェフォトダイオード, APD)の設計・製造,信号読み出し回路の設計,高圧電源基板の回路・基板設計,制御基板の回路・基板設計などを実施してきた.これに続き,平成28年度は(1)信号読み出し回路基板の製造・試験,および(2)センサ回路部筐体構造の設計,(3)ロケット実験の検討を実施した.(1)APDからのアナログ信号を読み出すアンプ・サンプルホールド回路基板の製造を実施した.回路は,基本的にERG衛星搭載機器MEP-eの設計を踏襲しているが,前者は比較的大きなセンサであり,大きな基板面積に16chを搭載したものであった.本研究では,新たに開発している小型センサ形状にあわせて,この基板を2chごとのユニットとし,全8chをコンパクトに収納できるよう工夫している.この基板を製造し,機能性能確認のため,実験室において電源,テストパルサー,オシロスコープと接続し,パルサーからテスト信号を入力した.パルサーからは,テスト信号と同期したリセット信号も配信した.このテスト信号に対する出力信号をオシロスコープでモニタし,設計通りの波形が得られることを確認した.(2)アナログ基板・デジタル基板の配置を検討し,構造設計を実施した.ここでも,センサをできるだけ小型化するような配置で設計している.

(3)米国のロケット実験への申請チームに参加し,脈動オーロラにおける電子計測をテーマとするロケット実験課題で応募した.しかし,これは結果としては不採択となった.これまで,信号検出器,読み出し回路,センサ構造などを設計・製造してきた.最終年度に電源回路基板・制御回路基板などを製造・試験することで,センサ全体が完成する見込みである.本研究の目的は,半球型の視野を持つ非熱的電子(>10keV)分析器を開発し,宇宙プラズマの非熱的電子生成(加速)機構研究に新たな光をあてる事である.このため,平成26年度から28年度までに,(1)オプティクス部分の設計・製造,(2)検出器(アバランシェフォトダイオード, APD)の設計・製造,(3)信号読み出し回路の設計,(4)高圧電源基板の回路・基板設計,(5)制御基板の回路・基板設計,(6)信号読み出し回路基板の製造・試験,および(7)センサ回路部筐体構造の設計,(8)ロケット実験の検討を実施してきた.これに引き続き,平成29年度には,(9)高圧電源基板・制御基板の製造,(10)全体組上げ,(11)性能試験などを実施した.高圧電源基板に関しては,単体での性能試験(DCDCの出力リップル調査,高圧出力の線形性・リップル調査)・回路修正などを実施した.制御基板についても単体でのテレメトリ・コマンド確認試験を実施した.そのうえで信号読み出し基板と接続してテストパルスを入力し,想定通りの動作を確認した.また,シャーシへの取り付けも確認し,細部の形状修正なども実施した.その後の組上げ後の性能試験(大気中のX線照射および真空中での電子照射)では,所期の低雑音レベル及びエネルギー分解能が得られた.さらには,搭載検討を実施していた観測ロケット(米国のロケット)への搭載が決定し,2018年度冬期に打上・観測が予定されている.本研究の目的は,半球型の視野を持つ非熱的電子(>10keV)分析器を開発し,宇宙プラズマの非熱的電子生成(加速)機構研究に新たな光をあてる事である.このため,平成26年度から29年度までの4年間で,検出器,電子回路基板,筐体等の設計・製造・組立・性能試験を実施した.実験室でのX線・電子線照射により,所期の性能が発揮されていることも確認できた.本研究で完成させた電子分析器は,今後観測ロケットに搭載され,オーロラ電子を観測する予定である.上記のように,構造設計において構想の大きな転換があったこと,イオン除去の手法検討に時間を擁している事などから,計画開始時の想定よりもやや遅れている.H28年度は,信号読み出し回路基板の製作・試験,制御エレキ部の詳細検討,およびエレキ部の構造設計・製造を進める.制御エレキ部に関しては,ロケット計画の採択を待たずしてインタフェイス(IF)部分を決めることはできないため,製造は年度後半,あるいは場合によっては来年度に実施することになる.また,高圧電源基板についても,制御基板の確定度合に併せて回路確定・製造タイミングを見極める.H29年度は,それまでにロケット計画が採択されIF部分が確定していれば,すべての基板を完成させ,機器全体を組上げ,性能試験を行う.性能試験には,名古屋大学のビームライン(5-120 keV)を用いる予定である.最終年度にあたるH29年度には,電源回路基板・制御回路基板などを製造・試験し,複数基板を組上げてセンサ全体の機能確認を実施する予定である.
不均一電子系における近接効果

超伝導/強磁性絶縁体/超伝導接合系のジョセフソン電流の特性は,スピンフリップ散乱が起こるためにジョセフソン接合系のフリーエネルギーが,左右の超伝導体の位相の差がπの場合に安定になる,π接合になる場合があることが以前から知られていた.現在ではπ接合はd波の超伝導体のジョセフソン接合の特徴の1つとして知られているが,準粒子のもつスピンの自由度から生じる超伝導/強磁性絶縁体/超伝導接合系のπ接合をミクロに見直すことは意味がある.通常のジョセフソン電流の研究は,古崎らのミクロな取扱で,weak-linkの極限からtunneling-limitまで準粒子のエネルギー準位を用いて表されている.しかし,絶縁体の領域がスピンを持っている場合の対応する計算はこれまでなかった.我々は,強磁性絶縁体の領域に束縛したエネルギー準位を解析的に求めた.局在スピンとの交換エネルギーが大きくなるにつれて,束縛準位の状態はスピン偏極する.さらに超伝導/強磁性絶縁体/超伝導接合系の電流特性を表す新しい式を導出した.交換エネルギーが大きくなるにつれて,ジョセフソン接合が0-接合からπ接合にクロスオーバーすることが明らかになった.またd波超伝導体/常伝導体/d波超伝導体接合系のd.c.ジョセフソン電流の解析的な式も導出した。表面に形成されるミッドギャップ状態がジョセフソン電流に深刻な影響を与える事が明確となった。我々はこれらの研究とは別に一次元量子流体におけるスピンギャップ状態の研究をボゾン化の方法で行った。その結果グリーン関数を求めた。
プロテアーゼのプロセシングと菌体外分泌における前駆体N,C両末端プロ配列の役割

アクアライシンIはThermus aquaticus YT-1が分泌する菌体外セリンプロテアーゼである。アクアライシンIの前駆体は、成熟酵素領域のN末端側にシグナルペプチドとプロ配列を、さらにC末端側にもプロ配列を持ち、4つのドメイン構造から成る。大腸菌のアクアライシンI遺伝子発現系において、活性中心変異型酵素では、アクアライシンIの48kDa前駆体蛋白質(成熟酵素部分にN、C両末端プロ配列が結合した中間体)が外膜に結合して蓄積し、野生型遺伝子では、前駆体が菌体内に蓄積し、高温(65°C)処理により自己触媒的にプロセシングされ、成熟酵素が生成する。本研究においては、前駆体の性質と酵素の分泌において果たすC末端プロ配列の役割を明らかにすることを目的として実験を行った。1.アクアライシンIの48kDa前駆体蛋白質(活性中心の変異型)を硫安分画、陽イオンカラムクロマトグラフィーにより精製した。円二色性の解析では、この蛋白質はβ鎖の多い一定の構造を取っていると推定された。トリプシンによる部分分解では、N末端プロ配列は切断されず、成熟酵素部分のArg16とAsp17の間で最初の切断が見られた。2.大腸菌の発現系で、N末端シグナルペプチドを欠失した遺伝子を発現させると、プロテアーゼ活性を認めることはできなかった。しかし、C末端プロ配列をC末端から20残基以上欠失すると、活性が認められた。3.T.thermophilusの発現系では、成熟型酵素が菌体外に分泌される。この発現系において、C末端プロ配列をC末端から5残基以上欠失した変異型遺伝子では、プラスミドを取得することができなかった。これら実験事実はC末端プロ配列が前駆体のアンホールディングに働き、酵素の菌体外分泌に必須であることを示唆している。
提携を活用した組織変革の認知・導入・定着に関する研究

本研究を通じて提携を活用した組織変革プロセスを明らかにした。提携がいかなる影響を組織変革に及ぼすのかについて、理論的・実証的にあきらかにした。従来の組織変革モデルとは異なり、提携相手をふくむ他組織との提携を組み込んだ新しい組織変革モデルを提示した。提携への参加組織のコミットメントの程度に即した提携の分類を行い、分類ごとの組織変革の段階(認知・導入・定着)への提携相手の影響をケースの深い考察をつうじて明らかにした。研究の目的は提携を活用した組織変革プロセスを明らかにすることである。提携が組織変革におよぼす影響を解明することであり、変革主体として提携相手を含む組織変革の段階モデルを構築することである。提携論と組織変革論の境界領域に注目した研究である。提携に関する従来の研究をサーベイし、提携と組織変革を関連付けた研究が少ないことがまず明らかになった。提携を捉える枠組みとしては、学習の視点とパワーの視点、対境担当者の視点を統合していくことの重要性が明らかになった。提携への参加組織のコミットメントの違いを考慮しそれを枠組みに組み込むことの必要性が日産等の事例をつうじて明らかになってきた。コミットメントの程度により、組織変革の内容・範囲・程度・タイミングの違いをもたらすことがかんがえられる。組織変革に関する内外の文献探索をつうじ、変革の事例の蓄積はあるものの、明確な枠組みに基づく解釈が行われていないことが明確となり、変革の段階モデルを提示することの意味が一層明らかになった。組織変革と密接にむすびつく戦略変革(事業変革・製品変革を含む)についての分析もおこなうとともに、原価会計の観点から変革の評価モデルの構築が行われた。提携と組織変革との関連については、従来の研究ではほとんど取り上げられていないことを踏まえ、少数の事例の探索的調査を通じて、認知・導入・実行の各段階に影響を及ぼす要因、段階移行に関わる要因の識別を試みた。提携に関する従来の研究をサーベイし、提携を捉える枠組みとして、学習の視点とパワーの視点、対境担当者の視点を統合する枠組みを提示した。また提携への参加組織のコミットメントの違いを考慮しそれを枠組みに組み込むことを日産等の事例をつうじて明らかにし、提携と組織変革の関係について、コミットメントの程度により、組織変革の内容・範囲・程度・タイミングの違いをもたらすことを考慮した枠組みを設定した。提携と組織変革との関連については、従来の研究ではほとんど取り上げられていないことを踏まえ、少数の事例の探索的調査を通じて、認知・導入・実行の各段階に影響を及ぼす要因、段階移行に関わる要因の識別を試み、変革のフェイズモデルを提示した
エリスロマイシンによる好中球アポトーシスの誘導とその機序

エリスロマイシンの慢性副鼻腔炎に対する高い臨床効果については確認されているが、その薬理作用についてはまだ不明な点が多い。薬剤の感受性や濃度の点から直接的な抗菌作用ではなく、抗炎症作用時に好中球機能の抑制によると推察されているが、炎症の遷延化の回避という点からの検討はなされていない。近年、アポトーシスの研究が進み、炎症反応の制御にも重要な役割を果たしていることが明らかとなってきた。本研究で我々は、エリスロマイシンの好中球アポトーシスの誘導性について検討した結果、エリスロマイシンとの混合培養6時間後から、好中球にアポトーシスが誘導された。また、この誘導はエリスロマイシンの濃度依存性で、臨床濃度である10μg/mlでも認められた。さらに、セフェム系、アミノグリコシド系、ペニシリン系等の他抗生物質及びマクロライド系の他の薬剤によって好中球にアポトーシスが誘導されるかについても検討した。その結果、エリスロマイシンと同じ14印環系のマクロライドであるロキシスロマイシンにのみ好中球アポトーシス誘導活性が認められた。次に、この誘導における各種プロテインキナーゼの関与の有無について検討した。具体的には、プロテインキナーゼAインヒビター、プロテインキナーゼCインヒビター、チロジンキナーゼインヒビター、エンドヌクレエースインヒビター等にて好中球を適当時間前処置し、その後エリスロマイシンを添加してアポトーシスの誘導の程度について比較検討した。その結果、プロテインキナーゼAインヒビターはエリスロマイシンによる好中球アポトーシスを著名に抑制した。これらを考えあわせると、エリスロマイシンは好中球にアポトーシスを誘導し、その結果炎症反応と組織障害を妨げることによって、その有効性を発揮するものと考えられる。また、その機序としてプロテインキナーゼAの経路が関与しているものと推測された。エリスロマイシンの慢性副鼻腔炎に対する高い臨床効果については確認されている.しかし、その薬理作用については、薬剤の感受性や濃度の点から直接的な抗菌作用ではなく、抗炎症作用特に好中球機能の抑制によると推察する報告も散見されるが、炎症の遷延化の回避という点からの検討はなされていない。近年、アポトーシスの研究が進み、炎症反応の制御にも重要な役割を果たしていることが,明らかとなってきた。本研究で我々は、エリスロマイシンの好中球アポトーシスの誘導性について検討した。具体的には、正常人末梢血好中球を種々の時間エリスロマイシン存在下に培養し、形態学的及びアガロースゲルを用いたDNAフラグメンテーション法にてアポトーシスの出現率を検討した。エリスロマイシンとの混合培養6時間後から、好中球にアポトーシスが誘導された。また、この誘導はエリスロマイシンの濃度依存性で、臨床濃度である10μg/mlでも認められた.さらに、セフェム系、アミノグリコシド系、ペニシリン系等の他抗生物質及びマクロライド系の他の薬剤によって好中球にアポトーシスが誘導されるかについても検討した。具体的には、プロテインキナーゼAインヒピター、プロテインキナーゼCインヒピター、チロジンキナーゼインヒピター、エンドヌクレエースインヒピター等にて好中球を適当時間前処置し、その後エリスロマイシンを添加してアポトーシスの誘導の程度について比較検討した。その結果、プロテインキナーゼAインヒピターはエリスロマイシンによる好中球アポトーシスを著名に抑制した。

これらを考えあわせると、エリスロマイシンは好中球にアポトーシスを誘導し、その結果炎症反応と組織障害を妨げることによって、その有効性を発揮するものと考えられる。また、その機序としてプロテインキナーゼAの経路が関与しているものと推測された。
越境するインド人社会-エスニシティと場所との相互関係-

インド人移民はグローバル化の進展とともに、全世界に拡がり日本においても、在留インド人の増加は,1990年代半ばから進展したIT革命に関連した技術者需要の増加と深く関わっているといえる。また近年では家族滞在の数も増加し,女性ならびに子どもの数が増えている。東京都のインド人は,特に江戸川区で増加が著しく,集住地区(西葛西)が形成されている。インド人コミュニティは,これまで母語(出身州)や宗教(ジャイナ教など)ごとに成立していたが,近年ではインターネットを通じて,ナショナリティに基盤を置くコミュニティや居住地域(江戸川区)を単位とするコミュニティが成立するようになっている。ここでは、新年、ホーリー、ディワリ、ダセラなどが祝われている。子どもの増加に従い,2004年に初めてのインド人学校(江東区)が設置され,06年には江戸川区に設立された。これらの学校は,インド中央政府の学校教育基準に則したものであり, IT技術者の子どもがインドの私立学校やアメリカの学校にもスムーズに編入できる基準を満たしている。これがIT技術者のグローバルな流動性を担保する重要な条件となっている。また,インドの私立学校と同様英語が公用語であり,各母語での教育は行わない。本国から離れた地でインド国民としてのナショナル・アイデンティティの養成装置としての機能が着目される。東京と神戸におけるインド人社会の聞き取り調査世界都市・東京では現在言語集団ごとにいくつかのインド人コミュニティが立ち上がりつつある。その設立総会に参加したカルナータカ州出身者の行事などに引き続き参加(参与観察)するとともに、IT技術者達への個人への詳細なライフヒストリーの聞き取り(メンタルマップ作成を含む)を行った。また、家族単位で居住するケースが増加するに従い、インド人学校が設立され、その情報を現地で収集した。神戸では、従来より宗派別コミュニティが確立されている。そこでは、伝統的な宗教行事が行われ、あたかも出身地でのインド社会そのものの再現の感がある。しかしながら神戸生まれのインド人が多くなるにつれて、エスニシティの持つ意味はそのまま継承されるのではなく、常に新しい意味を再生産されながら現在意味のあるものは残り、そうでないものは消えてゆく。その創造的破壊のプロセスを歴史的に見てゆくことにより、出身地でのインド社会から定住地でのインド社会へどのように発展・変化してゆくのかを分析する。その際には、移民社会史と個人のライフヒストリー(メンタルマップ)の聞き取りを行った。新しい定住地・東京と古くからの定住地・神戸のインド人社会を比較することにより、エスニック集団と場所との相互関係を分析した。その成果として、「在日インド人社会の変遷-定住地神戸を事例として-」として、兵庫地理に論文発表を行った。1990年以降,東京都ならびにその周辺での在留インド人の顕著な増加がみられた。在留インド人の増加は,1990年代半ばから進展したIT革命に関連した技術者需要の増加と深く関わっているといえる。さらに08年に横浜市に設立される予定である。これらの学校は,インド中央政府の学校教育基準に則したものであり,IT技術者の子どもがインドの私立学校やアメリカの学校にもスムーズに編入できる基準を満たしている。横浜市によるインド人学校の誘致は,インドの資本(IT企業)を横浜市に誘致する基盤整備のため行われ,外資獲得をめぐる都市間競争における横浜市の都市戦略の一環である。

またこれらの経済のグローバル化はインド本国の地域(バンガロール近郊)にも大きな影響を与えている。これらの成果として、「人文地理」の論説として掲載されるとともに、「グローバル都市東京におけるインド人IT技術者の流動と教育インフラの整備」の発表を2007年3月の日本地理学会で行った。1990年以降,東京都ならびにその周辺での在留インド人の顕著な増加がみられた。在留インド人の増加は,1990年代半ばから進展したIT革命に関連した技術者需要の増加と深く関わっているといえる。また近年では家族滞在の数も増加し,女性ならびに子どもの数が増えている。東京都のインド人は,特に江戸川区で増加が著しく,集住地区(西葛西)が形成されている。インド人コミュニティは,これまで母語(出身州)や宗教(ジャイナ教など)ごとに成立していたが,近年ではインターネットを通じて,ナショナリティに基盤を置くコミュニティや居住地域(江戸川区)を単位とするコミュニティが成立するようになっている。子どもの増加に従い,2004年に初めてのインド人学校(江東区)が設置され,06年には江戸川区に設立された。さらに08年に横浜市に設立される予定である。これらの学校は,インド中央政府の学校教育基準に則したものであり,IT技術者の子どもがインドの私立学校やアメリカの学校にもスムーズに編入できる基準を満たしている。これがIT技術者のグローバルな流動性を担保する重要な条件となっている。また,インドの私立学校と同様英語が公用語であり,各母語での教育は行わない。本国から離れた地でインド国民としてのナショナル・アイデンティティの養成装置としての機能が着目される。横浜市によるインド人学校の誘致は,インドの資本(IT企業)を横浜市に誘致する基盤整備のため行われ,外資獲得をめぐる都市間競争における横浜市の都市戦略の一環である。
分極反転技術を用いたプリイコライゼーション高速光変調デバイスの開発

本研究は、研究代表者がかねてから研究を進めてきた“強誘電体の分極反転構造を利用した高速光変調技術"を巧みに利用することにより、高速電気デジタル信号ー光デジタル信号変換(高速光変調)と同時に光ファイバーの波長分散効果による波形劣化の補償(プリイコライゼーション)を行うことができる“新しい分散補償光変調デバイス"を開発することを目的とするものである。3年間の研究期間において、デバイスの動作解析・設計、試作実験および高性能化・高機能化の追究とシミュレーションを行い、その基本動作特性を実証することに成功した。本研究は、研究代表者がかねてから研究を進めてきた"強誘電体の分極反転構造を利用した高速電気光学変調技術"を巧みに利用することにより、高速電気信号一光信号変換(高速光変調)と同時に、光ファイバーの波長分散による波形劣化の補償(プリイコライゼーション)を行うことができる"新しい分散補償光変調デバイス"を開発することを目的とする。本年度は、下記の成果を得た。(1)分散補償光変調デバイスの構成方法の考察と△-Σ変換による設計研究代表者が提案している分極反転光変調によるプリイコライゼーション技術を用いたデバイスの設計を行った。まず、標準的な単一モード石英ファイバーを用いた場合について、光波長1.55μm帯においてファイバーの分散による波形劣化の特性を求めた。次に、それによる光波形劣化を補償するためのインパルス応答を定め、対応する分極反転構造を求めた。このとき、高精度な分散補償のために、△-Σ変換の手法を適用して微細な分極反転構造を求めた。また、光変調電極における変調信号の減衰の効果も同時に補償することができることを見出した。さらに、光導波路の構成についても考察を行い、通常のマッハツェンダー型光導波路および二重マッハツェンダー型光導波路の2通りの構成についてデバイスを設計した。(2)デバイスの試作設計に基づき、デバイスを作製した。基板には0.41m厚のタンタル酸リチウム結晶を用いた。光導波路の作製にはアニールプロトン交換法を、アンテナ電極の作製にはAl蒸着とフォトリソグラフィーを用いた。(3)動作実験試作したデバイスの基本特性評価を行った。GSGプローブとネットワークアナライザを用いて、光変調電極における変調信号の減衰を測定して、分極反転により特性を補償できる範囲にあることを確かめた。本研究は、研究代表者がかねてから研究を進めてきた“強誘電体の分極反転構造を利用した高速電気光学変調技術"を巧みに利用することにより、高速電気信号ー光信号変換(高速光変調)と同時に、光ファイバーの波長分散による波形劣化の補償(プリイコライゼーション)を行うことができる“新しい分散補償光変調デバイス"を開発することを目的とする。本年度は下記の成果を得た。(1)分散補償量可変光変調デバイスの解析・設計分極反転パターンと分散補償量の関係は、デバイス内を通過する光波と変調波の速度差で決まる。したがって、変調波の速度を調節することができれば、補償する分散量をある程度調節することが可能と考えられる。そこで、コプレーナ変調電極の上部に、誘電体板あるいは金属板を装荷し、電極と誘電体板・金属板との距離(10100μm)を、マイクロアクチュエーター等のMEMS機構により微調節する構造を考える。装荷する誘電体板・金属板の厚み、あるいは誘電体板の比誘電率を変えたときの変調波の速度を電磁界解析により求めた。解析の結果、誘電体板・金属板を装荷して基板との間隔を調節することで、補償できる分散量を15%程度可変できることを明らかにした。(2)試作・動作実験設計に基づき、分散補償量可変機構を作製した。試作したデバイスの基本特性評価を行った。ネットワークアナライザを用いて、光変調電極における変調波の速度を測定して、所期の可変特性が得られることを確かめた。本研究は、研究代表者がかねてから研究を進めてきた“強誘電体の分極反転構造を利用した高速光変調技術"を巧みに利用することにより、高速電気デジタル信号ー光デジタル信号変換(高速光変調)と同時に、光ファイバーの波長分散効果による波形劣化の補償(プリイコライゼーション)を行うことができる“新しい分散補償光変調デバイス"を開発することを目的とするものである。1.ベクトル光変調のためのプリイコライゼーションデバイスの開発:分極反転構造を利用した光変調技術を二重マッハツェンダー型光導波路に適用することにより、ベクトル光変調と同時にプリイコライジング特性を得ることができる新しいデバイスを考案した。このデバイスは、昨年度までの研究成果であるデルタ・シグマ変換による微細分極反転構造を併用することで、精度の良いイコライジング特性が期待できる。数値シミュレーションの結果、10GHz繰返しQPSK信号を通常の石英光ファイバーを用いた伝送する場合、伝送距離10kmにおいて良好な伝送特性が得られることを確かめた。