hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
双安定性を有する多孔性配位高分子を用いた不均一触媒の創成と触媒能の能動的制御

ホストーゲスト間の特異な相互作用によるアクリロニトリル分子の規則配列が示唆されるが、ゲスト包接体の構造決定には至らなかった。今後は骨格内での重合反応を検討している。一方、ゲストとして二硫化炭素(CS2)を用いたCS2包接体に光照射による、高スピン相への光誘起スピン転移とそれに伴うゲスト分子の放出制御に関して検討を行った。光照射に伴って一部のゲスト分子の放出が観測されたが、放出されたCS2は10%程度であり、照射条件を検討している。さらに放出されたCS2を反応基質と見立て、アルコール分子とのキサントゲン酸、ならびにアミンを反応基質とするジチオカルバミン酸の生成を光照射により制御することを試みた。現在反応溶液の量等の詳細な条件の検討を行っている。錯体化学多孔性配位高分子の複合機能化による、反応制御に関して研究を行った。反応基質の選択的な吸脱着を光により制御し、系中の基質の有無により反応を制御する試みは現在遂行中である。一方、外場応答部位と反応活性部位を併せ持ち、反応活性サイトの電子状態を外場により制御する試みに関しては、進行がやや遅れており、用いる錯体配位子の選択も含めて再検討が必要だと考えられる。光スイッチングに基づく反応制御を目指して研究を行った。反応基質の選択的取り込みと、光照射による徐放に関しては一部明らかとなったが、反応系の制御には至らなかった。またオープンメタルサイトを利用した能動的な触媒活性の可逆的変換は用いる錯体配位子の選択を含めて再検討が必要だと考えられる。錯体1を用いた反応基質の選択的吸脱着と、光照射による基質の徐放に関しては、これまで同様研究を行い、反応条件の最適化を進める。また反応基質として。ヨウ素を用いることも合わせて検討する。反応活性な錯体配位子としては、ポルフィリン錯体に加えて、カタラーゼ活性や、SOD活性を示すMn並びに、Co錯体を錯体配位子として用いて、磁気的双安定性を示す多孔性配位高分子の更なる多機能化を検討する。錯体1を用いた反応基質の選択的吸着と、光照射による基質の徐放に関してはこれまで同様研究を行い、ヨウ素、二硫化炭素以外に反応基質になりうるゲスト分子についても検討を行う。また、骨格を形成するピラジンを変化させることにより、より大きな反応基質の吸脱着制御を行う。反応活性な錯体配位子に関しては、鉄-ポルフィリン錯体に加えて、共同研究を通じて、カタラーゼ活性や、SOD活性を示す、Mn並びにCo錯体を錯体配位子として用いて多孔性配位高分子を合成することを検討する。該当なし
宇宙マイクロ波背景放射偏光観測における偏光変調器のための低温連続回転機構の開発

本研究の目的は、宇宙のインフレーション探索に向けた宇宙マイクロ波背景放射(CMB)偏光観測実験に用いる偏光変調器のための極低温連続回転機構の開発である。インフレーション起因の原子重力波による特徴的なCMB偏光パターンを捉えるためには、偏光変調器の導入による超精密な偏光観測が必要である。偏光変調器とは、光学素子である半波長板を連続回転させ、入射偏光信号に変調を付加することで、観測の系統誤差と低周波ノイズを極限まで低減させる装置である。CMB偏光観測実験では、熱ノイズを抑制するため、観測機器を20K以下の極低温まで冷却する。したがって、偏光変調器には極低温で連続回転を実現する回転機構が要求される。そこで、本研究ではこの回転機構の極低温における安定的かつ低発熱な動作の確立を目的とした。提案した研究実施計画に従い、初年度は口径80mmの小型試作機の設計・作製と10K以下の低温環境での性能評価を実施した。特に、駆動機構と超電導磁気軸受の低発熱化のため、永久磁石と磁性体ヨークを組み合わせた磁気回路の開発を行った。また、磁石の磁場温度依存性を利用した非接触極低温温度センサの開発も並行して行った。結果として、10K以下での安定的連続回転を実現し、スピンダウン実験によって発熱量の推定と実験結果を基にした熱シミュレーションモデルの確立に成功した。最終年度は、直径380mmの実機サイズ試作機の設計と作製、及び極低温下での性能評価を行った。結果として、実機サイズにおいても安定的連続回転を実現したが、推定した発熱量は設定した要求値を満たさなかった。しかしながら、軽量化、及び材質と設計の最適化を行うことで、要求が達成可能なことを熱シミュレーションによって示すことに成功した。これらの成果を国内、国際学会及び論文で発表した。本研究は、インフレーション探索に向けた宇宙マイクロ波背景放射(CMB)偏光觀測実験に用いる偏光変調器の極低温回転機構の開発を目的としている。本開発の鍵となるのは、回転機構の低発熱・低損失性である。本年度は、小口径(Φ100mm)の小型試作機の作製とその動作試験を行った。まず、電磁界シミュレーションを用いた低損失駆動モーターの設計と作製、さらに、主要発熱源であるコイルのジュール熱低減のための高純度銅線の開発を行った。また、半波長板の位置を正確に検出するためレンズを導入した光学式エンコーダーの開発、及びエンコーダーの信号をフィードバックし回転を制御するモータードライバーの設計と作製も行った。これにより、発熱量1mW以下の駆動系モーターの開発に目処を付けることができた。次に、超電導磁気軸受に使用する磁気回路の開発を行った。物理的摩擦を無視するため超電導磁気軸受を採用しているが、更なる低発熱化のためには高磁場均一度の磁気回路が必須である。電磁界シミュレーションと実験による開発により、磁石とヨークを組み合わせ、磁場均一度1%以下のΦ=400mmで実現可能な磁気回路の開発に成功した。これにより、目標であるΦ400mmで1mW以下の発熱という目標に大きく近づいた。また、浮上式の偏光変調器を用いる際に問題となるリモート温度センサの開発も行った。磁石の磁場温度特性を用いることで、10K以下でも動作するコードレスかつ高精度な磁場式温度センサの作製に成功した。これらの小型試作機における開発と試験を基に、実験で使用可能な大口径Φ=400mmの試作機の設計と作製を順次進めている。初年度に計画していた小型試作機の開発項目はすべて目標達成に向けて目処を付けることができた。実際に、小型試作機を作製し極低温環境での安定動作に成功している。また、評価のための試験環境とソフトウェアの整備も完了することができた。大型試作機用の磁気回路も作製が完了し、単独評価試験を行っている。小型試作機の試験評価に一部若干の遅れはあるものの、重要な開発部分に関しては順調に進んでいる。次年度の大型試作機の作製・試験に向けて大きく前進した。以上の理由から、おおむね順調に研究が進展しているといえる。

最終年度は、直径380mmの実機サイズ試作機の設計と作製、及び極低温下での性能評価を行った。結果として、実機サイズにおいても安定的連続回転を実現したが、推定した発熱量は設定した要求値を満たさなかった。しかしながら、軽量化、及び材質と設計の最適化を行うことで、要求が達成可能なことを熱シミュレーションによって示すことに成功した。これらの成果を国内、国際学会及び論文で発表した。次年度は、これまで小型で開発を行った項目をすべて統合し、Φ=400mmの大型試作機の作製と試験に取り掛かる予定である。まずは、Φ=400mmの駆動モーター、超電導磁気軸受の各構成要素の単独試験を常温、液体窒素温度の低温で試験を行う。小型試作機では設計の段階から大型を基準としているため、大型化によるスケールの影響を最小化している。単独試験後、全ての構成要素を組み合わせ、低温での動作試験を行う。最終的には、開発した回転機構に半波長を搭載し、偏光変調器としての全システムでの発熱量の評価を行う。さらに、ミリ波検出器を用いた低温での光学試験を行うことを最終目標とする。
重力波を用いた修正重力理論の検証に向けた摂動的計算法の一般化

修正重力理論の実験的検証にとって3体系が有用であることが以前から指摘されており、本研究では、正三角解(ラグランジュ軌道)にある3体系への重力波反作用を調べる定式化に成功した。実際、安定性を調べた。意外なことに、あるパラメタ領域では、カオスが生じずに、徐々に軌道半径を収縮させることを見出した。また、回転するブラックホールのような任意の定常軸対称な時空での円軌道の相対論的安定性を議論した。面白いことに、重力波源と関係するであろう最内安定円軌道が、あるブラックホールの理論模型では、すでに非動径方向の線形摂動に対して不安定であることを初めて見出した。これは、今後の重力波の波形予測にとって有益だろう。弱い相互作用においては、K中間子を用いた実験から「パリティの破れ」が知られている。果たして、我々の宇宙における重力相互作用においても「パリティの破れ」があるのか?これは、四つの相互作用の統一および超弦理論等に対して、重力研究から示唆を与えるうえで重要な課題である。重力相互作用に関して言えば、アインシュタインの一般相対性理論が最も成功している理論であり、この理論はいわゆるアインシュタイン・ヒルベルト作用に基づくため、パリティの破れを予言しない。1980年代に、Wittenがストリング理論における研究から、また、Ashtekharらが量子重力理論の研究から、独立に、チャーン・サイモン型の作用が重力に存在する場合の有用性を論じていた。このチャーン・サイモン型の作用は、陽にパリティを破っている。準備段階として、浅田らは、中性子干渉計を用いたチャーン・サイモン型の修正重力への可能な制限を明らかにした(Okawara, Yamada, Asada, Phys. Rev. Lett. 2012; Phys. Rev. D 2013)。この研究を、今回、サニャック型の光学干渉計に応用した理論計算を行なった。結果として、現段階では従来のチャーン・サイモン修正重力への制限には及ばないものの、近い将来の技術革新でより強い制限を課す事が可能になることを明らかにした。特に、動的な理論模型への制限および峻別が、サニャック干渉計の方が有利となる点を示せた(Kikuchi, Omoto, Yamada, Asada, Phys. Rev. D 2014)。今後は、本研究成果の重力波干渉計への応用を検討したい。アインシュタインの一般相対性理論およびその修正理論に関する摂動計算法の検討を継続した。具体的な成果は以下の通りである。一般相対性理論からの修正を探るうえで、3体系が有効である事をNordtvedtが1970年代に提唱している。しかし、その非線形性による複雑さのため、首尾一貫した近似のもとでの詳細な計算はこれまでなされて来なかった。特定のモデル計算の例として、一般質量比のラグランジュ軌道にある3体系の一般相対論的な安定性解析にはじめて成功した(Yamada, Tsuchiya, Asada, PRD91, 124016, 2015)。また、重力波観測で最重要なターゲットはコンパクト連星であることが、LIGOチームの重力波初検出によって明確になった。こうした天体における最内安定円軌道の研究に対して、代数学における「スツルムの定理」を適用して解析を簡単化する手法を提案した(Ono et al. Europhysics Letters 2015)。この手法の更なる発展が大いに期待される。予定通り、いくつかの摂動計算を実行できたためである。LIGOチームによる重力波初検出によって、これまで不可能であったブラックホールを含むような強い重力場の直接観測が可能となり、こうした強い重力場を用いた重力理論の検証が喫緊の課題となった。こうした強い重力場をもつ天体周りの最内安定円軌道に対して、非動径方向の線形摂動を解析的に調べた(Ono, Suzuki, Asada, PRD94, 064042, 2016)。特に、今回開発した手法は、カーブラックホールに限らず、任意の定常かつ軸対称な時空に用いることができる点が最大の長所である。更に、自転しているブラックホール解のある模型では、(動径方向の線形摂動に対する)最内安定円軌道が、天頂角方向の(赤道面軌道の場合、赤道面に垂直方向の)線形摂動に対して不安定であることを発見した。これは、従来の最内安定円軌道よりも外側で不安定になることを意味して、今後の重力波の波形予測にとって有益な示唆が得られた。また、こうした強い重力場での因果構造を調べるうえで、光の曲がり角は最も基本的な量のひとつである。従来の計算法をこえる、漸近的に遠方の光源や観測者を仮定しない計算手法を開発した(Ishihara, Suzuki, Ono, Kitamura, Asada, PRD94, 084015, 2016; Ishihara, Suzuki, Ono, Asada, PRD95, 044017, 2017)。今回の定式化は、任意の静的かつ球対称な時空に適用出来る。つまり、ブラックホールに限らないため、ワームホールのような非自明なトポロージを持つ時空構造を理論的に研究するツールとしても、今後の応用が期待出来る。

また、回転するブラックホールのような任意の定常軸対称な時空での円軌道の相対論的安定性を議論した。面白いことに、重力波源と関係するであろう最内安定円軌道が、あるブラックホールの理論模型では、すでに非動径方向の線形摂動に対して不安定であることを初めて見出した。これは、今後の重力波の波形予測にとって有益だろう。区分の理由は、初年度の目的である、パリティ破れ起源の干渉の大きさを評価する計算手法を与えることができたためである。当初の予定通りに進める。理論宇宙物理学当初の予定の通り、地上の重力波検出器を用いた場合の理論計算および検討を行なう。
青年のうつ病に対する包括的な予防モデルの提案―反すう具体化介入の有効性の検証―

今年度の研究課題の進捗状況については,1前年度の成果を論文化し国際誌に掲載されたこと2前年度の知見を実験室から日常生活へ拡張したこと,3反すうの具体化トレーニングの開発を進めたこと,の3点がある。この3点によって,青年の抑うつ予防に反すうの具体化トレーニングが有効であることが国際的に認められ,反すうの具体化トレーニングの開発が進展したといえる。その他にも,青年に対する抑うつ予防介入の実践(既存のプログラム)を前年度に引き続き,アウトリーチ活動として実施し,地域のメンタルヘルスの改善に貢献した。現在は4本の論文を投稿中で,今後の業績の増加も期待される。1については,実際のネガティブ体験に対する反すうの違いが,その後に実際に行った回避行動にどのような影響を与えるかについて実験を行い,具体的反すうを誘導された参加者においてのみ,失敗後のネガティブ気分が緩和されることを明らかにした研究が国際誌に掲載された。2については、大学生130名を対象に,10週における5時点の縦断的調査を実施し,達成が困難な目標に取り組んでいる青年において,具体的反すうを多く行っているほど,2週後の目標からの回避行動が少なかったことを示した。この結果は,反すうの具体化トレーニングが回避行動を低減し抑うつを予防するという本研究課題のモデルを日常生活レベルの知見で支持するものであり,本研究課題のモデルの妥当性を重ねて実証したといえる。3については、反すうの具体化トレーニングの第一人者であるEdward Watkins氏と共同研究を行っている日本人研究者グループとディスカッションの機会を得ており,反すうの具体化トレーニングに関する有益な資料の共有を行うことができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、1ネガティブな考え込みである「反すう」は、失敗後に生じることで、大切な課題を避ける傾向を増やすことを実験的に証明し、2反すうを適切に測定できる道具の開発を行った。この取り組みによって、研究課題である「青年の抑うつ予防方策の開発」として、開発予定である「反すうの具体化トレーニング」に必要な理論的背景を準備でき、その反すうの具体化トレーニングの効果を検証するために不可欠な測定道具を用意することができた。1では、やることで報酬の得られる課題を青年に実験室で取り組ませ、その時の「反すう」を実験的に操作した。その結果、「反すう」を強く誘導された青年は、個人差を統制したうえで、その課題を避ける傾向が増加した。1の成果によって、「反すう」はうつ病につながる落ち込み気分を作り出すだけでなく、取り組みたい活動を「取り組みたくなくさせる」機能を持つことが明らかになった。この成果は、国際学会にて英語で口頭発表を行った。2では、「反すう」を測定できる質問紙を開発するために、海外の「反すう」の質問紙を翻訳し日本文化に合わせて修正し、その質問紙による調査を大学生を対象として実施した。その結果、適切に「反すう」を測定できる質問紙が作成された。2の成果によって、これまでに測定が難しかった「反すう」を簡便に測定できるようになり、調査だけでなく、臨床現場でのアセスメントへの応用が期待される。この成果は、国際ジャーナルに投稿済であり、現在ジャーナルの審査を受けている。12の成果によって、研究課題の「反すうの具体化トレーニング」を実施する準備を整えることに成功した。今年度の研究課題の進捗状況については,1反すうの抽象性による回避行動の増加を実験的に実証したこと,2反すうの抽象性を測定できる質問紙を開発したこと,の2点がある。この2点によって,1青年の抑うつ予防を目指し,来年度開発予定である「反すうの具体化トレーニング」の予防効果の理論的な根拠が実証され,2反すうの具体化介入の効果指標を得ることができた。つまり,来年度実施予定の反すうの具体化トレーニングの下地を形成することができたと考えられる。さらに,反すう研究の第一人者であるEdward Watkins氏と面識を得ることができ,7月には国際ジャーナルに論文を掲載することができた。以上より,研究課題は(2)おおむね順調に進展している,と考えられる。

この結果は,反すうの具体化トレーニングが回避行動を低減し抑うつを予防するという本研究課題のモデルを日常生活レベルの知見で支持するものであり,本研究課題のモデルの妥当性を重ねて実証したといえる。3については、反すうの具体化トレーニングの第一人者であるEdward Watkins氏と共同研究を行っている日本人研究者グループとディスカッションの機会を得ており,反すうの具体化トレーニングに関する有益な資料の共有を行うことができた。今後の研究課題の推進方策として、「反すうの具体化トレーニング」のプログラムを作成し、パイロットスタデイを実施し、その効果を検証する。具体的には、所属機関の倫理審査を4月に受け、6月より参加者を募集し、7月より介入を実施する。その効果を9月ごろにまとめ、論文化を行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
心不全における心臓および腎臓交感神経終末の細胞間隙ノルエピネフリン動態の検討

心臓のみならず腎臓の交感神経活動の亢進が心不全の進展に深く関与する。そこで、Dah1ラットを用いて、覚醒下で心臓と腎臓の組織間隙ノルエピネフリン(NE)濃度を同時に測定した。6週齢から食塩感受性(DS)、非感受性(DR)ラットに8%NaCl含有食を投与した。DSラットでは高血圧が発症し、12週齢で代償性心肥大を生じた。一方、DRラットでは軽度の血圧上昇のみであった。12週齢のラットで、麻酔下に50,000wt cut offの半透膜(長さ8mm、内径0.2mm)を有するマイクロダイアリシスプロブを左室壁および腎臓に挿入した。プローブ挿入術から回復した48時間後にプローブをリンゲル液で灌流し、透析液のNE濃度を高速液体クロマトグラフィー法で測定した。覚醒下の細胞間隙NE濃度はDSラットで心臓、腎臓ともDRラットに比べ高値であった。5分間隔の高炭酸ガス(13%CO2)負荷を加えると、いずれのラットにおいても心臓、腎臓とも細胞間隙NE濃度は上昇した。しかし、その上昇程度はDSラットで顕著であった。DRラットでは高炭酸ガス負荷終了後速やかにNE濃度は負荷前のレベルまで低下した。一方、DSラットでは心臓、腎臓とも負荷終了後も細胞間隙NE濃度は高いままであった。'このように、心不全発症前の代償性心肥大期において安静時の組織間隙NE濃度は心臓のみならず腎臓でも亢進していた。さらに、負荷に対し過剰な交感神経応答があり、かつ高い細胞間隙NE濃度が一過性の負荷終了後も遷延した。この負荷に対する過剰な交感神経応答、遷延するNE高濃度は腎臓でも同様であった。このように高血圧性心不全の進展に安静時における交感神経活動の亢進のみならず、心臓および腎臓における負荷に対する過剰な交感神経活動の亢進、さらには負荷後の高いNE濃度の持続が病態の進行を助長すると考えられる。心不全において心臓のみならず腎臓の交感神経活動亢進は心不全の進展に深く関与する。そこで、交感神経賦活が高血圧性心不全の進展に関与するダールラットを用いて、心臓および腎臓の細胞間隙ノルエピネフリン(iNE)濃度をマイクロダイアリシス法を用いて検討した。ダール食塩感受性(DS)ラットおよび非感受性(DR)ラットの6週齢から高食塩食を投与すると、DSラットでは12週齢で代償性心肥大を、18週齢で心不全を発症した。交感神経終末のNE含量(nNE)はDSラットの12週齢で50%に、18週齢で25%まで低下した。一方、腎臓のnNEは心不全の進展によっても変化しなかった。心筋iNEはDSラットの12、18週齢でnNEが著しく低下しているにもかかわらず、同週齢のDRラットと差はなかった。腎臓では18週齢のDSラットで高い傾向があった。チラミンを静脈内に投与し一過性にNE放出を促進すると、iNE濃度の上昇は心臓ではDSラットとDRラットで差はなかったが、DSラットではiNEの一過性上昇後にそれが遷延した。腎臓ではDSラットの18週齢でチラミン投与によるiNEの著しい上昇とその遷延が生じた。以上の結果から、本心不全モデルでは、nNEの低下にかかわらず、安静時においても神経活動の亢進によってiNEは低下せず、ストレス後は神経終末機能の低下などによって高いiNEレベルが遷延することが示唆された。腎臓においてもストレスに対してiNEは著増し、かつそれが遷延すると考えられた。

このように、心不全においては交感神経活動の亢進とともに、ストレス後のiNE上昇の遷延が病態の進展に関与している可能性が考えられる。本研究は麻酔下でおこなわれたものであり、現在覚醒下における実験を進めている。予備検討の段階であるが、覚醒下のiNEは麻酔下の約50%程度であるが、心不全ラットにおけるストレスに対するiNE上昇の遷延は麻酔下と同様な傾向が認められている。心不全において心臓のみならず腎臓の交感神経活動亢進は心不全の進展に深く関与する。そこで、交感神経賦活が高血圧性心不全の進展に深く関与するダールラットを用いて、心臓および腎臓の細胞間隙ノルエピネフリン(iNE)濃度を、マイクロダイアリシス法を用いて覚醒下で検討した。まず、覚醒下でのデータ収集のため、ダイアリシスプローブ埋め込み3日後のプローブ機能について検討した。その結果、埋め込み3日後まではチラミンのプローブ内投与によるiNEの上昇反応は維持されていることが確認された。ダール食塩感受性(DS)ラットおよび非感受性(DR)ラットの6週齢から高食塩食を投与すると、DSラットでは12週齢で代償性心肥大を、18週齢で心不全を発症した。交感神経終末のNE含量(nNE)はDSラットの12週齢で50%に、18週齢で25%まで低下した。一方、腎臓のnNEは心不全の進展によっても変化しなかった。12週齢DRラットでは、短時間の高炭酸ガス負荷では腎臓のiNEは3倍程度増加するが、心臓のiNE増加は軽度であった。負荷中止後、心臓、腎臓ともiNEは速やかに負荷前のレベルに戻った。一方、12週齢DSラットでは、安静時のiNEは心臓、腎臓ともDRラットに比べ2倍程度高値であり、かつ短時間の高炭酸ガス負荷により心臓、腎臓ともiNEは著しく増加した。また、高炭酸ガス負荷中止後もiNE高値が遷延した。すなわち、心不全発症前の代償性心肥大期において、心臓および腎臓の組織レベルではNE濃度が上昇しており、特にストレス後の著しいNE高値の持続が心筋障害の出現や心不全の病態伸展に関与するとが、覚醒下のモデルにおいても示唆された。また、非肥大心ではiNEがあまり増加しない程度の負荷でも肥大心ではiNEの増加が著しく、このストレスに対する反応性の違いも心筋不全の伸展に関与すると考えられる。現在、心不全発症後に、これらの変化がどのように推移するか検討を進めている。
臨床臓器移植ドナーとしてのトランスジェニックブタの作成

異種臓器移植において生ずる超急性拒絶反応を抑制するためには、異種抗原、自然抗体、補体系の制御が重要である。本研究では、補体制御因子遺伝子は、同時に複数遺伝子導入した方が、異種免疫反応抑制効果が強いというin vitroでの実験結果を基に、DAFおよびHRF20遺伝子を同時に導入したダブルトランスジェニックマウスを作成し、機能解析を行った。そして、この結果を基にDAF,HRF20,およびmembrane cofactor protein(MCP)を導入したトランスジェニックブタを作成した。異種抗原Gal αGalに対する対策として、マウスembryonic stem(ES)細胞でα(1,3)GT遺伝子のダブルノックアウトを行い、機能解析を行った。また、α(1,2)FT遺伝子を異種培養細胞へ遺伝子導入した場合、Gal αGal抗原の発現が抑制され、異種免疫反応が抑制されるというin vitroの実験結果を基に、a(1,2)FT遺伝子導入トランスジェニックブタを作成した。したがって、補体制御因子遺伝子を発現し、かつ異種抗原GalaGalを発現しないトランスジェニックブタの作成は、異種臓器移植の臨床応用にとって重要であると考えられた。DAF遺伝子導入トランスジェニックマウス及びHRF20遺伝子導入トランスジェニックマウスを樹立し、遺伝子発現をnortern hybridization及び免疫組織染色により確認した。これらマウスを交配し、DAF及びHRF20を同時に発現するトランスジェニックマウスを作成した。このマウスにヒト血清を静注し、ヒト血清による免疫反応がコントロールマウスに比べて著明に抑制されることを確認した。次にトランスジェニックマウス作成の技法及びベクターを用いて、DAF,HRF20及びMCP遺伝子導入トランスジェニックブタを作成するために、ブタ受精卵に対してこれら遺伝子を各々又は同時にマイクロインジェクションを行ない、現在トランスジェニックブタ作成を試行している。43頭のブタが出産され、そのうち2頭にヒト補体制御因子遺伝子導入を確認した。次に、異種抗原Galα1,3Gal epitopeを発現する酵素α1,3Galactosyl transferaseに対するマウス遺伝子をノックアウトするためにα1,3Galactosyl transferase遺伝子のsequenceを現在行なっている。そして、この結果を基に、DAF,HRF20,およびmembrane cofactor protein(MCP)を導入したトランスジェニックブタを作成した。異種抗原GalαGalに対する対策として、マウスembryonic stem(ES)細胞でα(1,3)GT遺伝子のダブルノックアウトを行い、機能解析を行った。また、α(1,2)FT遺伝子を異種培養細胞へ遺伝子導入した場合、GalαGal抗原の発現が抑制され、異種免疫反応が抑制されるというin vitroの実験結果を基に、a(1,2)FT遺伝子導入トランスジェニックブタを作成した。
ガンマ線バーストによる距離指標の研究

ガンマ線バースト(GRB)の観測データを用いて、2種類の距離指標について研究した。我々が発見したEp-luminosity関係をIa型超新星で較正し、新しい「距離はしご」を提唱した。この較正されたEp-luminosity関係は、Ia型超新星では観測困難な赤方偏移が2を超えるような初期宇宙において威力を発揮し、GRBまでの光度距離を観測量だけから測定できるようになる。一般的に「赤方偏移」と「光度距離」の対応関係から、宇宙のダークエネルギーやダークマターの量(宇宙論パラメータ)を決定することができる。我々は過去に観測されたGRBデータを総ざらいすることで、世界で初めて赤方偏移が1.85.6という領域における宇宙論パラメータの測定に成功した。その結果、ダークエネルギーやダークマターの量はこれまでの観測結果と良い一致を示し、これら2つの物理量は時間変化が小さいという、ダークエネルギー研究にとって重要な観測事実を提示した。また、lag-luminosity関係と呼ばれる別の距離指標についても考察した。これも一つの距離指標として重要であるのだが、上記Ep-luminosity関係との整合性が悪いという問題点を抱えていた。そこで我々は600例あまりのGRBデータを用いてlag-luminosity関係を詳細に見直し、その中に赤方偏移依存性が隠れている証拠を見出した。この事実はlag-luminosity関係そのものの精度を向上させるだけでなく、Ep-luminosity関係との整合性も説明できるようになる。つまり、本研究で取り扱った2つの距離指標はいずれも妥当なもので、今後のGRBを用いた宇宙論研究で強力な道具となり得ることを示すことができた。
有効な腫瘍マーカーのない婦人科悪性腫瘍に対する新しい腫瘍マーカーの確立

【目的】我々が新しく発見した蛋白につき、卵巣癌および子宮体癌に対して腫瘍マーカーとしての有効性を検証し、血中での測定システムを確立する。【方法】(1)臨床検体での解析:対象:婦人科悪性腫瘍604例(卵巣癌254例、体癌163例、頸癌187例)。作製したポリクローナル抗体でHIG2蛋白の発現を検証した』(2)HIG2モノクローナル抗体の作製とHIG2-ELISA系の開発:HIG2全長(63アミノ酸)のリコンビナント蛋白質を大腸菌His融合発現系にて発現し、HPLC-His-Trapによりアフィニティ精製を行った。さらに上述の精製を繰り返し、銀染色にて大腸菌夾雑蛋白質の完全な除去を確認した。この高純度HIG2リコンビナント蛋白質を抗原としてマウスモノクローナル抗体(mAb)およびウサギポリクローナル抗体(pAb)を作製した。【成績】(1)卵巣癌、体癌、頸癌でのHIG2蛋白発現率は80%、71%、65%であり、特に有効な腫瘍マーカーのない卵巣明細胞腺癌、子宮体部腺癌および頸部腺癌それぞれ83%、75%、67%と高発現していた。(2)作製したmAbおよびpAbの特異性を検証したが、これまでHIG2高発現の報告のある腎細胞癌培養細胞株で、両抗体は特異的に免疫沈降が可能で、さらに淡明腎細胞癌組織を特異的に強く染色した。次に、両抗体でサンドウィッチELISA法によるHIG2蛋白質検出系の樹立を行い、75ng/mLのHIG2リコンビナント蛋白質の検出に成功した。しかし、腎細胞癌患者の血漿では検出できなかった。【結論】HIG2蛋白は卵巣癌、体癌および頸癌で有効な腫瘍マーカーになりうる可能性が示唆された。現在、作製した両抗体を用いて、血漿中HIG2を免疫沈降後の質量分析による検出系の開発を試みている。【目的】近年、上皮性卵巣癌・子宮体癌は増加している。卵巣癌では有効な検診方法もなく、またCA125という優れた腫瘍マーカーがあるものの、早期癌(I、II期)やある種の組織型(明細胞型、粘液型)では陽性率は低い。一方、体癌では検診として内膜細胞診が行われるが、正診率は60%程度であり、また卵巣癌ほど有望な腫瘍マーカーは存在しない。頚癌では検診体制は確立されているが、近年増加傾向にある腺癌への対応は不十分で、精度の高い腫瘍マーカーはない。我々が新しく発見したHIG2蛋白につき、婦人科悪性腫瘍における意義を検証するとともに、有効な腫瘍マーカーがない癌腫に対して腫瘍マーカーとしての有効性を確認する。【方法】対象:上皮性卵巣癌254例(明細胞130例;漿液51例;粘液25例;類内膜31例;未分化17例)、子宮体癌163例(類内膜腺癌: 146例明細胞腺癌: 17例)。方法:作成したHIG2蛋白に対する抗体をにて免疫染色を施行し、蛋白発現と臨床的背景と比較検討した。【結果】1)卵巣癌: HIG2蛋白発現率は、明細胞、漿液、粘液、類内膜、未分化で83%、55%、40%、58%、64%と明細胞で有意に高かった(p<0.01)。組織分化度、進行期および年齢と発現率の間には相関性は認めなかった。2)体癌:発現率は、明細胞、類内膜型でそれぞれ100%、66%(p=0.007)と明細胞で有意に高かった。しかし組織分化度、進行期および年齢と発現率の間には相関性億認めなかった。【結論】従来、有効な腫瘍マーカーが無かった卵巣明細胞腺癌および子宮体部明細胞腺癌で、HIG2蛋白発現率が高かった。HIG2蛋白は分泌型蛋白で、血中測定が可能になれば、有効な腫瘍マーカーになりうる可能性があることが示唆された。

(2)作製したmAbおよびpAbの特異性を検証したが、これまでHIG2高発現の報告のある腎細胞癌培養細胞株で、両抗体は特異的に免疫沈降が可能で、さらに淡明腎細胞癌組織を特異的に強く染色した。次に、両抗体でサンドウィッチELISA法によるHIG2蛋白質検出系の樹立を行い、75ng/mLのHIG2リコンビナント蛋白質の検出に成功した。しかし、腎細胞癌患者の血漿では検出できなかった。【結論】HIG2蛋白は卵巣癌、体癌および頸癌で有効な腫瘍マーカーになりうる可能性が示唆された。現在、作製した両抗体を用いて、血漿中HIG2を免疫沈降後の質量分析による検出系の開発を試みている。
イオンビーム加工によるナノ相分離型電解質膜の創製

スーパーエンジニアリングプラスチック(以下エンプラ)と呼ばれる市販高分子フィルムにイオンビームを照射後、エッチング加工することで直径数十数百ナノメートルの微細孔(イオン穿孔)を形成させ、その細孔内に耐熱性と保水性を併せ持つ架橋樹脂ブロックを充填。次いで、放射線グラフト重合による電解質の化学的付与を組み合わせ、高温低加湿状態で高イオン伝導性と高耐久性を併せ持つ"ナノ相分離型電解質膜"を創出することを目的とした。平成19年(初年)度はエンプラにおける(1)イオン穿孔膜の形成とその孔径制御、(2)架橋樹脂の充填と放射線グラフト重合を利用した電解質の付与を試みた。(1)イオン穿孔膜の調整(穿孔径及び空孔率の制御)イオン照射による穿孔径制御可能な耐久性に優れたエンプラをポリエチレンナフタレート(PEN)及びポリイミド・カプトン(PI)に定め、イオン穿孔におけるナノサイズでの孔径制御手法を明確にした。PENは60°Cの1molの水酸化ナトリウム水溶液、PIは塩酸を混合しPH=9にコントロールした60°Cの次亜塩素酸ナトリウム溶液でエッチングすることでいづれも10nm1000nmの範囲でナノ孔径制御を可能とした。(2)架橋ポリマー充填ナノ相分離型電解質膜の作成穿孔内充填材料としてエポキシ樹脂を検討したがナノサイズに制御された孔径に対し高粘度溶液のエポキシ樹脂を充填することは困難であった。そのため、溶液粘度の低いジビニルベンゼン(DVB)を充填材料として使用した。DVBを架橋充填後、スチレンスルホン酸エチルモノマーを放射線グラフト重合し、次いで加水分解処理することで架橋ポリマー充填型電解質膜とした。新たに開発したエンプラを基材とする架橋ポリマー充填型電解質膜は最大で0.04 S/cmのプロトン伝導度を発現した。
リモートセンシングの社会実装による災害レジリエンス向上についての研究

交付申請書研究実施計画の「1.リモートセンシングによる自然災害被災地の建物被害把握手法の高度化」については、平成30年7月豪雨災害を対象とし、航空写真と標高データから、洪水による浸水深推定手法の開発を行った。今後さらなる改善を図ることが必要であるものの、広域の浸水深をリモートセンシングデータから即時的に推定する手法の実現可能性を示すことができた。本手法と、浸水深と建物被害率の関係を示す被害関数を組み合わせることで、直上から把握することが困難な建物被害程度を推定することが可能になると期待される。また、交付申請書研究実施計画の「2.様々なセンサの相互利用による、信頼性の高い被害情報の抽出手法の開発」に関連した研究として、被災前後の合成開口レーダ画像の変化抽出処理により、地表面の建物被害率を推定し、その結果をもとに津波による浸水深の空間分布を推定する手法の開発に取り組んだ。交付申請書研究実施計画の「3.地方自治体の災害関連業務と要求分析による、効果的なリモートセンシングの活用手法の検討」については、地方自治体の災害対応業務フローに基づき、どの災害対応業務に関してリモートセンシング活用可能かの検討を行った。また、自治体へヒアリングを行ったところ、「災害発生時には、被害評価結果を時間をかけて公開するよりも、6割くらいから7割くらいの精度でも良いのでできるだけ早く被害評価結果を公開した方が、行政の初動対応に使用しやすい」という回答を得た。交付申請書研究実施計画の「4.リモートセンシングによる災害関連業務の効率化の検証」については、2011年東北地方太平洋沖地震津波により被災した自治体へ聞き取りを行った結果に基づき分析したところ、開発した被害把握技術を使用すると、罹災証明発行のための事前調査の期間を大幅に短縮できる可能性を量的に示すことができた。平成28年度は、2011年東北地方太平洋沖地震津波の被災地を捉えた1.X-バンド合成開口レーダによる津波浸水域抽出手法の高度化、2.L-バンド合成開口レーダによる建物被害推計手法の高度化、3.災害リモートセンシングの社会実装についての研究の3つの技術課題に取り組んだ。1.では、既往の研究手法では、まだ十分な精度で抽出する事ができていない、「一度津波により浸水した後に水が引いた領域」において、津波被災前後のTerraSAR-Xによる、抽出手法の開発に取り組んだ。H28年度までの進捗では、単偏波の画像による抽出はまだ困難な状況にあり、今後、光学画像を組み合わせた解析に発展させていく必要がある事がわかった。2.では、申請者自身がこれまでに開発している、L-バンド合成開口レーダによる津波被災地の建物被害推計手法を、他地域で適用するための条件の整理や、実際に本手法を他地域に適用し、その精度検証を行った。本研究の成果は、査読付論文として国際学術誌に掲載された。また、被害推計を高精度で行うための、空間スケールについてパラメータスタディを行い、解析対象範囲内に含まれる建物棟数密度と、最終的に得られる建物被害推計精度の関係について、分析を行った。その研究成果は査読付論文として国内学術誌に掲載された。3.では、災害時、行政のどの部署が、どの時間・空間スケールで災害リモートセンシング技術を必要とするかについて、検討を行った。本件については、まだ行政への聞き取り調査の状況はまだまだ不十分であり、平成29年度に積極的に課題に取り組んで行く必要がある。本研究プロジェクトでは、平成28年度に、1.リモートセンシングによる自然災害被災地の建物被害把握手法の高度化、2.様々なセンサの相互利用による、信頼性の高い被害情報の抽出手法の開発、平成29年度に、3.地方自治体の災害関連業務と要求分析による、効果的なリモートセンシングの活用手法の検討、4.リモートセンシングによる災害関連業務の効率化の検証、の計4課題に取り組む事になっている。1のリモートセンシング技術の高度化については、当初計画していた、UAVによる解析はまだ十分に行えていないものの、衛星リモートセンシングによる解析手法の高度化は当初の予定以上に進んでおり、良好な成果が得られている。その一方で、当初計画をしていたUAVの撮影画像による解析については、まだ十分に進んでいない。また、2.の様々なセンサの相互利用による被害情報の抽出手法の開発では、L-バンド合成開口レーダによる解析手法の研究や、光学画像単体での画像解析は進んでいるが、これら複数のセンサを組み合わせた解析はまだ十分に進んでいない。3.4.については、平成29年度に着手の予定であったが、前倒しで、調査内容の検討や調査対象組織の洗い出しを行っているため、当初の予定より早めに進んでいる。当初の計画より進んでいる箇所と遅れている箇所の両者を総合的に判断し、当初の計画よりやや遅れていると評価した。交付申請書課題「様々なセンサの相互利用による、信頼性の高い被害情報の抽出手法の開発」については、2011年東北地方太平洋沖地震津波被災地を対象とし、津波により浸水した被災地を衛星画像から抽出する技術の高度化に取り組んだ。これまでに開発を進めてきた合成開口レーダによる画像解析手法では抽出が困難であった「一度浸水した後に水が引いてしまった被災地域」において、合成開口レーダと光学衛星画像より得られる変数を説明変数、浸水の有無を従属変数とした機械学習を行うことで、浸水域抽出の高精度化を図った。交付申請書課題

「地方自治体の災害関連業務と要求分析による、効果的なリモートセンシングの活用手法の検討」、「リモートセンシングによる災害関連業務の効率化の検証」については、目黒・沼田研究室で研究を進めてきた災害対応業務工程の中で、リモートセンシングを使用することで作業が効率化される項目を、地方行政の防災関係職員と検討した。その結果、主に被害評価に関わる項目(建物、道路・橋脚などのインフラ)について特に大きく高速化を期待できることがわかった。その効果を検証するために、衛星画像により災害時の被害把握ができた場合とできなかったwith/withoutの場合において、災害時の見回りによる被害把握にかかる時間を計測し、その比較を行った。その結果、衛星画像を使用することで、見回りにかかる時間を大きく短縮できることを確認することができた。「リモートセンシングによる災害関連業務の効率化の検証」について、想定している災害発生のパターンとその被害評価手法について、まだ検討したシナリオ数が不足している。そのため、繰越申請をさせていただき、今年度も研究を継続することにした。交付申請書研究実施計画の「1.リモートセンシングによる自然災害被災地の建物被害把握手法の高度化」については、平成30年7月豪雨災害を対象とし、航空写真と標高データから、洪水による浸水深推定手法の開発を行った。今後さらなる改善を図ることが必要であるものの、広域の浸水深をリモートセンシングデータから即時的に推定する手法の実現可能性を示すことができた。本手法と、浸水深と建物被害率の関係を示す被害関数を組み合わせることで、直上から把握することが困難な建物被害程度を推定することが可能になると期待される。また、交付申請書研究実施計画の「2.様々なセンサの相互利用による、信頼性の高い被害情報の抽出手法の開発」に関連した研究として、被災前後の合成開口レーダ画像の変化抽出処理により、地表面の建物被害率を推定し、その結果をもとに津波による浸水深の空間分布を推定する手法の開発に取り組んだ。交付申請書研究実施計画の「3.地方自治体の災害関連業務と要求分析による、効果的なリモートセンシングの活用手法の検討」については、地方自治体の災害対応業務フローに基づき、どの災害対応業務に関してリモートセンシング活用可能かの検討を行った。また、自治体へヒアリングを行ったところ、「災害発生時には、被害評価結果を時間をかけて公開するよりも、6割くらいから7割くらいの精度でも良いのでできるだけ早く被害評価結果を公開した方が、行政の初動対応に使用しやすい」という回答を得た。交付申請書研究実施計画の「4.リモートセンシングによる災害関連業務の効率化の検証」については、2011年東北地方太平洋沖地震津波により被災した自治体へ聞き取りを行った結果に基づき分析したところ、開発した被害把握技術を使用すると、罹災証明発行のための事前調査の期間を大幅に短縮できる可能性を量的に示すことができた。当初の計画通り進んでいない、UAVによる解析手法の開発と、複数のセンサを組み合わせた解析手法の開発については、年度の早い段階で着手する。これまでに、合成開口レーダよりも光学画像を使用した方が被害を効果的に抽出できる地表条件と、光学画像よりも合成開口レーダを使用した方が良い地表条件の分析は終えている。これらの地表条件を判定する手法の開発に取り組む事により、技術課題の解決を図る。
カルシウムシグナルによる光合成統御の器官間コミュニケーション

カルシウム依存性発光タンパク質エクオリンを形質導入したタバコ培養細胞BY-2を利用して,糖シグナルに対応した細胞礎質カルシウムイオン濃度([Ca^<2+>]c)上昇を測定した。対数増殖期の細胞では,高濃度の糖を与えても[Ca^<2+>]c上昇は観察されなかった。定常増殖期の細胞では高濃度の糖によって[Ca^<2+>]c上昇が起こった。対数増殖期の細胞でも蔗糖飢餓状態にすると糖による[Ca^<2+>]c上昇が観察された。定常増殖期の細胞でも蔗糖飢餓処理により[Ca^<2+>]c上昇が顕著になった。これらの結果はシンク的状態の細胞が糖に対応することを示唆している。[Ca^<2+>]c上昇は蔗糖以外にマルトース,グルコース,フラクトースなどによっても誘導された。蔗糖と同じ浸透圧変化を引き起こす濃度のNaClやKClはわずかしか[Ca^<2+>]c上昇を引き起こさなかった。糖誘導[Ca^<2+>]c上昇は培地中のCa^<2+>を除くと起こらなくなった。また,Ca^<2+>拮抗剤La^<3+>によって阻害された。これらのことは[Ca^<2+>]c上昇は細胞外のCa^<2+>が流入したことを示唆している。プロテインキナーゼ阻害剤K-252aやスタウロスポリンは糖誘導[Ca^<2+>]c上昇を阻害した。このことは[Ca^<2+>]c上昇にタンパク質リン酸化が関与していることを示している。事実,インゲルプロテインキナーゼアッッセイによりプロテインキナーゼ活性上昇が明らかになった。既知のCa^<2+>/H^+アンチポ-タの塩基配列を利用してPCR法により,トウモロコシcDNAライブラリーをスクリーニングし,Ca^<2+>/H^+アンチポ-タの全長をコードしていると考えられる遺伝子を取得した。410残基のアミノ酸をコードする遺伝子で,遺伝子産物は既知のCa^<2+>/H^+アンチポ-タ遺伝子と同様に,11回膜を貫通する構造を持つと予測された。このCa^<2+>/H^+アンチポ-タの細胞内分布を知る目的で,親水性領域のペプチド断片を大腸菌で生産してウサギを免疫して抗体を産生することを試みている。
遷移金属触媒反応によるアルコールの直接的な両極活性化:C^+,C^-イオンの生成

カルボニル化合物の求核的なアリル化や活性メチレン化合物の求電子的なアリル化は反応性がよく、一般に収率が高いので、目的とする有機化合物の合成におけるC-C結合形成反応として極めて価値の高い反応である。求電子的アリル化を行うためにはアリルアルコールを一旦、アリルハライドに変換し活性化する必要がある。一方、求核的なアリル化を行うにはアリルハライドを更にアリル金属に変換する必要がある。本基盤研究ではパラジウムを触媒とトリエチルホウ素により、アリルアルコールから直接アリルカチオン(求電子的アリル化)、アリルアニオン(求核的アリル化)を行う方法を開発した。また、ビスアリルアルコール(例えば、2-メチレン-1,3-プロパンジオールから直接アリルカチオンとアリルアニオンを順次、生成させることにも成功した(双極活性化)。ビニルエポキシドからの双極活性化にも成功した。双環式カーボネート(例えば、hexahydro-4-vinyl-4H-benzo[d][1,3]dioxin-2-one)がパラジウムを触媒として脱炭酸、β-炭素切断をうけ、ω-ジエニルアルデヒドを与えるという新反応は既に報告している。これに関係して、本研究課題では以下の新発見をした。1)同様の脱炭酸、β-炭素切断による、ω-ジエニルアルデヒドの合成がより安価なニッケルを触媒としても進む。この際、配位子としてbite angleの大きいDPPBやDPPFが有効であった。bite angleの小さいDPPEやDPPPおよび単座配位子は全く無効であった。また、合成上の大きな利点として、パラジウムを触媒とするよりも、より高いE選択性が得られた。2)双環式カーボネートの原料であるジオール(例えば、2-(1-hydroxyallyl)cyclohexanol)を用いても、パラジウムを触媒を触媒とすると同様の切断反応が進みω-ジエニルアルデヒドを与える。即ち、アルコールを(この場合は形式的にはアリルカチオンとして)直接活性化することができた。なお、この場合、反応を促進のためには有機ホウ素化合物が必須である。アリルアルコールをアリルアニオン等価体として活性化し、各種アルデヒドをアリル化することに成功した。即ち、パラジウムを触媒として用い、Et3BないしはEt2Znを還元剤として用いることにより、アリルアルコールによるアルデヒドの求核的なアリル化法を開発した。従来、ジヒドロピラン、ジヒドロフランやアリルアルコールは水酸基の保護基として使用されてきた。即ち、目的反応を達成した後は余分なものとして切り捨てられる運命にある。しかし、また、それ故にそれなりの重要な役割も果たしてきた。本研究課題ではこれらの有機化合物を有用な炭素源として利用することを目的として、ジヒドロピラン、ジヒドロフランやアリルアルコールの利用を可能とする新反応の開発に成功した。例えば、ジヒドロピランへのアリルアルコールの付加により容易に得られる2-allyloxytetrahydropyraneをPd/Et_3BないしはPd/Et_2Zn触媒系に付すと極性転換反応が市進み、アリルアニオンを経由して1,5-dihydroxy-7-octenolが高収率で得られた。この反応では原料分子の原子組成の総和と生成物の原子組成は全く同じC_8H_<14>O_2である。即ち、この反応は極めて原子効率の良い反応である(highly atom economic)と同時に、炭素源の有効利用という観点からも、有用な反応である。実は、この反応の原型はAngew.Chem.2003に報告済みである。本年度は、5単糖、6単糖などの水酸基を多く有する化合物に対しても、それらの水酸基を保護することなく、反応が旨く進むことも確認した。またその際生じる立体選択性の問題も解決した。今後、生成物の生理活性を検討するとともに、生成物を不斉合成中間体として天然物の全合成への利用を検討する。糖類は一般に水には溶けやすいが、有機溶媒には難溶である。本反応では、水中でアリルアニオンを生成することが可能であるため、極めて好都合であると予想される。

一方、求核的なアリル化を行うにはアリルハライドを更にアリル金属に変換する必要がある。本基盤研究ではパラジウムを触媒とトリエチルホウ素により、アリルアルコールから直接アリルカチオン(求電子的アリル化)、アリルアニオン(求核的アリル化)を行う方法を開発した。また、ビスアリルアルコール(例えば、2-メチレン-1,3-プロパンジオールから直接アリルカチオンとアリルアニオンを順次、生成させることにも成功した(双極活性化)。ビニルエポキシドからの双極活性化にも成功した。
超小型原子発振器の実現化に関する研究

超小型原子発振器を実現するために,低消費電力化と水晶振動子より数桁優れた周波数安定度の獲得を目指し,次の2つの課題に関しての研究を行った.省電力化に適したレーザ変調周波数の選択,および小型化に適したCPT共鳴線幅の狭線化とS/N比の改善である.これら2つの方法を組み合わせることにより,省電力化と高安定度を両立させ,短期安定度の良い高性能な超小型原子発振器の実現化を目指した.超小型原子発振器を実現するために,低消費電力化と水晶振動子より数桁優れた周波数安定度の獲得を目指し,次の2つの課題に関しての研究を行った.省電力化に適したレーザ変調周波数の選択,および小型化に適したCPT共鳴線幅の狭線化とS/N比の改善である.これら2つの方法を組み合わせることにより,省電力化と高安定度を両立させ,短期安定度の良い高性能な超小型原子発振器の実現化を目指した.超小型原子発振器を実現するために,低消費電力化と水晶振動子より数桁優れた周波数安定度の獲得を目指し,次の2つの課題に関しての研究を行った.[課題I]省電力化に適したレーザ変調周波数の選択超小型原子発振器を実現する上で,マイクロ波発振器とその周辺PLL回路の電力が消費電力全体の半分以上を占めてしまう.この消費電力を削減するために,マイクロ波周波数を低減させる新たな手法の基礎的検討を行った.レーザ変調強度を上手く調整し,発生させるサイドバンドの2次成分(従来は1次成分を利用)を利用することで,マイクロ波周波数を1/2にし,マイクロ波発振器および周辺回路の消費電力を半減させる.CsおよびRbのアルカリガスセルを利用した基礎的実験により,1/2のマイクロ波周波数においても,良好に原子共鳴が観測出来ることを確認した.現在,レーザ変調度を吸収線プロファイルから推定する方法を検討中である.[課題II]小型化に適したCPT共鳴線幅の狭線化とS/N比の改善原子共鳴のS/N比を向上させるため,励起用半導体レーザの出力波長を乱さずにパルス化し,共鳴振幅の増加と共鳴Q値を向上させ,周波数安定度(特に短期安定度)を向上させる手法に関して検討した.まずAOMを用いてレーザのパルス化を行い,原子共鳴にラムゼイ共鳴が観測できる事を確認し,最適なパルス幅に関しての検討を行った.次に,液晶を用いたレーザのパルス化に関しての基礎的検討を行い,レーザ波長に影響を与えずにパルス化が可能であることを確認した.現在,使用した液晶の反応速度があまり高く無いことから,より高速な液晶の利用を検討中である.以上の2つの方法を組み合わせることにより,省電力化と高安定度を両立させ,1秒平均での短期安定度が10^<-12>台の高性能な超小型原子発振器の実現化を目指す.超小型原子発振器の高性能化・低消費電力化を実現するために,水晶振動子より数桁優れた周波数安定度の獲得を目指し,次の2つの課題に関しての研究を行った.[課題I]省電力化に適したレーザ変調周波数の選択超小型原子発振器を実現する上で,マイクロ波発振器とその周辺PLL回路の電力が消費電力全体の半分以上を占める.この消費電力を削減するために,レーザ変調強度を上手く調整し,発生させるサイドバンドの2次成分(従来は1次成分を利用)を利用することで,マイクロ波周波数を1/2にし,マイクロ波発振器および周辺回路の消費電力を半減させることを試みた.133Csガスセルを利用した基礎的実験により,1/2のマイクロ波周波数においても良好に原子共鳴が観測出来ることを確認し,さらに1/4の周波数でも観測可能なことを明らかにした.[課題II]小型化に適したCPT共鳴線幅の狭線化とS/N比の改善CPT共鳴のS/N比向上のため,励起用半導体レーザの出力波長を乱さずにパルス化し,共鳴振幅の増加と共鳴Q値を向上させる事を試みた.液晶を用いてレーザパルス化に関する基礎的検討を行った結果,パルス励起によりCPT共鳴のコントラストはそれほど低減させずに8倍の共鳴Q値を得ることが出来た.加えて,長期安定度の指標となるライトシフトの影響を1/3以下に低減できることも示され,周波数における短期安定度・長期安定度共に向上できることが明らかになった.現在,上記課題2つの方法を組み合わせることにより,省電力化と高安定度を両立させた高性能な超小型原子発振器に関する検討を行っている.