hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
虚血応答因子としての脳由来胆汁酸の生理的意義の解明

本研究課題は、脳梗塞領域に出現する胆汁酸を「脳由来胆汁酸」と捉え、その合成メカニズムと生理機能を明らかにする事により新規脳梗塞治療法確立を目指している。平成30年度は、梗塞領域ニューロンにおける虚血依存的な脳由来胆汁酸の合成亢進メカニズムの解明を実施した。脳梗塞モデルマウスおよび培養ニューロンへの低酸素・低グルコース負荷実験(OGD実験)を用いて、胆汁酸合成律速酵素CYP7A1がニューロン特異的に発現する事、梗塞後の時間経過とともにその発現量が増加し胆汁酸の蓄積量も増加する事を明らかにした。さらに、このCYP7A1発現上昇は梗塞領域のアポトーシス陽性細胞では観察されず生存ニューロンにおける生理的な現象である事を明らかにした。また、胆汁酸合成に関わる他の酵素(HSD3B7、CYP27A1)についてもニューロン特異的な発現上昇を認めた。次に、梗塞領域のニューロンでのCYP7A1発現上昇メカニズムを明らかにするために転写因子の探索を行った。データベース探索からCyp7a1遺伝子のプロモーター領域にSTAT3が結合しうる事が示唆され、実際に免疫組織化学法によりCYP7A1陽性ニューロンでのSTAT3発現が確認された。そこで神経系でのCyp7a1転写におけるSTAT3の関与を検証するためにプロモーターアッセイを行った。Cyp7a1プロモーターは通常培養条件下の神経芽細胞株Neuro2aでは転写活性を示さなかったが、OGD条件下およびSTAT3共発現条件下で有意にその転写活性が上昇した。さらにこの活性上昇は、Cyp7a1プロモーターにおけるSTAT3認識領域の欠損やSTAT3選択的阻害剤の添加により抑制された。これまでの報告から虚血に伴うSTAT3活性化が知られており、STAT3依存的なCyp7a1発現亢進が梗塞領域での胆汁酸合成を誘導すると考えられる。本研究課題の実施状況について、平成30年度は虚血依存的なSTAT3活性化によるCyp7a1転写亢進という新たな知見を得ており、当初の計画通り脳由来胆汁酸の合成亢進メカニズムの分子基盤の解明を遂行している。計画立案時にはCyp7a1プロモーターに相互作用する転写因子として低酸素時に活性化するHIF1αを想定していたが、実際には梗塞領域で検出されないという免疫組織染色の結果から別の因子を探索しSTAT3の解析に至った。また、ヒト脳梗塞検体での胆汁酸量・CYP7A1発現量の解析のため、現在、所属機関の倫理審査承認申請および共同研究体制を整えている。これらの状況を考慮し、本研究課題はおおむね順調に進展していると考えている。平成31年度以降の研究については当初の計画どおりに進める。すなわち、「脳梗塞領域に出現する胆汁酸の標的細胞・構造の同定とその作用機序の解析」を実施する。胆汁酸は核内受容体FXR、Gタンパク質共役受容体TGR5を介して糖代謝、脂質代謝を制御するシグナル分子である事が報告されており、脳梗塞領域においてこの胆汁酸シグナリングが誘導される標的細胞種を同定する。具体的には、1反応性アストログリオーシスに対する脳由来胆汁酸の機能解析、2脳特異的胆汁酸シグナル不活化マウスの作製を行う。また、脳梗塞領域における髄鞘由来の脂質デブリを胆汁酸のミセル形成作用により排出できるのかを検証するために、3病変組織除去システムとしての脳由来胆汁酸の機能解析を行う。

本研究課題の実施状況について、平成30年度は虚血依存的なSTAT3活性化によるCyp7a1転写亢進という新たな知見を得ており、当初の計画通り脳由来胆汁酸の合成亢進メカニズムの分子基盤の解明を遂行している。計画立案時にはCyp7a1プロモーターに相互作用する転写因子として低酸素時に活性化するHIF1αを想定していたが、実際には梗塞領域で検出されないという免疫組織染色の結果から別の因子を探索しSTAT3の解析に至った。また、ヒト脳梗塞検体での胆汁酸量・CYP7A1発現量の解析のため、現在、所属機関の倫理審査承認申請および共同研究体制を整えている。これらの状況を考慮し、本研究課題はおおむね順調に進展していると考えている。平成31年度以降の研究については当初の計画どおりに進める。すなわち、「脳梗塞領域に出現する胆汁酸の標的細胞・構造の同定とその作用機序の解析」を実施する。胆汁酸は核内受容体FXR、Gタンパク質共役受容体TGR5を介して糖代謝、脂質代謝を制御するシグナル分子である事が報告されており、脳梗塞領域においてこの胆汁酸シグナリングが誘導される標的細胞種を同定する。具体的には、1反応性アストログリオーシスに対する脳由来胆汁酸の機能解析、2脳特異的胆汁酸シグナル不活化マウスの作製を行う。また、脳梗塞領域における髄鞘由来の脂質デブリを胆汁酸のミセル形成作用により排出できるのかを検証するために、3病変組織除去システムとしての脳由来胆汁酸の機能解析を行う。本研究計画では当該年度内に、脳梗塞領域での胆汁酸可視化、律速酵素CYP7A1発現細胞種の同定、CYP7A1発現変化の解析、等の結果をまとめ英文生命科学雑誌にて発表する事を目指しておりその英文校正費、投稿費を計上していた。実際には、CYP7A1発現制御メカニズムの解析の結果を加えることでより質の高い内容になると判断し投稿を延期したため、投稿に係る費用が次年度使用額として発生した。次年度は英文生命科学雑誌にて発表するための費用として使用する。
中枢性体液調節機構におけるグレリンおよび関連ペプチドの生理的役割の解明

飲水および摂食行動は,生命を維持する上で必要不可欠であり,多くの種において,飲水と摂食の間には密接な関係がある。我々は強力な摂食亢進ペプチドであるグレリンの飲水行動への作用に注目し,中枢および末梢に投与したグレリンがラットの飲水を抑制することを見出した(Hashimoto, et. al.2007)。また,低浸透圧によって活性化するイオンチャネルとして報告されたTRPV4のアゴニスト(4α-PDD)をラット脳室内投与すると,高浸透圧環境下における飲水は抑制されなかったが,AII誘導性飲水が抑制することが報告された(Tsushima, et. al.2006)。我々は,グレリンの飲水行動への作用を検討するために,中枢性体液調節機構におけるアンジオテンシンII(AII),グレリンおよび4α-PDDの作用に着目し,AII誘導性およびポリエチレングリコール(PEG)皮下投与による体液減少性の飲水行動において,グレリンおよび4α-PDDの効果を比較検討した。4α-PDD投与によって,AII誘導性の飲水行動は抑制されたが,PEG投与による飲水行動には変化が無かった。一方,グレリン投与では,いずれの飲水行動も著明に抑制された。我々は,これまでに中枢でのアドレノメデュリン2(AM2)の神経内分泌系および交感神経系への作用を検討してきた(Hashimoto, et. al.2005,2007)。また,AM2を脳室内へ投与すると飲水および摂食が抑制されることが報告されている(Taylor, et. al.2005)。脳内のAM2の局在を調べるために,AM2に特異的な抗体を用いて免疫組織化学的染色法を行った。高張食塩水負荷およびコルヒチン投与ラットの視床下部視索上核,室傍核,延髄孤束核において,AM2の発現が認められた。中枢のAM2は水、電解質バランス調整に重要な役割を持つことが示唆された。この結果は論文として,Autonomtc Neuroscience:Basic and Clinical(2008)に発表した。
パソコン通信による公共圏形成に関する調査研究

パソコン通信による公共圏形成に関して、NIFTY-Serveのフォーラム/会議室からログを収集し、分析した。FCOMIC(コミックフォーラム)においては、表現の自由をめぐる議論がなされている。コミック同人誌活動を行なっている人々は、一般的には「社会性に欠ける"おたく"」というイメージを持たれがちだが、ここでは言論の自由と社会的規制のあり方について、広範な議論の展開がみられた。対照として、インターネット上のアニメ/マンガ関係のニュースグループ、gopher文書、wwwホームページ、を収集し分析した。ニュースグループではディズニ-の「ライオン・キング」をめぐって、盗作問題が議論されるシークエンスなどがあり、会話構造としてパソコン通信とほぼ同様のものがみられた。しかしgopher文書およびホームページは議論の媒体としては機能はしていなかった。例外的にホームページにおいて「res」の付いているものを発見したが、これはあくまで例外であろう。ただし、様々な文化活動の媒体としてはホームページは有効のようであった。理論的考察として次のような結論を得た。双方向性が形式として掲示情報に内在しているパソコン通信やニュースグループはそれ自体、対話的/弁証法的メディアと考えることができ、ここにおいて公共圏形成への方向性を見出すことができる。しかし、今後ホームページが電子ネットワークの主流となるとすると、電子ネットワークにおける公共圏形成はかなり限定された形となることが予想される。
抗リン脂質抗体症候群における抗リン脂質抗体と酸化ストレスの相乗的向血栓作用の解明

抗リン脂質抗体症候群(APS)の患者血中には多種類の抗リン脂質抗体が混在しており、患者の保有する抗体の組合せと血中の高度な酸化ストレス状態によって、様々な臨床症状(動脈血栓症・静脈血栓症・習慣流産等)が引き起こされると考えられる。本研究では、抗リン脂質抗体と酸化ストレスによる向血栓性作用の解明に向け、平成30年度はヒト大動脈内皮細胞(HAEC)と健常人末梢血単核球(PBMC)との共培養実験モデルにて、モノクローナル抗リン脂質抗体の添加実験ならびに過酸化水素を用いた酸化ストレス負荷実験を実施し、抗体や酸化ストレスの向血栓性作用について検証した。まず、HAECとPBMCを用いて、1HAEC単培養モデル、2PBMC単培養モデル、3HAECおよびPBMCの共培養モデル(接触系)、4HAECおよびPBMCの共培養モデル(非接触系)、以上4種類の培養モデルを作成し、モノクローナル抗ホスファチジルセリン/プロトロンビン抗体を添加した。抗体の添加により誘導されるPBMCのTNF-α産生は、PBMC単培養に比べ、HAECとの共培養時に低下することが確認された。特にHAECとPBMCが直接接触できる状態で共培養した場合にTNF-αの著しい産生低下が認められた。また、同様のモデルにてHAEC上の接着分子、VCAM-1の発現について検討したところ、酸化ストレス負荷によりHAEC単培養モデルにおいてVCAM-1の発現が低下する傾向がみられ、共培養モデルにおいては発現への影響はみられなかった。一方、抗リン脂質抗体添加によるVCAM-1発現への影響はいずれのモデルにおいても認められなかった。今後、他の液性因子や接着分子への影響について各培養条件にて検討を進め、APS患者の血栓症発症に関与する因子の特定と発症機序解明につながる知見を得たい。平成30年度は、血管内皮細胞(HAEC)と末梢血単核球(PBMC)の共培養モデルを用い、モノクローナル抗リン脂質抗体の添加実験ならびに酸化ストレス負荷実験を実施した。当初、平成30年度は抗リン脂質抗体の作用解明を中心に進める予定であったが、酸化ストレスの影響についても同時に検討を進めることとした。平成30年度の検討において、抗リン脂質抗体により誘導されるPBMCの炎症性サイトカイン産生が、HAECとの共培養によって抑制され、さらに、この抑制作用はPBMCとHAECが接触している条件において、より顕著であることが明らかとなった。このことから、刺激を受けたPBMCによる炎症反応を、HAECが液性因子だけでなくPBMCへの直接的な作用により、抑制している可能性が示唆され、HAECとPBMCの相互作用を検討していく上で重要な知見であった。細胞タンパクの解析が予定より遅れているが、各種培養条件下の解析用サンプルの集積は予定より順調に進んでおり、これまでの解析にて今後の検討につながる一定の成果を得られた。血管内皮細胞と末梢血単核球の単培養および共培養モデルにおける細胞表面組織因子・接着分子・細胞間結合分子の発現、各種サイトカイン・一酸化窒素・活性酸素種の産生に対する抗リン脂質抗体ならびに酸化ストレスの影響を検討し、影響が確認された因子について、培養条件(単培養、接触系共培養、非接触系共培養)による影響の差を検証する。また、その影響がどのようなシグナル伝達経路を介して惹起されるのか、各種シグナル伝達分子の阻害剤や活性化測定ELISAを用いて検討する。さらに、抗リン脂質抗体と酸化ストレスのそれぞれの影響を明らかにしたのちに、抗リン脂質抗体症候群患者の血中が高度の酸化ストレス状態にあることを鑑み、抗リン脂質抗体と酸化ストレスによる同時刺激実験を実施する。抗リン脂質抗体あるいは酸化ストレスの一方が負荷された場合に影響がみられた因子について、両者が共存する同時刺激時に、その影響が増幅あるいは抑制されるか否かを検討し、相乗的な作用について解析を進めていく。

平成30年度は、血管内皮細胞(HAEC)と末梢血単核球(PBMC)の共培養モデルを用い、モノクローナル抗リン脂質抗体の添加実験ならびに酸化ストレス負荷実験を実施した。当初、平成30年度は抗リン脂質抗体の作用解明を中心に進める予定であったが、酸化ストレスの影響についても同時に検討を進めることとした。平成30年度の検討において、抗リン脂質抗体により誘導されるPBMCの炎症性サイトカイン産生が、HAECとの共培養によって抑制され、さらに、この抑制作用はPBMCとHAECが接触している条件において、より顕著であることが明らかとなった。このことから、刺激を受けたPBMCによる炎症反応を、HAECが液性因子だけでなくPBMCへの直接的な作用により、抑制している可能性が示唆され、HAECとPBMCの相互作用を検討していく上で重要な知見であった。細胞タンパクの解析が予定より遅れているが、各種培養条件下の解析用サンプルの集積は予定より順調に進んでおり、これまでの解析にて今後の検討につながる一定の成果を得られた。血管内皮細胞と末梢血単核球の単培養および共培養モデルにおける細胞表面組織因子・接着分子・細胞間結合分子の発現、各種サイトカイン・一酸化窒素・活性酸素種の産生に対する抗リン脂質抗体ならびに酸化ストレスの影響を検討し、影響が確認された因子について、培養条件(単培養、接触系共培養、非接触系共培養)による影響の差を検証する。また、その影響がどのようなシグナル伝達経路を介して惹起されるのか、各種シグナル伝達分子の阻害剤や活性化測定ELISAを用いて検討する。さらに、抗リン脂質抗体と酸化ストレスのそれぞれの影響を明らかにしたのちに、抗リン脂質抗体症候群患者の血中が高度の酸化ストレス状態にあることを鑑み、抗リン脂質抗体と酸化ストレスによる同時刺激実験を実施する。抗リン脂質抗体あるいは酸化ストレスの一方が負荷された場合に影響がみられた因子について、両者が共存する同時刺激時に、その影響が増幅あるいは抑制されるか否かを検討し、相乗的な作用について解析を進めていく。出産に伴い、当該年度中1か月間、産前休暇により研究を中断することになったため、次年度使用額が生じた。研究再開後に細胞培養実験に用いる試薬の購入に充てる。
心筋細胞の興奮・収縮機構

本研究班は,心筋細胞の興奮収縮連関及びその制御機構を究明し,心筋細胞機能の生物科学的基盤を明確に備える捉えることを目的とし, (1)細胞膜におけるイオンチャネル機構,(2)アドレナリン・アセチルリコン受容体における細胞内過程,(3)細胞内Ca動態と心筋収縮,の三つの主題に重点を置き解析を行なっている.以下主題別に本年度の経過を列挙する. (1)に関して,野間らは単一チャンネルレベルNaチャンネルレベルでNaチャンネル活性を測定する新しい膜電位固定法(オイル間隙法)を開発し,その特性を解析しつつある.単一Caチャンネルはパッチクランプ法により測定可能となり,大地らはCa拮抗薬, βアドレナリン作動物質の作用から,本チャンネルのゲート開閉素ステップを解析,又,平岡らは細胞内Na, Ca負荷やそれを惹起する薬剤により,細胞膜障害時に出現する心筋異常自動能の発現とそのイオン機序の検討を行っている.外山らは心筋細胞接合部電流に及ぼす細胞内環境の影響を調べ, ATP依存性を明らかにした. (2)に関して,宇井らは受容体に引き続く刺激伝達器の分子機構におけるG蛋白質の構造を解析し,百日咳毒素の基質であるαサブコニットをcDNAにより4種類決定した.芳賀らはムスカリン性アセチルコリン受容体を精製し,受容体サブタイプき複数のG蛋白質との対応関係,相互作用の解明をしつつある.多田らは, cANP依存性に燐酸化されることにより心筋胞体Ca輸送調節を行なったホスホランバンを発見し,その蛋白質一次構造をcDNPより決定することに成功した. (3)に関して,遠藤らは細胞内Ca濃度変化を示すエクオリンと収縮力を同時測定することにより,収縮蛋白質のCa感受性がアドレナリンα, β刺激で異なることを示した.松原らは,ミオシン分子の動きをX線回析法にて解析し,心筋では骨格筋と異なることを見出した.両者の差異から収縮蛋白質の結合と張力との関係を明らかにしつつある.本研究班は,心筋細胞の興奮収縮連関及びその制御機構を究明し,心筋細胞機能の生物科学的基盤を明確に備える捉えることを目的とし, (1)細胞膜におけるイオンチャネル機構,(2)アドレナリン・アセチルリコン受容体における細胞内過程,(3)細胞内Ca動態と心筋収縮,の三つの主題に重点を置き解析を行なっている.以下主題別に本年度の経過を列挙する. (1)に関して,野間らは単一チャンネルレベルNaチャンネルレベルでNaチャンネル活性を測定する新しい膜電位固定法(オイル間隙法)を開発し,その特性を解析しつつある.単一Caチャンネルはパッチクランプ法により測定可能となり,大地らはCa拮抗薬, βアドレナリン作動物質の作用から,本チャンネルのゲート開閉素ステップを解析,又,平岡らは細胞内Na, Ca負荷やそれを惹起する薬剤により,細胞膜障害時に出現する心筋異常自動能の発現とそのイオン機序の検討を行っている.外山らは心筋細胞接合部電流に及ぼす細胞内環境の影響を調べ, ATP依存性を明らかにした. (2)に関して,宇井らは受容体に引き続く刺激伝達器の分子機構におけるG蛋白質の構造を解析し,百日咳毒素の基質であるαサブコニットをcDNAにより4種類決定した.芳賀らはムスカリン性アセチルコリン受容体を精製し,受容体サブタイプき複数のG蛋白質との対応関係,相互作用の解明をしつつある.多田らは, cANP依存性に燐酸化されることにより心筋胞体Ca輸送調節を行なったホスホランバンを発見し,その蛋白質一次構造をcDNPより決定することに成功した. (3)に関して,遠藤らは細胞内Ca濃度変化を示すエクオリンと収縮力を同時測定することにより,収縮蛋白質のCa感受性がアドレナリンα, β刺激で異なることを示した.松原らは,ミオシン分子の動きをX線回析法にて解析し,心筋では骨格筋と異なることを見出した.両者の差異から収縮蛋白質の結合と張力との関係を明らかにしつつある.
RNAポリメラーゼサブユニット5を介した転写活性化機構と新規転写補助因子RMP

HBV X蛋白(HBx)の核内標的であるRPB5の機能解析を目的とした研究で得られた主な成果は、1)基本転写因子TFIIFとRPB5の特異的結合を見い出し、アラニン置換でスキャンした結果、RAP30のY124とQ131がRPB5結合に必須な残基として特定された。培養細胞内で内在性PolIIが野生型のRAP30を含むTFIIFと会合したがRAP30のY124A叉はQ131A変異を持つTFIIFとは会合せず、PolIIとTFIIFの会合にRAP30とRPB5の結合が必須である(JBC,2001)。2)RPB5の2重鎖DNA結合能を見い出した。アラニン置換変異による解析から、DNA結合能に必須な4アミノ酸残基を特定した。その内T111及びS113の2残基は、DNA結合への直接寄与が示唆された。結晶モデルでプロリン残基(P80とP112)の寄与が予測されたが、我々はこれらの残基の影響を認めなかった。3)RMPは細胞質と核に共に見い出された。RMPの細胞内局在には、C端側にある核移行シグナル(NLS)とN端側のcoiledcoilドメインの細胞質局在シグナル(CLS)が重要な寄与をする(投稿準備中)。4)RPB5との相互作用の局面で、HBVX蛋白に拮抗する新規蛋白RMPの機能解析を目的として、酵母Two-hybrid法でRMPに相互作用する蛋白を選択した。その結果、RMP自体が単離され、繰り返し単離された候補のcDNAは、DNAメチル化に関わりcorepressor機能が報告されている蛋白であった。培養細胞でこれらの蛋白とRMPとの特異的結合を確認した。B型肝炎ウイルスX蛋白(HBx)がRNAポリメラーゼサブユニット5(RPB5)とTFIIBとHBxの3者の相互作用によりHBxは転写補助因子として機能する結果と、RPB5と相互作用する新規蛋白RMP(RPB5-mediating protein)が転写を負に制御する転写補助因子である結果から、RPB5が転写補助(制御)因子及び転写基本因子との接触を介して転写活性化の制御に関わると推定される。本年度の研究の成果は、1)HBxが標的とするRPB5とTFIIBの相互作用の生物的な機能の解析を酵母細胞系で検討した。その結果、TFIIBのN端及びC端領域は、酵母とヒト間で互換性を示すことを見い出した。またyPRB5V110G(ヒトのcounter partはV105に相当する)の高温度感受性変異は、yTFIIB又はヒトと酵母のキメラTFIIB (hTFIIB(aa1-47)/yTFIIB(aa 58-339)の過剰発現によって形質抑制(phenotypic suppression)を受ける結果を得た。この結果は、酵母細胞とヒトの系でRPB5とTFIIBの機能的な相互作用が認められることが示された。2)転写開始複合体形成の段階でpol IIとTFIIFの相互作用が報告されており、RPB5とTFIIFの相互作用を検討した。その結果、Rap30が特異的にRPB5との中央領域と結合すること、Rap30の中央領域が相互作用に必須であることを見い出した。現在RPB5結合能の欠損したRap30のアラニン置換変異株を作成し、転写への影響を検討中である。3)HBxの機能的な拮抗因子と推定されたRMPは、細胞質と核に共に見出された。

転写を負に制御する機能にはRPB5結合部位以外に、RMPのC端領域が必要であり、その領域に存在する核移行シグナル(NLS)が必須であった。RMPのN端側にRMPの細胞質滞留に関わる領域が限定された。本年度の研究成果として、1.基本転写因子TFIIのサブユニットRAP30とRPB5との相互作用をin vivo及びin vitroで見い出した。この結合には、RPB5の露出ドメインC端測とRAP30中央部が必要である。RAP30の中央部をアラニン置換でスキャンした結果、Y124とQ131残基がTFIIF中のRAP30とRPB5結合に必須残基であった。培養細胞中で組み換え型TFIIFは、内在性polIIとRPB5を介して会合し、この会合はY124A及びQ131AのRAP30変異では見られなかった。以上の結果から、RAP30とRPB5との結合がTFIIFとPolIIとの会合に必須の役割を果たしていると結論した(J.Biol.Chem.,in press)。2.RMPは細胞質と核に共に見い出された。RMPの欠損変異等を作成し、GFP融合型を用いて、RMPの細胞内局在を検討した。C端側にある核移行シグナル(NLS)とN端測に今回見い出したCoiled coilドメインの細胞質局在シグナル(CLS)の両者が、RMPの細胞内局在を決定している(投稿準備中)。CLS融合型では、核蛋白のTFIIBの局在を細胞質に変えるので、CLSの結合パートナーの存在が示唆された。RNAポリメラーゼサブユニット5(RPB5)のexposedドメインは、Pol IIの下顎を構成し、活性化転写の制御に関わり、転写基本因子及びB型肝炎ウイルスX蛋白と相互作用する。RPB5の結晶モデルは、exposedドメインが転写開始点下流のDNAと近接した位置にあることを予測した。我々は、1)精製組み換え型RPB5がin vitroで、2重鎖DNAセルロースカラムと特異的に結合することを見い出した。この結合にはRPB5のexposedドメインが必要であった。2)RPB5の中央部の集約型アラニン置換変異を用いた結果は、少なくとも離れた2ケ所のアミノ酸配列が、次いで点置換アラニン変異を用いた解析から、4アミノ酸残基がDNA結合能に必須である結果を得た。その内Tl11及びSl13の2残基は分子の外側に位置し、DNAとの接触に直接寄与すると推定された。結晶モデルで2つのプロリン残基の寄与が予測されたが、我々の解析ではプロリン残基の影響を認めなかった。2)RPB5の中央部が転写基本因子TFIIFのサブユニットRAP30の中央部と特異的に結合し、この結合は転写過程でのPolIIとTFIIFに関わっていることが推定された(J.Biol. Chem.,2001)。RPB5との相互作用の局面で、HBV X蛋白に拮抗する新規蛋白RMPの機能解析を目的として、酵母Two-hybrid法でRMPに相互作用する蛋白を選択した。その結果、RMP自体が単離され、in vitro及び培養細胞系でhomomericな相互作用を確認した。繰り返し単離された候補cDNAは、DNAメチル化に関わりcorepressor機能が報告されているクローンであった。培養細胞で異なるタグ標識したこの蛋白とRMPを発現させた系で、両者の特異的結合が認められた。両者の結合の転写への影響の検討が今後に残された。
ARを用いた新しい放射線可視化システムの開発

研究目的本研究の目的は、拡張現実感技術(AR)を活用して、ドラフトチェンバ内での放射線の強度分布を直感的に認識できるシステムの実現可能性を調査することである。研究方法・結果本システムは検出器と映像を取得するためのUSBカメラ、データの解析や等高線の描画処理を行うコンピュータから構成している。放射線源はコリメータで覆われた単一のガンマ線検出器を手動で走査させることで強度分布を計測し、リアルタイムに実映像上の正確な位置に3次元CGで描画した強度分布を合成描画できるかという実験を行った。放射線強度の測定はサーベイメータを用い、測定データをPCに取り込むためにPCとUSB接続でデータ取得可能なカウンタ回路を用いた。拡張現実感技術を用いたARtoolkitLibraryを用いてサーベイメータの空間位置の取得を行った。ARマーカーは計測平面の基準となるマーカーとサーベイメータの先端にもう1枚のマーカーを取り付け、その座標を取得して3次元の相対位置座標を表示できるようにした。また、基準となるマーカーを読み込むと放射線場に等高線を描画するプログラムも作成した。これらのデータを組み合わせることによって、放射線場を撮影した実映像上に放射線強度に応じた等高線として表示することができた。今回は放射線源Co60と鉛遮蔽体を用いて本システムの動作確認を行い、画面上に遮蔽体付近の放射線強度分布が表示されていることを確認した。映像は30fps、600×800pixcelでほぼリアルタイムで合成することができた。
局所的トラヒック発生を有する通信ネットワークのインテリジェントな構築・制御の研究

本研究は2年間にわたり大きくわけて次の2つの方向から行っている。一つは移動通信を対象に、様々な基地局配置パターンに対する性能評価シミュレーションの作成、シミュレーションを用いた基地局配置政策の比較検討である。特に山形市を中心とする地域を前提に、具体的なユーザ分布として昼夜間のユーザの移動や平均利用時間の違い、などを用いてPHSや携帯電話の基地局がカバーするセルサイズとユーザの通話中の切断率、呼損などの評価を行い、セルの配置、サイズとQoSとの関係について調べた。平成12年度はシミュレーションの設計、作成およびユーザ人口の分布についての基礎的なデータを収集にあて、平成13年度では第3世代移動通信を前提としたモデルへの拡張に力をいれ,様々なセルサイズをもつ基地局を階層的に配置した場合の性能評価を行った。その結果セルサイズの小さい場合、ユーザ密度の高い地域から優先的に配置することのメリットや夜間人口分布をもとに、比較的大きなセルで地域全体をカバーしながら、密度の高い地域をより細かくセルでカバーする設置方策の効果が明らかになった。しかし、移動する車両や列車、あるいは野球場のような特定の場所への集中にも対応できる柔軟性の高い配置方法・データ通信など異なる種別のサービスが混在するようなケースへの対応できる有効な配置策は、さまざまな配置策を検討した。シミュレーションをさらに様々な地域について実行した。また、もう一方の方向として、ATMなどの高速ネットワークのよりインテリジェントな制御についての研究も進めた。こちらにおいては、平成12年度はファジー・ポリシングによる経路制御法の提案とそのシミュレーションによる評価、平成13年度はファジー理論を応用したアドミッションコントロールの提案と評価、さらに分散ネットワークアキテクチャでの人工知能的なアプローチによるアドミッションコントロール法の提案と評価を行っている。その結果、ファジー理論による経路制御が従来の方法に比較しセルレートやスループットなどにおいて優れ、提案された方法によるネットワーク容量の評価と精度を確認した。こちらもより高速でインテリジェントな中継ネットワーク制御のために、エージェントを用いたトラヒック制御システムへの拡張、その性能の実証を今後行っていきたいと考えている。今年度は主として移動通信システムについて、様々な基地局配置パターンに対する性能評価シミュレーションを作成し、その結果について比較、検討を行った。特に山形市を前提に具体的なユーザの人口分布やサービス利用時間を用い、PHSや携帯電話の基地局がカバーするセルサイズと切断率や呼損などの性能評価をシミュレーションを繰り返し行い、セルサイズとQoSについて検討した。その結果,様々なセルサイズに対してユーザのQoS、サービスエリアのサイズの間にトレードオフがあること。PHSのような小規模なセルサイズを用いたサービスでの基地局設置政策とセルサイズが数百メートルの場合の設置政策の違いなどを把握できた。今後、データ通信やCDMA2000,W-CDMAなどのサービスを前提にしたシミュレーションにさらに発展させること。そして、一時的にある特定のアドレスにアクセスが集中したり、といった局所的なトラヒック集中を起こすような場合への応用を行っていく予定である。また、基地局のサイズも単一ではなく、収容するユーザ数やセルサイズが複数あるようなケースについても検討していく。このような移動通信システムでトラヒックの制御やルーチングを行う場合、ネットワークの混雑状況をモニタしながらよりインテリジェントで柔軟な制御が有効であると考えられるので、自律分散制御方法についても、基本的な方針を求めるためのモデル化と数値実験をを進めているところである.本研究は主として次の2つの方向から行われた。

特に山形市を前提に、具体的なユーザ分布として昼夜間のユーザの移動や平均利用時間の違い、などを用いてPHSや携帯電話の基地局がカバーするセルサイズとユーザの通話中の切断率,呼損などの評価を行い、セルの配置、サイズとQ_0Sとの関係について調べた。また13年度は特に第3世代移動通信を前提として、様々なセルサイズをもつ基地局を階層的に配置した場合の性能評価を行っている。その結果セルサイズの小さい場合、ユーザ密度の高い地域から優先的に配置することのメリットや夜間人口分布をもとに、比較的大きなセルで地域全体をカバーしながら、密度の高い地域をより細かくセルでカバーする設置方策の効果が明らかになった。しかし、移動する車両や列車、あるいは野球場のような特定の場所への集中にも対応できる柔軟性の高い配置方法、データ通信など異なる種別のサービスが混在するようなケースへの対応できる有効な配置策は、さまざまな配置策を検討してみたが、まだ完全ではない。今後の課題である。また、もう一方の方向として、ATMなどの高速ネットワークのよりインテリジェントな制御についての研究も進めた。こちらにおいては、ファジー・ポリシングによる経路制御法の提案とそのシミュレーションによる評価、同じくファジー理論を応用したアドミッションコントロールの提案と評価、さらに分散ネットワークアキテクチャでの人工知能的なアプローチによるアドミッションコントロール法の提案と評価を行っている。ファジー理論による経路制御が従来の方法に比較しセルレートやスループットなどにおいて優れ、提案された方法によるネットワーク容量の評価の精度を確認した。
母体カロリー摂取制限による胎児オートファジーの誘導と発育への影響に関する解析

交配後の給餌量をコントロールラットの60%に制限した母体から生まれた仔ラットの体重は妊娠期間を通して自由に摂食した母ラットの仔よりも生後6週齢で25.5%軽く、体長も約20%短かった。生後7週齢での比較では摂餌制限群とコントロール群間では有意な差は見られなくなっていたが、摂餌制限群の10%で対照群の平均-2SD以下に満たない個体が存在した。カロリー制限母ラットの妊娠期間や出産数、仔ラットの9週齢までの生存率や出生児の体重あたりの臓器重量および肉眼的形態には変化が無かった。飢餓などでオートファジーが誘導されやすい肝臓で、低出生体重仔ラットのオートファジーの誘導をウェスタンブロッティング法で解析したが、コントロール仔ラットとの間に変化は見られなかった。摂取カロリー制限や偏食も低出生体重児のリスクファクターであると考えられている。胎児の発育や機能分化のための栄養素は全て母体の食事に依存しており、適切な時期に適切な栄養素が供給されないと低出生体重児が生じることも明らかになっている。母体のカロリー摂取不足で胎児への充分な栄養が供給されないと、発生・分化途中の胎児組織でオートファジーが誘導され、発育の遅延や異常が発生するのではないかとの仮説を申請者は立て、母体カロリー摂取制限による胎児オートファジーの誘導と低出生体重児や子宮内胎児発育遅延の関連を明らかにすることを本研究課題の目的とした。交配後の給餌量をコントロールラットの60%あるいは80%に制限した母体から生まれた仔ラットの体重は妊娠期間を通して自由に摂食した母ラットの仔よりもそれぞれ20.3%あるいは17.5%軽かった。また、この低体重は生後6週齢までの観察では回復せず、6週齢での体重比較でも軽いままであった。しかし、体重増加率には有意な変化は見られなかった。カロリー制限母ラットの妊娠期間や出産数、仔ラットの6週齢までの生存率や出生児の体重あたりの臓器重量および肉眼的形態には変化が無かった。飢餓などでオートファジーが誘導されやすい肝臓で、低出生体重仔ラットのオートファジーの誘導をウェスタンブロッティング法で解析したが、コントロール仔ラットの間に変化は見られなかった。来年度はカロリー制限母体から出生した仔ラットの食行動や不安行動の観察を行い、出生時低体重の成長後の影響を検討すると共に、飲水中へのアミノ酸などを補給することでの出生時低体重の回避の可能性について検討を行う。飢餓などでオートファジーが誘導されやすい肝臓で、低出生体重仔ラットのオートファジーの誘導をウェスタンブロッティング法で解析したが、コントロール仔ラットとの間に変化は見照れなかった。以上のことから、母体の40%のカロリー制限による子宮内発育不全では、胎仔および新生仔にオートファジーの誘導は見照れないことが明らかとなった。成長障害の見られた発育不全仔ラットの視床下部における代謝関連遺伝子発現量の比較では空腹情報を伝える胃由来のペプチドホルモンの受容体であるGHS-R発現量が対照よりも少なかった。このことは、胎仔期のエネルギー不足により空腹情報を視床下部に伝えるグレリンの作用が抑えられることで、エネルギー消費が少ない体になっている可能性が高いことを示している。我々は内因性グレリンのエネルギー蓄積作用について明らかにしており、今後、視床下部に発現するグレリンの変化と作用についてのさらなる解析を行う予定である。また、視床下部では抗不安作用を有するウロコルチン2発現量が減少しており、ストレス感受性が増加していることも考えられる。これは子宮内発育遅延児にみられる精神発育遅延に関与する可能性もあり、今後さらなる検討が必要であると考えられる。我々は、このウロコルチン2が下垂体にも発現し、ゴナドトロピンの発現と分泌を掬えることを明らかにした。母胎カロリー不足による下垂体ウロコルチン2の変化についても今後検討を加える予定である。
ステンレス鋼表面へのナノ窒化物層導入と固体高分子形燃料電池用セパレータへの応用

固体高分子形燃料電池(PEFC)が車載用途などへ本格普及するためには軽量かつ安価なセパレーターの開発が不可欠である。昨年度まではSUS316Lステンレス鋼に対して、電気化学的窒化を行い、ガス拡散層(GDL)との接触抵抗(ICR)の低下を図るとともに、結晶粒微細化の効果を検討した。本年度はNiを含まないフェライト系ステンレス鋼をセパレータ候補材料として取り上げ、電気化学的窒化挙動とICR改善効果に対する結晶粒微細化の効果を調査することを目的とした。硝酸-硝酸塩溶液中でSUS445J1ステンレス鋼(通常材、結晶粒微細化材)を定電流カソード分極(電気化学窒化処理)し、カーボンペーパー(GDL)とのICR、模擬PEFC環境中での分極挙動および表面の化学状態を評価するとともに、実際にセパレータを試作してPEFC単セルの発電性能試験を行った。本電気化学的窒化処理によってステンレス鋼とGDLとのICRは減少し、通常材で6.6 mΩcm2、微細化材で4.7 mΩcm2と満足すべき値が得られた。また分極試験により、電気化学的窒化処理前後で耐食性が維持されていることを確認した.XPS分析によれば、ステンレス鋼表面に窒化物のピークが認められ、導入された窒化物は模擬PEFC環境中に晒された後も安定であり、特に微細化材でその効果が優れていた。この処理を施したSUS445J1ステンレス鋼(微細化材)をセパレータとして単セル発電試験を500時間行った結果、未処理鋼の場合に比べて平均セル電圧は21 mV向上し、グラファイトセパレータを用いたセルにほぼ匹敵するセル性能を示したことから、電気化学的窒化処理をしたSUS445J1ステンレス鋼(微細化材)はPEFC用セパレータ材として非常に有用であるとの結論を得た。固体高分子形燃料電池用セパレータ材料としてステンレス鋼が期待されていることから、実用への課題となるカーボンガス拡散層(GDL)との接触抵抗を改善するために、表面にナノ窒化物層を導入する方法とその効果について検討した。硝酸ー硝酸カリウム水溶液中でステンレス鋼(SUS310SおよびSUS316L)をカソードチャージした結果、鋼表面にナノ窒化物層が導入されていることをXPS測定により確認した。鋼表面において部分的に窒化クロムが生成していると推定された。カソードチャージ法について、従来の定電位法と定電流法を比べた結果、得られた性能にほとんど差がなかったことから、本研究では参照極を要しない定電流法を採用した。窒化処理したステンレス鋼の模擬PEFC環境中における耐食性は、アノード分極時の電流密度がわずかに上昇したものの、一般的にPEFC用セパレータとして求められる電流密度基準を満足した。GDLとの接触抵抗は最適条件で処理した場合グラファイト並みの8.5 mΩcm2(at150 N/cm2)が得られた。模擬PEFC環境中でアノード分極した後も16mΩcm2までしか上昇せず、未処理の場合(570 mΩcm2)に比べて極めて低い値が維持された。最適条件において電気化学的窒化したステンレス鋼をセパレータとして単セルを組み、発電試験を行った結果、未処理のステンレス鋼をセパレータとした場合に比べてiRドロップが小さくなり、0.5A/cm2の印加電流において数十mVの電圧上昇が実証された。当初の今年度目標はステンレス鋼の電気化学的窒化条件の探索とナノ窒化物導入の確認、窒化処理したステンレス鋼の耐食性評価とカーボンガス拡散層との接触抵抗評価および発電試験による改善効果の実証にあり、これらの全ての項目についてほぼ順調に研究を進めることができた。固体高分子形燃料電池(PEFC)用セパレータ材料として安価で加工性に富むステンレス鋼が注目されている。本研究では結晶粒径の異なる、介在物低減化処理を施したSUS316Lステンレス鋼に対し、定電流法による電気化学的窒化を行い、それが接触抵抗や耐食性に及ぼす影響を検討するとともにPEFC用セパレータとしての特性を評価した。介在物低減化SUS316Lステンレス鋼(通常材)及びその結晶粒微細化処理材(微細化材)を、0.1M HNO3+0.5 M KNO3溶液中に浸し、対極に白金板を用い1時間定電流(-10 mA cm-2)を印加した。試験片-GDL間の接触抵抗を接触圧の関数として測定するとともに、模擬PEFC環境中における分極試験により耐食性を評価した。また、窒化処理した微細化材をセパレータとする単セルを組み、発電特性を評価した。通常材と微細化材に対し、1 h電気化学的窒化を行った結果、150 N cm-2における接触抵抗の変化は通常材で56.6→15.4 mΩcm2に対し、微細化材で65.0→6.8 mΩcm2と、微細化材でより効果的に低下した。また、窒化処理した試験片を模擬PEFC環境中(0.6 V vs. SCE)で1 h分極した結果、通常材の接触抵抗は173 mΩcm2に増加したのに対し、微細化材は26.9 mΩcm2と低い値を維持した。動電位分極試験の結果、窒化処理による耐食性の低下は見られなかった。

窒化処理を施した微細化材についてXPS解析を行った結果、396.8 eV付近に窒化物のピークが認められ、模擬PEFC環境中(0.6 V vs. SCE)で1 h分極しても消失しなかった。電気化学的窒化した微細化材をセパレータとする単セルのi-V特性を評価した結果、未処理の通常材と比べてセル電圧の向上が認められた。2年目の目標は電気化学的窒化挙動に及ぼすステンレス鋼の結晶粒径の影響を明らかにすることであり、微細化によって電気化学的窒化がより有効に進行することが実証できた。また実際にセパレータを試作して発電特性を調べ、微細化が有効であることを実証できた。固体高分子形燃料電池(PEFC)が車載用途などへ本格普及するためには軽量かつ安価なセパレーターの開発が不可欠である。昨年度まではSUS316Lステンレス鋼に対して、電気化学的窒化を行い、ガス拡散層(GDL)との接触抵抗(ICR)の低下を図るとともに、結晶粒微細化の効果を検討した。本年度はNiを含まないフェライト系ステンレス鋼をセパレータ候補材料として取り上げ、電気化学的窒化挙動とICR改善効果に対する結晶粒微細化の効果を調査することを目的とした。硝酸-硝酸塩溶液中でSUS445J1ステンレス鋼(通常材、結晶粒微細化材)を定電流カソード分極(電気化学窒化処理)し、カーボンペーパー(GDL)とのICR、模擬PEFC環境中での分極挙動および表面の化学状態を評価するとともに、実際にセパレータを試作してPEFC単セルの発電性能試験を行った。本電気化学的窒化処理によってステンレス鋼とGDLとのICRは減少し、通常材で6.6 mΩcm2、微細化材で4.7 mΩcm2と満足すべき値が得られた。また分極試験により、電気化学的窒化処理前後で耐食性が維持されていることを確認した.XPS分析によれば、ステンレス鋼表面に窒化物のピークが認められ、導入された窒化物は模擬PEFC環境中に晒された後も安定であり、特に微細化材でその効果が優れていた。この処理を施したSUS445J1ステンレス鋼(微細化材)をセパレータとして単セル発電試験を500時間行った結果、未処理鋼の場合に比べて平均セル電圧は21 mV向上し、グラファイトセパレータを用いたセルにほぼ匹敵するセル性能を示したことから、電気化学的窒化処理をしたSUS445J1ステンレス鋼(微細化材)はPEFC用セパレータ材として非常に有用であるとの結論を得た。窒化機構の解明に向け電気化学窒化に用いる溶液の影響を調べるとともに窒化条件の最適化を行う。窒化後のステンレス鋼の耐食性に及ぼす影響の観点から、ステンレス鋼種の影響を調べる。また電気化学的窒化が粒界で優先的に起こるのではないかとの仮定に基づき、窒化に及ぼす結晶粒サイズの影響を調べる。これまで得られた知見に基づいて、ステンレス鋼の電気化学的窒化によるナノ窒化物層導入プロセスを最適化し、長時間の発電試験によりセパレータ性能の安定性を実証する。
光非線形透明結晶化ガラスの創製とフォトニック結晶及び短波長固体レーザーへの応用

新規ボレート系非線形光学結晶LiBGeO_4が析出した透明結晶化ガラスを用いて、LiBGeO_4の二次非線形光学定数をMakerフリンジ法により評価した。その結果LiBGeO_4はd_<33>1.3pm/Vと見積もられ、β-BaB_2O_4単結晶に匹敵することを初めて見出した。Fresnoite型構造を有するBa_2TiGe_2O_8(BTG)結晶化ガラスの非線形性の再評価および他のfresnoite型結晶Ba_2TiSi_2O_8(BTS)およびSr_2TiSi_2O_8(STS)について透明結晶化ガラスを作製し、fresnoite型結晶の非線形性を体系的に評価した。またそれら結晶構造と非線形性の起源について研究を行った。BTG結晶化ガラスの非線形性についてはd_<33>22pm/VというLiNbO_3単結晶のそれに匹敵する非線形性を確認した。これはガラス材料で報告されている二次線形性の中では最大である。この試料は、BTGが配向薄膜状に生成しており、平面導波路として機能することも確認し、新たな波長変換素子や光スイッチなどの光デバイス材料として提案した。またBTSおよびSTS結晶化試料のd_<33>はそれぞれ12pm/Vおよび7.2pm/Vと見積もられた。Fresnoite型結晶の格子定数比c/aはd_<33>と同様にBTG, BTS, STSの順に大きく、これはBaやGeなどより大きなイオンが導入されることでc軸が伸張し、自発分極が増長された結果、非線形性も増大したものと結論付けた。目的結晶の量論組成を有するガラスは、結晶化することで不純物相が析出しない、密な配向結晶を得ることが可能である。LiBGeO_4やfresnoite型結晶は単結晶育成が極めて困難な結晶である。しかしながら、結晶化を利用することで非線形性が評価できることを初めて実証した。この手法は非線形光学分野の材料探索において非常に有用である。
学習障害児における眼球運動制御と聴覚認知の研究

私どもは、健常児でvisually guided saccade task,antisaccade taskを4-1.3歳の各年齢群の小児計99名について調べたところ、単純なvisually guided saccadeに比べてantisaccadeのような複雑なサッカードの成熟が遅れることがわかった。また、学習障害児(以下LD群)を健常群と比較したところ、LD群ではvisually guided saccade taskに異常がないにもかかわらず,memory guided saccadetaskでは視標を見てしまう反射性サッカードの抑制困難と正しくできたときにも潜時が延長することを見いだした。このようにLD児での"異常"は、より低年齢の健常児においても認められるものであった。そこで問題は、LD児の眼球運動の"異常"は将来変化するのか同じ状態に留まるのかということである。そのために、本年度はこの縦断的検討を健常児5名で行った。課題はgap saccade,overlap saccade,memory guided saccade,antisaccade taskで、平均潜時、express saccadeの割合、反射性saccadeの割合等を同一被験者で3年前と比較した。その結果今回対象となった被験者では成熟とともにexpress saccadeの割合の低下を示し,memory guided saccadetaskにおいて潜時が短縮した。Antisaccade taskでは、反射的に視標を見てしまうエラーが10歳と13歳の3例では減少したが、16歳の2例で変化がなかった。この理由は、彼等は第1回目からエラー率は成人の正常範囲の低い値にあったためと考えられる。Saccadeの随意性制御には、前頭葉眼球運動関連領域が関与し、これらの結果はその成熟を示唆していると思われる。今後LD児について縦断的に検討する予定である。
高強度単一アト秒パルスによる２光子二重電離に関する研究

独自に開発した2波長励起方式によりマイクロジュールクラスの単一アト秒パルスの発生に成功した。パルス幅は、窒素分子の2光子二重イオン化に基づく自己相関信号を用いて約500 asと測定され、出力エネルギー及びパルス幅から見積もられた単一アト秒パルスのピークパワーは2.6 GWに達した。これは、従来法と比較すると100倍以上の高出力化であり、アト秒非線形光学への道を拓く成果である。2001年に高次高調波によるアト秒パルスの発生が報告されて以来、理論および実験の両面から盛んに研究さているが、未だにその発生や計測は容易ではなく、期待される応用に対してもその強度は全く不十分である。本研究では、我々が考案した赤外パルスを重畳する2波長励起法を用いてマイクロジュール級の高強度単一アト秒パルス光源を構築し、その単一アト秒パルスを用いて観測される2光子二重電離のデータと理論計算との比較から、電子相関時間とその断面積を確定し電子相関に関する物理機構を解明することを目的としている。平成23年度は、予備実験に用いた2波長励起レーザーシステムの高出力化を行い、基本波800nmと1.3μmの赤外光の2波長合わせて約20mJのエネルギーを得ることに成功した。実験では、この励起レーザーを長尺ガスセルに集光し、発生した高次高調波のスペクトルおよびエネルギーの計測を行った。その結果、800nm光および1.3μm光のエネルギーをそれぞれ8mJおよび2mJと設定し、非線形媒質としてXeガスを用いた場合、光子エネルギーで25eVから35eVの領域において、単一アト秒パルスの発生に必要な連続スペクトルが観測された。このとき発生した連続領域のエネルギーは、以前の計測結果と照らし合わせて1マイクロジュール以上であると結論された。この結果、本研究課題で計画しているアト秒パルスの高エネルギー化の手法が正しいことが実証された。今後は、この方式で得られた連続領域のスペクトルを多層膜鏡で取り出し、2光子電離等の実験を進める予定である。平成25年度、前年度までに実施した赤外2波長励起法によるマイクロジュール級単一アト秒パルス発生法をさらに短波長域への拡張の可能性を検証するとともに、Generalized Double Optical Gating法との比較を行った。加えて、He原子の2電子二重励起状態のダイナミクスに関する実験研究を実施するための、EU光学系の設計をした。複数の電子が同時に励起状態に押し上げられた多電子励起状態の関与する過程は、強い電子相関に支配されるので、電子相関を理解するに相応しい系である。He原子は、多電子励起状態のうち最も基本的な2電子励起状態を観測する上で、理想的な系である。このHeの2電子励起状態は、座標系を適切に選ぶことにより、2電子の折れ曲がり振動や回転といった集団的運動をすることが知られている。今年度は、波長約30eVの単一アト秒パルスを用いてこのHe原子の2電子二重励起状態のダイナミクスを計測するのに必要な光学系を設計した。平成24年度は、高調波励起レーザーとして、30 fsの基本波(800 nm)とOPAにより発生した40 fsのIR光(1300 nm)を時間・空間的に合成した二色パルスと約4 mに長尺化した励起レーザーの集光光学系を用いてマイクロジュールクラスの連続スペクトルを有する高次高調波の時間構造を解明した。連続スペクトルの時間構造は,窒素分子の二光子吸収過程を利用した自己相関計測により評価した。アト秒パルスの照射によって発生したN+イオンの信号を自己相関信号として用いて,パルスの時間幅計測を行った。実験では、空間的に分割した2つの高次高調波の遅延を走査しながら、質量スペクトルの強度を記録した結果,カットオフ領域での単一アト秒パルスの生成が自己相関信号として観測された。

その相関波形より評価された高調波の時間波形は約500 asであり,出力エネルギー及びパルス幅から見積もられた単一アト秒パルスのピークパワーは2.6 GW,瞬間輝度として約10の30乗photons /(mm2mrad2s)が得られた。一方、プラトー領域では、±6.5 fs離れた領域にサテライトパルスの発生が見られたもの、パルス幅380 asの準単一アト秒パルスの発生が確認された。当初の計画どおり、2波長レーザーの高出力化を行い、1μJ以上のエネルギーの発生を確認した。その後、予定どおり、そのパルス幅の計測を行っている。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画どおり、2波長レーザーの高出力化を行い、マイクロジュール級の単一アト秒パルスを発生し、計画通り自己相関法によるパルス幅の計測に成功したエネルギーの発生に成功した。予定どおり、2波長レーザーの高出力化を行い、1μJ以上のエネルギーの発生を確認したので、今後は、これを希ガスや2原子分子等に集光し、その多光子イオン化による信号を用いたパルス幅の計測を行い、単一アト秒パルスの発生を確認する。予定どおり、2波長レーザーの高出力化を行い、そのパルス幅を自己相関計測により確認したので、今後は、これを希ガスや2原子分子等に集光し、原子・分子のアト秒ダイナミクス計測を行う。