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生と死に関する精神分析思想を軸とした人間学的研究

本年度は、昨年度に引き続き、教育学・死生学・精神分析という三つの領域・方法が交叉する場所で思考しつつ、三者が互いにいかなるインパクトを与え合うのかについて、より具体的なビジョンを提示することを試みました。特に精神分析理論が、他の二者に対して新たに拓く地平を明らかにしてきました。まず教育学に関しては、「大人が子どもについて語る」もしくは「大人が大人と子どもの関係について語る」という営為そのものにまつわる問題性に光をあてようとしました。それは、教育における語りや思考の限界点に関する分析であり、大人と子どもの人称性(客観的な三人称、臨床的な二人称、実存的な一人称さらには非人称)の考察であり、大人と子どもの二分法そのものを問い直すものです。次に死生学に関しては、死という出来事そのもの、その固定的な瞬間により関心を持つ従来の「死生学」もしくは「デス・エデュケーション」に対して、人の一生をプロセスとしてみる視点(人間形成論・教育人間学)から、誕生と死、もしくはそれ以前/以後という問題系が、「いまここ」の生に与える「効果」の問題を「子ども(時代)」という記憶、感覚、性質を媒介として考察しました。それは、逆説的ですが人生のプロセスという連続性に裂け目を刻みつける断絶、否定性の契機であり、人生の線形の流れを解体させる様相を開示させるものとして提示されます。総じて、教育学・死生学・精神分析の領域を横断しつつ、各々の原理的なレベルでの問い直しを思想研究として展開することに本年は費やされました。本年度は、設定した研究課題のための基礎地盤固め作業を進めてきました。特に、教育学、死生学、精神分析という三つの領塚・方法の交差点にあたる場所での思考がとりうる形に関して模索してきました。まず、教育学と死生学については、これまでデス・エデュケーションという形で「死を教える」という営為の分析が主に取り上げられてきましたが、さらに広い視野から両者が互いにインパクトを受け取り合うことが可能であるという見通しを立てています。例えば、発達段階論・人間形成論と死との関係、フーコーの生権力論を軸とした教育学と死生学とのつながり、養生としての教育などといった視点を取り入れ、これまでの議論の地平の拡大・深化を図りました。さらに精神分析の視角をここに導入することによって、より考察を深めています。例えば、エディプス・コンプレックス論が示す人が大人になる過程での「父親殺し」という課題(フロイト、ラカン)、子どもが幻想の中で破壊・殺害した親を修復し補償することで大人になっていくという考察(クライン)、人が生を授かる瞬間に被る出産外傷という心の傷の問題(ランク)などが考察の対象であり、かつ糸口として挙げられます。総じて、人が育てられ育ってゆく中で、生と死の問題がいかに浮上してくるかについて、精神分析の洞察を取り入れることで明らかになってくる問題を解き分けるための大まかな道筋を切り開き、その全体像を把握するための見取りを作製することで、今後の研究のためのグランド・プランを立てることに本年度は費やされました。
Pr充填スクッテルダイトにおける4f電子デュアリティーと多様な相転移

充填スクッテルダイトRT_4X_<12>の重い電子状態の可能性や結晶構造の新奇な動的性質を中性子散乱法により研究した。・PrOs_4Sb_<12>の重い電子状態での超伝導相への転移が注目されている。超伝導の発生には何らかのエネルギー励起構造をもつ電子状態であると考えて、中性子散乱実験を行ったところ、Pr 4f電子の四極子の揺らぎが伝搬する励起子が0.45-0.7meVに存在することを明らかにした。これは超伝導転移温度1.85Kに近く、また4.5T以上の磁場下で現れる反強四重極秩序相をもたらす電子状態であり、重い電子的な超伝導と密接に関連する可能性を指摘できた。・さらに充填スクッテルダイトでは、希土類イオンRが12個のプニクトゲンXで構成されるかご状格子で囲まれていると見なすことができる。特にXがSbの場合、かごは比較的に大きいためその中のRイオンは大振幅の振動状態をとりうることが指摘されている。PrOs_4Sb_<12>を対象にそのような特異な原子振動状態を調べる非弾性中性子散乱実験を行った。音響フォノンモードを測定したところ、室温から10K程度にかけてフォノンエネルギーが約30%も低下するモードがあることを見いだした。これは通常の物質と全く逆の振る舞いであり、充填スクッテルダイトでの新たな物性を見いだしたと言える。・上記の成果を、強相関電子系国際会議SCES'04(7月、ドイツ・カールスルーエ)、欧州物理学会凝縮系会議CMD20のコロキウムPCFES7(7月、チェコ・プラハ)や日本物理学会(9月、青森大学)で発表した。三価イオンあたり1個の4f電子をもつCe系では近藤効果による重い電子状態が現れる。一方これまで十分な実例の検証が進んでいない複数のf電子がイオンから供給される場合での、重い電子系の可能性、磁性・電気多極子およびそれらの自由度を介した相転移を理解するため、イオンあたり2個の4f電子があるPr系化合物の物性を充填スクッテルダイトを対象とした中性子散乱法により研究した。・PrFe_4P_<12>における6.5Kでの相転移は、重い電子状態からPrイオンの4f電子の反強的四重極秩序への変化としてとらえられる。同時にフェルミ面のネスティングとFeイオンの変位による構造相転移が起き、電子状態にエネルギーギャップが形成される。反強的四重極秩序による磁場誘起反強磁気構造と原子変位方向の相対関係を偏極中性子回折実験により明らかにし、結晶軸[001]方向の磁場下ではそれに垂直に4回対称の四重極と原子変位があることを見出した。これにより重い電子状態をもたらす可能性が指摘されている四重極の状態を考察することが可能となった。・さらに非弾性中性子散乱によりPrFe_4P_<12>における磁気励起構造を調べた結果、重い電子相では4f電子の遍歴を示すブロードなエネルギースペクトルを示したが、四重極秩序相では非常に鋭いピークが現れ局在した4f電子状態であることが分かった。興味深いことに、そのピーク位置はブリルアンゾーン内であまり変化しないが、強度がブリルアンゾーンの周期で顕著に変化しており、四重極秩序での典型的な励起構造を見出した可能性がある。・63K以下で金属から絶縁体的になるPrFe_4P_<12>もフェルミ面のネスティングによるギャップ形成をともなう構造相転移を示す。この相転移における4f電子の役割を非弾性中性子散乱により調べた。高温金属相では4f電子状態はブロードな結晶場レベルとして観測され、伝導電子との相互作用による効果が見られる。63K以下では伝導電子数と原子変位の急激な温度変化のため、結晶場準位の数meVにわたる移動とスペクトル幅の先鋭化が起きた。絶縁体相の最低温度では伝導電子との相互作用が強い4f電子状態から、完全なPrイオンへの局在状態へ移行している。4f電子を持たないLaFe_4P_<12>が絶縁体転移を起こさないことも考慮すると、結晶場スペクトルの大きな変化としてみられる4f電子の局在-遍歴間遷移が相転移に重要な役割を担っていることが言える。このような顕著な現象はPr充填スクッテルダイトの特徴的な構造に基づいていると考えられる。

特にXがSbの場合、かごは比較的に大きいためその中のRイオンは大振幅の振動状態をとりうることが指摘されている。PrOs_4Sb_<12>を対象にそのような特異な原子振動状態を調べる非弾性中性子散乱実験を行った。音響フォノンモードを測定したところ、室温から10K程度にかけてフォノンエネルギーが約30%も低下するモードがあることを見いだした。これは通常の物質と全く逆の振る舞いであり、充填スクッテルダイトでの新たな物性を見いだしたと言える。・上記の成果を、強相関電子系国際会議SCES'04(7月、ドイツ・カールスルーエ)、欧州物理学会凝縮系会議CMD20のコロキウムPCFES7(7月、チェコ・プラハ)や日本物理学会(9月、青森大学)で発表した。
高効率で安全なIPMモータ駆動次世代通勤電車のための空転滑走再粘着制御の開発研究

本研究課題は、主電動機に効率の高いIPMモータを用いた、IPMモータ駆動電車のための高効率で安全な空転滑走再粘着制御法の提案である。IPMモータは、誘導電動機に比べて、コギングトルクなどのトルクリップルが大きい。特に、低コストで堅牢な集中巻きのIPMモータでは、トルクリップルは非常に大きくなる。そこで、高効率な集中巻きIPMモータのトルクリップルによる振動と電車の台車振動系の振動の両者の影響をほとんど受けずに接線力を推定する新しい外乱オブザーバを構成する。この空転滑走再粘着制御系に対して、等価実験と通勤電車車両モデルの計算機シミュレーションによる解析で、IPMモータ駆動電車のための高効率で安全な空転滑走再粘着制御を開発する。地球温暖化を防ぐためには、大都市の多い日本では、通勤電車のさらなる高効率化及び省エネルギー化を推進して行く必要がある。通勤電車をIPMモータで駆動した方が、効率面で有利である。したがって、IPMモータの速度センサレスベクトル制御が確立されてきたので、通勤電車へのIPMモータの適用に向けた研究開発成果が期待されている。しかしながら、IPMモータは、誘導電動機に比べて、コギングトルクなどのトルクリップルが大きい。そこで、トルクリップルと台車振動の影響を解決し、IPMモータ駆動電車のための高効率で安全な空転滑走再粘着制御を開発する。そこで、本研究課題では、外乱オブザーバにより安全で高速な接線力推定を実現し、世界に例のない「高効率で安全なIPMモータ駆動通勤電車のための空転滑走再粘着制御系」を実現することを目的としている。1年目の平成20年度は、先ず、IPMモータ(IPMSM)を搭載させた場合の諸特性を、IPMモータの実験結果と数値シミュレーション結果によって取得する。平行カルダン方式の台車試験装置にIPMモータと誘導電動機をそれぞれ装着させた場合の空転再粘着制御性能の比較を数値シミュレーション結果によって検証する。空転滑走再粘着制御系の試験装置の構造を想定して、数値シミュレーションを行った。「力覚フィードバック」研究グループは、高次外乱オブザーバを構築して、トルクリップルと台車振動の両者の影響を極力受けない接線力推定値フィードバックを確立させた。「運動制御と感覚」研究グループは、通勤電車車両1両の計算機シミュレーションに基づく解析結果から、IPMモータのインバータ個別制御方式による電車車両の安全性の評価を、従来の誘導電動機方式(1インバータ複数誘導電動機駆動方式)と比較して行った。2年目の平成21年度は、サーボモータによるトルクシミュレータにIPMモータを直結させた台車模擬実験装置を新たに構築し、このトルクシミュレータに台車試験装置の粘着特性と振動特性を模擬させる。そのために、2年目の平成21年度では、台車試験装置における空転滑走再粘着制御時のトルク応答の実測値に基づいて、トルクシミュレータへのデータベース化を行う。「空転再粘着IPMモータによるDDM(D__-irect D__-rive M__-otor)駆動方式の模擬台車試験装置において、提案する外乱オブザーバによる接線力推定値フィードバックの空転滑走再粘着制御の基礎実験を行う。以上は、「空転滑走再粘着制御」研究グループと「力覚フィードバック」研究グループの両方が協力して行った。また、「運動制御と感覚」研究グループは、空転滑走再粘着制御系の等価実験結果と、通勤電車車両モデルの計算機シミュレーション結果を比較解析して、安全性と快適性の評価方法と評価指標を確立した。

したがって、IPMモータの速度センサレスベクトル制御が確立されてきたので、通勤電車へのIPMモータの適用に向けた研究開発成果が期待されている。しかしながら、IPMモータは、誘導電動機に比べて、コギングトルクなどのトルクリップルが大きい。特に、低コストで堅牢な集中巻きのIPMモータでは、トルクリップルは非常に大きくなる。そこで、トルクリップルと台車振動の影響を解決し、IPMモータ駆動電車のための高効率で安全な空転滑走再粘着制御を開発する。そこで、本研究課題では、外乱オブザーバにより安全で高速な接線力推定を実現し、世界に例のない高効率で安全なIPMモータ駆動通勤電車のための空転滑走再粘着制御系」を実現することを目的としている。3年目の最終年度の平成22年度では、本研究課題で提案する「IPMモータ駆動次世代通勤電車ための空転滑走再粘着制御系」の効率性能と安全性能を、3年間の実験結果と計算機シミュレーション結果に基づいて、3つの研究グループが相互に連携をとり、比較検討及び解析して検証した。研究成果を社会に還元するために、電気学会やIEEE(アメリカ電気電子学会)の国内会議の口頭発表を行うと同時に、電気学会論文誌の学術論文を掲載させた。このようにして、本研究の意義と成果を広く国民と社会に発信した。
高齢者を対象とした内装木質化がもたらす心理・生理的効果に関する研究

2010(平成22)年に「公共建築物等における木材の利用促進に関する法律」が施行され、森林資源の有効活用や地域活性の観点から、公共建築物や住宅での木材利用が進んでいる。本研究課題では、2017(平成29)年度に、若年者と高齢者(男女各12名、計48名)を対象とし、乾燥方法や産地の異なるスギ材、ヒノキ材、合板のにおい評価実験を行った。におい評価実験では、閉眼状態で木材のにおいを直接嗅ぎ、強度、快不快度、容認性、印象評価を行った。2018(平成30)年度はこれらの実験結果について、より詳細な分析を進めた。SD法による印象評価の結果を用いて因子分析を行ったところ、第1因子は若年者、高齢者とも「心地よさ」因子で、第2因子は若年者が「刺激性」、高齢者は「濃厚さ」因子であった。若年者は刺激性の影響が大きいことが示唆された。また、天然乾燥材に対するにおい評価にも違いがみられ、高齢者の方がより好む傾向がみられた。これらの結果は、におい・かおり環境学会、室内環境学会等で研究報告を行った。2018(平成30)年度には今後の実験計画・準備も進めることができた。2019(令和元)年度に、内装木質化された実験室への入室が生理・心理反応に及ぼす影響について、年齢による違いを検討する予定である。内装木質化による生理・心理反応実験を行うための、実験室の調整等に時間がかかったが、2019(令和元)年の実験実施にむけて計画・準備を進めているところである。2019(令和元)年に、スギ材による内装木質化を行った実験室と対照室において、高齢者と若年者の在室時の心理・生理反応を比較する実験を行う予定である。実験に必要な物品の購入、調査票の準備などは2018(平成30)年度内に行った。2010(平成22)年に「公共建築物等における木材の利用の促進に関する法律」が施行されて以降、公共建築物等での木材利用が進んでいる。これまでにも、木材の有効活用などを目指し、内装木質化による心理的・生理的効果の検証は行なわれてきたが、健康な若年者を対象とした調査研究が多かった。本研究では、高齢化が進む中で、高齢者施設や住宅の内装木質化による効果を明らかにすることを目的とする。平成29年度には、若年者と高齢者(男女各12名、計48名)を対象とし、乾燥方法の異なるヒノキ材4種類、産地・乾燥方法の異なるスギ材9種類、合板2種類(計15種類)のにおい評価実験を行なった。におい評価では、強度、快不快度、容認性、印象評価を行なった。その結果、若年者(特に女性)は高齢者に比べて、木材のにおいについて不快側の評価をし、高齢者の方がより木材のにおいに対して親しみを持っていることが明らかとなった。また、木材の産地や乾燥条件によってもにおい評価結果には大きな差があり、特に天然乾燥または高温乾燥で刺激性を感じる場合に不快側の評価をされていた。快適側の評価がされていた材は、印象評価で「安心する」「親しみやすい」「集中できる」「落ち着く」といった様な効果を得ていることが明らかとなった。この様に、平成29年度には、木材のにおいによる効果に着目し、若年者と高齢者の心理評価結果を比較してきたが、これらの結果を踏まえて、平成30年度には、木材の見た目やにおいに対する生理的反応についても検証していく予定である。平成29年度には、若年者、高齢者を対象としたにおい評価実験を実施し、年齢によるにおい評価や嗜好性の違いを把握することができた。この結果を元に、引き続き、内装木質化による効果検証を進めていく。平成29年度には、木材のにおいによる効果に着目し、若年者と高齢者の心理評価結果を比較してきた。

これらの結果を踏まえて、平成30年度には、若年者と高齢者を対象とし、木材の見た目やにおいに対する心理・生理実験を実施する予定である。主観評価と生理反応との関連性や、におい以外の見た目や触感等の影響についても検討していく。2019(令和元)年に、スギ材による内装木質化を行った実験室と対照室において、高齢者と若年者の在室時の心理・生理反応を比較する実験を行う予定である。実験に必要な物品の購入、調査票の準備などは2018(平成30)年度内に行った。当初、2018(平成30)年度に、実験室の内装木質化による生理・心理実験を行う予定であったが、実験室の調整等に時間がかかり、計画に遅れが生じた。実験に必要な物品の購入、調査票の準備などは2018(平成30)年度内に行ったが、一部を繰越し、2019(平成31)年度に実験を実施することとした。
成人看護学実習における看護技術教育プログラムの開発とその評価

本研究の目的は看護学生の看護技術力および看護実践能力を高めるために、成人看護学急性期実習の実習前教育としてシミュレータ教材を用いて看護技術習得教育プログラムの開発を行うことである。対象は急性期看護学実習の実習開始前の学生65名である。方法は看護技術習得プログラムとして作成した「全身麻酔で手術を受けた患者の術後管理」技術項目30項目をシミュレータ教材を用いて実施し、学生の実施状況と実習場面で有用性を調査した。結果は、術後管理技術30項目中、学生が実習中に受け持ち患者に実施できた技術が80%以上であった項目は26項目あり、多くの術後管理技術を患者に提供できていたことが分かった。「血圧測定」、「疼痛の確認」は全ての学生が実施できていた。また実践に際しすべての学生が「役立った」技術は、「呼吸音聴取の順序」、「腹部の聴診」、「悪心・嘔吐の声かけ」、「ホーマンズサイン」であった。これにより実習前演習として実施した「全身麻酔で手術を受けた患者の術後管理」は,学生の実習に対する準備性を高め,看護技術力向上の一助となった。【平成20年度に実施した研究内容と成果】本研究は、看護学生の看護技術・実践能力を高めるために成人看護学実習の実習前教育として学生の看護技術習得教育プログラムの開発を行なうことを骨的としている。実施内容の第1段階として、看護学生の技術習得過程で重要となる技術を先行文献の検討をして看護技術項骨45項目を抽出した。第2段階として、文献検討の結果抽出した看護技術45項目について、臨床現場での必要性を明らかにするため、入職1年目の新卒看護師の技術取得状況の実態を調査した。また看護技術習得に影響を与える要因としてバーンアウト傾向および自己志向的完全主義傾向についても調査した。一方指導者・看護師長に対して新卒看護師に期待する技術到達度を調査した。調査の結果、看護技術45項目中新卒看護師が採用時までに習得していた技術は「ストレッチャー移送」「浣腸の実施」「血糖測定」が多かったが、採用時までに習得していた技術が一つもないと回答した者も半数以上いた。また卒後1年目では機会がなく実施したことがない技術が多く、未経験な技術を多く抱えたまま2年目を迎えていることがわかった。1年以内に一人でできない技術が多い者ほどバーンアウト傾向に陥っており、卒後1年間での技術教育の重要性が示された。指導者及び看護師長は、新卒看護師に採用時までに習得することを期待する技術はないと回答した者が多く、看護技術45項目のうち半数は1年以内での習得を期待していることが分かった。【研究の意義・重要性】新卒看護師の技術習得の実態と指導者や看護師長が臨床現場で実際に期待している看護技術項目が明らかになったことで、基礎教育においてどのような看護技術を重点的に指導していくべきかの基礎資料が得られたという点で本調査は大変意義が大きい。また新卒看護師、指導者、看護師長の3者の立場から看護技術習得に関する情報を得た点は独創的で重要性が高い。【平成21年度に実施した研究内容と成果】本研究は、看護学生の看護技術・実践能力を高めるために成人看護学実習の実習前教育として学生の看護技術習得教育プログラムの開発を行なうことを目的としている。看護学生の技術習得過程で重要となる技術について先行文献を基に検討し、看護技術項目45項目を抽出した。これらの看護技術の習得度を明らかにするため新卒看護師の技術習得状況の実態を調査した。また臨床現場での必要性を明らかにするため、指導者・看護師長に対して新卒看護師に期待する技術到達度と求める能力を調査した。調査結果から成人看護学実習前教育として学内演習で強化すべき技術項目についての示唆を得ることができ、成人看護学領域の研究者とともに実習前に実施する技術項目の検討のための資料となった。また、指導者・看護師長の新卒看護師に求める能力を知ることで、基礎教育から卒後教育への継続教育のあり方について考えることができた。次年度のシミュレーター教材を用いた実習前教育の実施ために設備整備と演習環境整備を行なった。【研究の意義・重要性】新卒看護師の技術習得の実態と指導者や看護師長が臨床現場で実際に期待している看護技術項目について、3者の立場から同時期に調査・分析した点はこれまでになく独創的である。

今後基礎教育においてどのような看護技術を重点的に指導していくべきか、そして継続教育に関するあり方を考える基礎資料となったことは大変意義がある。また学内演習において反復学習が可能なシミュレーター教材の使用は、臨地実習場面での学生の技術提供の場面や範囲が限られる中、ますます需要が高まる分野であり教育方法を検討し工夫していくことは重要である。1.平成22年度に実施した研究内容と成果本研究は看護大学生の看護技術・実践力を高めるために成人看護学実習の実習前教育として学生の看護技術習得教育プログラムの開発を行うことを目的としている。看護大学生の技術習得において重要となる看護技術を先行文献、臨床現場における実態調査をもとに成人看護学領域の研究者とともに検討した。そして、特に急性期看護学実習における周手術期患者の術後管理技術に関する看護技術を学内演習で強化すべき技術項目として設定した。シミュレータ教材(モデル人形)を用い術後管理が必要なシナリオを作成し状況設定を行い、学生の術後管理技術の実践を評価した。シナリオでは学生が臨地実習場面で遭遇しやすい開腹術を受けた直後の患者を設定し、より臨場感が持てるよう輸液ルートなどの各種チューブ類や心電図、酸素マスクの装着を行い実施した。学生の看護技術評価は23名で行い評価の信頼性を確保した。術後管理技術演習を実習直前に実施し評価したのち、実習後に臨床現場で受け持ち患者に応用できたかについて調査を行っており、現在調査継続中である。2.研究の意義・重要性急性期看護学実習では学生は1人の受け持ち患者を通して周手術期看護を実践する。受け持ち患者での術後管理は繰り返し経験する機会がないため学生の緊張度は高く、これまでは十分な実践に至らないことが多かった。術後管理は意識の確認、バイタルサインの測定、下肢の観察、創傷観察、患者への配慮等多くの重要な看護技術を含んでおり、異常の早期発見のために確実な技術を必要とする看護技術でもあるため実習前教育として位置づけ、学内演習で反復学習する意義は大きい。また、シミュレータ教材を使用することでいつでも学習が可能であり、学生自ら実習室で自己学習するなど学生の関心も高く、継続して学習に使用していくことが期待できる点でも重要な教育方法である。1.平成23年度に実施した研究内容と成果本研究は基礎教育課程における看護実践能力向上のために、成人看護学実習の実習前看護技術習得教育プログラムの開発を行うことを目的としている。成人看護学実習の特に急性期看護実習において周手術期患者の術後管理技術を実習前演習で強化すべき技術項目とした。技術項目は先行文献、臨床現場における実態調査をもとに成人看護学領域の研究者とともに検討し、術後管理に関わる30項目の技術を設定した。(1)意識レベルの確認3項目(2)循環状態の観察6項目(3)呼吸状態の観察7項目(4)消化器症状の観察2項目(5)疼痛の確認1項目(6)創部観察1項目(7)下肢観察4項目(8)静脈ライン1項目(9)カテーテル観察2項目(10)プライバシー・実施順序3項目である。
カーボンナノチューブの光反応を用いたカイラリティー分離

カーボンナノチューブのカイラリティー選択的な光励起が可溶化剤の置換を引き起こす系の最適化をめざして、カーボンナノチューブを可溶化しているコール酸とDNAの置換反応の定量的評価を行った。コール酸可溶化カーボンナノチューブにDNAを添加していくと定量的な置換反応が起こる事を見いだした。この反応は1本のカーボンナノチューブにコール酸とDNAがある割合で同時に吸着するというものではなく、コール酸可溶化カーボンナノチューブとDNA可溶化カーボンナノチューブが入れ替わる置換反応である事が明らかになった。この置換反応の平行定数を温度に対してプロットする事により、置換に伴うエンタルピー変化とエントロピー変化を見るもる事に成功した。解析によると、この置換反応は吸熱的であり、DNAの吸着に伴うエントロピー増大がドライビングフォースである事がわかった。また、これらのパラメータはカイラリティーに依存しており、カイラリティー分離を実現するにはどのような可溶化剤を用いるべきかの指針を立てる事ができるものであった。可溶化カーボンナノチューブの可溶化剤の置換反応を定量的な熱力学パラメータを用いて議論した系はこれまでに例が無く、この成果を踏まえて可溶化剤置換反応やカイラリティー分離の設計が可能になると期待される。本研究によって確立された手法によって各種可溶化剤とカーボンナノチューブの相互作用を定量的に評価することが可能である。本研究はカーボンナノチューブと可溶化剤の相互作用を網羅的に評価する手法を見いだしたという意味で、真に萌芽的な研究である。SWNTを熱応答性の分子で可溶化し、レーザー照射前後で密度がどのように変化するかを密度勾配遠心分離によって明らかにすることを試みた。各種可溶化剤を利用して密度変化(バンド位置変化)ができるだけ大きくなるように最適化した。所属研究室所有のOPOレーザー(Spectra Physics製)を利用した。本レーザーは800-2300nmの範囲で任意のパルス光が得られ、かつ全波長領域で10mJ/pulse以上の出力を有している。可溶化SWNTのS1バンド(900-1400nm)の励起し、SWNTを選択的に「加熱」することを試みた。DNAで可溶化したSWNTとコール酸で可溶化したSWNTを用意し、それぞれの可溶化剤がどのような濃度で入れ替わるかを検討した。SWNT表面に吸着したDNAをコール酸で置換するには約3mMのコール酸が必要であることがわかった。コール酸をDNAで置き換える場合は約10μMのオリゴDNAが必要であることがわかった。レーザー光によるSWNTの選択的な光反応も実現できることがわかった。さらに密度勾配遠心分離を行い、可溶化剤によってSWNTの溶液中の密度が大きく異なることもわかった。
神経因性疼痛増悪因子としてのアディポサイトカインに関する研究

<研究の目的>神経因性疼痛の病態の維持および増悪をアディポカインが担うという仮説を検証し、慢性疼痛と生活習慣病の関連を明らかにするとともに、新規治療標的分子の提示を目的とする。<実験方法>坐骨神経部分結紮(PSL)モデルマウスを用い、アディポカインシグナルの神経因性疼痛に及ぼす役割について行動薬理学的、生化学的および組織化学的手法を用いて解析を行った。<研究成果>PSL後の坐骨神経においてレプチンおよびアディポネクチンの発現増加が認められ、それらはいずれも神経上膜に分布する脂肪細胞に発現していた。PSLによりレプチンは主にマクロファージのJak2-STAT3経路を活性化し、炎症性メディエーターであるiNOS、MMP-9、COX-2およびケモカインの発現を増加させた。レプチン欠損マウスにおいてはPSL誘発アロディニアの不形成が認められ、坐骨神経へのレプチンの直接投与およびレプチン曝露マクロファージの移植により再びアロディニアが惹起された。また高脂肪食により高レプチン血症を呈するマウスにおいて痛覚閾値の低下およびPSL誘発アロディニアの増悪効果が認められた。一方、アディポネクチンおよびそのセカンドメッセンジャーであるAMPキナーゼの刺激薬を投与するとPSL誘発アロディニアが抑制された。<結論・意義>アディポカインの中でも、レプチンシグナルは神経因性疼痛の形成を促進性に調節し、アディポネクチンシグナルは神経因性疼痛の形成を抑制性に調節することが明らかとなった。これは生活習慣病基盤分子が慢性疼痛の病態に関与することを初めて見いだし、慢性疼痛の新規治療標的分子としてのアディポカインの可能性を提示するものである。<研究の目的>神経因性疼痛の病態の維持および増悪を脂肪細胞由来のアディポサイトカインが担うという仮説を動物実験により検証する。慢性疼痛と生活習慣病の関連性を明らかにするともに、新規治療標的分子を提示することを目的とする。<実験方法>坐骨神経部分結紮(PSL)モデルマウスを作製し、坐骨神経におけるレプチンの神経因性疼痛に及ぼす役割について行動薬理学的、生化学的および組織化学的手法を用いて解析を行った。<研究成果>PSL13日後の坐骨神経におけるウエスタンブロット解析により、レプチンの発現増加が認められた。レプチンの中和抗体を結紮後の坐骨神経周囲に投与すると、PSL誘発性触アロディニアが抑制された。さらに、レプチン欠損(ob/ob)マウスにおけるPSL誘発アロディニアは野生型マウスに比べて大きく減弱していた。レプチンに応答する細胞内シグナル伝達についてウエスタンブロット法により解析すると、PSL後7日間にわたるJak2-STAT3経路の活性化(リン酸化)が認められた。Jak2の阻害薬であるAG490を前処置すると、PSL誘発アロディニアをほぼ完全に抑制した。上記のレプチンシグナル関連分子の発現細胞を免疫組織化学的解析により解析したところ、坐骨神経周囲に存在する脂肪細胞にレプチンおよびその受容体、リン酸化STAT3が共局在していた。<結論・意義>脂肪細胞由来レプチンシグナルの阻害によりPSL誘発アロディニアが抑制された。これは申請者らの仮説を強く裏付けるものであり、新規性・独創性の高い研究を継続して展開できる。
唾液メタボローム解析による消化器癌診断法の確立

唾液を用いたメタボローム解析を行い膵癌のスクリーニング用マーカーの探索を行った。健常者、慢性膵炎、膵癌の唾液中代謝物をCE-TOFMSを用い網羅的に解析を行った。同一患者から血清も採取し、同様にメタボローム解析を実施した。さらに、膵癌切除症例11例の唾液も採取し術前後の変化を比較した。CE-TOFMSにより唾液中の288代謝物の同定・定量が可能であった。膵癌症例の唾液中で健常者に比し顕著に濃度が上昇する代謝物が存在した。ロジスティック回帰分析で、ROC曲線以下の面積が0.87(唾液)と0.89(血清)の精度で膵癌を健常者と慢性膵炎から鑑別が可能であった。膵癌切除後に代謝物の濃度は低下した。CE-TOFMS(キャピラリー電気泳動・飛行時間型質量分析装置)は,解糖系,ペントースリン酸経路,TCA回路に代表される中心炭素代謝や核酸合成,アミノ酸の生合成・分解に関与する代謝物群など,エネルギー代謝に関連する主要な代謝物の大部分であるイオン性物質の測定を得意とする。このため、これらの代謝異常が多く見られる癌の研究や代謝レベルでのバイオマーカー探索に最適な方法であることを実証した。難治癌である膵癌の治療成績は未だ不十分であり、膵癌の非外科切除例の生存期間中央値は一年に到達していない。膵癌の治療成績を改善するためには、外科切除が可能な早い病期での癌診断が決定的に重要である。従来とは異なる新規開発技術を用い、低侵襲で簡便かつ安価な測定方法の確立が急務である。膵癌患者の唾液メタボローム解析を行った。健常者(10例)、慢性膵炎(12例)、膵癌(45症例、StageI:1例、II:4例、III:7例、IVa:15例、IVb:18例)の唾液中代謝物をCE-TOFMSを用い網羅的に解析した。主成分分析したところ、健常者と膵癌では主成分で有意差が得られた(P=0.0111)。同定された代謝物質から単一物質Xに着目した。膵癌切除症例における代謝物Xの濃度は、術前5.37±9.27μM、術後1.54±1.89μMで、11例中8例で低下、2例で上昇、1例は術前・術後も検出されなかった。【目的】血液を用いた膵癌の早期診断には、膵酵素およびCA19-9、DUPAN-2、SPAN-1などの腫瘍マーカーが活用されている。他のオミックスより表現系に近い特徴があり、このメタボロミクスを癌診断に応用し膵癌の早期診断法を確立する取り組みを進めている。【方法】膵癌31例、慢性膵炎7例、嚢胞性膵腫瘍5例、胆道癌10例、その他膵胆道系疾患の血液サンプルを使用した。また対象として20例の健常者血液を用いた。CE-TOFMS(キャピラリー電気泳動・飛行時間型質量分析装置)を用い主要な代謝物の大部分であるイオン性物質を網羅的に解析した。同時に血清腫瘍マーカー(CA19-9、SPAN-1、DUPAN-2、CEA)を測定した。【結果】CE-TOFMSにより、血中から約450の代謝産物を検出し、その内150物質を同定した。膵癌患者と健常者間で統計的有意差を認めた代謝産物は27物質で、膵癌で上昇したのは5物質であった。Span-1、CA19-9ではfalse negativeとなる症例が認められたが、これら腫瘍マーカーに特徴的な代謝産物を組み合わせることにより、false negative症例を減らすことが可能となった。慢性膵炎と膵癌との比較では、CA19-9、SPAN-1とDUPAN-2とを組み合わせて解析したがAUCは0.9517にとどまった。一方、ある代謝物質と一つの腫瘍マーカーとを組み合わせたところAUCは1となり、ほぼ100%膵癌との鑑別が可能であった。【結語】血液をサンプルとしたCE-TOFMSを基盤としたメタボローム解析により膵癌に特徴的な代謝産物を抽出した。さらに膵癌と慢性膵炎との鑑別が腫瘍マーカーと組み合わせることにより可能となった。

CE-TOFMSは極めて低容量(10μL)の検体で低濃度の代謝産物を高い解像度で安定して網羅的に一斉に検出・定量することが可能である。東京医科大学八王子医療センター、東京医科大学、杏林大学医学部、山梨大学医学部で研究班を組織し、低侵襲に収集できる唾液を用いたメタボローム解析を行い膵癌のスクリーニング用マーカーの探索を行った。健常者(10例)、慢性膵炎(12例)、膵癌(45症例、StageI:1例、II:4例、III:7例、IVa:15例、IVb:18例)の唾液中代謝物をCE-TOFMSを用い網羅的に解析を行った。同一患者から血清も採取し、同様にメタボローム解析を実施した。さらに、膵癌切除症例11例の唾液も採取し術前後の変化を比較した。CE-TOFMSにより唾液中の288代謝物の同定・定量が可能であった。膵癌症例の唾液中で健常者に比し顕著に濃度が上昇する代謝物が存在した。主成分分析したところ、健常者と膵癌では主成分で有意差が得られた(P=0.0111)。複数の代謝物を組み合わせたロジスティック回帰分析で、ROC曲線以下の面積が0.87(唾液)と0.89(血清)の精度で膵癌症例を健常者と慢性膵炎から見分けることが可能であった。同定されたマーカー用の代謝物質からポリアミンの一物質に着目した。膵癌切除症例における代謝物Yの濃度は、術前5.37±9.27μM、術後1.54±1.89μMで、11例中8例で低下、2例で上昇、1例は術前・術後も検出されなかった。唾液中から膵癌に特徴的なバイオマーカーを同定した。症例を増やし感度と特異度を引き続き検証している。唾液バイオマーカーのポリアミンは血清のメタボローム解析から得られた代謝物のバイオマーカーとは全く異なる物質であった。ポリアミンは細胞増殖に関わる回路で産生される物質であり、このことから細胞増殖が亢進した癌細胞から排出された物と推察される。癌細胞を代謝から理解しようとする研究も活発化しており、代謝に関わる物質の制御が癌治療法の開発につながる可能性もある。消化器外科唾液中から膵癌に特徴的なバイオマーカーを同定した。代謝物Xに関しては東京医科大学及び慶應義塾大学から現在特許申請された(特願2013-223738)。候補のバイオマーカーをさらに簡便で精度の高い方法で測定する技術を開発し、例えばリトマス試験紙のように舐めれば診断できるような測定方法を企業と伴に開発する準備に取りかかっている。膵癌患者の血液を用い以下のような結果が既に得られた。すなわち、CE-TOFMSにより、血中から約450の代謝産物を検出し、その内150物質を同定した。膵癌患者と健常者間で統計的有意差を認めた代謝産物は27物質で、膵癌で上昇したのは5物質であった。Span-1、CA19-9ではfalse negativeとなる症例が認められたが、これら腫瘍マーカーに特徴的な代謝産物を組み合わせることにより、false negative症例を減らすことが可能となった。慢性膵炎と膵癌との比較では、CA19-9、SPAN-1とDUPAN-2とを組み合わせて解析したがAUCは0.9517にとどまった。一方、ある代謝物質と一つの腫瘍マーカーとを組み合わせたところAUCは1となり、ほぼ100%膵癌との鑑別が可能であった。これらの結果からメタボローム解析から癌を診断するという本プロジェクトの仮設が実現可能であることが証明された。既に膵癌患者から血液のみならず唾液も採取しており、唾液サンプルを用いて代謝物を網羅的に解析するメタボローム解析により、血液同様に膵癌診断が可能かの検討を開始している。順調にプロジェクトが進行し、唾液を用いた解析結果の一部が明らかになっている。
種々のナノシート材料を駆使した超薄膜型水処理膜の創製

本研究では種々の2次元ナノシート材料を積層した高い分離機能を有する超薄膜型水処理膜の開発を行う.異なる機能性を有するナノシートを組み合わせたナノシート複合積層膜を作製し,各ナノシート種の表面構造を活かした協奏的2次元チャネルを形成させ,高い構造安定性と共に,優れた透過性と分離性を両立しうる革新的ナノシート分離膜の設計手法を構築する.本研究では種々の2次元ナノシート材料を積層した高い分離機能を有する超薄膜型水処理膜の開発を行う.異なる機能性を有するナノシートを組み合わせたナノシート複合積層膜を作製し,各ナノシート種の表面構造を活かした協奏的2次元チャネルを形成させ,高い構造安定性と共に,優れた透過性と分離性を両立しうる革新的ナノシート分離膜の設計手法を構築する.
膜タンパク質に対する新規薬剤化合物の統計熱力学に基づく高速スクリーニング法の開発

創薬探索技術のタンパク質ー化合物結合の理論的評価には溶媒のエントロピー効果が考慮されていない。木下らが水溶性タンパク質の構造形成や、その他の溶質との複合体形成において、水の並進配置エントロピーの概念により説明してきたことから、その重要性は高い。本研究では、創薬探索のために、膜タンパク質ー化合物間の結合自由エネルギー関数(FEFbind)の開発を開始する。FEFbindには水中における結合に伴う、水の並進配置エントロピー利得と溶質の構造エネルギーの変化量を考慮している。さらにFEFbindに基づき、化合物とのスクリーニング系FEF-Screeningを開発する。GPCRに対して106107個の化合物について探索を行い、実験的検証を行う。
複製可能アデノウイルス導入骨髄間葉系幹細胞による新しい消化器癌治療法の開発

本研究では、骨髄間葉系幹細胞(MSC)を複製可能アデノウイルスのvehiclesとして用いたin vivo腫瘍ターゲッティング療法を開発することを目的とした。各種消化器癌に対してMSCが実際に腫瘍局所へ特異的かっ効率的に集積できるか否かにつき検討した。またteton systemを組み込んだ複製可能アデノウイスルの作製を試みた。(1)in vivoマウス腫瘍モデルでの基礎的検討-MSCの腫瘍集積性の検討各種消化器腫瘍細胞として、MKN28,MKN45などの胃癌細胞株やhuh7,Hep3Bなどの肝臓癌細胞株を用いた。これらの細胞をnude mouseに対し皮下接種し生着後に1×10^5に調整したMSCを20日間に3回尾静脈投与した群と直接腫瘍内投与する群を設定した。さらにその2週間後に全身の臓器を含め摘出し凍結固定した。これらについて蛍光顕微鏡や坑MSC抗体(A02)を用いて腫瘍内に集積したMSCの割合と分布を検討した。全身の臓器および腫瘍を摘出し検討したところ、いずれも腫瘍特異的なMSCの集積がみられた。とくにHuH7において著明な集積がみられた。自らの複製に必要なEIAを癌特異的プロモーター(AFP)で制御し、しかもp53を不活化するE1B-55Kを欠失させた構造を有する複製可能アデノウイルスAdAFPep/Repを作製した.本virusを改変しE1Aの発現をteton systemで制御するためTREとその下流にAFPepの転写因子であるHNF-1遺伝子を組み込んだアデノウイルスを作成しこれらをMSCに感染させたところ、Doxycycline添加により効率よく複製を開始した。これを用いin vivoでの有効性につき検討を行っている。以上のことから、各種消化器腫瘍の移植マウスモデルにおいて、MSCは腫瘍に集積可能でありこれにtet on systemで制御したAdAFPep/Repを搭載するシステムが可能であることが示された。1.目的本研究では、骨髄間葉系幹細胞(MSC)を複製可能アデノウイルスのvehiclesとして用いたin vivo腫瘍ターゲッティング療法を開発することを目的とする。平成15年度は、各種消化器癌に対してMSCが実際に腫瘍局所へ特異的かっ効率的に集積できるか否かにつき検討した。2,方法と結果(1)in vivoマウス腫瘍モデルでの基礎的検討-MSCの腫瘍集積性の検討各種消化器腫瘍細胞として、MKN28,MKN45などの胃癌細胞株やhuh7,Hep3Bなどの肝臓癌細胞株を用いた。これらの細胞をnude mouseに対し皮下接種し生着後に1x10^5に調整したMSCを20日間に3回尾静脈投与した群と直接腫瘍内投与する群を設定した。これらについて蛍光顕微鏡や坑MSC抗体(AO2)を用いて腫瘍内に集積したMSCの割合と分布を検討した。自らの複製に必要なE1Aを癌特異的プロモーター(AFP)で制御し、しかもp53を不活化するE1B-55Kを欠失させた構造を有する複製可能アデノウイルスAdAFPep/Repを作製した.本virusを改変しE1Aの発現をteton systemで制御するため,現在、TREとその下流にAFPepの転写因子であるHNF-1遺伝子を組み込む検討を行っている。3.結語各種消化器腫瘍の移植マウスモデルにおいて、MSCは腫瘍に集積可能であることが明らかになった。今後、MSCにAdAFPep/Repをtet on systemで制御するシステムの検討を行う。

以上のことから、各種消化器腫瘍の移植マウスモデルにおいて、MSCは腫瘍に集積可能でありこれにtet on systemで制御したAdAFPep/Repを搭載するシステムが可能であることが示された。
ミッドカインの動脈硬化新生内膜形成への関与の解明

新生内膜の形成は、動脈硬化や冠動脈形成術後の再狭窄において認められる共通した現象である。新生内膜形成を抑制するための新たなターゲットとして、我々は、ミッドカイン(MK)-好中球走化性活性をもつヘパリン結合性成長因子-の新生内膜形成における役割を検討した。ラット頚動脈balloon injuryモデルにおいて、MKは新生内膜の形成とともにその発現が増加した。マウス頚動脈結紮モデルでは、新生内膜形成はMK(-/-)マウスにおいて著明に減少していた。MK(-/-)マウスの頚動脈を結紮し、MKタンパク質を持続注入すると、新生内膜肥厚は再び観察された。MK(-/-)の傷害血管壁においては、白血球ことにマクロファージの浸潤が著明に抑制されていた。In vitroにおいては、MKはマクロファージおよび血管平滑筋の遊走を促進した。これらのことより、新生内膜形成においてMKは重要な役割を果たしていることが示唆された。更に、我々は冠動脈疾患・不整脈・先天性心疾患・弁膜症・心臓神経症患者で冠動脈造影検査を受けた連続235例の患者においてMKの血中濃度を測定し、MKの血中濃度と冠動脈病変の重症度との関連について検討した。冠動脈病変の重症度はGensini scoreを用いて評価した。Gensini score<10(n=73)の正常群・10≦Gensini score<40(n=72)の軽度冠動脈病変群・40≦Gensini score<80(n=52)の中等度冠動脈病変群・80≦Gensiniscoreの高度度冠動脈病変群(n=38)のMK血中濃度はそれぞれ0.242ng/ml,0.221ng/ml,0.220ng/ml,0.466ng/mlであり、高度冠動脈病変群においてMK値が高かった。次に、冠動脈疾患患者において経皮的冠動脈形成術(POBA)を施行した69例をMK血中濃度により2群に分類(L群:MK<0.25ng/ml,n=51,H群:MK≧0.25ng/ml,n=18)、PTCA後の再狭窄率について比較検討した。6カ月後のre-study時の再狭窄率はL群で33.3%、H群で61.1%でH群において再狭窄率が高かった(p=0.040)。以上のことより、MKは動脈硬化病変・冠動脈硬化病変・新生内膜肥厚の進展に重要な役割を果たしていることが示唆され、MKの発現制御により冠動脈形成術後の血管再狭窄率を減少させることが可能であると考えられた。ミッドカイン(MK)は、分子量13,000のヘパリン結合性成長因子であり、プレイオトロフィン(PTN/HB-GAM)と約50%のホモロジーを有する。MKとPTNはこれまでに知られている種々の成長因子とは異なる独立した新たなファミリーを形成していることが明らかになっている。MKの生物活性は多岐にわたり、神経栄養生長様活性、線溶系亢進、細胞のトランスフォーメイション能などの多数の機能が明らかになっている。私たちは、MKの新たな機能として、動脈血管壁における新生内膜形成機能を見いだした。すなわち、ラット頚動脈バルーン障害モデルにて障害を受けた部位での血管内皮細胞や血管平滑筋にMKが発現してくることを見いだした。MKの発現はPT-PCRおよびウエスタンブロットにて、血管障害後約7日目にピークを認めた。またMK(-/-)のマウスを用いた総頚動脈結紮モデルにて新生内膜肥厚モデルを作成したところ、MK(-/-)のマウスでは新生内膜肥厚がほぼ完全に抑制されることを見いだした。さらに、MK(-/-)のマウスにMKを持続浸透圧ポンプにて注入したところ、新生内膜肥厚は回復することも見いだした。新生内膜肥厚は回復はヒトアルブミンの持続注入では認められないことから、MKが動脈の新生内膜肥厚や血管内径の狭窄に中心的な役割を果たしていることを見いだした。現在、以上の基礎的データにもとづいて、狭心症・心筋梗塞および不整脈の診断目的にて心臓カテーテル検査を受けた患者約300名より血漿を採取、血中のMKの濃度を測定しMKの濃度と疾患および冠動脈の重症度との相関について比較検討中である。

更に、我々は冠動脈疾患・不整脈・先天性心疾患・弁膜症・心臓神経症患者で冠動脈造影検査を受けた連続235例の患者においてMKの血中濃度を測定し、MKの血中濃度と冠動脈病変の重症度との関連について検討した。冠動脈病変の重症度はGensini scoreを用いて評価した。Gensini score<10(n=73)の正常群・10≦Gensini score<40(n=72)の軽度冠動脈病変群・40≦Gensini score<80(n=52)の中等度冠動脈病変群・80≦Gensiniscoreの高度度冠動脈病変群(n=38)のMK血中濃度はそれぞれ0.242ng/ml,0.221ng/ml,0.220ng/ml,0.466ng/mlであり、高度冠動脈病変群においてMK値が高かった。次に、冠動脈疾患患者において経皮的冠動脈形成術(POBA)を施行した69例をMK血中濃度により2群に分類(L群:MK<0.25ng/ml,n=51,H群:MK≧0.25ng/ml,n=18)、PTCA後の再狭窄率について比較検討した。6カ月後のre-study時の再狭窄率はL群で33.3%、H群で61.1%でH群において再狭窄率が高かった(p=0.040)。以上のことより、MKは動脈硬化病変・冠動脈硬化病変・新生内膜肥厚の進展に重要な役割を果たしていることが示唆され、MKの発現制御により冠動脈形成術後の血管再狭窄率を減少させることが可能であると考えられた。
超短パルス発生への適用を目指した傾斜型擬似位相整合デバイスの研究

従来の擬似位相整合光波長変換素子では困難な超大口径化を実現する、傾斜型の分極反転構造を持つ素子を提案し、その作製および光パラメトリック波長変換による光学評価を行い、その有効性を確認した。併せて、世界で初めて10mm厚の擬似位相整合素子を実現し、これを用いたジュール級エネルギーの光パラメトリック発振を実現するなど、擬似位相整合素子の大口径化を進めた。本研究は、傾斜型の擬似位相整合(Quasi Phase Matching, QPM)構造を備えた超大口径の非線形光学デバイスの実現と、その超短パルス発生への適用を最終目的とし、初年度である平成22年度は、以下に示すように、主に材料検討および条件探索を実施した。・用いる強誘電体結晶として、従来のMg添加コングルエント組成ニオブ酸リチウム(MgLN)および、近年開発され、過去に実際に物性値評価等を行ったMg添加コングルエント組成タンタル酸リチウムについて比較検討を行い、物性値および過去の利用実績からMgLNを選択した。・波長1.064ミクロンレーザー光励起の光パラメトリック発振に適した、結晶内部における実効反転周期30ミクロンを実現可能で、QPM素子口径拡大に適した結晶傾斜角度として、65°を選択し、周期構造形成条件を探索した結果、結晶厚2mmまでは良好な周期構造を形成できる条件を見出した。初年度の結果をもとに、次年度以降は実際に傾斜型QPM素子を作製し光学実験を実施してその有効性を実証する予定である。本研究は、傾斜型の擬似位相整合(Quasi Phase Matching,QPM)構造を備えた超大口径の非線形光学デバイスの実現と、その超短パルス発生への適用を最終目的とし、研究2年目である平成23年度は、以下に示すように、主に実際の素子作製と基本的評価を実施した。・前年の検討結果をもとに、用いる強誘電体結晶としてMg添加コングルエント組成ニオブ酸リチウム(MgLN)を選択し、実用的な利用形態や非線形光学波長変換における効率等を考慮した結果、QPM素子口径拡大に適した結晶傾斜角度65°、結晶厚2mm、結晶内部分極反転周期約30ミクロンの条件で、素子作製を行い、この後の光学実験での利用に供しうる素子を実現することができた。・光学実験による評価を実施するため、作製した傾斜型QPM素子の両入出力面を光学研磨し、波長1.064ミクロンレーザー光(パルス幅35ピコ秒)励起の光第二高調波発生による素子面内評価を行った。その結果、作製した素子面内において、8mm×11mm以上の有効開口が実現できていることを確認した。これは従来我々が実現していた5mm厚QPM素子を用いて作製できる素子開口サイズを大きく凌駕するものであり、傾斜型QPM構造による超大口径QPM素子実現の可能性を確信させるものである。本年度の結果をもとに研究最終年度である次年度では、光パラメトリック波長変換実験を行うことで傾斜型QPM索子の超短パルス発生への適用可能性を検討する。禽本研究では、傾斜型の擬似位相整合(Quasi Phase Matching, QPM)構造を備えた超大口径の非線形光学デバイスの実現と、その超短パルス発生への適用を目的とし、研究最終年度である平成24年度は、主として以下に示す光学実験による大出力光パラメトリック波長変換実験を行った。・前年までの結果で得られた、厚板のMg添加コングルエント組成ニオブ酸リチウム(MgLN)結晶への分極反転構造形成条件探索を元に、世界で初めて厚み10mmのMgLN結晶に反転周期30ミクロンの分極反転構造を形成することに成功した。この周期は、波長1.064ミクロンレーザー光励起の光パラメトリック波長変換に適したものである。・作製した10mm厚のQPM素子を用い、波長1.064ミクロンレーザー光(パルス幅10ナノ秒)励起の光パラメトリック発振実験を行い、励起709mJ時に全出力540mJという高出力・高効率波長変換を実現した。これにより、従来に比して4倍の入力および出力エネルギーが取扱可能となった。・傾斜型QPM素子(結晶厚2mm、傾斜角65゚、結晶内部分極反転周期約30ミクロン)による光パラメトリック波長変換評価では、現状の素子厚・励起用光源(パルス幅35ピコ秒、波長1.064ミクロン)では実験に不十分という結果が得られた。これは、今後、素子の積層化(=長尺化)および励起光源の変更で対処・評価を継続する予定である。以上、3年間の本研究により、傾斜型大口径QPM素子の実現、および10mm厚垂直型QPM素子の実現および高出力光パラメトリック発振の実証という成果が得られた。全3年計画である本研究は、当初計画にしたがい、初年度に傾斜構造素子実現のための材料および作製条件の探索、2年目に実際の素子作製と基本的評価を、順調に実施してきている。このことから、2年目までは当初計画をほぼ完全に達成していると言える。24年度が最終年度であるため、記入しない。

最終年度である平成24年度では、主にこれまでに作製および初期評価を行ったデバイスを利用して、光パラメトリック波長変換実験による特性評価を実施する予定である。実験にあたっては、既存の1ミクロンピコ秒パルスレーザー(パルス幅35ピコ秒)を主として用い、出力の空間特性やスペクトル特性を表かする。これに加え研究代表者の所属するグループにて開発・研究を行っている小型高輝度のマイクロチップレーザー(360ピコ秒)も利用することで励起パルス幅依存性等の評価も実施する。以上により、傾斜型擬似位相整合素子の有効性を確認する。24年度が最終年度であるため、記入しない。