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情報化の下での官庁統計の新たな可能性の研究

小田克起氏(経済企画庁国民所得部国民経済計算調査室長)「グリーンGDPについて」第5回1995年10月21日川崎能典氏(統計数理研究所)「ベイズ型季節調整報について」木村武氏(日本銀行調査統計局)「センサス局X-12-ARIMAについて」第6回1995年11月18日工藤弘安氏(元成城大学経済学部教授)「欧州におけるレジスター・ベースの統計」大林千一氏(総務庁統計局国勢統計課長)「住民基本台帳および国勢調査による人口移動の統計的把握について」第7回1995年12月9日岩本泰志氏(京都大学経済研究所助教授)「『家計調査』と『国民経済計算』における家計貯蓄率の乖離について」前田芳昭氏(国民金融公庫総合研究所調査課主任)「『国民経済計算』と『家計調査』の家計貯蓄率の乖離について」第8回1996年1月20日腰原久雄氏(横浜国立大学経済学部教授)「新中長期構想と地方の統計」林周二氏(明治学院大学経済学部教授)「統計審議会の新中長期構想について」今回の研究の成果として、次の諸点が明らかとなった。(1)統計調査の早期化は、技術的には現時点でも可能である。例えば実査段階でのコンピュータを利用した面接調査・電話調査、ネットワークを利用した調査結果の回収・公表や入力・審査作業の軽減等である。このうち実査段階におけるコンピュータやネットワークの利用はほとんど浸透していない。また公表に関しても、既存の集計結果を画面表示しただけで、必ずしも期待に応えていない事例が多い。(2)業務統計の利用に関して、特にデンマークにおけるレジスターベースの統計利用の実態と日本の住民基本台帳を利用した人口移動の分析について検討した。デンマークでは、企業だけでなく世帯に関しても業務上集められた情報が統計作成に活用されている。両国では法律体系、社会保障制度が異なり、人口・経済の規模も違うので単純な移植は不可能であるが、負担の軽減という観点から、業務統計の利用を今後とも検討すべきである。(3)上記2点は、統計調査の負担をなるべく小さくし、その結果をできるかぎり有効に利用することである。現在プライバシー意識の高まりとともに、統計調査が困難になる一方で、社会の多様化にともなって従来とは違った統計データが求められている。それゆえ統計調査の効率化という、より広い観点からの研究が必要である。(4)統計調査の効率化を考える上で、今後ぜひとも検討が必要なのが既存の統計データのリンケージである。つまり異なる機関で分権的に行われている調査を水平的に結合して、ミクロデータの作成を可能とする技術である。特に企業統計について実現の可能性か高い。しかしながら、リンケージに必要なビジネスフレームの作成や効率的なコーディング、現行統計関連法規の再検討、分権的システムの見直し等、検討すべき課題は多い。以上の諸点に関して、今回の研究は問題点の解明・指摘であり、改善の具体策は未検討である。また研究の過程で(4)の新たな検討課題も明らかになった。
脳の形成と機能に重要な分泌タンパク質リーリンの機能解明と、その創薬への応用研究

リーリンは巨大な分泌タンパク質であり、発生期には神経細胞の層構造の形成に必須である。成体脳では、シナプス形成やシナプス可塑性を制御する。リーリンの機能低下は統合失調症やアルツハイマー病などの精神神経疾患の発症や増悪化に関与するとい考えられている。我々は、リーリンを特異的に分解・不活化するプロテアーゼ「ADAMTS-3」を世界で初めて同定し、その欠損マウスではリーリン機能が亢進していることを見いだした。さらに、ADAMTS-3の類縁分子「ADAMTS-2」も脳に発現し、リーリン不活化に寄与することを見いだした。これらプロテアーゼの欠損マウスを用いた解析を進めた結果、リーリンの効果増強が様々な効果を脳に及ぼすことを見いだした。特に、成体におけるADAMTS-3の減弱が、アルツハイマー病を改善することを見いだした。これらの効果がリーリン分解阻害による(他の基質に対する影響ではない)ことを検証するため、リーリンの分解部位に変異を導入したノックインマウスを作製した。このマウスではリーリンの分解が顕著に減少し、また、神経突起の伸長亢進やアルツハイマー病改善効果など、ADAMTS-3欠損と同様の表現型をもつことを確認した。ADAMTS-3欠損マウス、リーリン分解抵抗型ノックインマウス、リーリン欠損マウスの脳に発現する遺伝子を半網羅的に解析した結果、リーリンが一部のグリア細胞に影響する可能性を見いだした。これは、かなり以前に示唆されたことがあるアイデアであったが、現代の知識・技術を用いては解析されておらず、リーリン研究に新たな展開をもたらす可能性のあるものである。リーリン機能増強がアルツハイマー病を改善することを示すことができた。計画していた遺伝子改変マウスを全て完成させ、一部前倒しで実験を行うことができた。リーリン分解抵抗型ノックインマウスなどを用い、リーリン機能増強による疾患改善効果およびその分子メカニズムの解明を目指す。グリア細胞に対する影響は培養細胞なども用いて、詳細に解析する。リーリンは特定の神経細胞から分泌される巨大な分泌タンパク質であり、発生期には神経細胞の層構造の形成に必須である。成体脳では、シナプス形成やシナプス可塑性に関与する。近年、リーリンの機能低下が多くの精神神経疾患の発症や増悪化に関与するという報告が多くなされている。特に統合失調症や気分障害などの精神疾患は現代社会の最大の課題のひとつであり、その経済的損失は国内だけでも数兆円と試算されている。既存薬物が奏功しない患者も多く、脳の作動原理の理解に基づいた新規薬物の開発が切望されている。ADAMTS-2/3は阻害薬はリーリン機能を増強し、精神疾患の新規治療薬になると期待される。しかし、プロテアーゼ欠損マウスを用いた解析では、その効果がリーリン分解阻害を介しているとは証明できないので、リーリンの分解部位に変異を導入し、分解が顕著に低下するノックインマウスを作製した。このマウスでは脳の層構造に大きな変化は認められないが、一部の細胞位置が異常になることを見いだした。さらに、ADAMTS-3欠損マウス、上記ノックインマウス、リーリン欠損マウスの脳に発現する遺伝子を半網羅的に解析し、リーリンの機能の強さに応じて発現が変動する遺伝子を見いだした。リーリン分解酵素群の機能や意義についてはほぼ解析を完了し、論文を発表あるいは投稿することができた。また、リーリンの新たな機能を示唆する候補遺伝子を複数得ることができ、従来にない視点の研究が可能になった。

これは、かなり以前に示唆されたことがあるアイデアであったが、現代の知識・技術を用いては解析されておらず、リーリン研究に新たな展開をもたらす可能性のあるものである。リーリン機能増強がアルツハイマー病を改善することを示すことができた。計画していた遺伝子改変マウスを全て完成させ、一部前倒しで実験を行うことができた。作製した遺伝子改変マウスの脳構造や機能をさらに詳細に解析する。リーリンによって発現が変動する遺伝子について、その機能や影響を解析する。リーリン分解抵抗型ノックインマウスなどを用い、リーリン機能増強による疾患改善効果およびその分子メカニズムの解明を目指す。グリア細胞に対する影響は培養細胞なども用いて、詳細に解析する。
自閉スペクトラム症幼児の症状多様性に対応する生物学的指標の検討

MEGを用いて、身体の運動時に生じる、興奮・抑制系バランス(GABA系)を反映するGamma band oscillationを測定し、脳の特徴を数値化し、表現型多様性を表現する生理学的指標として評価した。幼児からストレスなく遺伝子サンプルを抽出するために、綿棒で頬粘膜を擦過して細胞を得ている。おおむね目標通りの被験者数にて研究を実施できた。つまり定型発達者と、ASDと診断された幼児計45名(37歳前後)を初年度にリクルートして、検査を実施した。金沢大学医学倫理委員会の承認のもと、本人および保護者に研究の内容を文書にて十分に説明した後に、文書にて同意を得て実施した。そして下記のように、社会性、認知機能、脳機能、遺伝子型についてのデータ収集を実施できている。社会性の成長過程の行動評価として、ADOSをもちいて行動観察を行い確認した。また養育者による社会性の評価を日本語版Social Responsiveness Scale-2で実施することで、日常生活における社会性の評価を行った。多動性については、ADHD Rating Scale-IVおよびStrengths and Difficulties Questionnaireを用いて反抗や反社会的行動などの行為面、集中力の欠如や多動性などの多動と不注意の問題を評価した。認知機能の評価はK-ABC(Kaufman Assessment Battery for Children )を実施した。MEGを用いて、身体の運動時に生じる、興奮・抑制系バランス(GABA系)を反映するGamma band oscillationを測定し、運動にかかわる脳の特徴を数値化し、表現型多様性を表現する生理学的指標として評価した。脳の特徴を数値化し、表現型多様性を表現する生理学的指標として評価した。令和元年度も同様に、分析に必要なサンプルを増やす。つまり定型発達者と、ASDと診断された幼児計40名(37歳前後)を初年度にリクルートして、データ収集を続ける。ひきつづき下記のように、社会性、認知機能、脳機能、遺伝子型についてのデータ収集を実施する。社会性の成長過程の行動評価として、ADOSをもちいて行動観察を行い確認する。また養育者による社会性の評価を日本語版Social Responsiveness Scale-2で実施することで、日常生活における社会性の評価を行う。多動性については、ADHD Rating Scale-IVおよびStrengths and Difficulties Questionnaireを用いて反抗や反社会的行動などの行為面、集中力の欠如や多動性などの多動と不注意の問題を評価する。認知機能の評価はK-ABC(Kaufman Assessment Battery for Children )を実施する。MEGを用いてこれまでに評価してきた、運動系、聴覚系、視覚系についての脳の特徴を数値化し、表現型多様性を表現する生理学的指標として評価する。さらに、脳内ネットワークをグラフ解析をもちいて、数値化する。幼児からストレスなく遺伝子サンプルを抽出するために、綿棒で頬粘膜を擦過して細胞を得て、DNAを増幅し、解析を進める。得られた所見を、国際論文として発表する。社会性の成長過程の行動評価として、分担研究者であるライセンス保持者である分担研究者が国際標準化された評価方法であるADOSをもちいた行動観察を行い確認した。MEGを用いて、興奮・抑制系バランス(GABA系)を反映する40Hz聴覚応答を測定し、脳の特徴を数値化し、表現型多様性を表現する生理学的指標として評価した。目標通りの被験者数にて研究を実施できた。つまり定型発達者と、ASDと診断された幼児計50名(37歳前後)を初年度にリクルートして、検査を実施した。

多動性については、ADHD Rating Scale-IVおよびStrengths and Difficulties Questionnaireを用いて反抗や反社会的行動などの行為面、集中力の欠如や多動性などの多動と不注意の問題を評価した。認知機能の評価はK-ABC(Kaufman Assessment Battery for Children )を実施した。MEGを用いて、身体の運動時に生じる、興奮・抑制系バランス(GABA系)を反映するGamma band oscillationを測定し、運動にかかわる脳の特徴を数値化し、表現型多様性を表現する生理学的指標として評価した。脳の特徴を数値化し、表現型多様性を表現する生理学的指標として評価した。幼児からストレスなく遺伝子サンプルを抽出するために、綿棒で頬粘膜を擦過して細胞を得ている。平成30年度も同様に、分析に必要なサンプルを増やす。つまり定型発達者と、ASDと診断された幼児計50名(37歳前後)を初年度にリクルートして、データ収集を続ける。ひきつづき下記のように、社会性、認知機能、脳機能、遺伝子型についてのデータ収集を実施する。社会性の成長過程の行動評価として、ADOSをもちいて行動観察を行い確認する。また養育者による社会性の評価を日本語版Social Responsiveness Scale-2で実施することで、日常生活における社会性の評価を行う。多動性については、ADHD Rating Scale-IVおよびStrengths and Difficulties Questionnaireを用いて反抗や反社会的行動などの行為面、集中力の欠如や多動性などの多動と不注意の問題を評価する。認知機能の評価はK-ABC(Kaufman Assessment Battery for Children )を実施する。MEGを用いて、興奮・抑制系バランス(GABA系)を反映する40Hz聴覚応答を測定し、脳の特徴を数値化し、表現型多様性を表現する生理学的指標として評価する。さらに、脳内ネットワークをグラフ解析をもちいて、数値化する。幼児からストレスなく遺伝子サンプルを抽出するために、綿棒で頬粘膜を擦過して細胞を得て、DNAを増幅し、解析を進める。得られた所見を、国際論文として発表する。令和元年度も同様に、分析に必要なサンプルを増やす。つまり定型発達者と、ASDと診断された幼児計40名(37歳前後)を初年度にリクルートして、データ収集を続ける。
三次元光干渉断層法を用いた薬剤塗布デバイスの性能評価と治療への応用

冠動脈ステント再狭窄に対する治療として、薬剤溶出バルーン(Drug eluting balloon:DEB)のような冠動脈内腔への薬剤塗布デバイスが使用されているが、薬剤塗布の安定性等に不明な点が多い。一方、光干渉断層法(Optical Coherence Tomography:OCT)により、血管内に塗布された物質の視覚的評価が可能である。本研究初年度は薬剤塗布のOCT所見と、組織へ実際に移行したパクリタキセル(PTX)との関連性を評価した。遺伝性動脈硬化モデルであるWHHL( Watanabe Hereditary Hyperlipidemia )ウサギの大動脈および総腸骨動脈に対して、DCB使用後にOCTを撮像したのち動脈組織の組織内PTX濃度を測定し、OCT所見との相関を検証した。組織は各々ホモジナイズし、ジメチルスルホキシドに溶解してパクリタキセルを抽出した。遠心および専用フィルターにて挟雑成分を排除したのち、高速液体クロマトグラフィーを用いてPTX量を測定した。デバイスのPTX搭載量を100%とした場合、その組織移行量は5.38±0.94%であった。高輝度粒子影の付着所見とPTX組織移行量は、中等度の有意な正相関(R2=0.3357, p=0.0019)を有していた。PTX組織移行量の最小値は4.6%、最大値が7.0%であること、塗布部位による濃度差は少ないこと等も判明した。これらの結果を平成28年3月開催の日本循環器学会学術集会において発表した。臨床でのOCT所見が治療予測指標として有用か否かをさらに検証していくために重要な基盤を形成した研究成果であった。研究代表者の海外留学に伴い本研究課題は平成27年度のみで終了となるが、この研究成果を基として今後は実臨床における薬剤塗布デバイス使用時のデータ収集を行い、塗布所見と慢性期の再々狭窄予防効果の関連性などを明らかにし、OCT所見が臨床上の治療予測指標として有用か否かをさらに検証していく方針である。
中国西南地方の民族間関係史に関する研究

今年度は8月に研究対象地域である中国雲南省において調査を行った。また調査期間中,雲南大学において中国歴史地理学会が開催されたため,中国西南地方を中心とする地域の多くの歴史地理・地方史研究者が同地を訪れており,それらの研究者に対して西南地方の地方史史料の収集・整理保存にして聞き取り行うことができた。特に重要なものとしては明代の雲南地方志二種が雲南大学歴史系によって校訂・出版されたこと(『雲南史料叢刊』所収),元代の地理志残本のうち西南地方を含む『混一方輿勝覧』の校訂が四川省で勧められていることなどがあり,前者については実物を入手することができた。古籍史料の所蔵調査は雲南大学図書館等について実施することができたが,もうひとつの重要目的地である雲南省図書館については,同館が改装工事に伴い長期閉館中であったため果たせなかった。前年度に複写を入手した明代地方志については電子化の作業が進行中であるが,上記の雲南大学による出版内容と重複するため,単なる画像入力の意義が薄らいだ。そこでさらにこれらの電子テキスト化を進めるべく,方法および使用文字コードなどについて検討を進めた。具体的には内外の研究者による利用を容易にするため,日本語(JIS)の文字コードではなく,国際規格であるunicodeによるテキスト化を行うこと,同時にそれをWEBページのかたちで公開すること,コード化されていない文字については画像を使用し,参照番号として『大漢和辞典』の親字番号を付することなどである。この作業は現在進行中であるが,その成果の一端として,元代雲南地方志史料の一つ『雲南史略』などを含むいくつかの中国西南地方の民族に関する史料を研究代表者のWEBページ(www.lit.nagoya-u.ac.jp/toyoshi/maruha/kanseki)において試験的に公開している。本年度は日本の研究期間における中国西南地方(雲南地方を中心とする)の地方志史料の収蔵状況調査,および史料収集が主要な研究課題であったが,調査の結果,清末・民国期(19世紀末20世紀)に刊行された省志など一部の原本が収蔵されているのをのぞけば,おおむね中国(大陸)・台湾などで複製されたものが大部分であること,とくに明代の編纂に関わる史料はきわめて乏しいことが判明した。明代雲南地方に関する地方志は八種が知られているが(うち三種散佚),そのうちもっとも新しい天啓『〓志』が雲南において活字出版されているほか,正徳『雲南志』が台湾から影印出版されている(『天一閣蔵明代志選刊続編』所収)。しかしながら,正徳『雲南志』のテクストをもっとも年代の古い景泰『雲南図経志書』の部分的に刊行されているテクストと比較した結果,前者が後者の記述を利用している部分が少なくなく,正確な研究,とくに民族間関係の時代的変遷の検討に際しては景泰『雲南図経志書』全文の検討が不可欠であることが判明した。本書は手抄本のみが伝わるため,国内の研究機関に所蔵がなく,研究代表者がかつて留学していた雲南大学図書館に複写が存在するが,稀覯本扱いとなっており,国外からの複写請求も困難である。これに関しては,次年度予定されている現地における資料調査の際に,直接交渉により複写または撮影の許可を要請したい。また既に入手した資料の電子化も計画中である。現在のコンピュータの文字コード環境においては漢文資料の完全なテキストデータ化はきわめて困難であるが,記憶装置の発達により画像として保存することは割合に容易になっており,前近代の未刊行史料の保存方法のひとつとしての活用を検討している。
がん幹細胞を標的とした口腔がんの放射線増感戦略の基盤構築

口腔癌の放射線治療は生活の質を担保することができるが、外科療法を凌駕するエビデンスは得られておらず、一層の治療効果の向上が期待されている。特に腫瘍内部に存在するがん幹細胞(CSC)が放射線感受性に関与していると考えられているが、その詳細は不明な点が多い。CSCは血管内皮細胞近傍の増殖期分画にも存在し、近年CSCマーカーとしてpsf1が同定されており、申請者は、psf1のpromoterをGFPに繋げた融合タンパク質(psf1pro-GFP)の口腔癌細胞株への導入に成功している。本研究ではpsf1pro-GFP発現細胞を用いて放射線感受性を比較し、口腔癌における放射線増感戦略の構築を目指す。
兵庫県南部地震における灘区と北淡町の被害分析と地域特性を考慮した比較研究

灘区と北淡町の被害分析をするにあたり,建物被害のもととなった自治体および学会等による被害調査方法等が異なることによる影響が大きいことがわかった.そのため昨年度は,それらの比較を行い,調査方法の違いと判定結果の相関分析を行った.また灘区と北淡町の建物被害分析を行い,構造・建築年による建物被害の影響が大きいこともわかった.次に今後の都市防災分野において重要な意味を持つであろう建物被害関数を求めるために,灘区の地震動分布を推定した.本研究のために収集した灘区の3万件以上の建物被害データを用いることによって,詳細な地震動分布を推定することが出来た.以上の結果を用いて,構造別,建築年代別の建物被害関数を構築した.さらに,建物倒壊危険度に関する研究も行った.東京都の発表した建物倒壊危険度の評価方法を,神戸市灘区に適用し,灘区の危険度と兵庫県南部地震による実被害とを比較した結果,東京都の方法による危険度は建物密度の影響を大きく受けていることが判明したため,危険度を全壊率に対応する指標として,信頼性解析を用い,より実被害に則した建物倒壊危険度評価法を構築した.本研究で提案した方法では,信頼性解析によって危険性ウェイトを設定するので,東京都や灘区に限らず一般的な地域で危険度算出が可能になっている.本年度は,これらの研究成果を用いて,GIS等を用いた防災環境都市デザイン手法MUSE(The Method of Urban Safety Analysis and Environmental Design)を提案した.これは都市の物的環境を防災的観点からいくつかの要素に分類し,最新のテクノロジーを用いて,都市を解析あるいはシミュレーションする手法である.以上の研究成果を国際会議(香港,ニュージーランド),各学会,論文集,印刷物等で発表した.灘区と北淡町の被害分析をするにあたり,建物被害データのもととなった自治体および学会等による被害調査方法等が異なることによる影響が大きいことがわかった.そのため研究の初期段階としてそれらの比較を行い,調査方法の違いと判定結果の相関分析を行った.次に今後の都市防災分野において重要な意味を持つであろう建物被害関数を求めるために,灘区の地震動分布を推定した.本研究のために収集した灘区の3万件以上の建物被害データを用いることによって,詳細な地震動分布を推定することが出来た.以上の結果を用いて,構造別,建築年代別の建物被害関数を構築した.これらの関数を用いて灘区の実被害と比較した結果,ほぼ100%に近い確率で灘区の被害を再現することができた.これらの分析と平行して,建物倒壊危険度に関する研究も行った.東京都の発表した建物倒壊危険度の評価方法を神戸市灘区に適用し,灘区の危険度と兵庫県南部地震による実被害とを比較した結果,東京都の方法による危険度は建物密度の影響を大きく受けていることが判明したため,危険度を全壊率に対応する指標として,比較結果を考慮した上,より実被害に則した建物倒壊危険度評価法を構築した.本研究で提案した方法では,信頼性解析によって危険性ウェイトを設定するので,東京都や灘区に限らず一般的な地域で危険度算出が可能になっている.以上の研究成果を国際会議,各学会,論文集等で発表した.来年度は,これらの結果を灘区と北淡町に適用し,地域特性をふまえた地理情報システムの防災への適用手法に関して引き続き研究していく予定である.灘区と北淡町の被害分析をするにあたり,建物被害のもととなった自治体および学会等による被害調査方法等が異なることによる影響が大きいことがわかった.そのため昨年度は,それらの比較を行い,調査方法の違いと判定結果の相関分析を行った.また灘区と北淡町の建物被害分析を行い,構造・建築年による建物被害の影響が大きいこともわかった.次に今後の都市防災分野において重要な意味を持つであろう建物被害関数を求めるために,灘区の地震動分布を推定した.本研究のために収集した灘区の3万件以上の建物被害データを用いることによって,詳細な地震動分布を推定することが出来た.以上の結果を用いて,構造別,建築年代別の建物被害関数を構築した.さらに,建物倒壊危険度に関する研究も行った.東京都の発表した建物倒壊危険度の評価方法を,神戸市灘区に適用し,灘区の危険度と兵庫県南部地震による実被害とを比較した結果,東京都の方法による危険度は建物密度の影響を大きく受けていることが判明したため,危険度を全壊率に対応する指標として,信頼性解析を用い,より実被害に則した建物倒壊危険度評価法を構築した.本研究で提案した方法では,信頼性解析によって危険性ウェイトを設定するので,東京都や灘区に限らず一般的な地域で危険度算出が可能になっている.本年度は,これらの研究成果を用いて,GIS等を用いた防災環境都市デザイン手法MUSE(The Method of Urban Safety Analysis and Environmental Design)を提案した.これは都市の物的環境を防災的観点からいくつかの要素に分類し,最新のテクノロジーを用いて,都市を解析あるいはシミュレーションする手法である.以上の研究成果を国際会議(香港,ニュージーランド),各学会,論文集,印刷物等で発表した.
グリオーマにおけるがん遺伝子産物の同定と定量的解析

原発性脳腫瘍の中核をなすグリオーマにおいて,どのようながん遺伝子(oncogene)が発現されているかを深る目的で,数種の既知がん遺伝子産物に対する特異モノクローナル抗体を用いた. flow cytometryにより培養ヒトグリオーマ細胞の探索を試みた.その結果,ヒトグリオーマ(KY, KC, KH)細胞では抗pp60^<src>抗体および抗ECTF-R抗体に対してコントロールを比べ,細胞数においていずれも30%以上の差が認められたことより,各細胞株間で程度の差はあるにしても, pp60^<src>およびEGF-Rの発現があることが判明した.さらに118MG細胞では抗pp60^<src>抗体に対してはコントロールと比べ細胞数において82.3%の差があり,pp60^<src>が比較的強く発現されていることが示唆された.しかし,抗EGF-R抗体に対する反応は陰性と思われた.一方,抗p21ras抗体に対しては, KY, KC, KH, 118MGいずれの細胞株もコントロールと比べ差は認められなかった.次にKY細胞にforskclin(FKN)を作用させると, KY細胞におけるpp60^<src>ならびにEGF-Rの発現はいずれも有意に抑制された.さらにprcstaglandinD_2, J_2は細胞増殖抑制効果をもたらす濃度でpp60^<src>およびEGF-R発現の低下を示した.こうした作用はJ2の方でより顕著であった.次にCキナーゼ阻害剤であるH-7処置によりpp60^<src>の発現の低下と, EGF-Rの軽度増強が観察された.以上の我々の得た検索結果およびこれまでの報告から,グリオーマ細胞に発現されるがん遺伝子産物は多様であるといえる.このことは個々のグリオーマの発生,増殖,分化に関係すると考えられるがん遺伝子は一様ではなく,同じグリオーマの範疇にあっても,個々の症例で異った機序により癌化が惹起されていることを推測させる.これまで、グリオーマ細胞におけるsrcがん遺伝子産物pp【60^(src)】およびerbBがん遺伝子産物と相同性が認められる上皮成長因子受容体(epidermal growthfactor receptor,EGF-R)の発現について検討を行った結果、グリオーマのなかにはその発生あるいは増殖にsrc群がん遺伝子の関与しているものがある可能性が示唆された。本年度は、これまでに得られた結果を基礎に、グリオーマ細胞に対し増殖抑制効果を示すProstaglandin(PG)【D_2】,【J_2】,adenylate cyclase活性化物質forskolin(FKN),カルモジュリン阻害剤W-7,プロティンキナーゼC阻害剤H-7を、それぞれ作用させた場合のグリオーマ細胞におけるpp【60^(src)】とEGF-Rの発現の変化を、モノクローナル抗体を用いてFlowcytometerにより解析した。PG【D_2】,PG【J_2】,FKNを作用させると、いずれの場合もpp【60_(src)】,EGF-Rの明かな発現の低下が認められたが、その程度はFKN処置による低下が最も著明であった。W-7,H-7を作用させた場合では、著明な変化はなく、H-7でわずかにEGF-Rの発現が増強される結果が得られた。既に報告したように培養グリオーマ細胞に形態学的並びに生化学的分化を誘導するFKNにより、強いpp【60^(src)】およびEGF-Rの発現の抑制がもたらされること、一方、胎生期のある特定の中枢神経組織には一過性ではあるがpp【60^(c-src)】の著しい発現が認められることなどが知られている。これらのことを考え併せると、今回我々の得た結果はsrc群がん遺伝子産物が、グリオーマ細胞の脱分化(dedifferentiation)に深く関与していることを示唆するものと考えられる。原発性脳腫瘍の中核をなすグリオーマにおいて,どのようながん遺伝子(oncogene)が発現されているかを深る目的で,数種の既知がん遺伝子産物に対する特異モノクローナル抗体を用いた. flow cytometryにより培養ヒトグリオーマ細胞の探索を試みた.その結果,ヒトグリオーマ(KY, KC, KH)細胞では抗pp60^<src>抗体および抗ECTF-R抗体に対してコントロールを比べ,細胞数においていずれも30%以上の差が認められたことより,各細胞株間で程度の差はあるにしても, pp60^<src>およびEGF-Rの発現があることが判明した.さらに118MG細胞では抗pp60^<src>抗体に対してはコントロールと比べ細胞数において82.3%の差があり,pp60^<src>が比較的強く発現されていることが示唆された.しかし,抗EGF-R抗体に対する反応は陰性と思われた.一方,抗p21ras抗体に対しては, KY, KC, KH, 118MGいずれの細胞株もコントロールと比べ差は認められなかった.次にKY細胞にforskclin(FKN)を作用させると, KY細胞におけるpp60^<src>ならびにEGF-Rの発現はいずれも有意に抑制された.さらにprcstaglandinD_2, J_2は細胞増殖抑制効果をもたらす濃度でpp60^<src>およびEGF-R発現の低下を示した.こうした作用はJ2の方でより顕著であった.次にCキナーゼ阻害剤であるH-7処置によりpp60^

<src>の発現の低下と, EGF-Rの軽度増強が観察された.以上の我々の得た検索結果およびこれまでの報告から,グリオーマ細胞に発現されるがん遺伝子産物は多様であるといえる.このことは個々のグリオーマの発生,増殖,分化に関係すると考えられるがん遺伝子は一様ではなく,同じグリオーマの範疇にあっても,個々の症例で異った機序により癌化が惹起されていることを推測させる.
社会的適応困難の要因となる生体リズム内的脱同調機構の解明

視床下部視交叉上核は体内時計の中枢であり、外部環境からの時間情報がない状態でも生体内で時を刻み概日リズムは継続する。視交叉上核以外にも脳内には概日リズムを刻む神経核が見出されており、弓状核はその一つである。特殊な環境条件、例えば摂食タイミングを制限する環境下では、一部の生理機能リズムが視交叉上核リズムから乖離することが知られており、生体リズムの内的脱同調と呼ばれる。本研究では、視交叉上核と弓状核における遺伝子発現概日リズムの特性を比較し、内的脱同調の成因メカニズムを探索した。「内的脱同調」は生体における複数の生理機能日内リズムが乖離することを示す。すなわち、強制的睡眠覚醒サイクルを設定した場合、体内時計に駆動される生理機能リズムの位相と、睡眠覚醒スケジュールが乖離することが、もっとも生じやすい状況であり、社会生活を営む人の日常にはしばしば起こり得る状況である。本研究では内的脱同調モデルマウスを作製し、内的脱同調の神経回路基板を明らかにすることを目的とする。初年度は、光環境を人為的に操作することにより、慢性的内的脱同調マウスを作製し、体内時計中枢・視交叉上核が制御する輪回し行動リズムを指標の一つとし、別の生理機能リズムと対比することにより、内的脱同調状態を確認した。更に環境条件を付与した直後に視交叉上核の概日リズムを記録するex vivo測定系を確立し、輪回し行動リズム、視交叉上核リズム、生理機能リズムの複数生理パラメーター同一個体記録が可能になった。「内的脱同調」は、生体における複数の生理機能リズムが乖離することをさす。ヒトにおける強制的睡眠覚醒サイクルを設定した場合、体内時計にドライブされる生理機能リズムの位相と、睡眠覚醒リズムが乖離することが顕著な例である。本研究では、環境光サイクルと、自発行動リズムの乖離した「外的脱同調」モデルマウスを作製し、その生理機能リズム相互の内的脱同調を検証する。本年度は、ex vivoにおける体内時計中枢・視交叉上核と、弓状核の概日レポーター発光リズムを比較した(Uchida et al. Neurosci Lett.2016)。視交叉上核および弓状核に認められる概日リズムは、時計遺伝子Cryに依存した周期の短縮、延長を示した。また、ex vivoにおけるリズム位相は遺伝型によって異なった。一方、遺伝型依存的概日周期は視交叉上核と弓状核とで差は認められなかった。視交叉上核と末梢組織にみられる固有の概日周期には差異が報告されており、内的脱同調の生じやすさに影響する可能性が示唆される。また、環境光サイクルのシフトを付与した条件において、自由行動下におけるマウスin vivo Multiunit Neural Activity記録法により、視交叉上核および室傍核下部領域における乖離動態を明らかにした。以上の結果は、内的脱同調の基盤メカニズムを解明する上で、複数の概日リズムパラメーターを同時に計測することの必然性を示すものである。当初の研究計画通り、マウス個体行動、生理機能、視交叉上核レベルのリズム測定系を整備し実験条件の最適化を済ませた。次年度に完了する研究計画遂行の基盤として十分な成果といえる。環境生理学内的脱同調を回避する環境プロトコールの策定を行う。平成26年度に確立した内的脱同調を生じる環境条件は光を調節要因とする視交叉上核性リズムから乖離する生理機能を対象とするため、通常リズム障害における第一選択となる光環境調節による同調プロトコールは奏功しないと考えられる。そこで、環境同調因子として摂食タイミングのコントロールを効果的に作用させる計画である。また、内的脱同調を引き起こす標的神経回路領域を絞り込むことで、特異的に作用する薬理学的調整因子の検索を行う。本研究期間を通してマウスを用いた動物実験で基礎的神経回路機構を明らかにし、将来的には小児歯科臨床における生活指導への応用を目指す。研究計画の早期遂行を優先させたため、旅費を計上していた学会の参加を見合わせた。その分、研究補助員の技術指導を行うことができ、次年度以降の研究進展が期待できる。研究補助員の雇用時間(謝金)が増加することが予想されるため、繰り越し分は謝金に充てる。
共引用ネットワークの拡張と特性分析に基づく文献検索手法の開発

本研究の目的は,引用ネットワークを利用した検索において,その長所「キーワード検索では見つけられない適合文献を発見できる」を強化した新たな検索手法を開発することである。本年度は,主として以下の三つのことをおこなった。1.昨年度に明らかにした,クラスタリングにおける「粗い共引用関係」(「起点となる文献」と「その起点文献を引用している文献に含まれる語を手がかりにして語に基づく検索をおこない,そこで得られた文献が引用している文献」との関係)の可能性について,国際会議で発表した。また,同会議での議論や追加実験,文献調査などをもとに,粗い共引用関係を使った検索手法の方向性について,検討をおこなった。2.共引用ネットワークの特性を分析するための初期的な試みとして,「多数の引用がおこなわれた段落における共引用関係の強度」について,調査をおこなった。より具体的には,段落に含まれる引用数別に,共引用関係にある論文同士の類似度を計算し,引用数と強度の関わりを分析した。その結果,多数の引用がおこなわれている段落における共引用関係の強度は,少数の引用がおこなわれている段落における共引用関係の強度よりも弱い傾向がみられることが明らかになった。この調査で得られた成果について,国際会議のワークショップにおいて発表した。3.これまで明らかにしていた共引用ネットワークの拡張や特性に関する基礎的なアイデアを,より広く深い観点から分析して考察をおこない,雑誌論文として成果発表するためのとりまとめ作業を進めた。これまで明らかにしていた共引用ネットワークの拡張や特性に関する基礎的なアイデアについて,分析をさらに進めることで一定のまとまりのある成果となることが分かった。検索手法の開発を進めるよりも,雑誌論文として成果発表するためのとりまとめ作業を優先したため,当初の計画からみた場合やや遅れている。まず,雑誌論文として成果発表するためのとりまとめ作業を完了させる。その後,本年度に国際会議で発表した内容を基として,検索手法の開発を進める。その他,雑誌論文へのとりまとめ作業の過程で得られた成果を開発検索手法に組み込むことについても検討する。本年度は,主として以下の二つのことをおこなった。1.共引用ネットワークを拡張するための手がかりや機械学習の手法などについて文献調査をおこない,検索手法開発の方向性について検討した。2.研究の初期的な試みとして,クラスタリングの領域において,共引用ネットワーク拡張の有効性を検討した。具体的には,「粗い共引用関係」(「起点となる文献」と「その起点文献を引用している文献に含まれる語を手がかりにして語に基づく検索をおこない,そこで得られた文献が引用している文献」との関係)に基づく方法が,クラスタリングにおいて機能するか否か,その可能性を実験によって明らかにした。実験は,「従来の共引用関係に基づいて算出した類似度のみによってクラスタリングをおこなう手法」と「従来の共引用関係に基づいて算出した類似度に,粗い共引用関係に基づいて算出した類似度を組み合わせてクラスタリングをおこなう手法」を,同一の文献群を対象に適用し,その性能を比較することによりおこなった。その結果,後者の組み合わせによる手法の方がクラスタリングの性能が高く,共引用ネットワーク拡張の有効性が示唆された。また,この実験において得られた成果について,国際会議に投稿した(受理済み)。おおむね当初予定していた計画の方向で進捗している。しかしながら,共引用ネットワークの拡張に関して,基本的なクラスタリングアルゴリズムでの実験にとどまっており,その他の機械学習アルゴリズムについては,実験に着手出来ていないため。本年度におこなったクラスタリングの実験について,国際会議で研究発表を行い,そこでの議論などをもとに,その成果について考察を深める。さらに,それを土台として,その他の機械学習のアルゴリズムの適用について検討や実験をおこなう。

また,これらの作業に並行して,ネットワークの特性に関する分析についても取り組む。まず,雑誌論文として成果発表するためのとりまとめ作業を完了させる。その後,本年度に国際会議で発表した内容を基として,検索手法の開発を進める。その他,雑誌論文へのとりまとめ作業の過程で得られた成果を開発検索手法に組み込むことについても検討する。研究の進捗がやや遅れており,共引用ネットワークの拡張に関する検索実験を部分的にしかおこなえていないことが主たる理由である。まだ着手出来ていない実験の遂行や本年度に得たクラスタリングの研究成果発表に関する費用に充てる。また,共引用ネットワークの特性を分析するための,文献調査や検索実験等の経費に用いる。雑誌論文として成果発表するためのとりまとめ作業を優先したため,計画がやや遅れており,手法開発のための検索実験を部分的にしかおこなえていないことが主たる理由である。手法開発のための文献調査や検索実験をおこなうコンピュータ等の費用に充てる。また,雑誌論文として発表する際の経費,及び次年度の実験によって得られた研究成果を学会等で発表するための経費に用いる。
超高磁場ＭＲＩによる超高分解能拡散テンソル・磁化率強調画像を用いた脳アトラス作成

3.0テスラMRIと32チャンネルコイルを用いた超高精細拡散テンソル画像にて全脳を撮像する方法を確立した。磁化率強調画像(強度画像・位相画像)にて全脳を撮像し、全脳超高精細拡散テンソル画像との位置合わせ画像を作成した。超高精細拡散テンソル画像により視放線内部白質内部詳細トラクトマップ解析を行った。全脳皮質下白質の磁化率強調画像におけるコントラスト源を同定すべく、強度画像・位相画像のコントラストの相違を脳内各領域で検討し、皮質下白質コントラスト源の推定を行った。磁化率強調コントラスト画像におけるコントラスト源解析の結果、位相と強度の相互関与について解析を行い、脳内コントラスト解明を目指した。(1)3.0テスラMRI装置と32チャンネル受信コイルを用いた超高精細拡散テンソル画像にて全脳を撮像する方法を確立した。(2)3.0テスラMRI装置と32チャンネル受信コイルを用いた磁化率強調画像(強度画像・位相画像)にて全脳を撮像し、全脳超高精細拡散テンソル画像との位置合わせ画像を作成した。(3)超高精細拡散テンソル画像・磁化率強調画像(強度画像・位相画像)を元に、皮質内・皮質皮質下白質間・皮質下白質トラクトマップ全脳での作成に向けて、まずは視放線領域を中心として白質内部詳細トラクトマップ解析を行った。(4)上記とは別に、全脳皮質下白質の磁化率強調画像におけるコントラスト源を同定すべく、強度画像・位相画像のコントラストの相違を脳内各領域で検討し、皮質下白質コントラスト源の推定を行った。(5)磁化率強調コントラスト画像におけるコントラスト源解析の結果、位相と強度の相互間よについて解析を行い、脳内コントラストにおける特徴について解析を行った。(5)磁化率強調コントラスト画像におけるコントラスト源解析の結果、位相と強度の相互関与について解析を行い、脳内コントラストにおける特徴について解析を行った。(6)視放線内部構造を内層と外層で検討した所、従来放射性トレーサを用いて検討した解析結果と同じ結果を得ることが出来、本手法の正当性が確認された。(7)皮質下白質の磁化率強調画像コントラスト源の解析から、位相画像のコントラストが最も優れていることが分かった。磁化率強調画像のコントラスト源解析において、自施設設置装置についての解析を行なっているため。磁化率強調画像のコントラスト源解析において、7T-MRI装置を用いた研究が世界的に数多く実施され、新しい知見が該当年度内に多数得られた為。初年度から二年目において計画相当の進展を得ることができた。今後はさらに、超高精細拡散テンソルアトラス及び磁化率強調画像アトラス作成に向けて、高分解能・高コントラスト画像の作成に挑戦する計画である。また、同時に、得られた様々な新しい知見を元に、本研究の成果を速やかに還元する為に、英文査読有り一流紙への成果が既に2本掲載された。今年度以降も継続して、研究遂行に邁進していく。

初年度において計画以上の進展を得ることができた。今後はさらに、超高精細拡散テンソルアトラス及び磁化率強調画像アトラス作成に向けて、高分解能・高コントラスト画像の作成に挑戦する計画である。また、同時に、得られた様々な新しい知見を元に、本研究の成果を速やかに還元する為に、英文査読有り一流紙への成果投稿を既に行なっている。今年度以降も継続して、研究遂行に邁進していく。次年度においては、拡散テンソルデータ及びMRI画像の元データを保存する目的で主にネットワーク接続型のストレージを購入する計画である。また、超高磁場MRI装置の保守費用にも使用する計画である。
植物の葉における脈系の巨視的構造と支持部材としての力学的特性の解明

卵型の葉身で,羽状葉脈系を持つ桜の葉を用いて,二次葉脈と中央脈との分岐の角度と分岐位置の関係,相互の太さの関係,葉のサイズと各葉脈の配置やサイズ(長さや太さ)の関係など,幾何学的関係を光学計測から明らかにした.また,中央脈や葉身部の引張試験を行い,それらの力学的性質を明らかにし,桜の葉の近似的な力学モデルを構築した.さらに,そのモデルを用いて有限要素法を用いた数値解析を行い,2,3の負荷に対する変形状況を把握した.得られた主な結果は、以下のとおりである。1.桜の葉においては、中央脈とそれに続く二次脈の間の角度βは、葉幅の広いところでは小さくβ=30°であるが、その他の葉幅の広い部分ではβ=4060°であり、二次脈の太さは、葉柄に近いほど太く、また、二次脈の間隔も狭いことが明かとなり、力学的厳しい条件になると思われるところほど、強度の補強がなされていることがかった。また、これらのことは、葉のサイズに関係なく観察され、葉の形状も含めて極めて強い相似性が認められた。2.中央脈や葉身部の引張試験から、中央脈の縦弾性係数と引張強度は、それぞれ、E=53.7MPa,σ_T=5.6MPaと得られ、葉身の縦弾性係数とポアソン比は、E=13.6MPa,v=0.51程度であることがわかった。3.葉の力学モデルを用いた曲げ変形の数値計算から、葉身を支持するのに中央脈の寄与が最も大きいこと、均等肉厚モデルにすると極端に剛性が低下すること、二次脈は不均等に荷重が作用した場合に有効であるが、その寄与は小さいこと等が明かとなった。
造血幹細胞は低分子量G蛋白質Rhoを介して運動する

近年、ドナーに大きな負担を強いる骨髄移植に代わり、造血幹細胞を含むCD34陽性細胞を末梢血やさい帯血より分離して用いる造血幹細胞移植が主になりつつある。ドナーへのG-CSF投与で造血幹細胞が末梢血に動員されるが、この動員機序は不明である。申請者は、ヒト正常CD34陽性細胞のG-CSFおよびSCFによる細胞伸展とfilopodia様突起形成を見いだした。CD34陽性細胞が特定のサイトカインで運動能を獲得することを示している。Ras類似低分子量G蛋白質Rhoはエフェクター分子であるROCK及びmDia1を介してアクチン細胞骨格を制御し、細胞運動・細胞接着・細胞形態変化に関与する。CD34陽性細胞の運動、特にF-actinから成る細胞構造体形成におけるRho及びRho関連分子の機能解析を進めている。細胞運動解析の実験系を立ち上げるため、好中球を用いて生細胞解析のための諸条件の検討を行った。サイトカイン刺激でF-actin再構築による形態変化、及び細胞運動を開始した。細胞運動時、F-actinは進展縁に局在し、一方、uropodにはリン酸化MLCが局在した。MAPK阻害剤でF-actin再構築が傷害され、運動能が著しく低下した。更に、ROCK阻害剤、抗インテグリン抗体で細胞運動が障害された。このことは好中球のサイトカイン依存的細胞運動をMAPK、ROCK及びインテグリンが制御していることを示唆している。しかし、TNF及びGM-CSFでは細胞形態変化は観察されなかった。これは、運動しないとされるCD34陽性細胞の運動能獲得が特定のサイトカインで起こることを示している。特定サイトカイン依存的な細胞構造体はF-actinから成ることを共焦点レーザー顕微鏡で明らかにした。アクチン細胞骨格の再構築がCD34陽性細胞の形態変化に関与し、更には細胞運動にも関与すると考えられる。Ras類似低分子量G蛋白質Rhoはエフェクター分子であるROCK及びmDialを介してアクチン細胞骨格を制御し、細胞運動・細胞接着・細胞形態変化に関与する。サイトカイン添加により好中球が細胞運動を開始した。MAPK阻害剤、ROCK阻害剤、抗インテグリン抗体で細胞運動が障害された。このことはMAPK、ROCK及びインテグリンによる細胞運動制御を示唆している。
有機色素ナノファイバーによる新規ナノフォトニクス技術の開発

有機色素(チアシアニン)の単結晶ナノファイバーは光励起で生成した励起子ポラリトンを室温で安定に伝搬する。本研究では、冷却によりポラリトンの分散曲線を変調することで、光の波長より遥かに細い、幅約90 nmのナノファイバーが高効率にポラリトンを伝搬することを明らかにした。さらに、ラマン散乱を利用してナノファイバーに近赤外光を入力する技術を開発し、その伝搬特性を明らかにする実験を行った。その結果、波長1ミクロン領域の光に対しても、ナノファイバーが高い伝搬効率を示すことを明らかにした。我々は近年、有機色素チアシアニンを自己組織化させて合成したナノファイバーが光励起で生じた励起子ポラリトン(励起子と光の連成波)を室温で安定に伝搬する現象を発見した。本研究の目的は、この発見を基にして、既存技術を超えるナノフォトニクス技術を実現することである。具体的には、ポラリトンの分散曲線を冷却で変調することにより、伝搬光波長の1/10以下の幅(約50nm)の極細ナノファイバーを用いてミリメートルに亘るポラリトン伝搬を可能にする。また、ポラリトンをナノの曲率半径で曲げたファイバー中を伝搬させ、ナノスケールでの光操作を実現する。27年度は初めに、どれほど細いナノファイバーでポラリトン伝搬が生じるかを明らかにすることを試みた。ナノファイバーをガラス基板上に分散させた試料を顕微鏡に取り付けた液体窒素フロー型冷却ステージに試料を設置し、対物レンズを通してレーザー光(波長405nm)をファイバーの一点に照射して蛍光画像を取得した。ポラリトン伝搬が生じると、ファイバーの両端に強い発光が観測される。様々な幅のファイバーに対して計測を行い、ポラリトン伝搬が生じる極限のファイバー幅を探索した。その結果、液体窒素温度(83 K)では、幅100 nmを切るナノファイバーでも高効率なポラリトン伝搬が生じることを明らかにした。さらに、冷却によるポラリトン伝搬特性変化のメカニズムを明らかにするために、ファイバーの軸方向の群屈折率nおよび消衰係数kの実測を行った。その結果、低温ではnが非常に大きく、kがほぼ0となる波長領域が生じるため、幅100 nmを切る極細ファイバーでのポラリトン伝搬が可能になることを明らかにした。27年度の当初計画では、1)ポラリトン伝搬に対する冷却効果の解明、および2)冷却効果のメカニズム解明、の2点を目標とした。1)については、低温におけるポラリトン伝搬を精密に測定し、83 Kでは幅100 nm以下のナノファイバーでもポラリトン伝搬が生じることを明らかにした。2)については、低温におけるナノファイバーの群屈折率nと消衰係数kを実測することで、冷却効果のメカニズムを明らかにすることができた。従って、当初の目標を達成することができた。さらに、当初予期していなかった、低温における有機ナノファイバーの新奇な動的挙動を見出した。この現象は、新しい分子素子の実現につながる可能性があるだけでなく、基礎物理学的にも重要であると考えらえれる。これにより、本研究は当初の計画以上に進展していると言える。我々は近年、有機色素チアシアニンを自己組織化させて合成したナノファイバーが光励起で生じた励起子ポラリトンを室温で安定に伝搬する現象を発見した。27年度の研究で、どれほど細いナノファイバーでポラリトン伝搬が生じるかを系統時に調べ、液体窒素温度(83 K)では、幅100 nmを切るナノファイバーでも高効率なポラリトン伝搬が生じることを明らかにした。28年度は上記の成果を発展させ、幅100nm程度のナノファイバーをガラス基板上に分散させ、マイクロマニピュレータに装着したガラス針で操作して、極微小のリング共振器やマッハ・ツェンダー干渉計の製作を試みた。これまで行ってきたミクロンスケールの素子作製では問題にならなかった、針先端の微小な振動が障害となり、素子サイズの目標は達成できなかった。しかし、除振対策を行うことで目標が十分達成できる目途が立った。さらに、ナノファイバーの現実的なデバイス応用の可能性を探るため、ラマン散乱を利用してナノファイバーに近赤外光(通信帯波長)をカップリングし、その伝搬特性を調べる実験を室温で行った。また、当初目的になかったが27年度に発見した、ナノファイバーが示す低温領域での動的挙動について詳しく調べ、ナノファイバーに固有の相転移や力学特性について多くの知見を得た。当初計画では、28年度の主な研究目的は、極細ナノファイバーによる極微小光学素子の製作と性能評価であった。幅100nm程度のナノファイバーをガラス基板上に分散させ、マイクロマニピュレータに装着したガラス針で操作して、極微小のリング共振器やマッハ・ツェンダー干渉計の製作を試みた。これまで行ってきたマイクロメータースケールの素子作製では問題にならなかった、針先端の微小な振動が障害となり、素子サイズの目標は達成できなかった。

従って、本研究はおおむね順調に進捗している。一方、当初予期していないなかった、以下の成果を得た。1)ナノファイバー素子の現実的なデバイス応用の可能性を探るため、ラマン散乱を利用することでナノファイバーに近赤外光(通信帯波長)をカップリングし、その伝搬特性を調べる実験を室温で行った。その結果、波長1ミクロン領域の光に対しても、ナノファイバーが高い伝搬効率を示すことを明らかにした。2)27年度に発見した、ナノファイバーが示す低温領域での動的挙動について詳しく調べ、ナノファイバーに固有の相転移や力学特性について多くの知見を得た。我々は近年、有機色素チアシアニンを自己組織化させて合成したナノファイバーが光励起で生じた励起子ポラリトンを室温で安定に伝搬する現象を発見した。本研究の目的は、ポラリトンの分散曲線を冷却で変調することにより、伝搬光波長の1/10以下の幅(約50nm)の極細ナノファイバーを用いてミリメートルに亘るポラリトン伝搬を可能にすることである。また、ポラリトンをナノメートルの曲率で曲げたファイバー中を伝搬させ、ナノスケールでの光操作を実現する。昨年度までの研究で、ナノファイバーを液体窒素温度(約80K)まで冷却すると、幅100nmを切るナノファイバーでも高効率なポラリトン伝搬が生じることを明らかにした。さらには、基板上に分散した100nmを切るナノファイバーをマイクロマニピュレーターで操作して、極微小のリング共振器やマッハ・ツェンダー干渉計の製作を試みた。当初は装置の微小な振動が障害となり、素子サイズの目標を達成することができなかった。最終年度には、装置の除振を徹底して行うことで、直径1ミクロンを切るリング共振器を製作することを可能にした。現在はファイバーの結合部分の構造を最適化することにより、高いQ値が得られるリング共振器の製作を試みている。また、ナノファイバーの現実的なデバイス応用の可能性を探るため、ラマン散乱を利用してナノファイバーに近赤外光(通信帯波長)をカップリングし、その伝搬特性を明らかにする実験を室温で行った。また当初計画になかったが、27年度に発見した、ナノファイバーが示す低温領域での動的挙動について研究を進めた。最終年度には、高速度カメラを用いて動的挙動を撮影することでナノファイバーに特有な力学特性について、極めて興味深い知見が得られた。有機色素(チアシアニン)の単結晶ナノファイバーは光励起で生成した励起子ポラリトンを室温で安定に伝搬する。本研究では、冷却によりポラリトンの分散曲線を変調することで、光の波長より遥かに細い、幅約90 nmのナノファイバーが高効率にポラリトンを伝搬することを明らかにした。さらに、ラマン散乱を利用してナノファイバーに近赤外光を入力する技術を開発し、その伝搬特性を明らかにする実験を行った。27年度の研究は順調に進んだため、28年度も当初計画通りに進めていく。具体的にはナノファイバーを用いた、ナノサイズ光回路素子の作製を行う。