hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人獣共通病原菌レプトスピラのマクロファージを利用した感染戦略の解明

病原性レプトスピラのマクロファージ感染機構について解析を行った。貪食された病原性レプトスピラは、小胞内に存在した。しかし、この小胞とライソゾームの融合は非病原性レプトスピラのファゴソームよりは遅延していた。また、感染24時間では非病原性レプトスピラは消化されているのに対し、病原性レプトスピラはスピロヘータの形状を保持したまま小胞内で生存していた。さらに、一部の菌は細胞外へ遊離することも明らかにした。病原性レプトスピラ(Leptospira interrogans)は、自然免疫機構を回避し、いろいろな臓器に移行するが、これらの機構は未だに解明されていない。本研究では、病原性レプトスピラの自然免疫回避機構を明らかにすることを目的とし、マクロファージへの感染機構に注目した。病原性レプトスピラ(生菌)はマクロファージに貪食された後細胞内にとどまるが、4時間を経過すると細胞外に菌体が存在することが示された。この間、細胞のアポトーシスやネクローシスといった細胞死と思われる所見は得られなかった。したがって、これらの結果はマクロファージに貪食された菌が消化を受けずに存在し、さらに、宿主細胞に障害を与える事なしに細胞外へ再び出る可能性を示唆した。一方で、死菌を感染させた場合には、時間経過とともに細胞内の菌が細胞外へ出ることは観察されなかった。一連の興味深い現象はレプトスピラ生菌のみに観察されたことから、何らかの殺菌回避および細胞外遊離メカニズムを有していると考えられた。平成21年度はファゴソームの成熟過程の解析を行った。先ずは、レプトスピラがマクロファージ貪食後に、小胞内に存在するかあるいはリステリア菌や赤痢菌等のように細胞質ヘエスケープするかを明らかにするために、超薄切片を作成し透過型電子顕微鏡を用いて観察した。その結果、レプトスピラは感染4時間後に小胞内にスピロヘータの形状を保持していることが分かった。レプトスピラ小胞の細胞内挙動を調べるために初期エンドソームマーカー(EAA1)、後期エンドソームマーカー(LAMP1)、及びライソゾームマーカー(カテプシンD)に対する抗体を用いて蛍光免疫染色を行った結果、生菌は死菌よりカテプシンDとの共局在が低下していた。以上の結果から、病原性レプトスピラはマクロファージに貪食後、細胞内にとどまって生存し、さらに宿主細胞死を誘導することなく細胞外へ遊離すると考えられる。病原性レプトスピラはマクロファージに貪食されるが、約20%の菌は酸性化しない小胞内で生存できることが明らかになった。また、マクロファージ感染24時間後のマクロファージ内のレプトスピラを透過型電子顕微鏡で観察した結果、レプトスピラは小胞内に存在し、菌体がスピロヘータの形状を保持していた。一方、感染4時間を経過すると細胞外に遊離するスピロヘータも観察された。この細胞外への遊離機構を明らかにするために、FITC-標識レプトスピラでマクロファージを感染し、ライブイメージングの解析を行った。その結果、感染4時間後から約5%のマクロファージは細胞死を起こすことがわかった。この細胞死の様式を調べた結果、アポトーシスであるこがわかった。また、ファゴソームの成熟過程を塩化アンモニウムで阻害することによって、レプトスピラによるアポトーシス誘導が増加した。このアポトーシス誘導には、細菌のパターン認識を行う細胞側レセプターのTLR4、およびアダプター分子であるTrifが必須であり、カスパーゼ-3とカスパーゼ-9の活性化が認められた。また、熱で処理した菌でも生菌と同様アポトーシス誘導が認められ、アポトーシス誘導には熱耐性である菌の分画が関与していることが示唆された。以上の結果から、病原性レプトスピラはマクロファージに貪食後、殺菌作用を回避し、マクロファージのアポトーシスを誘導することが分かった。二次的に起きるマクロファージのネクローシスにより、細胞にとどまっていたスピロヘータが細胞外へ遊離され、標的臓器に移行すると考えられた。病原性レプトスピラ(Leptospira interrogans)は、傷のある皮膚や粘膜から体内に侵入し、自然免疫機構を回避し、いろいろな臓器に移行するが、これらの機構は未だに解明されていない。これまでに、貪食された病原性レプトスピラは、小胞内に存在し、後期エンドソームのマーカーであるLAMP

1と共局在するが、この小胞とライソゾームの融合は非病原性レプトスピラのファゴソームとライソゾームの融合よりは遅延していることを明らかにした。また、マクロファージ内のレプトスピラを透過型電子顕微鏡で観察した結果、非病原性レプトスピラは消化されているのに対して、病原性レプトスピラは、菌体がスピロヘータの形状を保持したまま生存することも明らかにした。さらに、一部の菌は細胞外へ遊離することが分かった。これは、菌を含んだままマクロファージが体内を移動し全身感染や標的臓器への輸送を行う可能性を示唆した。本年度は、マクロファージ内生存・細胞外への遊離に関与している病原因子を同定することを目的とした。レプトスピラ属菌は一般的に常法によるトランスフォーメーションが困難であるが、近年Himar1 marinerトランスポゾンとレプトスピラの鞭毛タンパクのプロモーターの下流にカナマイシン耐性遺伝子をコードするベクターが開発され、レプトスピラ属でも遺伝子操作が可能となった。本ベクターを用いてトランスポゾン挿入変異株のライブラリーを作成し、このライブラリーのスクリーニングを行うことによって、細胞外へ遊離できない株を単離した。
パウロ書簡における書簡理論的・修辞学的研究

今年度は、平成11-13年度の当該研究期間の最終年度であるので、残された課題のうち、第二コリント書8章と9章の関係を書簡理論と倫理の視点で分析した。(1)8章と9章は1-7章の続きである、(2)8章は1-7章の続きである、(3)9章は1-7章の続きである、(4)8章、9章は別々の断片的な二通の手紙である、という分割説の中で、(1)が正しいという結論に達した。また、主に昨年度分析した第二コリント書1-9章と10-13章の関係を書簡理論と修辞学の視点で分析した論文(400字詰め原稿用紙約100枚)を約半分にした短縮版を『新約学研究』に発表した。さらに、修辞学的批評の概要と歴史とそれを用いた釈義の実際について紹介した論文を『アレテイア』に発表した。その上、3年間の研究成果をA4版で『パウロ書簡における書簡理論的・修辞学的研究-EpistolaryTheoretical & Rhetorical Studies in a Pauline Epistle』にまとめて出版し、国内・国外の研究者を中心に配布した。研究成果報告書は、7つの論文で以下のように構成されている。日本語の論文も英文の要約が付けられている。第一章第二コリント書1-9章の書簡理論的・修辞学的分析第二章第二コリント書10-13章の書簡理論的・修辞学的分析第三章第二コリント書10-13章におけるパウロの論敵第四章書簡理論と修辞学の視点から見た第二コリント書1-9章と10-13章の関係第五章修辞学と倫理の関係から見た第二コリント書8章と9章の関係1999年度は、本研究課題の対象を第二コリント書に絞って分析を行なった。まず最初に本研究課題を始めるきっかけとなった第二コリント書の注解書が出版されたが(『新約書略解』所収)、本研究を進める中で、さらに明確になった点は、可能な限り修正した。第二コリント書がいくつかの手紙で構成されている分割説に関連して、1-9章と10-13章は、別であるという結論に達したが、その立場から1-9章と10-13章を書簡理論的分析の視点と修辞学的分析の両方を併せ用いて、論文を発表した。1-9章に関しては、日本聖書学研究所の欧文紀要で英語改訂版を発表した。10-13章に関しては、2000年7月にスウェーデンのルント大学で開催された新約聖書学の修辞学的批評の国際研究集会で発表する予定(その後、イギリスのシェフィールド・アカジミック・プレスから出版予定)。パウロの論敵についても共通見解に達していないが、修辞学的分析の立場から、第二コリント書10-13章におけるパウロの論敵について分析して、論文を発表した。第二コリント書のいくつかの残されている問題に取り組みつつ、今後は研究対象を第一コリント書に移行していきたい。本年度も第二コリント書に対象を絞って分析し、研究を進めた。前年度に日本新約学会で発表した「第二コリント書10-13章の書簡理論的・修辞学的分析」の要約が、『新約学研究』に掲載された。2000年7月にスウェーデンのルント大学で開催された新約学を中心とした国際研究集会(修辞学的批評)、2000Lund Conference on Rhetorical Argumentation in Biblical Textsで、"Epistolary Theoretical & Rhetorical Analyses of 2Cor,10-13"を発表した。(この関係でアムステルダム大学に本部がある国際アーギュメンテーション学会に加入。)書簡理論による分析と修辞学による分析を組み合わせて,第二コリント書1-9章と10-13章が別な手紙であり、1-9章、10-13章の順で書かれたことを解明し、2000年9月に立教大学で開催された日本新約学会で発表した。その原稿は、『敬和学園大学研究紀要』第10号に掲載された。紙幅の関係で原稿を半分に短縮したものが、『新約学研究』次号に掲載予定(印刷中)。尚、本研究のきっかけとなった第二コリント書の注解書が再版された(『新共同訳新約聖書略解』、所収)。

その上、3年間の研究成果をA4版で『パウロ書簡における書簡理論的・修辞学的研究-EpistolaryTheoretical & Rhetorical Studies in a Pauline Epistle』にまとめて出版し、国内・国外の研究者を中心に配布した。研究成果報告書は、7つの論文で以下のように構成されている。日本語の論文も英文の要約が付けられている。第一章第二コリント書1-9章の書簡理論的・修辞学的分析第二章第二コリント書10-13章の書簡理論的・修辞学的分析第三章第二コリント書10-13章におけるパウロの論敵第四章書簡理論と修辞学の視点から見た第二コリント書1-9章と10-13章の関係第五章修辞学と倫理の関係から見た第二コリント書8章と9章の関係
安全安心かつ快適な都市を支える信頼性の高い都市内物流システムに関する研究

本研究においては、都市物流システムについて、所要時間変動を考慮した動的経路選択モデルを開発し、それを時間指定付配車配送計画に組み込み、コスト信頼性を評価できるモデルを構築した。また危険物輸送について総走行時間および交通事故に巻き込まれたときの周辺住民への損害リスクを考慮した多目的の指定時間付配車配送計画モデルを開発した。これらのモデルを用いて安全安心、快適な都市を支える信頼性の高い都市物流システムを構築することが可能となる。(1)確率論的最短経路探索問題の検討および顧客間所要時間変動を考慮した配車配送計画問題のモデル化従来、確率論的配車配送計画において、顧客位置における遅刻については確率論に取り扱っていたが、顧客間の経路選択についてはDijkstra法による確定論的最短経路を用いていた。ここでは所要時間変動を考慮した動的かつ確率論的な最短経路探索手法としてFu and Rilett (1998)による期待経路モデルおよびMiller-Hooks(2001)による最小期待時間探索手法を、配車配送計画に組み込んだモデルを構築した。これらのモデルを小規模な仮想道路ネットワークに適用した結果、顧客間の所要変動を考慮したモデルにおいては、確定論的に取り扱ったモデルに比べて、総コストが減少し、かつ総コストの変動も減少することが明らかになった。所要時間変動を考慮して事前に求めた顧客間経路は、配車配送当日の所要時間変動に対して安定しており、顧客位置での遅刻ペナルティの削減に貢献し、その結果、総コストの削減につながったと考えられる。(2)突発事象の発生確率を考慮したコスト信頼性を評価するモデルの構築交通事故などの突発事象によるトラック輸送におけるコスト信頼性を評価するために、進化ゲーム理論を用いて所要時間変動および突発事象による交通障害発生確率を考慮した経路選択モデルを構築した。このモデルを仮想道路ネットワークに適用し、道路の渋滞対策を実施したことによって所要時間の平均および分散が減少した場合のコスト信頼性の変化について分析を行った。(1)顧客間所要時間変動を考慮した時間指定付き配車配送計画モデルの実際の道路ネットワークへの適用および比較検討これまでに構築した時間指定付き配車配送計画モデルを用いて実際の道路ネットワークへの適用を試みた。具体的には、東京圏を模した道路ネットワーク(ノード数:約730、リンク数:約2,300、顧客数:約39)においてあるコンビニエンスストア企業の実際の配送活動実績に基づき、時間指定付き配車配送計画モデルにより最適解を求めた。特に、本モデルでは、顧客間所要時間変動の考慮が最も重要であるため、顧客間経路の比較および所要時間の比較に重点を置いて検討を行った。(2)危険物配送における多目的の指定時間付き配車配送計画モデルの構築危険物を配送するトラックについて、配送に用いる車両台数、総走行時間および交通事故に巻き込まれたときの周辺住民への損害リスクを考慮した多目的の指定時間付き配車配送計画モデルを開発した。このモデルにおいては、交通事故の発生確率を道路ネットワークの各リンクに与え、そのような交通事故が発生したときの火災・爆発等による周辺住民へ与える損害リスクを、交通事故の規模に応じて推定するモデルとなっている。このモデルおいては、配送に用いる車両台数、総走行時間および交通事故に起因する火災・爆発等による周辺住民へ与える損害リスクを考慮し、最適な配送順序および経路を決定することができる。危険物を輸送するトラックについて、通常の輸送コストおよび交通事故による火災等によって周辺住民が受ける損害リスクの両方を考慮した多目的の指定時間付き配車配送計画モデルを開発した。このモデルにおいては、交通事故の発生確率を道路ネットワークの各リンクに与え、そのような交通事故が発生したときの火災等によって周辺住民が受ける損害リスクを、交通事故の規模に応じて推定するモデルを開発した。このモデルにおいては、通常の輸送コストおよびそのような交通事故による損害リスクについて、パレート最適解を求めることができる。このモデルにおいて厳密な最適解を求めることは困難であるので、アントコロニーシステムを用いて近似的な最適解を求めている。このモデルを仮想道路ネットワークおよび大阪市中心部の実際の道路を模した道路ネットワークに適用した結果、輸送コストと損害リスクの両方を考慮した場合のパレート最適な配送ルートが複数得られた。これらの結果は意思決定者が配送ルートを決定する場合に大変有用な情報を与えることが分かった。また、リンク所要時間変動がある場合のトラックの経路選択について、実際の物流企業の行動をプローブデータにより収集した。そのデータを用いて、道路の新設、交差点改良などによって所要時間信頼性が向上した場合のトラック輸送のコスト信頼性について動的交通シミュレーションを用いて検討した。その結果、所要時間信頼性の向上がトラックの経路選択に大きな影響を与えることが明らかになった。ロードプライシング、流入規制などの都市内物流施策を実施した場合の物流事業者の行動をモデル化し、仮想道路ネットワークに適用した結果、都市内物流施策を実施した場合にも共同配送などが同時に行われると効率的かつ環境にやさしい物流システムを構築できることが明らかになった。
意見文の談話展開と表現技法の特徴についての日中対照研究

本研究は、日本と中国の学生がそれぞれの母語で書いた意見文の違いを、文章全体の構造、用いられる表現技巧という2つの観点から明らかにすることを目的としている。本年度は、2017年度に行った研究発表に再検討を加え、分析対象となる意見文を増やして、分析の精緻化を図った。考察にあたっては、日中の国語教育の影響を考慮するために、中国の課程標準(日本の学習指導要領にあたる)を邦訳し、日本の国語教育との比較を行った。文章全体の構造については、中国の学生は、まず主題を述べて自分なりの観点や考えるための切り口を示し、その後、論拠となることがらをいくつか挙げ、最後に結論としての主張を述べるという順序で書く傾向が非常に強いこと、日本の学生は、まず自分の主張を明確にしてから論拠を挙げ、最後にもう一度、主張を述べるという書き方が比較的多く見られるものの、それが標準的であるとまでは言えず、文章構造にはばらつきが見られることが明らかになった。この背景には、日中の中等教育における書くことの教育の違いがあることが示唆された。特に、中国では、書くことの教育の中で自分なりの観点を持つことが強調されており、それが意見文の構成に大きく影響していると思われる。表現技巧については、中国の学生は、古典、故事、名句の引用を多用し、また、比喩表現を用いるなど、技巧を凝らす傾向があること、日本の学生は、身近な例、自分自身の体験を一般化して論じる傾向があることが明らかになった。これには、中国の国語教育では古典を始めとする名著に関する人文学的な教養が重視され、そうした教養を示すことが高評価につながること、日本の国語教育では、読書感想文執筆などを通して、問題を自分の経験に引き寄せて考え、具体的に論じることが指導されることが影響しているのではないかと考えられる。2016年度は、主に意見文の日中対照研究のための基礎となる情報を得るため、日中の中等教育機関で、書くことについて、どのような指導が行われるかについて調査を行い、その成果を発表した。調査にあたっては、中学校(初級中学)については、13年(79年)の国語(語文)を、高等学校(高級中学)については、日本の必修科目である国語総合と中国の必修教科である語文を取り上げた。まず、日本の学習指導要領と中国の課程標準から、書くことの指導の目標や方法を比較してみると、中学校、高等学校を通して、目的や必要、意図に応じて書くことを目標にしている点は共通している。日常生活や社会に目を向け観察することを指導する点も共通しているが、中国では、人生を考えることも指導に含まれており、内容面で違いがあることがうかがわれた。活動については、材料の収集や構想、文章の推敲や他者との共有が大事にされる点が共通しているが、中国においては、文種や表現様式の書き換えなど、多様な練習方法に言及されていることが特徴的である。また、日本では、書くことの指導に割く時間の目安が示されるのみだが、中国では、作文の分量や速度についての具体的な規定があり、相当の分量を書くことが要求されていることがわかる。教科書については、日中ともに検定制を採っており、複数の教科書が発行されているが、それぞれの国での採択率、占有率が高いものを各学年1冊ずつ選び、分析を行った。日中ともに、基本的な技術(順序や流、語句の選択など)に関する解説、見直しや推敲などの活動が盛り込まれている点で共通している。一方、書くことの課題数には大きな違いがあり、中国の教科書では、中高で合計331であったが、日本の教科書では47であった。課題内容の配置にも違いがあり、中国では学年、学期によって集中的に特定の書き方や文種を扱っているが、日本では各学年に様々な文種が分布している。平成28年度は、まず、意見文の日中対照研究のための基礎的な資料とするべく、日本と中国の中等教育機関における国語教育における書くことの指導の内容を調査した。主に、日本の学習指導要領、中国の課程標準、日中それぞれの国語(語文)教科書を分析の対象とした。さらに、市販の意見文参考書も入手し、参考資料とした。調査の結果、書くことの指導の目標や方法には日中間に共通点も多いものの、中国のほうが生徒に要求する作文の量が多く、また、書くための練習の方法も多様であること、内容面でもより広がりがあることがわかった。次に、本調査に向けて、課題設定のための予備調査を行った。予備調査では、まず、日中の大学入試における小論文では、どのような出題がなされる傾向にあるかを調べ、それをもとに、日中で情報量の多寡等が現れにくいトピックを選んだ。さらに、課題を示す文のあり方が意見文の構成等に影響を与えると考えられるため、同一トピックで複数の課題を作成し、日本人大学生と中国人留学生を対象にパイロットスタディを行った。その結果を用いて適切な課題のあり方を検討し、本調査で用いる課題の日本語版と中国語版を決定した。年度末には、当初予定のとおり、中国の大学に通う中国人学生を対象として本調査を開始した。中国国内で中等教育を受けた大学生30名に課題に基づく中国語の意見文を書かせ、さらに分析の際の参考とするために、意見文執筆に関するアンケートに回答してもらった。集められた意見文は、それぞれを構成要素に分割し、その内容のコーディングに着手している。

2017年秋までに収集した日中の大学生の意見文の分析を進め、分析結果の一部をまとめて、アカデミック・ジャパニーズ・グループ研究会(2018年2月、於東京海洋大学)において「母語による意見文の日中比較ーパラグラフ構成を中心にー」と題してポスター発表を行った。発表は、日中の大学生が文章に説得力を持たせるために何をどのように書けばよいと考えているかにポイントを絞ったものである。発表では、パラグラフの構成に注目し、展開部がどのように中心文と関わるかを分析した結果、日本の大学生は社会一般に見られる事例や個人的体験を述べて中心文の記述を一般化しようとする傾向があり、中国の大学生は故事や名句の引用による権威づけや叙情的描写による感情への訴えかけにより中心文の記述を強化しようとする傾向があることを指摘した。さらに、テーマの説明、論拠、意見の表明、予想される反論といった構成要素の配列、および各構成要素に含まれるパラグラフ数について日中対照研究を行った結果、日本人学生は主張を論拠より先に示す傾向があり、論拠を2パラグラフ程度で述べること、それに対して、中国人学生は論拠を主張より先に示す傾向があり、論拠を34パラグラフで述べることがわかっている。この結果は、2018年8月に開催予定の日本語教育国際研究大会(於カ・フォスカリ大学)において「日本人学生と中国人学生の母語による意見文の構造の違い」と題して発表予定である。また、分析のための参考資料として、中国の語文(国語)教育についての情報収集を行ってきた。その過程で語文課程標準の邦訳、分析を進めたが、その内容を広く日本語教育関係者と共有するべく、「中国語文(国語)教育事情ー中華人民共和国教育部「普通高中語文課程標準(実験)」(2003年)の紹介ー」と題して『アカデミック・ジャパニーズ・ジャーナル』第10号で発表予定である。2017年度は、まず、前年度末に引き続き本調査を行った。中国の大学生については、前年度末に30名分の意見文を収集済みであったが、9月に中国の大学を訪問し、さらに43名の協力を得て、合計で73名から分析資料となる意見文を収集することができた。日本の大学生については、首都圏にある複数の大学で研究への協力を呼びかけ、合計で66名から意見文の提出を受けた。日中対照分析は、学生の意見文の各パラグラフにおいて中心文の内容がどのように展開していくか、テーマの説明、論拠、意見の表明、予想される反論といった構成要素の配列がどのようになっているかを主な観点として進めている。「研究実績の概要」に書いたとおり、前者の観点による分析結果は2018年2月に「母語による意見文の日中比較ーパラグラフ構成を中心にー」と題してポスター発表を行い、後者の観点による分析結果は2018年8月に「日本人学生と中国人学生の母語による意見文の構造の違い」として発表することが既に決まっている。分析を進める中で、さらに興味深い観点として、使用される語彙のタイプの違いが注目された。日本人学生の場合、学校や家庭での日常生活やテレビなどを通じた報道に言及するような語が多く使われているようであるのに対して、中国人学生の場合、そうした語に加えて、叙情的、文学的な語の使用が目立つようである。この点についても比較するべく、出現した語の分析のために必要なソフトウェアを入手し、操作のための研修にも参加するなど、分析の準備を進めている。本研究は、日本と中国の学生がそれぞれの母語で書いた意見文の違いを、文章全体の構造、用いられる表現技巧という2つの観点から明らかにすることを目的としている。
歯根膜細胞の産生する破骨細胞誘導抑制因子の固定とその性状

これまでに歯根膜細胞の分化機能として破骨細胞誘導抑制作用のあることを明らかにしてきた。すなわち、歯根膜由来培養細胞は末梢血リンパ球・単球からの破骨細胞様細胞の出現を抑制する液性因子を産生していることを明らかにしてきた。今年度はこの液性因子の機能を更に詳細に検討することを目的に、破骨細胞の前駆細胞を増加する因子であるとされるM-CSFおよびGM-CSFを用い、それらで刺激した末梢血リンパ球・単球(PBL)に対する歯根膜由来細胞の産生する液性因子の作用を視察し以下の結果を得た。1.M-CSFおよびGM-CSFはPBLから出現する破骨細胞様細胞を増加させたが、ここに歯根膜細胞とPBLの混培養上清を加えると抑制傾向が現れた。2.M-CSFおよびGM-CSFはPBLのDNA合成能を増強させたが、ここに歯根膜細胞とPBLの混培養上清を加えるとDNA合成能に抑制傾向が見られた。3.PBLを接着性細胞と非接着性細胞に分離して、それぞれに歯根膜細胞とPBLの混培養上清を加えると、特に非接着性細胞の数を減少させた。以上のことより歯根膜細胞の産生する液性因子はPBLのproliferationを抑える作用を有するために破骨細胞の前駆細胞の増殖が抑制されるものと考えられる。また、PBLの中でも特に非接着性細胞に増殖抑制効果を示すことは、破骨細胞の前駆細胞は、その分化の初期の段階で非接着性であるという説から考えると、この初期段階で増殖が抑制されることにより破骨細胞誘導抑制効果が発現しているものと考えられる。
戦後日本美術における吉原治良の海外戦略

本研究では、戦後日本美術を代表する前衛美術グループである具体美術協会(略称:具体、1954-1972年)のリーダーであった吉原治良(1954-1972年)が、いかに海外の美術関係者と交流し、具体の活動を海外へと展開したか、その具体的過程と戦略の解明を試みた。成果として挙げられるのは第一に、大阪大学総合学術博物館寄託の具体関連資料および海外に保管されている具体関連資料のうち、書簡の簡易データベースを作成した点、第二に、海外の美術関係者も頻繁に訪れた具体の活動拠点であるグタイピナコテカについて、その意義と課題を考察した論文を執筆し、本論を含む書籍の発刊や展覧会の開催により成果を発表した点である。具体美術協会(略称:具体、1954-1972年)のリーダーであった吉原治良(1905-1972年)が、いかに海外の美術関係者と交流し、具体の活動を海外へと展開したか、その具体的過程と戦略を解明するために、平成25年度は次の点に着目して研究を進めた。1、大阪大学総合学術博物館寄託の具体関連資料整理・調査(1)国内外の美術関係者と交わされた書簡(2)具体の活動拠点となったグタイピナコテカ関連資料2、海外に保管されている具体関連資料の調査3、元具体会員への聞き取り調査1-(1)は学生の協力を得て全体をほぼ年代順に整理し終え、データベースの作成に取りかかっている。1ー(2)は調査を終了し、成果は『戦後大阪のアヴァンギャルド芸術焼け跡から万博前夜まで』(大阪大学出版会、2013年)でまとめることができた。2はアメリカの三カ所で実施した。平成25年度に予定していたワシントンD.C.に本部があるスミソニアンのアーカイヴス・オブ・アメリカン・アートについては、ニューヨーク支部でも同内容の資料を閲覧可能と分かり、調査場所をニューヨークに変更した。同アーカイヴでは海外での初の具体美術展(1958年)会場となったマーサ・ジャクソン画廊の資料を調査し、マイクロフィルム化された文書を閲覧した。またニューヨーク近代美術館のアーカイヴでは、平成24年度に引き続き具体関連の資料を調査した。さらに当初は予定していなかったが、アメリカ・ダラスの著名な美術収集家が所蔵する、具体を含む戦後日本美術コレクションを実見する機会を得、同氏が運営する教育研究機関について情報収集を行なうことができた。3は元具体会員1名に聞き取り調査を実施、これまで文字で残された記録が少ない1960年代後半の具体の活動に関する貴重な証言を得られた。そして来年度に実施する元具体会員2名への聞き取り調査日時を確定した。具体美術協会(略称:具体、1954-1972年)のリーダーであった吉原治良(1905-1972年)が、いかに海外の美術関係者と交流し、具体の活動を海外へと展開したか、その具体的過程と戦略を解明するために、次の点に着目して研究を進めた。1、大阪大学総合学術博物館の具体関連寄託資料整理(1)国内外の美術関係者と交わされた書簡(2)具体の活動拠点となったグタイピナコテカ関連資料2、海外に保管されている具体関連資料の調査3、元具体会員への聞き取り調査1については、(1)は全体量の約三分の一を年代順に整理、(2)は未整理の状態であった資料総体からほぼすべての当該資料を確認し、記録撮影してデータベースを作成した。2については、ゲッティ・リサーチ・インスティテュートに所蔵されているアラン・カプロー旧蔵資料を調査し、具体がカプローに送付した初期活動に関する記録写真の全容を確認した。またカプローの1966年の著書に掲載された具体に関するテクストの初期段階の原稿も確認できた。さらに当初は予定していなかったが、ニューヨーク近代美術館のアーカイヴでも、具体関連資料を調査する機会を得た。3については、グタイピナコテカ設立の1962年前後に在籍していた主要会員である2名に加えて、具体の活動に1950年代終わりから関わり、1960年代半ばに会員となった作家1名、そして元具体会員と親交の深かった評論家1名に、グタイピナコテカについて聞き取り調査を行なうことができ、より幅広い視点に基づく証言を得られた。1、大阪大学総合学術博物館寄託の具体関連資料整理・調査(1)国内外の美術関係者と交わされた書簡

(2)具体の活動拠点となったグタイピナコテカ関連資料2、海外に保管されている具体関連資料の調査3、元具体会員や関係者への聞き取り調査1-(1)は学生の協力を得て、平成26年度に簡易データベース作成を完了した。1-(2)は平成25年度に簡易データベース作成を完了し、大阪大学総合学術博物館での「オオサカがとんがっていた時代」展と、同展関連書籍の『戦後大阪のアヴァンギャルド芸術』(大阪大学出版会)で成果を発表した。2は、平成24年度にゲッティ・リサーチ・インスティテュートとニューヨーク近代美術館、平成25年度にスミソニアンのアメリカ美術アーカイヴと、前年に引き続きニューヨーク近代美術館でそれぞれ具体関連資料を調査した。その他、ニューヨーク州立大学バッファロー校所蔵の資料についても内容を確認した。当初予定していたニューヨーク州立大学ポツダム校とパリのスタドラー画廊は、先方の都合により調査できなかったため今後の課題となるが、実施した一連の調査でほぼ全体像を把握できたといえる。このうち書簡については1-(1)と統合し、特にマーサ・ジャクソン画廊との密接な交流の過程が判明した。それは将来、大阪新美術館で設置が目指されている具体アーカイヴに生かす予定である。3については、平成24年度は元具体会員3名と評論家1名、25年度は元具体会員1名、26年度は2名にそれぞれグタイピナコテカや海外との交流を中心に聞き取り、要約内容は上記展覧会と書籍に反映させた。大阪大学総合学術博物館第16回企画展「オオサカがとんがっていた時代ー戦後大阪の前衛美術焼け跡から万博前夜までー」報告(pp. 9-12)美術史(近現代美術)大阪大学総合学術博物館寄託の具体関連資料のうち書簡については、学生らの協力のもと、データベース化の前提になる現物の整理をほぼ終了することができ、次のデータ入力作業に取りかかっている。またグタイピナコテカ関連資料の調査研究成果は、2013年7月に刊行された『戦後大阪のアヴァンギャルド芸術焼け跡から万博前夜まで』(大阪大学出版会)に反映された。本書では、グタイピナコテカ(1962-1970年)の活動に全体の約三分の一ページが割かれ、本課題の代表研究者がその執筆・編集を担当した。内容は、グタイピナコテカを再考した論文、掲載作品・資料図版の解説、グタイピナコテカ関連年表・主要参考文献リストである。海外調査に関しては、申請時から予定していたスミソニアンのアーカイヴス・オブ・アメリカン・アートで、マイクロフィルム化されたマーサ・ジャクソン画廊の関連資料すべてを閲覧した。その他ニューヨーク近代美術館アーカイヴでは、昨年度は具体会員の作品が複数含まれていた、同館企画の「日本の新しい絵画と彫刻」展(1965-67年)に関するものが中心であったが、今年度はそれ以外の資料を調査し、同展終了後も担当キュレーターに書簡を送っている元具体会員がいたことを確認した。加えて、当初は予定していなかったがダラスの美術収集家の充実した戦後日本美術の収集品をまとまって実見すると共に、海外の研究者によるフォーラムに参加し、現在のアメリカにおける戦後日本美術の新たな受容と研究の高まりをつぶさに知ることができた。元具体会員への聞き取り調査は、1960年代後半に具体に加入した堀尾昭子氏を対象に行い、これまで公になっていない会場写真や出版物を調査すると同時に、当事者でしか知り得ない貴重な声を記録に残した。大阪大学総合学術博物館の具体
プロヒビチンのオキサリプラチン感受性予測バイオマーカーへの展開

オキサリプラチン(L-OHP)は大腸癌治療のキードラッグである。Prohibitin1(PHB1)タンパク質発現量は、L-OHPの感受性と相関があることが以前の検討により解明された。本研究ではPHB1のL-OHP効果予測バイオマーカーへの展開を目的とし、PHB1のL-OHP作用機序への関与と、臨床検体での相関を検討した。PHB1の発現抑制によりL-OHPの感受性が低下する。この原因はPHB1発現抑制による抗アポトーシスの増加がL-OHPが導くアポトーシスを抑制する結果と示唆された。患者血清を用いた検討よりPHB1と抗腫瘍効果にも有意な相関が確認され、効果予測バイオマーカーへの可能性を示した。予備検討において、ヒト大腸癌細胞株では、オキサリプラチン(L-OHP)感受性の高い細胞株でPHB1タンパク質の発現量が高く、L-OHP感受性とPHB1発現量は有意に相関する。また、PHB1をsiRNAにより発現抑制するとL-OHPの感受性は低くなることが確認した。今年度は、PHB1のL-OHP感受性に関わるメカニズムの解明のために、まず、PHB1過剰発現によるL-OHP感受性の評価を行った。PHB1過剰発現によりわずかな差ではあるがオキサリプラチンの感受性が高くなったが、有意差は確認できなかった。次に、PHB1が感受性に関わる因子として、他の薬剤に対しても関与するのか検討するために、フルオロウラシル(5-FU)、SN38、シスプラチン(CDDP)に対するPHB1発現抑制系で細胞毒性試験を実施した。PHB1の発現抑制により、CDDPとSN38に対する感受性は高くなる傾向にはあるが、有意差はほぼなかった。また、5-FUの感受性は有意に低くなった。これらの結果より、PHB1は多剤耐性の因子として機能しているわけではなく、L-OHPの感受性に影響を与えていることがわかった。更に、PHB1のバイオマーカーとしての臨床応用に向けた検討として、血清を使用したELISA法を確立し、臨床検体を用いて血清中のPHB1の発現量とL-OHPの治療効果について解析を行った。治療期間中の最大の腫瘍縮小効果あるいはL-OHP投与期間中の最良総合効果が、complete responseあるいはpartial responseの患者をResponder群とし、それ以外をnon-responder群としたとき、L-OHP投与開始後、初回画像診断時の血清においてresponder群で有意に血清中のPHB1の濃度が高いことが確認でき、PHB1のバイオマーカーへの可能性が示唆された。当初の計画通り、PHB1過剰発現系を確立しL-OHP感受性への影響を検討し、L-OHP以外の薬剤へのPHB1の影響においても検討を行いPHB1のL-OHP感受性に関与するメカニズムの解明への検討は順調に進んでいる。また、臨床検体でのPHB1の発現とL-OHPの治療効果を比較検討するために、今年度のはELISAの系の立ち上げが目標だったが、臨床検体の測定、解析まで終了した。しかし、組織免疫染色はサンプルの入手が困難であり進んでいないため、おおむね順調に進展している。昨年度の研究において、PHB1タンパク質の発現量がオキサリプラチン(L-OHP)の感受性と相関しており、PHB1の発現抑制が、有意にL-OHPの感受性を減少させることが確認できた。今年度は、PHB1がL-OHPの感受性に関わるメカニズムを解明するべく検討を行った。まず、PHB1発現抑制の細胞増殖へ影響を検討したところ、明らかにPHB1発現抑制により細胞増殖の抑制を確認し、抗がん薬の効果減弱を引き起こすと一因と考えられた。次にPHB1の抑制によるL-OHPが誘導するアポトーシスへの影響を検討するため、アポトーシスマーカーの発現を検討したところ、L-OHP曝露によりCleaved caspase-9、Cleaved PARPの発現が増加したが、PHB1発現抑制によりそれらの増加が抑制された。よって、PHB1発現抑制によりL-OHPが誘導するアポトーシスを抑制することが確認できた。また、このアポトーシス抑制に関与する経路を探索したところ、PHB1抑制は、ERK、Aktの活性を促進させ、抗アポトーシスとして働くBcl-2やBcl-xLの発現を増加した。2年間の研究での成果は、まずPHB1の発現量が高いとL-OHPの効果が高くPHB1発現量とL-OHP感受性に相関がみられることを発見した。PHB1のL-OHPの感受性への関与のメカニズムの解明により、PHB1を抑制することで細胞増殖を抑制し、アポトーシスを抑え、Erk、Aktの活性による抗アポトーシスが促進することによってL-OHPの感受性が低くなることが明らかになった。また、臨床検体においても初回画像診断時の血清のPHB1の発現量が、治療期間中の最大縮小効果また最良総合効果と一致することが確認できたため、PHB1のバイオマーカーとしての臨床応用への可能性も示唆された。

この原因はPHB1発現抑制による抗アポトーシスの増加がL-OHPが導くアポトーシスを抑制する結果と示唆された。患者血清を用いた検討よりPHB1と抗腫瘍効果にも有意な相関が確認され、効果予測バイオマーカーへの可能性を示した。さらなるPHB1のL-OHP感受性への関与の機能メカニズムを明らかにするために、PHB1発現抑制系を用いてL-OHP曝露時のPHB1関連タンパク質、またL-OHP作用機序に関わるタンパク質の発現および局在を確かめる。オキサリプラチンが適用される他ヒト癌細胞株でのPHB1発現量とL-OHP感受性の相関を検討する。臨床への応用の取り組みとしては、薬物動態および薬効に影響する遺伝子多型の有無や大腸癌の腫瘍マーカーなどとの組み合わせによる、治療効果との比較検討を行い、臨床応用の実現に向ける。生物学
糖尿病性神経障害性疼痛の解明と新規治療法の開発：脊髄アンジオテンシン系からの検討

本研究では、糖尿病性神経障害性疼痛は脊髄内アンジオテンシン(Ang)変換酵素(ACE)-Ang II-AT1受容体系とACE2-Ang (1-7)-Mas受容体系に不均衡が生じ、それに伴うp38 MAPKシグナル経路の活性化に起因して発症するのではないかとの仮説を立て、レプチン欠損マウスであるob/obマウスを使用し、行動および分子薬理学的観点から解明を行っている。昨年度までの研究により、ob/obマウスにおいて認められる接触性および熱性痛覚過敏が、脊髄内ACE2-Ang (1-7)-Mas受容体系の活性低下に起因する可能性を見出している。平成30年度の研究では、これらの結果に加え、以下のことを明らかにした。1ob/obマウス(12週齢)で認められる脊髄内p38 MAPKのリン酸化はAng (1-7)の脊髄クモ膜下腔内投与により有意に抑制され、この抑制作用はMas受容体拮抗薬により消失した。2野生型マウスの脊髄後角においてACE2は神経細胞およびミクログリアに発現しており、アストロサイトには存在しなかった。この発現パターンはob/obマウスにおいても同様であった。3ob/obマウスで認められる高血糖状態を中時間型インスリン製剤の1日2回投与により正常閾値までコントロールすることに成功した。以上の結果より、ob/obマウスの脊髄内ACE2-Ang (1-7)-Mas受容体系の活性低下に起因した痛覚過敏はp38 MAPKの活性化に起因して誘発されることが明らかとなった。加えて、脊髄クモ膜下腔内投与されたAng (1-7)はMas受容体に作用することにより、リン酸化p38 MAPKの発現量を低下させ、その結果として抗痛覚過敏作用を示すことを見出した。また、脊髄後角におけるAng (1-7)産生の責任細胞は神経細胞およびミクログリアであることが明らかとなった。研究体制が整っており、効率的に研究が実施されているため、順調に研究が進展している。平成30年度の研究により、ob/obマウスの血糖値を中時間型インスリン製剤により正常閾値にまでコントロールすることに成功した。そこで、平成31年度は、1インスリン投与により血糖値をコントロールした際の、接触性および熱性痛覚過敏の変化を経日的に測定し、痛覚過敏に対する高血糖の関与を明確する。インスリンの効果が認められた場合は、2インスリン投与群における脊髄内ACE2の発現量ならびに活性を測定し、脊髄内ACE2-Ang (1-7)-Mas受容体系の活性低下と高血糖の関連性を明らかにする。また、脊髄内ACE2の発現低下機構を明らかにする目的で、3ob/obマウスの脊髄内神経細胞およびミクログリアにおけるACE2陽性率を解析し、野生型マウスと比較検討する。本研究では、糖尿病性神経障害性疼痛は脊髄内アンジオテンシン(Ang)変換酵素(ACE)-AngII-AT1受容体系とACE2-Ang (1-7)-Mas受容体系に不均衡が生じ、それに伴いp38 MAPKシグナル経路の活性化に起因して発症するのではないかとの仮説を立て、この可能性について2型糖尿病モデルマウスとしてレプチン欠損マウスであるob/obマウスを使用し、行動および分子薬理学的観点から解明を行っている。これまで得られた研究結果を要約すると以下の通りである。1ob/obマウスの疼痛閾値を機械的アロデニィアおよび熱性痛覚過敏を指標に、それぞれvon Freyテストおよびプランターテストを用いて測定した結果、機械的アロデニィアは生後11ー14週、熱性痛覚過敏は生後10ー16週において観察された。2ob/obマウス(12週齢)で認められた機械的アロデニィアおよび熱性痛覚過敏はAng (1-7)の脊髄クモ膜下腔内投与によって有意に抑制され、この抑制作用はMas受容体拮抗薬で完全に拮抗された。3wild-typeマウスと比較してob/obマウス(12週齢)の脊髄背側部で、Mas受容体発現量の有意な低下とp38 MAPKの著しいリン酸化が認められた。一方、アンジオテンシノーゲン、ACEおよびAT1受容体の発現量には違いは認められなかった。これらの結果から、ob/obマウスでは脊髄ACE2-Ang (1-7)-Mas受容体系の低下に伴いACE-AngII-AT1受容体系とACE2-Ang (1-7)-Mas受容体系に不均衡が生じ、それに伴いp38MAPKシグナル経路の活性化に起因して糖尿病性神経障害性疼痛が発症する可能性が示唆された。研究体制が整っており効率的に研究が実施されているため、順調に研究が進展している。

平成30年度の研究では、これらの結果に加え、以下のことを明らかにした。1ob/obマウス(12週齢)で認められる脊髄内p38 MAPKのリン酸化はAng (1-7)の脊髄クモ膜下腔内投与により有意に抑制され、この抑制作用はMas受容体拮抗薬により消失した。2野生型マウスの脊髄後角においてACE2は神経細胞およびミクログリアに発現しており、アストロサイトには存在しなかった。この発現パターンはob/obマウスにおいても同様であった。3ob/obマウスで認められる高血糖状態を中時間型インスリン製剤の1日2回投与により正常閾値までコントロールすることに成功した。以上の結果より、ob/obマウスの脊髄内ACE2-Ang (1-7)-Mas受容体系の活性低下に起因した痛覚過敏はp38 MAPKの活性化に起因して誘発されることが明らかとなった。加えて、脊髄クモ膜下腔内投与されたAng (1-7)はMas受容体に作用することにより、リン酸化p38 MAPKの発現量を低下させ、その結果として抗痛覚過敏作用を示すことを見出した。また、脊髄後角におけるAng (1-7)産生の責任細胞は神経細胞およびミクログリアであることが明らかとなった。研究体制が整っており、効率的に研究が実施されているため、順調に研究が進展している。平成30年度以降は以下に示す実験計画に従い研究を展開する。1脊髄背側部におけるACE2発現の検討および存在細胞種の特定:未処置のddY系マウスの脊髄背側部にACE2が発現しているのかをRT-PCR法およびウエスタン・ブロット法を用いて確認する。また、発現が確認された場合、抗NeuN、GFAPおよびIba-1抗体を用いて、それぞれ神経細胞、アストロサイトおよびミクログリアを免疫染色し、これらの神経・グリア細胞マーカーとACE2との蛍光二重染色を行い、共焦点顕微鏡を用いて存在細胞種を特定する。3ACE2活性化薬の有効性の検討:ob/obマウスが示すアロディニアや痛覚過敏に対するACE2活性化薬・ジミナゼンの有効性について検討する。また、有効性が認められた場合、その作用機序を脊髄背側部におけるp38 MAPKのリン酸化に対する効果から検討する。平成30年度の研究により、ob/obマウスの血糖値を中時間型インスリン製剤により正常閾値にまでコントロールすることに成功した。そこで、平成31年度は、1インスリン投与により血糖値をコントロールした際の、接触性および熱性痛覚過敏の変化を経日的に測定し、痛覚過敏に対する高血糖の関与を明確する。インスリンの効果が認められた場合は、2インスリン投与群における脊髄内ACE2の発現量ならびに活性を測定し、脊髄内ACE2-Ang (1-7)-Mas受容体系の活性低下と高血糖の関連性を明らかにする。また、脊髄内ACE2の発現低下機構を明らかにする目的で、3ob/obマウスの脊髄内神経細胞およびミクログリアにおけるACE2陽性率を解析し、野生型マウスと比較検討する。理由:旅費を全く使用しなかったため次年度使用額が生じた。使用計画:今回の繰越額をob/obマウスおよび試薬・抗体の購入に充て使用する予定である。理由:英文論文の校正料を計上していたが、校正料を科研費から支出しなかったため次年度使用額が生じた。使用計画:今回の繰越額を国際学会(モントリオール)での発表のための出張旅費の一部に使用する予定である。
強励起利得スイッチング半導体レーザーからの極限短パルス光発生とその発生機構解明

強励起利得スイッチング動作による半導体レーザーからの光パルスレーザー発振実験を系統的に実施した。光励起GaAsバルクレーザーにおいて、光励起強度を上げていくと、パルス幅が徐々に短くなるとともに短波長側にスペクトルが広がる様子が観測された。短波長領域ではパルス幅1 ps以下の超短光パルスが発生していることを確認した。強励起状態で観測される特異な超短光パルス発生メカニズムを利得活性層中での光励起キャリアのバンド内分布と緩和過程を考慮した現象論的なキャリアダイナミクスモデルを基に考察した。H26年度は、強励起利得スイッチング動作による半導体レーザーからの極限短光パルス発生実験として、短光パルスを使用した光強励起によるレーザー発振実験を行い、発生する光パルスの特性測定・評価を精緻かつ系統的に行った。光励起半導体レーザーには、分子線エピタキシー法により作製した利得導波型GaAsバルクレーザー及び3周期GaAs量子井戸レーザーを使用した。短光パルス励起光源には、自開発ファイバーレーザー光源(パルス幅300 fs)及びモードロックTiSaレーザー(パルス幅2 ps)を使用した。GaAsバルクレーザーへの共振器一様励起において、高密度強励起では短波長側にスペクトル広がり持つ光パルス発生を観測した。この光パルスの短波長成分を抽出し、自己相関測定によりパルス幅を評価したところ、低温(5K)でパルス幅1 ps以下の超短光パルスが発生していることが分かった。また、光励起をレーザー共振器導波路端面側より行う同軸光励起法による利得スイッチング動作実験も試みた。利得スイッチング動作から、励起光強度にはほとんど依存ぜず、共振器周回時間にほぼ等しい時間間隔を持つ短光パルス列が観測された。各光パルスのパルス幅と立下り時間はそれぞれ5.5 ps、2.6 psと評価された。観測された光パルス立下り時間は光共振器寿命時間より短く、この結果は集中定数型レート方程式では説明できないユニークな結果である。これらの成果は、Appl. Phys. Express誌に投稿・掲載された。共振器周回時間に対応する光パルス列の発生は、光パルスが導波路内部を伝搬していることを示唆している。そこで、共振器内部での光伝搬を考慮した伝搬型レート方程式を構築し、それを用いた解析を現在進めている。なお、これらの実験は研究代表者所属先の大学院生の協力を得て推進している。H27年度は、H26年度に引き続き、強励起利得スイッチング動作による半導体レーザーからの極限短光パルス発生実験として、短光パルスを使用した光強励起によるレーザー発振実験を行った。光励起用試料には利得導波型GaAsバルクレーザーを用いた。励起光源には自開発ファイバーレーザー光源(パルス幅300 fs)及びモードロックTiSaレーザー(パルス幅2 ps)を使用した。昨年度、パルス幅300fs光源を使用したレーザー共振器一様励起実験において、高密度強励起下で短波長側にスペクトル広がり持つ光パルス発生を観測し、その短波長成分のパルス幅が試料温度5Kで1 ps以下であることを報告した。今年度、励起光源や試料温度を変えた実験を行い、同様に短波長スペクトル広がり持つ光パルスの発生、短波長成分が1ps程度以下と励起光パルスよりも短いパルスとなることを確認し、通常の利得スイッチングパルスとは異なる発生メカニズムによると考察した。また、電流注入型半導体レーザーの強励起利得スイッチング実験に向けて、多電極(マルチセクション)半導体レーザーデバイス(以下、LD)の設計と試作を行った。GaAs系レーザー基板構造を結晶成長し、フォトリソグラフィプロセスにてLD構造を作製した。2電極LD試料の一方の電極(利得領域)に順バイアス電流(電圧)パルスを、他方の電極(吸収領域)に逆バイアス電圧を印加しそのレーザー発振を観察した。吸収領域に逆バイアス電圧を印加しない場合には通常の利得スイッチングによるレーザー発振が観測された。印加する逆バイアス電圧を増加させていくと、光パルス幅が数psから数十psの多重光パルス発振状態へと変化した。この特異な多重光パルス発振は、逆バイアス電圧に強く依存することがわかった。これらの実験は、研究代表者が所属する研究室教授、研究室博士研究員、大学院生の協力を得て推進した。光強励起利得スイッチング動作によるパルス発振実験において、短波長スペクトル広がり持つ光パルスが発生すること、またその短波長成分のパルス幅が励起光パルスより短い1psを切ることなどの特異なレーザー発振現象を観測した。温度依存性や励起パルス幅依存性の系統的な実験を行い、このパルス発振が普遍現象であることを確認した。このパルス発振は、そのパルス幅がレーザーの共振器寿命よりも短く、通常の利得スイッチング動作では説明できない別の発生機構によると考えられるなどの新たな発見があった。一方、電流注入型マルチセクションLDデバイスを試作し、今年度は初期の予備評価実験において、レーザー発振と逆バイアス印加吸収変調によるレーザー発振状態の遷移を観測するところまで達成した。ロシアLevedev物理学研究所Vasil'ev博士、英国Cambridge大White教授らも、利得層と可飽和吸収層を有する2セクションLDにて、類似のレーザー発振現象を観測しており、彼らはそこで観測されたサブピコ秒光パルス発生を半導体における超放射現象に起因すると考察している。しかし、その物理的機構の詳細は依然不明である。今年度、本研究で試作したLDにて類似の新奇パルス発振に成功しており、今後その詳細評価を行うことで、その発生メカニズム解明に迫まれると期待できる。

光励起、電流注入型ともに試作デバイスにおいて、特異なパルス発振を観測しており、本研究で目的とする強励起利得スイッチング動作下での半導体レーザーからの短パルス発生とその発生メカニズム解明に向け、詳細実験を行う環境が整った。以上の成果を踏まえ、当初の計画から研究推進方策の変更はあったものの、研究全体としては概ね研究目標達成に向けて順調に進んでいると判断する。半導体レーザーの強励起利得スイッチング動作による短パルス発生について、光励起型や電流注入型半導体レーザーによる系統的な実験とそのメカニズムに関する考察を昨年度に引き続き実施した。強励起下で、短波長側にスペクトル広がり持つ光パルスが発生し、その短波長成分のパルス幅が1 psを切る特異なレーザー発振が起きることを確認した。パルス幅がレーザー共振器寿命より短いなど通常の利得スイッチング動作理論では説明できないレーザー発振である。このような光パルス発生メカニズムとして、強励起により広帯域にエネルギー分布した高密度キャリアによる大きな初期光学利得形成と、それに続く光パルス形成による利得の消費とキャリア間散乱による熱化過程を考慮したバンド内キャリアダイナミクスモデルを考え、光パルス発生の数値計算シミュレーションを行った。実験で観測された光パルスダイナミクスの励起強度依存性をよく説明する結果が得られた。本研究を通して、半導体レーザーを強励起利得スイッチング動作することで、パルス幅が1 ps以下となる光パルス発生を実現可能であることがわかった。現象論的なキャリアダイナミクスモデルにより観測された短パルス発生を考察してきたが、その詳細な物理メカニズムの解明に向けては今後更なる学術的研究が必要である。応用展開として、電流注入型半導体レーザーへの強励起利得スイッチング動作による短パルス発生は非常に有望な技術であると考えられる。その実現に向けては、強励起電流注入のための低コストパルスジェネレーターの試作・開発も今後合わせて進めて行く必要がある。強励起利得スイッチング動作による半導体レーザーからの光パルスレーザー発振実験を系統的に実施した。光励起GaAsバルクレーザーにおいて、光励起強度を上げていくと、パルス幅が徐々に短くなるとともに短波長側にスペクトルが広がる様子が観測された。短波長領域ではパルス幅1 ps以下の超短光パルスが発生していることを確認した。強励起状態で観測される特異な超短光パルス発生メカニズムを利得活性層中での光励起キャリアのバンド内分布と緩和過程を考慮した現象論的なキャリアダイナミクスモデルを基に考察した。当初の計画では、種々の電流注入型半導体レーザーに対する大電流パルス注入による利得スイッチング動作実験を実施する計画でいた。しかし、並行して進めていた光励起用半導体レーザー(まずは単一利得構造)が作製でき、また、合わせて開発していたより高強度光励起が可能なファイバーレーザーが完成し、H27年度に計画していた光励起利得スイッチング実験を実施する環境が整った。そこで本年度は、光励起実験に注力し、こちらを先行実施するよう計画変更した。