hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
聴覚刺激に対する応答脳波を利用した意志伝達補助装置に関する研究

1.脳波計・A/D変換器・コンピュータ・音声出力装置から構成される,聴覚刺激システムを製作した.これを用いて,5種類の単語「はい・いいえ・ありがとう・さようなら・こんにちは」または5種類の母音「あ・い・う・え・お」をランダムに提示し,その中から一つの単語または母音を選択させる実験を行った.2.脳波からP300を判定するためのアルゴリズムを開発した.すなわち,中心周波数3Hzのバンドパスフィルタ,アベレージング平均波形減算処理,窓関数による波形の切り出し処理を施して得られる波形から,正の最大のピーク値と面積によるスコアを計算し,P300を判定する方法を開発した.3.刺激の提示間隔と回数をさまざまに変えて実験を繰り返し,刺激の提示間隔1秒,1回の実験で刺激を提示する回数は125回のときに最も良好な結果を得た.ほとんどの被験者において単語を用いるよりも母音を用いた方が高い正解率を示した.後者の刺激の方が,P300のピーク値が大きく,潜時のばらつきも小さい傾向が見られる.これは,音声刺激の長さがP300成分の出現に影響を及ぼすことを示している.しかしながら,母音刺激においても潜時のばらつきは大きく,正解率は最高6割程度にとどまった.視覚刺激に対する正解率が最高9割程度であることを考えると,実用的な水準とは言えない.意志伝達補助装置に聴覚刺激を利用するためには,潜時パターンを発見し,P300判定アルゴリズムを改良する必要がある.1.脳波計・A/D変換器・コンピュータ・音声出力装置から構成される,聴覚刺激システムを製作した.これを用いて,5種類の単語「はい・いいえ・ありがとう・さようなら・こんにちは」または5種類の母音「あ・い・う・え・お」をランダムに提示し,その中から一つの単語または母音を選択させる実験を行った.2.脳波からP300を判定するためのアルゴリズムを開発した.すなわち,中心周波数3Hzのバンドパスフィルタ,アベレージング平均波形減算処理,窓関数による波形の切り出し処理を施して得られる波形から,正の最大のピーク値と面積によるスコアを計算し,P300を判定する方法を開発した.3.刺激の提示間隔と回数をさまざまに変えて実験を繰り返し,刺激の提示間隔1秒,1回の実験で刺激を提示する回数は125回のときに最も良好な結果を得た.ほとんどの被験者において単語を用いるよりも母音を用いた方が高い正解率を示した.後者の刺激の方が,P300のピーク値が大きく,潜時のばらつきも小さい傾向が見られる.これは,音声刺激の長さがP300成分の出現に影響を及ぼすことを示している.しかしながら,母音刺激においても潜時のばらつきは大きく,正解率は最高6割程度にとどまった.視覚刺激に対する正解率が最高9割程度であることを考えると,実用的な水準とは言えない.意志伝達補助装置に聴覚刺激を利用するためには,潜時パターンを発見し,P300判定アルゴリズムを改良する必要がある.5種類の単語「はい・いいえ・ありがとう・さようなら・こんにちは」をランダムに音声で提示し,その中からひとつの単語を選ばせる実験を行った.被験者には20歳代前半の男性4人と50代の男性1人を選んだ.実験は閉眼の状態で行った.脳波のサンプリング間隔は2ms,刺激の提示間隔は約1秒,1回の実験で刺激を提示する回数は125回とした.1回の実験時間は約5分であり,これは被験者の集中力が持続する時間である.被験者の脳波に対して,中心周波数3Hzのバンドパスフィルタ,アベレージング,平均波形減算処理,窓関数による波形の切りだし処理を施して得られる波形から,正の最大のピーク値と面積を用いてP300を判定した.実験は各被験者に対して20回ずつ行った.実験の結果,聴覚刺激による項目選択では平均で6割以下の正解率しか得られなかった.ここで上記の処理を施した波形を観測すると,目標刺激に対する応答脳波のピーク値が小さく,そのため誤判定が増加することがわかった.また,同一被験者において同じ単語を選択した場合のピークの潜時を比較すると,潜時の違いが200ms以上あった.目標刺激に対する応答脳波のピーク値が小さいのは,同一刺激に対するP300の潜時に違いが大きいため,ピーク値を減衰させていることが原因であると考えられる.昨年度,聴覚刺激のみによる項目選択実験を行い,最高6割程度の正解率を得た.本年度は,まず項目の提示方法等を検討し,正解率を上げることを目指した.具体的には提示時間を揃えるために5種類の母音を刺激として用いたが,十分な成果が得られなかった.そこで,視覚刺激の補助として聴覚刺激を与えることで視覚刺激のみを与える場合よりも正解率を上げられるかどうかを調べた.視覚刺激のみ,、聴覚刺激のみ,視覚刺激と聴覚刺激の両方を与える選択実験を行った.脳波のサンプリング間隔は2ms,刺激の提示間隔は1秒,1回の実験で刺激を提示する回数は125回とした.脳波に対して,中心周波数3Hzのバンドパスフィルタ,アベレージング,平均波形減算処理,窓関数による波形の切り出し処理を施して得られる波形から,正の最大のピーク値と面積を用いてP300を判定した.実験の結果,視覚刺激と聴覚刺激の両方を同時に与えた場合の正解率は,聴覚刺激のみを与えた場合よりもよかったが,視覚刺激のみを与えた場合よりも劣っていた.

脳波に上記の処理を施した波形を分析した結果,聴覚刺激の方が視覚刺激に比べてP300の潜時のばらつきが大きいことがわかった.視覚刺激における潜時は400ms500msであったが,聴覚刺激における潜時は300ms800msであった.これが,両方の刺激を同時に与えた場合にP300の判定が困難になっている原因である.現時点では,聴覚刺激における潜時のパターンが掴めていない.意志伝達補助装置に聴覚刺激を利用するためには,刺激の種類や与え方を様々に変えて実験を行い,潜時パターンを発見し,P300判定アルゴリズムを改良する必要がある.
カーボンナノチューブとフォトニック結晶の融合によるラマンレーザー

2018年度は、カーボンナノチューブを直接合成したデバイスやグラフェンを転写したデバイスにおけるラマン散乱光の増強について調査した。励起光と発光が同時に共鳴して増強される双共鳴現象を利用するため、ラマン散乱の条件に合う双共鳴波長を持つシリコンフォトニック結晶シフトL3型微小共振器を作製した。シリコン・オン・インシュレーター基板を用いて電子線描画、ドライエッチング、ウェットエッチングにより、チップ上に数百個程度の共振器を加工した。作製後にカーボンナノチューブを直接合成したデバイスやグラフェンを転写したデバイスに対して、試料走査型共焦点顕微分光装置によりラマン散乱光の増強を評価した。グラフェンを転写したデバイスにおいては、G'モードとの双共鳴を実現し、未加工部分と比較して約60倍の増強が実現できた。ラマン光の空間分布と偏光依存性から、フォトニック結晶中の伝搬モードによる励起光の増強が大きく関与していることを明らかにした。さらに、フォトニック結晶の格子定数や空孔径を調整することで双共鳴の波長を変化させ、異なる波長でもラマン散乱の増強が得られることを示したほか、励起光の増強度と発光の増強度を定量的に明らかにした。カーボンナノチューブを直接合成したデバイスでは、ラマン散乱と伝搬モードの共鳴により、最も明るいもので通常より二桁ほど高い強度が実現できた。さらに、励起強度に対して発光強度が線形以上に増加するデバイスも観測されたため、励起分光などを繰り返して調べたところ、励起光が伝搬モードと結合している場合に、励起強度を上げることでデバイスが加熱して伝搬モードの波長が変化し、励起光との離調が減少して結合が改善する場合に起きていることが明らかになった。2016年度は、主としてフォトニック結晶共振器の高Q値化に取り組んだ。デバイス設計は六角格子フォトニック結晶スラブにL3型欠陥を導入したものを基本とし、デバイス作製ではシリコン・オン・インシュレーター基板を用いて電子線描画とドライエッチングによりチップ上に数百個程度の共振器を加工した。試作デバイスをフォトルミネッセンス測定により評価し、最もQ値の高い基底モードの共振波長が合うような格子定数の範囲を確認し、また、高Q値化を実現するL3共振器の穴の位置のシフト量に対する依存性を調査した。その結果、基底モードを所望の共振波長に調整することが可能となり、測定装置の分解能の限界に対応する約10000のQ値を再現性良く実現できるようになった。また、作製したデバイス上に化学気相成長法により直接カーボンナノチューブを合成するための条件も検討した。当初はフォトニック結晶共振器のQ値が劣化する現象が確認されたが、成長後の冷却速度を遅くすることで劣化を回避できることが判明した。加えて、デバイスを高温にする必要のない手法でカーボンナノチューブを付着させることも試みたほか、ほぼ同じ波長でラマン散乱を発生するナノカーボン材料であるグラフェンを転写したデバイスの作製にも取り組んだ。試料走査型共焦点顕微分光装置により、これらのデバイスを評価した。共振波長が短いデバイスでは、基板材料であるシリコンの発光とラマン散乱光が同程度の波長となってしまうためにラマン光の評価が難しいことが分かり、また、共振波長が長ければシリコンの発光と波長がずれるだけでなく、励起波長もそれに応じて長くなるため、シリコンの発光強度そのものも低減できることが判明した。さらに、励起分光により、共振器波長がラマン散乱光と一致する際、発光が増大することが確認できた。本研究ではフォトニック結晶共振器の設計やQ値、ナノチューブ材料の直径分布やカイラリティ純度、そして共振器上へのナノチューブの塗布方法の影響などを詳細に調査して、カーボンナノチューブとフォトニック結晶を融合させたデバイスおよび材料の最適化に取り組んでラマン散乱光の増強に必要な条件を明らかにし、カーボンナノチューブとシリコンフォトニック結晶共振器を融合させたハイブリッドラマンレーザーを実現することを目的としている。今年度は、必要となる共振波長を持つフォトニック結晶共振器の設計および作製を実現し、高いQ値を得られることが確認できた。また、カーボンナノチューブおよびグラフェンのラマン散乱光がフォトニック結晶共振器と結合して増強されることも観測できており、おおむね順調に研究が進んでいると評価できる。2017年度は、フォトニック結晶共振器をラマン散乱光と結合させるための設計を最適化したほか、カーボンナノチューブを直接合成したデバイスやグラフェンを転写したデバイスの評価に取り組んだ。デバイス設計は六角格子フォトニック結晶スラブにシフトL3型欠陥を導入したものを用い、基板材料であるシリコンの発光より共振波長が十分長い波長となるように、格子定数および空孔サイズを調整した。デバイス作製ではシリコン・オン・インシュレーター基板を用いて電子線描画、ドライエッチング、ウェットエッチングにより、チップ上に数百個程度の共振器を加工した。試作デバイスを試料走査型共焦点顕微分光装置によりフォトルミネッセンス測定で評価し、ラマン散乱光の増強を調査するために適したデバイス設計を決定した。作製したデバイス上に化学気相成長法により直接カーボンナノチューブを合成した。また、カーボンナノチューブと結合したデバイスとの比較のため、ほぼ同じ波長でラマン散乱光を発生するナノカーボン材料であるグラフェンを転写したデバイスを作製した。これらのデバイスに対して、ラマン散乱光の増強について調査したところ、両者でラマン光の増強が得られることが明らかになった。

特に、グラフェンを転写したデバイスにおいては、再現性良く増強が起きることが分かり、また、共振器モードとラマン散乱光の共鳴に加えて、局在化した伝搬モードと励起光が共鳴する現象が起きることで、さらに大幅な増強が観測された。本研究ではフォトニック結晶共振器の設計やQ値、ナノチューブ材料の直径分布やカイラリティ純度、そして共振器上へのナノチューブの塗布方法の影響などを詳細に調査して、カーボンナノチューブとフォトニック結晶を融合させたデバイスおよび材料の最適化に取り組んでラマン散乱光の増強に必要な条件を明らかにし、カーボンナノチューブとシリコンフォトニック結晶共振器を融合させたハイブリッドラマンレーザーを実現することを目的としている。今年度は、ラマン散乱光の増強を評価するために適したフォトニック結晶共振器の設計および作製を実現し、また、ラマン散乱光がフォトニック結晶の共振器モードとの結合により増強するという期待されていた結果に加え、局在化した伝搬モードと励起光の共鳴によってさらに増強できることが確認できており、おおむね順調に研究が進んでいると考えられる。2018年度は、カーボンナノチューブを直接合成したデバイスやグラフェンを転写したデバイスにおけるラマン散乱光の増強について調査した。励起光と発光が同時に共鳴して増強される双共鳴現象を利用するため、ラマン散乱の条件に合う双共鳴波長を持つシリコンフォトニック結晶シフトL3型微小共振器を作製した。シリコン・オン・インシュレーター基板を用いて電子線描画、ドライエッチング、ウェットエッチングにより、チップ上に数百個程度の共振器を加工した。作製後にカーボンナノチューブを直接合成したデバイスやグラフェンを転写したデバイスに対して、試料走査型共焦点顕微分光装置によりラマン散乱光の増強を評価した。グラフェンを転写したデバイスにおいては、G'モードとの双共鳴を実現し、未加工部分と比較して約60倍の増強が実現できた。ラマン光の空間分布と偏光依存性から、フォトニック結晶中の伝搬モードによる励起光の増強が大きく関与していることを明らかにした。さらに、フォトニック結晶の格子定数や空孔径を調整することで双共鳴の波長を変化させ、異なる波長でもラマン散乱の増強が得られることを示したほか、励起光の増強度と発光の増強度を定量的に明らかにした。カーボンナノチューブを直接合成したデバイスでは、ラマン散乱と伝搬モードの共鳴により、最も明るいもので通常より二桁ほど高い強度が実現できた。さらに、励起強度に対して発光強度が線形以上に増加するデバイスも観測されたため、励起分光などを繰り返して調べたところ、励起光が伝搬モードと結合している場合に、励起強度を上げることでデバイスが加熱して伝搬モードの波長が変化し、励起光との離調が減少して結合が改善する場合に起きていることが明らかになった。今後も引き続きデバイスの試作と測定に取り組み、ラマン散乱光の増強に必要な条件を調査する。異なる膜厚のシリコン・オン・インシュレーター基板からデバイスを加工してフォトニック結晶のスラブ厚の影響を調査するほか、吸収損失を低減させるためにナノカーボン材料の最適化を進める。
オーキシンにより制御されるクロマチン構造ダイナミクスの解析

これまでの研究結果に基づき、平成28年度は1.オーキシン応答阻害によってクロマチン構造が弛緩する。2.オーキシン応答阻害によってクロマチン構造制御因子の発現量が変化する。の2点について詳細な解析を行なった。1.前年度までにタバコBY-2培養細胞を用いた実験系によってオーキシン飢餓培養条件ではクロマチン構造が弛緩することを明らかにしていたが、オーキシン応答の変化によってクロマチン構造が変化するかは実験的に明らかにできていなかった。そこで、シロイヌナズナ培養細胞であるMM2dにオーキシン応答阻害剤PEO-IAAを処理し、クロマチン構造が変化するかどうかを検証した。DNA損傷量を測定するコメットアッセイ及びMNaseに対する感受性を調べるMNaseアッセイを用いて、クロマチン構造の変化を確認したところ、いずれの実験においてもオーキシン応答阻害によってクロマチン構造が弛緩することが明らかになった。2.オーキシン応答によってヒストンシャペロンであるFAS1の発現が制御されていたことから、他のクロマチン構造制御因子もオーキシン応答によって発現を制御されていると考えた。この仮説を検証するためにシロイヌナズナ培養細胞MM2dに対しオーキシン応答阻害剤であるPEO-IAA、または対照区としてDMSOを処理し、サンプリングを行った。これらのサンプルからRNAを抽出し、RNAシークエンスを実施した。PEO-IAA処理後6時間で発現が下がった遺伝子群に対してジーンオントロジー解析を行なった結果、「Nucleosome assembly」に含まれる遺伝子が多く含まれることがわかった。遺伝子発現が低下した遺伝子群の中にどのようなクロマチン構造制御因子があるかを確認したところ、FAS1だけではなく他のヒストンシャペロンやヒストンバリアント遺伝子が含まれていた。28年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度は以下の2点について明らかにした。・オーキシン応答阻害はDSB感受性を上昇させるオーキシン添加によってDSB誘導試薬感受性が緩和したことから,オーキシンのどの働きがDSB誘導試薬感受性しいてはクロマチン構造制御に関与しているかを明らかにすることにした。オーキシン応答阻害剤をDSB誘導試薬と共に添加した培地でシロイヌナズナ植物体を処理し根の伸長を定量した。オーキシン応答阻害剤であるPEO-IAAをゼオシンとともに添加した培地で処理した場合,根の伸長阻害が促進された。このことからオーキシン応答がクロマチン構造制御に関与していることが示唆された。・オーキシン応答はFAS1,2の発現量を調節し,クロマチン構造を制御する。オーキシン応答阻害によりクロマチン構造が弛緩しDSB誘導試薬感受性が上昇する原因は,オーキシン応答の下流にクロマチン構造を制御するリモデリング因子があるためだと考えた。そこで,クロマチンリモデリング因子遺伝子欠損変異体系統124種類に対してDSBを用いてオーキシン添加によるDSB誘導試薬感受性の変化を指標に,スクリーニングを行い,オーキシン添加をしてもDSB誘導試薬感受性が変化しない変異体fas1を獲得した。FAS1はFAS2と共に複合体を形成し,ヒストンH3,H4をクロマチンに運ぶヒストンシャペロンの一種である。オーキシン添加によりFAS1,2の遺伝子発現が上昇することが確認された。また,FAS1遺伝子欠損変異体ではオーキシン添加によるDSB感受性の低下が観察されず,オーキシン応答阻害剤PEO-IAAを添加しても相加的なDSB誘導試薬感受性の上昇は観察されなかった。以上の結果から,オーキシン応答によってFAS1,FAS2の遺伝子発現上昇し,クロマチン構造が変化することが示唆された。現在,この成果をまとめ論文投稿の準備を行っている。当初の実験計画に従って、オーキシン応答阻害はDSB感受性を上昇させるとことを証明した。さらに、シロイヌナズナ植物体を用いた実験系で天然オーキシンの添加によりDSB inducer感受性が緩和することを明らかにした。オーキシン応答によってFAS1、FAS2の遺伝子発現上昇し,クロマチン構造が変化することが示唆するデータを取得できたことは、研究の進展があったといえよう。また、表現型解析において、新たな植物深部イメージング手法TOMEIを開発し、Best posteraward,をInternational ERATO Higashiyama Live-Holonics Symposium,にて、ベストイメージ・晝馬賞を第24回日本バイオイメージング学会学術大会にて、最優秀ポスター賞,を東京理科大学総合研究機構イメージングフロンティアセンターシンポジウムにて受賞した。また、新聞記事やネットニュースでも研究成果が報道された。このような研究成果を挙げ、受賞実績を上げたことから、期待以上の進展があったと評価できる。DNA損傷量を測定するコメットアッセイ及びMNaseに対する感受性を調べる

MNaseアッセイを用いて、クロマチン構造の変化を確認したところ、いずれの実験においてもオーキシン応答阻害によってクロマチン構造が弛緩することが明らかになった。2.オーキシン応答によってヒストンシャペロンであるFAS1の発現が制御されていたことから、他のクロマチン構造制御因子もオーキシン応答によって発現を制御されていると考えた。この仮説を検証するためにシロイヌナズナ培養細胞MM2dに対しオーキシン応答阻害剤であるPEO-IAA、または対照区としてDMSOを処理し、サンプリングを行った。これらのサンプルからRNAを抽出し、RNAシークエンスを実施した。PEO-IAA処理後6時間で発現が下がった遺伝子群に対してジーンオントロジー解析を行なった結果、「Nucleosome assembly」に含まれる遺伝子が多く含まれることがわかった。遺伝子発現が低下した遺伝子群の中にどのようなクロマチン構造制御因子があるかを確認したところ、FAS1だけではなく他のヒストンシャペロンやヒストンバリアント遺伝子が含まれていた。オーキシン応答阻害により獲得したクロマチンリモデリング関連遺伝子の発現量がどうなるかを確認する。また植物体において,クロマチン構造がオーキシンによって本当に変化しているかどうかを実験的に確認する。これまでの研究成果をまとめ,論文執筆を行い,国際科学雑誌に投稿する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
再灌流障害抑制のためのヒート・コンディショニング法の開発

当院に救急搬送された初回急性心筋梗塞症例で、発症12時間以内に冠動脈造影(CAG)およびカテーテルインターベンション治療を行う予定の症例を対象とした。心筋梗塞の既往、心原性ショック、冠動脈バイパス手術施行症例は除外した。これらの対象をコントロール群とヒート・コンディショニング群の2群に無作為に割り付けた。ヒート・コンディショニング群では、カテーテル検査室に入室した時点より、両下腿足部をスマーティレッグホット(フジカ社製)を用いて40分間加温(4042°C)し、この間にカテーテル検査の準備、消毒、シース挿入、冠動脈造影の手順で行った。その後、バルーンによる1分間の拡張と1分以内の再灌流を4回繰り返すポストコンディショニングを行い、最終的に適切なサイズのステントを留置した。一方、コントロール群では、従来通りのバルーンによる前拡張後にステント留置を行った。両群ともに再灌流治療の前後で経時的に採血を行い、再灌流直後から24時間までは4時間毎にCKを測定し、CK値曲線下面積(CK-AUC)を算出した。また分離白血球中のHSP72発現量(HSP72抗体(DAKO社)・フローサイトメトリー法)を用いて定量的に評価した。発症1週間以内の急性期に201Tl (TL)および123I-BMIPP (BMIPP)心筋SPECT、さらに6カ月後の慢性期に再度TL SPECTを撮像し、心筋救済率を算出した。また心臓MRIは発症14日以内と6ヶ月後に撮像し、ガドリニウム遅延造影の局在性および壁内深度について評価した。再灌流による微小循環障害に対しては、ST resolution、Myocardial blush gradeの比較検討を行った。まだ症例数は少ないが、いくつかの問題点が見つかった。当初考えていた下腿足部の加温装置スマーティレッグホット(フジカ社製)を使用すると、カテーテル台を大きく占拠してしまい、インターベンション治療の邪魔となった。そのため手技の途中で加温装置を外さなければならない事例が連続して生じた。またスマーティレッグホットは装着した下肢の酸素モニターや血圧測定などの装着にも支障となることが判明し、緊急のカテーテル治療においては安全性をタンポできない可能性があることが問題点として挙げられた。下肢加温装置スマーティレッグホット(フジカ社製)の欠点が判明し、スタッフらと検討した結果、全身を包み込んで加温するタイプ(ベアハガー)に変更することで、カテーテル治療の邪魔にならず、安全性も担保できるものと考えられ、加温方法について変更し現在実証中である。しかし、全身の加温により暑さによる不快を感じる症例もおり、この方法でも途中で加温を中断せざるを得ないこともあり、温度設定、加温時間などに改良の余地があるものと思われた。初回急性心筋梗塞症例を対象に、コントロール群とヒート・コンディショニング群の2群に無作為に割り付けた。ヒート・コンディショニング群では、カテーテル検査室に入室後直ちに下腿足部をスマーティレッグホット(フジカ社製)を用いて40分間加温(4042°C)する。この間に、カテーテル検査の準備、消毒、シース挿入、冠動脈造影、カテーテル治療の手順で行い、再灌流治療の遅れがないように心がける。その後緊急冠動脈造影を行い、閉塞病変を確認し、引き続き経皮的カテーテル治療を行った。ガイドワイヤーを通過させた後、バルーンによる1分間の拡張と30秒以内の再灌流を4回繰り返すポストコンディショニングを行い、最終的に適切なサイズのステントを留置した。両群ともに再灌流治療の前後で経時的に採血を行い、分離白血球中のHSP72発現量(HSP72抗体(DAKO社)・フローサイトメトリー法)を定量的に評価した。心臓MRIは発症14日以内と6ヶ月後に撮像し、ガドリニウム遅延造影の局在性および壁内深度について評価した。また、再灌流による微小循環障害に対しては、ST resolution、Myocardial blush gradeの比較検討を行った。予後については1年間の心事故発生率を調査する予定である。現在は症例数が少なく、十分な比較検討ができていない。またヒートコンディショニング法については煩雑性とカテーテル治療の障害になることが問題となる事例が生じ、今後方法の一部を変更する必要があり、現在検討中である。まずは症例数の増加により、本方法の有効性を示す結果がでることを期待したい。ヒートコンディショニング法はコメディカルとのチームワークが重要である。現在我々はハートチームを結成しており、ミーティングなどを通じて理解している。フローサイトメトリーによるHSPの測定などは特に問題ない。しかしながら、対象は急性心筋好悪側患者であるため、症例のリクルートには限界があり、発症時間や合併疾患の存在で除外される患者も多く、症例の蓄積が不十分であることが進捗の遅れの最大要因である。よって現時点で中間報告できる症例数には達しておらず、今後絶局的な患者の受け入れを検討する。

また、ヒートコンディショニングについては、スマーティレッグホット(フジカ社製)を使用した際に、カテーテル台の一部を大きく占拠してしまうために、カテーテル治療が煩雑になった場合などデバイスの置き場所に困り、さらにIABPなどを挿入する際には邪魔になるため外さざるを得ない。それによりスムーズな手技の進行に支障が出た症例を経験した。そのため加温法については再検討をすることにし、現在ヒートコンディショニングはストップしている。当院に救急搬送された初回急性心筋梗塞症例で、発症12時間以内に冠動脈造影(CAG)およびカテーテルインターベンション治療を行う予定の症例を対象とした。心筋梗塞の既往、心原性ショック、冠動脈バイパス手術施行症例は除外した。これらの対象をコントロール群とヒート・コンディショニング群の2群に無作為に割り付けた。ヒート・コンディショニング群では、カテーテル検査室に入室した時点より、両下腿足部をスマーティレッグホット(フジカ社製)を用いて40分間加温(4042°C)し、この間にカテーテル検査の準備、消毒、シース挿入、冠動脈造影の手順で行った。その後、バルーンによる1分間の拡張と1分以内の再灌流を4回繰り返すポストコンディショニングを行い、最終的に適切なサイズのステントを留置した。一方、コントロール群では、従来通りのバルーンによる前拡張後にステント留置を行った。両群ともに再灌流治療の前後で経時的に採血を行い、再灌流直後から24時間までは4時間毎にCKを測定し、CK値曲線下面積(CK-AUC)を算出した。また分離白血球中のHSP72発現量(HSP72抗体(DAKO社)・フローサイトメトリー法)を用いて定量的に評価した。発症1週間以内の急性期に201Tl (TL)および123I-BMIPP (BMIPP)心筋SPECT、さらに6カ月後の慢性期に再度TL SPECTを撮像し、心筋救済率を算出した。また心臓MRIは発症14日以内と6ヶ月後に撮像し、ガドリニウム遅延造影の局在性および壁内深度について評価した。再灌流による微小循環障害に対しては、ST resolution、Myocardial blush gradeの比較検討を行った。まだ症例数は少ないが、いくつかの問題点が見つかった。当初考えていた下腿足部の加温装置スマーティレッグホット(フジカ社製)を使用すると、カテーテル台を大きく占拠してしまい、インターベンション治療の邪魔となった。そのため手技の途中で加温装置を外さなければならない事例が連続して生じた。またスマーティレッグホットは装着した下肢の酸素モニターや血圧測定などの装着にも支障となることが判明し、緊急のカテーテル治療においては安全性をタンポできない可能性があることが問題点として挙げられた。現時点で中間報告できるほどの症例数はいない。そのため地域の病院や地方の関連病院にアナウンスし、積極的な患者の受け入れを検討する。ヒートコンディショニング法にて使用するスマーティレッグホット(フジカ社製)は、カテーテル台の一部を大きく占拠してしまう。そのため代替品としてベアーハガー体温管理製品(3M社製)を検討している。まずは本製品によりHSPの上昇が得られるか否かを評価する予定である。
認知的観点による日本人中国語学習者の「結果補語」表現の習得研究

本研究は第二言語習得研究という立場から、日本語を母語とする中国語学習者を対象に、学習の難点とされる特徴的な文法事項の一つである「結果補語」の習得状況を明らかにするために横断的な調査を行った。調査の結果、以下のことが明らかになつた。(1)中国で学ぶ日本人学習者は日本で学ぶ日本人学習者より正しく「結果補語」が使えている。学習環境の違いが「結果補語」の習得に影響を与えている。(2)日本人学習者の「結果補語」習得は形式、意味共に日本語の負の転移の影響を受けている。本年度は文法テスト及び発話調査という調査方法によって、中国と日本の大学において日本人中国語学習者の「結果補語」習得を横断的に調査した。中国の大学で実施した調査の期間は2008年9月、中国の5大学の留学生の中国語センターの学習者65名を対象に実施した。同時に中国で学ぶ他言語話者の中国語学習者74名と中国在住の中国語母語話者72名に対しても同じ調査を実施した。一方、日本の大学で実施した調査の期間は2008年11月12月、4大学の中国語学習者77名を対象に実施した。また上記2回の調査の同時期に中国で学ぶ日本人学習者5名と日本で学ぶ日本人学習者24名を対象に発話調査を実施した。調査の結果、次のようなことが明らかになった。(1)中国国内の日本人学習者にとって「結果補語」は最も習得の難しい「補語」項目ではない。また中国国内の他言語話者学習者より「結果補語」の習得が進んでいる。そして「結果補語」を形式上から「可能補語」と使い分けることが中級レベル以上の学習者にとっても難しいことが分かる。(2)日本で学ぶ日本人学習者の場合、中国語レベルが高い学習者には「結果補語」が正しく使えていることが分かる。しかし第二言語環境下の中国語学習者よりはまだ習得が遅れている。「結果補語」と「可能補語」を使い分けることが中国語レベルの高い学習者にとっても依然として難しい。外国語環境では「結果補語」の習得が難しいことが分かる。日本入中国語学習者の習得難点である「結果補語」の習得過程と使用状況を明らかにすることによって「結果補語」指導への新たな提言を行い,日本の中国語教育に寄与するところに本研究の意義があり、本研究の成果が中国語教育の現場に還元できる重要な研究であると考える。本年度はアンケート調査と発話調査という調査方法によって、日本人中国語学習者の「結果補語」習得を横断的に調査した。調査期間は2009年9月であり、中国国内のみである。これまでの複数の調査方法によって収集した学習者のデータに対して集計を行った上で、学習者の中国語レベルによる学習レベル別の分類作業を行った。さらに統計的な検定によって学習者のデータを解析した。その結果に基づいて、日本人学習者の「結果補語」の習得過程や習得の特徴、及び「結果補語」習得に係わる要因の解明を行った。本研究によって次のようなことが明らかになった。I日本人中国語学習者の「結果補語」習得は学習段階が進むにつれてよくなる。II中国で学ぶ日本人学習者は日本で学ぶ日本人学習者より正しく「結果補語」が使えている。III日本人学習者の「結果補語」習得は形式、意味共に日本語の負の転移の影響を受けている。IV「結果補語」の使用において書き運用より口頭産出のほうが「結果補語」が正しく使えているという傾向にある。この結果を踏まえて、(1)「結果補語」の教授における中日両言語の相違の説明が必要である、(2)学習者の「結果補語」学習を促進する教授法の開発が必要である、という2点から中国語教育への提言を行った。本研究で得た知見は中国語教育の現場における文法指導に還元されるだけでなく、日本の中国語教育及び中国語の習得研究にも寄与できると思われる。
非線形ランダウ減衰によるベルンシュタイン波の加熱と高速電子生成

(1)小型線形装置における実験において,大振幅電子ベルンシュタイン波を励起するとき,波動のk_<11>が十分小さい条件下で非線形ランダウ減衰による自己相互作用が起こり,空間的には局所的に生じそこでのみ自己相互作用によるビート波が観測される。又1.46<ω/ωc<1.54及び1.60<ω/ωc<1.75のかなり広い周波数領域で起こる。(2)電子ベルンシュタイン波の非線形ランダウ減衰による自己相互作用が生じビート波の観測される空間領域において,電子の加熱が観測されω1.5ωcのサイクロトロン周波数の半整数倍周波数において最も顕著な電子温度上昇が見られる。(3)これらの実験結果は数値解析・シミュレーションの結果と良く一致した。又k_<11>の比較的大きい大振幅電子ベルンシュタイン波が励起されるとき,波に電子が捕捉され大振幅波であるため補捉電子は波により乱され加速され,高速電子・電子ビームの生成が起こることが分った。これは準線形モデルの数値解析の結果と一致する。(4)WT-IIIトカマクの電子サイクロトロン輻射(ECE)の計測器としてファブリーペロー干渉計を使用できるよう整備し,特に遠赤外領域の周波数に対してガラスビーズフィルターがローパスフィルターとして有効であることが分った。(5)WT-IIIトカマク装置におけるRF電流駆動プラズマからのECEの測定により,プラズマを保持する電流を担う高速電子群の速度分布関数が推定され磁場に垂直方向にかなり広がった速度分布を持つことが分った。この高速電子群の異方性(磁場に平行方向成分が垂直成分より大きい)が閾値を超えると静電プラズマ波の不安定性が起ることが分かり,ECEの計測でこの不安定性を観測し,数値解析・シュミレーションの結果とも一致した。又これは制禦可能であることも分った。1.トカマクプラズマ等の高周波(RF)加熱・RF電流駆動におけるサイクロトロン周波数近傍での波動加熱機構解析について、我々は小型線形装置にアンテナから電子サイクロトロン周波数の半整数倍の周波数のRFを印加して粒子加熱・粒子加速の実験を行い、又数値的に解析した。プラズマ内に外部的にベルンシュタイン波を強く励起するとき、ベルンシュタイン波の磁場方向波数が比較的大きいとき(K_<11>R>0.12)の時は、ベルシュタイン波のサイクロトロン減衰による直接の準線形的効果による粒子加速が支配的である。一方磁場方向波数が小さいとき(K_<11>R<0.08)は、ベルンシュタイン波の非線形ランダウ減衰に基づく自己相互作用が起り、その時生じたビ-ト波の位相速度とプラズマバルク電子の熱速度が同程度となり、バルク電子の加熱が起る。中間的なK_<11>Rの大きさのベルンシュタイン波励起では、上の2つの効果が両方共に働く。実に詳細な数値解析・数値シュミレ-ションにより、実験結果をそれらの比較により明らかにする。2.京大のWTー3トカマクにおける電子サイクロトロン共鳴加熱及び電子サイクロトロン波による電流駆動プラズマにおいて、電子サイクロトロン〓射(ECE)を計測し、ECEデ-タからプラズマのバルク電子及び高速電子群の速度空間の分布関数を数値解析により推定した。結果は波がプラズマ中でベルンシュタイン波へモ-ド変換した後、直接のサイクロトロン減衰による吸収が支配的なものであるけれども、更に非線形的効果の存在も示唆する。しかし非線形ランダウ減衰によるものかどうか分らない。更に詳細なデ-タ収集・解析と数値解析を続けることが必要である。

(1)小型線形装置における実験において、大振幅ベルンシュタイン波を励起するとき、波動のk_<11>が十分小さい条件下で、非線形ランダウ減衰による自己相互作用に基づくビート波が観測され、ビート波の観測される領域で電子が加熱されるのが分った。この加熱は空間的には局所的で、周波数はかなり広い範囲に渡っているが、ω1.5ωcのサイクロトロン周波数の半整数倍周波数において最も顕著な電子温度上昇が見られた。(2)数値解析・シミュレーションを詳細に行った結果、実験結果とよく一致することが分かった。又k_<ii>の比較的大きい大振幅ベルンシュタイン波が励起されるとき、波に電子が捕捉され大振幅波であるため捕捉電子は波により乱され・加速されて高速電子・電子ビームの生成が起こるのが分った。これは準線形モデルの数値解析の結果と一致する。(3)WT-IIIトカマク装置におけるRF電流駆動プラズマからの電子サイクロトロン輻射(ECE)の測定から、プラズマ中の電流を担う高速電子群の速度分布関数が推定され磁場の垂直方向にかなり広った速度分布をもつことが分った。この高速電子群の異方性(磁場に平行方向成分が垂直方向成分より大きい)が閾値を超えると静電プラズマ波の不安定性が起こることが分かり、ECEの計測においても観測し、数値解析の結果とも一致した。又これは制禦可能であることも分った。(4)外部から低域混成波の周波数(ω_o)の近傍のRF電場を円柱線形プラズマに印加すると印加波のポンディラモーティブ力に基づくパラメトリック励起によるω_oの半整数倍の周波数のベルンシュタイン波と同種のトリベルピース・グッドモードの励起について数値解析を行い、またω1.5ω_oの波の励起が観測され、これはω_oの周波数に非常に敏感であることが分った。
液-液相分離における液体状タンパク質の動態計測

タンパク質があたかも液体であるかのように振る舞う状態として液-液相分離(LLPS)状態が発見されています。LLPSを応用することでタンパク質医薬品として使用されているIgG抗体を高効率で回収する技術が提案されるなど、LLPSは注目されている現象ですが、LLPS状態にあるタンパク質がどのように拡散運動しているかはほとんど分かっていません。本研究では、蛍光分子の拡散運動を計測する蛍光相関分光法と、散乱体の運動を計測する動的光散乱法を同時に実現する新規装置を開発し、LLPS状態にあるタンパク質の運動を解析します。今後LLPSを応用したタンパク質医薬品の品質向上に大きく貢献できると期待できます。
癌抑制遺伝子PTENの血液細胞増殖・分化における機能解析

1)T細胞におけるPTENの機能解析: T細胞特異的PTEN欠損マウスは、主にCD4リンパ腫に罹患する。癌化する前のマウスは、CD4陽性T細胞やB細胞の増加、増殖亢進・アポトーシス抵抗性がみられ、またT細胞の自己反応性や自己抗体の産生をみた。免疫寛容の破綻は、胸腺における負の選択の障害、および末梢での免疫寛容の障害がその原因であることを明らかにした。生化学的にはAkt/PKBおよびMAPKの活性が亢進していた。2)B細胞におけるPTENの機能解析: B細胞特異的PTEN欠損マウスではBla細胞が著増し、自己抗体産生が増強していた。また、脾臓におけるB2細胞は、辺縁B細胞が著増し、濾胞B細胞は激減していた。PTEN欠損B細胞は、増殖が亢進し、アポトーシス抵抗性であり、さらに細胞遊走能も亢進していた。生化学的にはAktが著しく亢進していた。さらにB細胞特異的PTEN欠損マウスでは、免疫グロブリンのクラススイッチが著しく障害されており、これはクラススイッチに重要である遺伝子AIDの発現誘導の低下によるものと思われた。3)非リンパ細胞におけるPTENの機能解析:a)PTEN欠損ES細胞の造血細胞への分化能: PTEN欠損ES細胞をop9細胞上で造血細胞に分化誘導させたところ、造血細胞への分化が著しく障害されていた。現在この現象が1つのPTEN欠損ES細胞においてにのみみられる現象ではないということを明らかにするために、複数のPTEN欠損ES細胞の樹立・分化誘導を試みている。b)造血細胞特異的PTEN欠損マウスの作成:造血細胞特異的PTEN欠損マウスをTie2Cre-TgマウスとPTENfloxマウスを交配することによって作成した。このマウスは胎生致死である。現在このマウスでは造血障害があるのかどうか、死因はなにかの検索を試みている。研究の目的癌抑制遺伝子PTENの機能を解析するため、我々は既にPTENノックアウトマウスを作成し、報告した。ホモ変異マウスは胎生初期に致死のため、造血組織におけるPTENの役割は依然不明である。Pandorfiらは、ホモ欠損のES細胞をEPO存在下でembryoid bodyを形成させると赤芽球系への分化が傷害されることを報告しているが、詳細な研究はいまだ全くされていない。我々はop9システムやcre-loxPシステムを利用して造血に関与するPTEN分子の機能解析を行うことを目的とする。研究結果1)op9システムを用いたPTENの機能解析:PTENホモ欠損のES細胞をop9細胞とともに培養すると中胚葉系列への分化が著しく障害され、これはPTENの発現導入によって回復した。現在PTENのES細胞における未分化性維持の機構について検討中である。またTET-offシステムを用いて、PTENを血球分化後にoffにする実験を現在施行している。2)loxPシステムを用いたPTENの機能解析:a)Lck-Creを用いたT細胞選択的変異マウス:T細胞はつよく増殖/生存し、胸腺での寛容、末梢での寛容の障害により、自己免疫疾患を呈する。また、T細胞性リンパ腫の発症もみる。

生化学的にはAkt,ERKが活性化しており、これらの表現型の多くはこれらの活性化によるものと思われる。b)CD19-Creを用いたB細胞選択的変異マウス:B細胞においてPTEN遺伝子はほぼ100%欠失させることができた。現在このマウスの機能解析を行っているc)レトロウイルスを用いた骨髄細胞における機能解析:loxP/loxP変異マウスにレトロウイルスでCreを導入し、造血細胞の変化をin vitroで、また骨髄を再構築することによりin vivoで解析する。現在高いウイルス産生細胞を得る実験を施行中である。1)B細胞におけるPTENの機能解析:B細胞特異的PTEN欠損マウスではB1a細胞が著増し、自己抗体産生が増強していた。また、脾臓におけるB2細胞は、辺縁B細胞が著増し、濾胞B細胞は激減していた。PTEN欠損B細胞は、増殖が亢進し、アポトーシス抵抗性であり、さらに細胞遊走能も亢進していた。生化学的にはAktが著しく亢進していた。さらにB細胞特異的PTEN欠損マウスでは、免疫グロブリンのクラススイッチが著しく障害されており、これはクラススイッチに重要である遺伝子activation-induced cytidine deaminase(AID)の発現誘導の低下によるものと思われた。2)非リンパ細胞におけるPTENの機能解析:PTEN欠損ES細胞をop9細胞上で造血細胞に分化誘導させたところ、造血細胞への分化が著しく障害されていた。現在この現象が1つのPTEN欠損ES細胞においてにのみみられる現象ではないということを明らかにするために、複数のPTEN欠損ES細胞の樹立・分化誘導を試みている。b)造血細胞特異的PTEN欠損マウスの作成:造血細胞特異的PTEN欠損マウスをTie2Cre-TgマウスとPTENfloxマウスを交配することによって作成した。このマウスは胎生致死である。現在このマウスでは、造血障害があるのかどうか、死因はなにかの検索を試みている。
LentiPlexを利用したTN乳癌の新たな組織学的亜分類の試み

網羅的shRNAをLentiPlexを乳癌細胞株に対して、感染させ、次世代シークエンサーを用いて特異的に障害性を持つshRNA候補の抽出を試みた。またTNBC、non-TNBC細胞株を用いてTNBC高発現遺伝子をRNAシークエンス法で検索し、公共データベースを利用してTNBC特異的高発現遺伝子を同定した。上記で同定されたTNBC特異的治療候補であるCaspase-14およびにCarboxypeptidase A4関してTissue microarryを用いた免疫染色、また培養細胞を使った発現抑制、増殖抑制試験を行い、予後予測、治療標的遺伝子としての役割について検討し、一定の成果を得た。約1万5千の遺伝子に対する網羅的shRNAライブラリーであるLenti PlexをBasal-like TNBC (MDAMB468, HCC70, HCC1143)とnon-TNBC (MCF7, T-47D, BT474)の細胞株に対して、ウイルスの導入率が30-50%になるようにinfectionさせ、Puromycinで細胞を選択し、次世代シークエンサーを用いて細胞内に残存するshRNAを同定することにより、Basal-like特異的に細胞障害性をもつshRNA候補の抽出を試みた。今回幾つかの候補が同定された。その候補の1つ、GPR124に対する抗体を用いて、乳癌194症例の免疫染色を行い、発現、細胞増殖、予後との関係を検討した。今回LentiPlexを用いたshRNAライブラリーによる遺伝子導入により2つの遺伝候補を同定し(SMC1とGPR124)特にGPR124に関しては実際の症例で免疫染色を実施し検討した。おおむね臨床病理学的な結果を得ることができた。順調と判断できる。材料と方法:約1万5千の遺伝子に対する網羅的shRNAライブラリーであるLentiPlexをBasal-like TNBC (MDAMB468 HCC7O HCC1143)とnon-TNBC (MCF7 T-47 DBT474)の細胞株に対して、ウイルスの導入率が30-50%になるようにinfectionさせ、次世代シークエンサーを用いて細胞内に残存するshRNAを同呈することによりBasal-like特異的に細胞障害性を持つshRNA候補の抽出を試みた。いくつかの候補が同定された。今回はさらにTNBC細胞株3株、non-TNBC細胞株3株を用いてTNBC高発現遺伝子をRNAシークエンス法で検索し、さらに公共データベースRefExを利用して正常組織で低発現である遺伝子をTNBC特異的高発現遺伝子として同定した。上記の2つの方法で重複して同定されたTNBC特異的治療候補であるCaspase-14およびIGF2BP3に関して乳癌の症例における発現を免疫染色で評価し、また培養細胞を使った発現抑制、増殖抑制試験を行った。結果: CASP14は主に癌細胞質、核内で発現し非癌乳腺組織、間質細胞では低発現であった。またCASP14高発現群(65/248)はTNBC症例で有意に多くRNA sequencingの結果を検証することができた。CASP14高発現群は低発現群と比較してER陰性、EGFR高発現、Ki67 LI高値症例が有意に多く、癌の悪性度との関連が示唆された。CASP14発現はdatabase、解析では乳癌患者の予後とは有意な関連が見られた。IGF2BP3は免疫染色で高発現群(89/214)はTNBC症例で有意に多く、悪性度との関係が示され、また培養細胞株を用いた検討ではTNBC株での増殖抑制が確認された。さらに検討中である。今回網羅的RNA解析を加えたことにより、LentiPlex単独解析より、確実な候補が検出された。特に2つの標的候補(CASP14, IGF2BP3)のTNBCのBiomarkerとして、特にCASP14およびIGF2BP3のTNBCにおける悪性度との関係が確認された。また治療標的としての可能性が示唆された。また治療標的としての高い有用性が確認された。CASP14は主に癌細胞質、核内で発現し非癌乳腺組織、間質細胞では低発現であった。またCASP14高発現群はTNBC症例で有意に多く、高核異型度、ER陰性、EGFR高発現、Ki67 LI高値症例が有意に多く、ALDH1, CD44, CD24との相関がみられた。CASP14の癌の悪性度、癌幹細胞との関連が示唆された。今後はTNBCに関係する重要な候補遺伝子同定手段として、LentiPlexを用いたshRNAライブラリーによる遺伝子導入による同定を行った。加えて、今後は細胞株の網羅的RNA発現解析とRNA database利用した検索を行う予定である。上記のように複数の方法で遺伝子を絞り込みたい。今回の2つの候補遺伝子同定の方法による解析により、より精度の高い候補遺伝子が同定された。

さらなる解析を続ける予定である。人体病理学今回消耗品代金(特に抗体)が、計画ほど必要でなかったため、残金が生じた。また細胞培養に関しても、別の研究費で対応したためでもある。今回消耗品代金が、計画ほどではなかったため、残金が生じた。細胞培養施設に関しては徐々に整備している。今年は候補遺伝子の免疫組織学的研究を精力的に行うのでそちらの消耗品代金として、使用する予定である。計画の最終年度で、候補遺伝子に関して積極的に検討する予定である。また培養細胞を用いた研究も積極的に行う予定である。
プラセオジムドープ固体レーザーによる可視・深紫外域高輝度コヒーレント光源の一新

青色半導体レーザー(LD)励起プラセオジム(Pr)3価イオンドープフッ化物レーザーの高出力化および共振器内2倍波発生(SHG)により、1ミクロン帯レーザーの24倍波で対応されていた可視および深紫外波長域のコヒーレント光源を一新するための要素技術開発とレーザー出力スケーリング実証を行った。3.5 Wの励起LD4台を用い、赤(4.8W)、緑(1.8W)の高出力CWレーザー動作、能動Qスイッチ動作(1W, 5kHz)と共振器内SHG(60mW, 7.7kHz)、高繰り返し受動Qスイッチ操作(1.2W, 105kHz)とSHG(76mW、50kHz)、さらにはじめてCWモード同期発振を実現した。プラセオジム(Pr)3価イオンドープフッ化物レーザーの高性能化を(1)高出力化,(2)Qスイッチパルス動作,(3)モード同期,(4)共振器内2倍波パルス動作,の各項目について実験研究を行った。以下,その成果と意義を記する。(1)出力3.5Wの波長450nm InGaN半導体レーザーを用い,共振器内に配置した2個のPr:YLF結晶を2台の半導体レーザーで励起するレーザーを開発し,熱的負荷を抑制した状態で出力2.9 W,スロープ効率45%を実現した。これはこれまで報告された最高の出力である。(2)(1)の共振器に申請者等が見出したCr:YAG過飽和吸収体を挿入することで受動Qスイッチ動作を実現し,パルス幅117 ns,繰り返し周波数305 kHzで平均パワー1.35 Wを実現した。光音響変調器を用いた能動Qスイッチでは,パルス幅29 ns,繰り返し周波数5 kHzで平均パワー1.0 Wを実現した。これらの結果は,レート方程式を用いることで理論的に再現できた。(3)半導体過飽和吸収体鏡を用い,半導体レーザー励起Pr:YLFレーザーでははじめてのCWモード同期レーザーを実現した。パルス幅計測については次年度に行う予定である。(4)Cr:YLFを用いたQスイッチにおいて,LBO非線形結晶を用いた2倍高調波発生を行い,パルス幅51 ns,繰り返し周波数51 kHzで平均出力47 mWの波長320nm紫外パルスレーザーを実現した。共振器内2倍波発生で紫外光を発生できるのは可視域レーザーの利点である,プラセオジム(Pr)3価イオンドープフッ化物レーザーの高性能化について実験研究を行った。以下、その成果と意義を記述する。(1)入手できる最高出力(3.5W)の青色半導体レーザーを偏光結合でレーザー結晶励起に用いる場合、ファイバコンバイナーを用いない場合には最大4個まで重畳可能である。昨年実施の結晶分割型から変更し、今年は長さ12 mmの長尺結晶を両端から励起する実験装置を構築し、最大励起吸収パワー10 Wにおいて、波長639nmにおいてCWレーザーパワー3.5 W,受動Qスイッチ平均パワー1.35 W(パルス幅80 ns,繰り返し周波数123 kHz)のこれまで報告されている中で最大の出力パワーを実現した。(2)昨年達成した半導体量子井戸過飽和吸収鏡を用いたモード同期をKerrレンズモード同期に発展させるため、非線形効果の大きいガラスをKerr媒質として共振器内に挿入することでKerrレンズモード同期条件を実現した。ただし、レーザー媒質の利得帯域が狭いため、レーザーパルス幅はフェムト秒域には達しない。(3)フェムト秒レーザーによる誘起屈折率変化によりフッ化物レーザー材料内に負の屈折率変化を生じさせられることを利用し、クラッドを直描することでバルク材料内にレーザー導波路を作成する技術を開発した。実際に、Pr:YLFおよびPr:ZBLANバルク材料に導波路を書き込み、半導体レーザー励起に必要な導波路NAを達成し、利得計測から、材料端面の処理で結合損失を低減することでレーザー発振できることを確認した。(4)緑波長での過飽和吸収体として、すでに赤色で動作しているCr:YAGについてz-scan法を用いて評価を行ったが、飽和吸収強度が非常に高く緑波長帯では使用できないという判定に至った。同様に波長800nm帯までで動作しているグラフェンについても、赤、緑での過飽和吸収体には向かないことが分かった。研究計画当初に設定した課題の中で以下の項目についてすでに終了し新しい知見とレーザー特性の把握ができているため。(1)高出力青色半導体レーザー4台を励起に用いた波長639nmPr:YLFレーザーのCW発振、光音響変調器を用いた能動Qスイッチと共振器内2倍波発生による深紫外コヒーレント光発生、およびCr:YAG過飽和吸収体を用いた受動Qスイッチおよび共振器内2倍波発生(2)半導体量子井戸過飽和吸収体を用いた波長639nmモード同期発振(3)グラフェンの赤、緑波長域における過飽和吸収特性の定量的評価(4)フェムト秒レーザー直描によるPr:ZBLANガラス内へのレーザー導波路作成とレーザー利得計測プラセオジム(Pr)3価イオンドープフッ化物レーザーの高性能化について引き続き実験研究を行った。青色半導体レーザー(LD)が単体で最大5W出力を実現する時代になり、また、ファイバー結合により20Wを越える励起光源も利用可能となった。