hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
チェルノブイリ原発事故による放射線の人体に及ぼす影響

キエフ(ウクライナ)の放射線医学研究センター(ベベシュコ所長)では、クリメンコ教授を中心として12万名のリクイデーター(除染処理作業従事者)を毎年健康管理している。彼らは250mSv:25rem以下の放射線被曝に留めるように設定したとされているが、実際にはそれ以上(一部は1Sv以上)の放射線被曝を受けた可能性を指摘されている。ウクライナ放射線医学センターで1986年以降リクイデーターの白血病発生を調査したところ、1993年までに141名の白血病発症患者を認めそのうち86名は急性白血病であった。放射線医学研究センター血液部門(成人)において、1993年以降1995年9月までに血液腫瘍疾患(悪性リンパ腫を除く)を発症した患者数(リクイデーター)は42名であり、大多数(31名)が男性で年令は20才67才であった。急性骨髄性白血病(AML)は16症例で、FAB分類ではAML,M1,3例、AML,M2,2例、AML,M3,2例、AML,M4,5例,AML,M5,4例であった。一方急性リンパ性白血病は2症例認められ、それらはいずれもALL,L2であった。男女比は14/4(3.5:1)で年齢(平均【+-】標準偏差)は41.8【+-】10.6であった。慢性骨髄性白血病は8症例認められ、慢性リンパ性白血病(B-CLL)は8症例であった。これらは男性患者のみで年令(平均【+-】標準偏差)は47.4【+-】10.3であった。また骨髄異形成症候群(MDS:前白血病状態)も8症例認められた。男女比は6/2(3:1)で年令(平均【+-】標準偏差)は51.3【+-】8.7であった。これらの急性白血病のうち検査し得た二症例において、p53癌抑制遺伝子のExon 5及びExon 6の欠失を認めた。この事実は白血病発症においてp53癌抑制遺伝子が重要な役割を演じていることが示唆される。またこの白血病発症率を非被曝者を対象群として比較したところ、リクイデーターの白血病発症率は有意に高率であることが判明した。更にキエフの小児病院にてチェルノブイリ事故前後(19801993年)における小児急性白血病発生率を検討した。キエフ州の急性白血病発病率は(対10万名)及び発病患者数は各々1980年5.24(23名)、1981年3.22(14名)、1982年4.82(21名)、1983年2.56(11名)、1984年4.41(19名)、1985年2.03(13名)、1986年2.81(12名)、1987年5.49(23名)、1988年5.53(23名)、1989年5.27(22名)、1990年4.33(18名)、1991年2.67(11名)、1992年2.43(10名)、1993年2.45(10名)、であり19871990年に一過性の発病率の増加を認めたが、その後は減少していた。ジトミール州の小児急性白血病発病率(対10万名)及び発病患者は各々1980年1.60(5名)、1981年1.61(5名)、1982年1.63(5名)、1983年1.0(3名)、1984年1.60(5名)、1985年3.40(11名)、1986年5.30(17名)、1987年4.44(14名)、1988年4.71(15名)、1989年6.32(20名)、1990年5.80(18名)、1991年5.60(17名)、1992年5.60(17名)、1993年2.91(10名)であり、19881992年に一過性の増加が認められたが、1993年には下降している。ポルタフスキー州の小児急性白血病発病率(対10万名)は1983年5.80、1984年7.8、1985年7.5、1986年5.4、1987年5.5、1988年6.7、1989年4.9、1990年6.7、1991年6.2、1992年6.9でありほとんど発病率の変化は認められなかった。従ってキエフ州、ジトミール州及びポルタフスキー州については調査した限りでは小児急性白血病発症率についてチェルノブイリ事故前後における急性白血病発病率の有意差は認められなかった。以上の事実より高線量被曝者(リクイデーター)に最近白血病発症の増加傾向が認められていることが示唆される。

彼らは250mSv:25rem以下の放射線被曝に留めるように設定したとされているが、実際にはそれ以上(一部は1Sv以上)の放射線被曝を受けた可能性を指摘されている。ウクライナ放射線医学センターで1986年以降リクイデーターの白血病発生を調査したところ、1993年までに141名の白血病発症患者を認めそのうち86名は急性白血病であった。放射線医学研究センター血液部門(成人)において、1993年以降1995年9月までに血液腫瘍疾患(悪性リンパ腫を除く)を発症した患者数(リクイデーター)は42名であり、大多数(31名)が男性で年令は20才67才であった。急性骨髄性白血病(AML)は16症例で、FAB分類ではAML,M1,3例、AML,M2,2例、AML,M3,2例、AML,M4,5例,AML,M5,4例であった。一方急性リンパ性白血病は2症例認められ、それらはいずれもALL,L2であった。男女比は14/4(3.5:1)で年齢(平均【+-】標準偏差)は41.8【+-】10.6であった。慢性骨髄性白血病は8症例認められ、慢性リンパ性白血病(B-CLL)は8症例であった。これらは男性患者のみで年令(平均【+-】標準偏差)は47.4【+-】10.3であった。また骨髄異形成症候群(MDS:前白血病状態)も8症例認められた。男女比は6/2(3:1)で年令(平均【+-】標準偏差)は51.3【+-】8.7であった。これらの急性白血病のうち検査し得た二症例において、p53癌抑制遺伝子のExon 5及びExon 6の欠失を認めた。この事実は白血病発症においてp53癌抑制遺伝子が重要な役割を演じていることが示唆される。またこの白血病発症率を非被曝者を対象群として比較したところ、リクイデーターの白血病発症率は有意に高率であることが判明した。更にキエフの小児病院にてチェルノブイリ事故前後(19801993年)における小児急性白血病発生率を検討した。キエフ州の急性白血病発病率は(対10万名)及び発病患者数は各々1980年5.24(23名)、1981年3.22(14名)、1982年4.82(21名)、1983年2.56(11名)、1984年4.41(19名)、1985年2.03(13名)、1986年2.81(12名)、1987年5.49(23名)、1988年5.53(23名)、1989年5.27(22名)、1990年4.33(18名)、1991年2.67(11名)、1992年2.43(10名)、1993年2.45(10名)、であり19871990年に一過性の発病率の増加を認めたが、その後は減少していた。ジトミール州の小児急性白血病発病率(対10万名)及び発病患者は各々1980年1.60(5名)、1981年1.61(5名)、1982年1.63(5名)、1983年1.0(3名)、1984年1.60(5名)、1985年3.40(11名)、1986年5.30(17名)、1987年4.44(14名)、1988年4.71(15名)、1989年6.32(20名)、1990年5.80(18名)、1991年5.60(17名)、1992年5.60(17名)、1993年2.91(10名)であり、19881992年に一過性の増加が認められたが、1993年には下降している。ポルタフスキー州の小児急性白血病発病率(対10万名)は1983年5.80、1984年7.8、1985年7.5、1986年5.4、1987年5.5、1988年6.7、1989年4.9、1990年6.7、1991年6.2、1992年6.9でありほとんど発病率の変化は認められなかった。従ってキエフ州、ジトミール州及びポルタフスキー州については調査した限りでは小児急性白血病発症率についてチェルノブイリ事故前後における急性白血病発病率の有意差は認められなかった。以上の事実より高線量被曝者(リクイデーター)に最近白血病発症の増加傾向が認められていることが示唆される。キエフ(ウクライナ)の放射線医学研究センター(ベベシュコ所長)では、12万名のリクイデーター(除染作業従事者)を毎年健康管理している。彼らは20mSv :25rem以下の放射線被曝を受けたとされているが、実際にはそれ以上の放射線被曝を受けた可能性も強い。放射線医学研究センター血液部門(成人)において、1993年以降1995年9月までに血液腫瘍疾患を発症した患者数は42名であり、大多数(31名)が男性で年令は20才67才であった。
単結晶電極の表面原子配列と電極反応活性

本研究課題は、二酸化炭素の電気化学還元をエネルギー貯蔵プロセスに応用することを目的として、そのための優れた電極触媒を設計する指針を求めるものである。本年は二酸化炭素の還元に優れた特性を有するCuとPtの単結晶を電極として、その触媒活性と表面原子配列との関係を解明することを目的とした。Cu単結晶(直径10mm)をBridgeman法によって作成し、結晶面を決定した後、表面処理したものを電極とした。各単結晶電極の微分容量値を測定し、その値から零電荷電位(PZC)を求めた。結晶の表面を形成する際に切断される結合数broken bond density(d_<bb> )とPZCが良い相関にあることから、本研究で用いられた結晶面の原子配列は、正しく方位されていることが確認された。次にCu単結晶電極のいろいろな原子配列について、二酸化炭素の電気化学還元の反応活性を調べた。結晶面として(111),(755),(533),(311),(511),(100),(210),(110)を選び、5mA/cm^2の定電流密度で、CO_2の電解還元を行った。結晶面によって反応生成物は大きく変動し、(511)面ではエチレンとエタノールの生成が起こりやすく、(111)ではメタンの生成が圧倒的であった。そのC1とC2物質の選択性の違いは、10倍を越える。このように本研究課題では、二酸化炭素の還元でエチレン、エタノールを選択的に生成する電極触媒の条件を明らかにしつつある。白金電極上でCO_2は表面の吸着水素によって還元されて、吸着Coが生成す。この反応に対する単結晶の基本指数面の電極触媒活性は、Pt(110)>>Pt(100)>>Pt(111)である。白金単結晶の高指数面の電極としてPt(S)-[n(111)x(111)],Pt(S)-[n(111)x(100)],Pt(S)-[n(100)x(111)]なるシリーズの電極を選択し、本反応の電極触媒活性を調べたところ、ステップ密度の高い面方位の電極が゙CO_2還元活性が高く、また(100)ステップより(111)ステップを有する結晶面の方が高い活性を有することがわかった。結晶シリーズとしての活性の順序は、Pt(S)-[n(111)x(100)]<Pt(S)-[n(100)x(111)]<Pt(S)-[n(111)x(111)]である。対象とした面の中ではPt(110)が最も活性は高い。
転写制御遺伝子群の構造と発生過程における発現

ショウジョウバエホメオボックス遺伝子に対応する数多くのマウス遺伝子がこれまでにクロ-ン化されている。例えばAntennapedia遺伝子対応するHox遺伝子群は、現在までに約30クロ-ン化されている。これらの遺伝子は4つのクラスタ-を形成しており(Hox1,Hox2,Hox3,Hox4)、in sitsハイブリダイゼ-ションなどによる解析の結果から、発生過程で主として外胚葉由来の神経管および中胚葉由来のいくつかの組識で発現していること、クラスタ-中の配列順序と頭尾軸に沿った発現領域との間に相関関係があることが明らかになっている。我々は新たにHoxとは異なる新しいグル-プに属すると考えられるマウスホメオボックス(Slx)遺伝子をクロ-ン化し、その発現パタ-ンを明らかにした。Slxはマウス胎児の神経管のみで発現しており、その脊髄での発現は翼板と基板の間の狭い領域に限られていた。このように哺乳類発生過程でさまざまなホメオボックス遺伝子がそれぞれ特異的な発現パタ-ンを示しこれらの遺伝子産物によって特異的遺伝子発現が実現されていると考えられる。しかしこれらの発現領域の解析の多くは組識中のmRNAの分布を調べたものであり、実際に生体内で機能していると考えられるタンパク質の局在を明らかにした例は少ない。我々は5つのHox遺伝子産物に対する抗血清を調製し、免疫組識化学的方法によってその局在を調べた。その結果、タンパク質の分布はRNAの分布と完全には一致せず、Hox遺伝子の発現は転写後のレベルでもコントロ-ルされていることが明らかになった。
人間工学に基づいた人にやさしい農業機械・機具の設計解析に関する基礎研究

本研究の目的は、これまで開発され普及してきた農業機械・機具の設計要素が高齢者・婦女子にとって使い易い設計になっているかどうかを人間工学的手法を用いて明らかにすることと、安全で快適、かつ確実な操作・操縦のできる農業機械機具の合理的な設計要素を個々の農業機械・機具について明らかにする事である。乗用トラクタの座席とペダル配置と最適な運転姿勢を探求した結果、以下のことが明らかになった。1.ペダル操作時の踏力測定を身長の異なる男性9名(160cmグループ、170cmグループ、180cmグループ)を被験者として、トラクタ操縦席周りを再現した運転装置モデルを使用して行った。被験者が1分間最大の力で操作したペダル踏力を、ペダル軸の上下、左右方向、ペダル軸方向の3つの分力から解析した結果、もっとも操作性の良いペダル配置は、足の開脚角:15゚(ブレーキペダル)、10゚(クラッチペダル)、座席背面からペダルまでの距離:600mm(身長160cm)、700mm(170cm)、800mm(180cm)、座席の高さ:410mm、ペダルパッド傾斜角:40゚60゚(ブレーキペダル)、40゚50゚(クラッチペダル)の設置条件であることが明らかになった。2.踏力測定直後に被験者のRPE評価を調査し、RPE評価と踏力値が一致するかどうか検証した。その結果、RPE評価とペダル踏力の間には強い相関が認められ、操作性の良いペダル配置はペダル踏力が大きくなり、操作しやすいと評価したRPE評価結果と一致することが明らかになった。3.ペダル操作姿勢(腰角、膝角、足首角)とペダル踏力との関係を解析した結果、操作姓の良い(ペダル踏力が最大を示す)ペダル操作姿勢は、ブレーキペダルでは腰角90゚100゚、膝角120゚140゚、足首角60゚80゚、クラッチペダルでは腰角95゚100゚、足首角60゚80゚の範囲であった。なお、膝角については明確な値を求めることはできなかった。機械・器具を設計開発する際には、人体と機械との適合性を高めることが求められており、安全性や快適性の確保のために、、設計の初期段階から人間工学的な検討を行う必要がある。農業機械分野においても農業従事者の高齢化や婦女子化を背景に、人間工学に基づいた機械・機具の設計開発が重要性を増してきている。本研究で取り上げた乗用トラクタは、耕耘や運搬などの幅広い作業に使用され、農業従事者と密接な関係を持っていることから、快適な作業環境を追求した設計要素の解明が特に急がれている。そこで今回は、乗用トラクタの座席とペダル配置に着目し、これらの設計要素の解明をペダル操作時の踏力の測定結果から明らかにしようとした。また、踏力測定中の被験者のペダル操作姿勢を解析し、この姿勢解析結果から最適な運転姿勢を探求した。ペダル操作の踏力測定試験を行うにあたり、身長の異なる男性9名を被験者に選出し、それぞれ160cmグループ、170cmグループ、180cmグループに分けた。

実験装置はトラクタ操縦席周りを模擬した運転モデル装置を試作し、被験者の最大ペダル踏力(ペダル軸の上下方向、左右方向、ペダル軸方向の3分力)を解析した。また、試験直後にRPE調査を行い、踏力値の測定結果との検証を行った。また、ペダル操作姿勢の解析として、腰角、膝角、足首角とペダル踏力との関係を調査した。ペダル踏力を計測・解析した結果、最も操作性の良いペダル配置は、足の開脚角がブレーキペダルで15°、クラッチペダルで10°であった。また、座席背面からペダルまでの最適距離は身長により差が見られ、600mm(身長160cm)、700mm(170cm)、800mm(180cm)となった。なお、他の要素では座席の高さ:410mm、ペダルパッド傾斜角:40°60°(ブレーキペダル)、40°50°(クラッチペダル)の配置条件が最もペダル操作性の良いことが明らかになった。RPE調査とペダル踏力の関係を検証した結果、操作性の良いペダル配置は両者ともにほぼ一致し、ペダル操作姿勢からも操作性の良いペダル配置があることが明らかになった。本研究の目的は、これまで開発され普及してきた農業機械・機具の設計要素(機械形状、操作・操縦装置ならびに安全確認装置等の配置と操作・操縦性等)が高齢者・婦女子にとっても使い易い設計になっているかどうかを人間工学的手法(作業姿勢、操作反応速度、RPGやEMG、ECG、EEG等の医学的解析手法)を用いて明らかにすることと、安全で快適、かつ確実な操作・操縦のできる農業機械機具の合理的な設計要素を個々の農業機械・機具について明らかにする事である。特に、この2年間は乗用トラクタの座席とペダル配置に着目し、これらの設計要素の解明をペダル操作時の踏力の測定結果から明らかにした。また、踏力測定中の被験者のペダル操作姿勢を解析し、この姿勢解析結果から最適な運転姿勢を探求した。その結果、以下のことが明らかになった。1.ダル操作時の踏力測定測定を身長の異なる男性9名(160cmグループ、170cmグループ、180cmグループ)を被験者として、トラクタ操縦席周りを再現した運転装置モデルを使用して行った。被験者が1分間最大の力で操作したペダル踏力を、ペダル軸の上下、左右方向、ペダル軸方向の3つの分力から解析した結果、もっとも操作性の良いペダル配置は、足の開脚角:15°(ブレーキペダル)、10°(クラッチペダル)、座席背面からペダルまでの距離:600mm(身長160cm)、700mm(170cm)、800mm(180cm)、座席の高さ:410mm、ペダルパッド傾斜角:40°60°(ブレーキペダル)、40°50°(クラッチペダル)の設置条件であることが明らかになった。2.踏力測定直後に被験者のRPE評価を調査し、RPE評価と踏力値が一致するかどうか検証した。その結果、RPE評価とペダル踏力の間には強い相関が認められ、操作牲の良いペダル配置はペダル踏力が大きくなり、操作しやすいと評価したRPE評価結果と一致することが明らかになった。3.ペダル操作姿勢(腰角、膝角、足首角)とペダル踏力との関係を解析した結果、操作性の良い(ペダル踏力が最大を示す)ペダル操作姿勢は、ブレーキペダルでは腰角90°100°、膝角120°140°、足首角60°80°、クラッチペダルでは腰角95°100°、足首角60°80°の範囲であった。なお、膝角については明確な値を求めることはできなかった。
救急蘇生に用いられる補助循環における心電図同期型拍動流発生装置の開発

本研究は、現在救急医療現場において行われている蘇生および生命維持を目的とした補助循環治療に対して、拍動流を供給するすることを可能ならしめる装置を開発することを目的としている。平成30年度は専ら動物実験による拍動効果の検証作業が行われた。実験は大阪市立大学医学部において計12回行われた。実験にはラットおよびウサギが用いられ、現行の定常流補助循環と拍動流発生装置を装着した拍動流補助循環において、心筋組織間流量・心筋ダメージマーカ・門脈血流量等を比較し拍動効果の検証を行った。結果、各項目において拍動流補助循環の有意性が示唆された。さらに装置による侵襲について遊離ヘモグロビン値の測定を行うと伴に、装置による同一圧閉部位における回路内表面の観察を走査電子顕微鏡を用いて行った。結果、溶血やコーティング回路の損傷等は認められなかった。動物実験による拍動効果の検証において、実験室の確保には他の研究グループとの調整が必要であり、対象動物がラットからウサギに移行する際に、手術手技の確立に若干の時間を要した。また体部および門脈におけるエンドトキシン値の測定を目指しているが、動物検体の測定に制約があり十分な症例数が確保できていない。令和元年においては、ウサギを用いた拍動効果の検証に関する動物実験を継続させ、得られた実験データの統計学的信頼性の向上を図ると伴に、ラットを用いた実験系において慢性実験モデルを確立させ、定常流補助循環と拍動流補助循環における侵襲に対して病理診断法を用いた考察を加える予定である。平成29年度は本学において装置の小型化および心電図同期を確実に行うためのモニターの開発を行った。結果、信号受信部と制御部分を同一ハウジングエリアに収めることに成功し、全体の2/3程度に形成することができた。心電図同期のためのモニター開発は主にC+言語を用いて行っており現在進行中である。装置改良と同時並行で動物実験による拍動効果の検証作業を行った。実験は大阪市立大学医学部において計8回行われた。実験にはラットが用いられ、手術手技の向上や麻酔法の確立および体外循環に関する環境整備が計られた。装置の小型化および安全性の向上計画は、概ね順調に推移していると思われるが、動物実験による拍動効果の検証において、実験場所が大阪市立大学医学部動物実験棟で行われるため、他の研究グループとの時間調整等により、平均月1回の実験しか行われておらず、未だに小動物(ラット)のみの検証にとどまっている。本来補助循環治療の生存率は小児部門においてより悪く、そのためウサギを用いた実験を行い、そのデータに基づき装置の改良を行う必要がある。心電図同期に資するモニターの開発は、沼津工業高等専門学校の制御情報工学科(藤尾教授)に依頼し精度および信頼性の向上を計る予定である。動物実験による拍動効果の検証に対しては、実験日を土日および休日にまで拡大し、実験実施回数の拡大を図る予定である。動物実験による拍動効果の検証を行う過程において、現在小動物(ラット)での実験に留まっている。そのため実験に必要な経費(動物、薬剤、検査費用等)も大動物(ウサギ、ブタ)に比べて抑えられてええいると考えられる。今後は実験スケジュールの調整を積極的に行い、実験回数を増やす予定でおり申請時に算出された助成金の使用に繋がると考えています。さらに当初計画した実験回数が実施できておらず必要経費が繰り越しとなっている。今後は実験スケジュールの調整を積極的に行い、実験回数を増やす予定。
肺腺がんのゲフィチニブ耐性機構における細胞接着分子CADM1の役割の数理的解明

EGFR変異は日本における肺腺がん症例の約50%において認められ、その治療にはEGFR-TKIであるゲフィチニブが主に用いられる。ゲフィチニブによる殺腫瘍細胞効果は非常に高いが、大半の症例において治療後約1年程度で耐性を獲得する。耐性機序の5-20%はMETチロシンキナーゼの増幅が原因であり、過剰発現したMETがErbB3を介してPI3K-Akt経路を活性化するバイパス経路を形成することにより耐性を獲得するとされている。本研究は、MET増幅によるゲフィチニブ耐性機構の数理モデルを構築して薬剤耐性機構の全体像を明らかにすることを目的として行った。EGFR変異を有する肺腺がん細胞株HCC827がMET増幅によりゲフィチニブを獲得した亜株HCC827-GR5および-GR6細胞における知見をもとに、EGFR, ErbB3, METに着目したゲフィチニブ耐性の生化学的反応を常微分方程式により記述し数理モデルを作成した。反応のシミュレーションを行ったところ、METの過剰発現によりErbB3のリン酸化が亢進するという既報と一致する結果を得た。一方で、METはErbB3の100倍程度存在し、METがErbB3を介してPI3K-Akt経路を活性化するという分子機構は、薬剤耐性獲得の観点からは非効率的であることが予想された。そこでEGFR, ErbB2, ErbB3に対するマルチキナーゼ阻害剤AZD8931をHCC827およびそのゲフィチニブ耐性株に投与したところ、HCC827は死滅したのに対しゲフィチニブ耐性株はEGFRとErbB3の両方が阻害された場合においても生存した。またHCC827-GR6細胞においてErbB3をノックダウンしたが、ゲフィチニブ感受性には影響を与えなかった。これらの結果から、MET増幅によるゲフィチニブ耐性機構においてErbB3の寄与は限定的であることが示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ゲフィチニブ投与による殺腫瘍細胞効果は非常に高いが、大半の症例において治療後約1年程度で耐性を獲得する。耐性機序の5-20%はMETチロシンキナーゼの増幅が原因であり、過剰発現したMETがErbB3を介してPI3K-Akt経路を活性化するバイパス経路を形成することにより耐性を獲得する。本研究では、MET増幅によるゲフィチニブ耐性機構の数理モデルを構築して薬剤耐性機構の全体像を明らかにすることを目的として行う。分子濃度に関してはフローサイトメトリーを用いた測定系を構築し、EGFR, ErbB3, METの細胞表面分子数が既に測定されている細胞株との比較により、HCC827及びその亜株における各分子の濃度を測定した。生化学的反応すなわち結合解離反応およびリン酸化反応の反応定数に関しては、可能な限り文献値を用い、未知の場合には次元解析という数学的手法を用いて推定を行った。これらの値を微分方程式に代入してシミュレーションを行い、METの過剰発現によりErbB3のリン酸化が亢進するという既報のデータと一致する結果を得た。一方で、ErbB3のリン酸化には100倍以上のMET分子が必要であることが示唆され、METがErbB3を介してPI3K-Akt経路を活性化するという分子機構は、薬剤耐性獲得の観点からは非効率的であることが予想された。MET遺伝子増幅によるゲフィチニブ耐性機構の数理モデルを作成し、必要なパラメータを測定および推定してシミュレーションを行い、実験データと一致する結果を得たことから、現実に即した数理モデルを構築することができたと考えられる。

一方で、METはErbB3の100倍程度存在し、METがErbB3を介してPI3K-Akt経路を活性化するという分子機構は、薬剤耐性獲得の観点からは非効率的であることが予想された。そこでEGFR, ErbB2, ErbB3に対するマルチキナーゼ阻害剤AZD8931をHCC827およびそのゲフィチニブ耐性株に投与したところ、HCC827は死滅したのに対しゲフィチニブ耐性株はEGFRとErbB3の両方が阻害された場合においても生存した。またHCC827-GR6細胞においてErbB3をノックダウンしたが、ゲフィチニブ感受性には影響を与えなかった。これらの結果から、MET増幅によるゲフィチニブ耐性機構においてErbB3の寄与は限定的であることが示唆された。METがErbB3を介してPI3K-Akt経路を活性化するというゲフィチニブ耐性機構は、薬剤耐性獲得の観点からは非効率的であることが予想され、またPI3K-Akt経路はEGFR経路だけでなくMET経路の下流にも位置することから、METはErbB3を介さずにPI3K-Akt経路を活性化すると考えるのが自然である。したがって、ゲフィチニブ耐性細胞においてErbB3を阻害またはノックダウン/ノックアウトした場合に、ゲフィチニブ感受性に影響を及ぼすかどうかを実験により確かめる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
認知症を防ぐオン・ベッド・リハビリテーションシステムの開発

ヒトの循環制御機能の生理学研究で用いられている下半身陰圧刺激(Lower body negative pressure: LBNP)を応用した「早期離床を支援するリハビリトレーニングシステム」の開発を進めている。このシステムでは、立位姿勢によって加わる自律神経系、循環系、筋骨格筋系への刺激を、仰臥位姿勢のままで付加することができる。本申請課題では、このシステムを発展させ、歩行等の立位で行うリハビリトレーニングをベッドに寝た状態で実施できるリハビリシステム(オン・ベッド・リハビリテーションシステム)を確立を目的とした。若年健常者11名を対象に、LBNPシステムでの陰圧負荷中に、循環指標がどのように変化するかを検証した。特に、足底面に荷重が加わった場合と加わらない場合を比較することで、静脈還流量の減少という刺激に筋および腱からの運動刺激の入力が加わった場合に、自律神経系の循環調節がどのように変化するかを検討した。50mmHgの陰圧刺激を加えた場合に、足底面に荷重が加わる設定では、体重の67.3%相当の荷重が確認された。この時の心拍数および末梢動脈圧の応答に2条件間で有意差は認められなかった。また、脳自己調節能、および圧反射感受性に関しても2条件間で差が認められなかった。次いで、若年健常者18名を対象に、LBNPを付加した際の全身および脳循環応答を検討した。30mmHgの陰圧刺激を加えると、心拍出量および中大脳動脈の平均血流速度は安静時水準を維持したが、一回拍出量、中大脳動脈の最高血流速度および拍動性血流速度、拍動性指数(PI)は有意に低下した。脳循環における拍動性変動の増大は、近年、脳血管疾患や認知症の発症リスクとして注目されていることから、本実験で得られた知見は、当該疾患のリスクマネジメントに活用できるポテンシャルを有するかもしれない。介入実験の開始には至っていないが、実施に向けての生理的メカニズム、安全性などのエビデンスが蓄積できつつある。これまでに得られた実験結果をもとに、学会発表及び論文発表を行う。高齢者において臥床が長期化した場合、廃用性症候群が起こり、それに伴う不活動によって、認知症の発症や症状が進行することが報告されている。それゆえ、早期離床が重要なポイントとなる。申請者らは、ヒトの循環制御機能の生理学研究で用いられている下半身陰圧刺激(Lower body negative pressure: LBNP)を応用した「早期離床を支援するリハビリトレーニングシステム」の開発を進めている。本申請課題では、このシステムを発展させ、歩行等の立位で行うリハビリトレーニングをベッドに寝た状態で実施できるリハビリシステム(オン・ベッド・リハビリテーションシステム)を確立し、その上で、本システムを使用したリハビリトレーニングが、認知症の予防に寄与し得るかどうかを検証することを目的とした。今年度は、若年健常者を対象に、LBNPシステムでの陰圧負荷中に、循環指標がどのように変化するかを検証した。6000kPの陰圧刺激を加えた場合に、足底面に荷重が加わる設定では、平均39.7kgの荷重が確認された(体重の67.3%相当)。この時、心拍数および末梢動脈圧はベースライン(下肢陰圧負荷無し)に比し、有意に増加したが、これらの応答に2条件間で有意差は認められなかった。現在、圧反射感受性等の制御系に違いが生じているかなどの検証作業を進めている。安全性を念頭に置いた基礎データの集積は進んでいる。

脳循環における拍動性変動の増大は、近年、脳血管疾患や認知症の発症リスクとして注目されていることから、本実験で得られた知見は、当該疾患のリスクマネジメントに活用できるポテンシャルを有するかもしれない。介入実験の開始には至っていないが、実施に向けての生理的メカニズム、安全性などのエビデンスが蓄積できつつある。急性刺激に対する応答を高齢者で行うとともに、介入研究の準備を進める。これまでに得られた実験結果をもとに、学会発表及び論文発表を行う。論文掲載料として確保していたが、年度内の支払いができなかったため。2018年8月から科研費国際共同研究加速で在外研究を行っている。その間、本研究の予算執行を伴う研究活動が中断したため。2019年8月に在外研究が終了するため、その後、必要な追加実験を行うとともに、これまでの成果の学会発表及び論文発表を中心に研究を進める。
ベスト・パフォーマンスのための個性対応型"身心の自己調整システム"の開発

アスリートや一般の人々が,身心のコンディションを整えてスポーツや仕事で最高の成果を上げるために,心理状態測定システム(特許第4378455号)を用いて自分の心理状態をモニタリングし,適切な身体技法(軽運動とリラクセーション)を選択的に活用して,取り組む課題や各個人の特性に応じた最適な心理状態へとセルフ・コントロールする「個性対応型"身心の自己調整システム"」を開発し,その有効性を検許した。本研究課題の最終目的は、スポーツや仕事において最高のパフォーマンスを発揮するために、心理状態を各個人に最適な状態に自己調整するシステムを開発することである。すでに開発済みの、携帯電話を用いて活動中の心理状態の安定度と活性度をセルフモニタリングするシステムを活用して、本年は、監視課題遂行に伴って生じる心理状態(気分や疲労)やパフォーマンスの変化と、休息時に軽運動やリラクセーションを実施することによるその自己調整効果を、短期的および長期的に検討した。具体的には、リラクセーション法として安静および自律訓練法、アクティベーション法として歩行およびボール運動を取り上げ、それらの3分間の実施による心理状態調整効果を比較した。結果として、ボール運動の有効性が最も高く、心理状態の活性度・安定度・快適度の全てが統計的に有意に改善した。次に、ライフセーバー18名を調査対象として、1ヶ月間の監視活動期間の心理状態の変化を毎日測定するとともに休息法としてボール運動を実施し、各個人の心理状態の長期的変化に関するデータを収集した。このデータに基づいて、セルフモニタリングシステムを個人別対応のものに修正するための分析を現在実施中であり、個性対応型プログラムの作成は20年度の課題として残された。本研究の意義は、成果として開発されるシステムを活用することによって、全ての人が各自の心理状態を随意に把握(セルフモニタリング)でき、自分の身体を活用して手軽に良好な状態へと調整(セルフコントロール)できるようになることである。心身のコンディションを最適な状態に自己調整できることは、健康維持に役立つだけでなく、スポーツや仕事において十分に力を発揮するために重要である。アスリートや一般人がスポーツや仕事において理想的な成果を上げるために、携帯装置を用いて自分の心理状態をモニタリングし、適切な身体技法を活用して、取り組む課題や各個人の特性に応じた最適な心理状態エリアへとセルフコントロールする「個性対応型"身心の自己調整システム"」を開発することを目的として、以下の研究課題を遂行した。(1)心理状態測定プログラムの個性対応型への改良:特定の課題に取り組む際の各個人にとって最適な心理状態と不適切な心理状態のエリアを設定し、測定した心理状態との距離を算出するコンピュータプログラムを作成した。(2)監視作業における"身心の自己調整システム"の有効性の検討:監視作業中の心理状態を最適な水準に自己調整して能率の低下や疲労の蓄積を防ぐために、ライフセーバーを被験者として、監視中の心理状態をセルフモニタリングし、その状態に応じて適切な軽運動を実施する"身心の自己調整システム"を実施した。結果として、システム活用群は、通常休息群と比較して統計的に有意に心理状態が改善され、注意の集中も維持されていた。(3)スポーツにおける"身心の自己調整システム"の有効性の検討:バスケットボール選手を被験者として、プレイの種類による最適な心理状態の特徴を明らかにした後、フリースローの前に"身心の自己調整システム"を実施して有効性を検討した。結果として、リバウンドキープ時には活性度の高い心理状態が適している一方、フリースロー時には安定度の高い心理状態が適しており、プレイ前に各個人に適したルーティンを実施することによって心理状態が統計的に有意に変化し、プレイに適したエリアに近づくことが確認された。アスリートや一般人がスポーツや仕事において理想的な成果を上げるために、簡易的な心理状態測定システム(特許第4378455号)を用いて自分の心理状態をモニタリングし、適切な身体技法を活用して、取り組む課題や各個人の特性に応じた最適な心理状態エリアへとセルフコントロールする「個性対応型"身心の自己調整システム"」を開発することを目的として、以下の研究課題を遂行した。(1)各種身体技法の心理的効果の比較検討:同じ運動強度であっても運動のタイプによって心理的効果は異なっており、心理状態の活性度と快適度の向上に適した運動として、Gボールを用いた軽運動が特に有効であることを検証した。また、心理状態の安定度と快適度の向上には、リラクセーション・トレーニングである自律訓練法が有効であることを確認した。(2)"身心の自己調整システム"の有効性の検討:高校生および大学生運動部員を対象にシステムの効果を検討し、各自の心理状態を適切な状態にセルフコントロールすることによって、スポーツに取り組む時の心理状態が改善され、スポーツ体験の質(フロー傾向)およびパフォーマンスが向上することを確認した。(3)個性対応型"身心の自己調整システム"の応用的活用法の展開:これまでの研究の成果をまとめて、"身心の自己調整システム"の理論と活用法の手引きを作成した。

この中で、個性対応型のシステムを活用することによって、従来の基礎的研究の方法論とは異なる、個人差を考慮した新しいタイプの応用的研究の推進が可能となることを示した。この成果は、スポーツをはじめとする様々な実践的活動の科学的研究において、課題差や個人差を重視した上で介入の一般的な効果を検証することができる新しい研究パラダイムを提起した意義を有するものである。
クロロキンミオパチーにおける細胞死の研究

クロロキンミオパチー(CM)ではアルツハイマー病(AD)のPHFの主要構成成分であるtauの蓄積が報告されている。tauはこれまで神経系特異的蛋白質と考えられてきたことから、次の2つの(互いに排除しない)可能性が考えられた。1.tauは神経系以外にも広く発現している。2.クロロキンミトパチーにおいて遺伝子発現が変化しtauが蓄積した。これらの可能性を検証するため、RT-PCR法とtauの特異抗体を用たWestern blotting法を用いて解析した。調べた限りのラット組織においてtauは存在しており、分子量的に二種に大別できた。ここでは分子量に応じてそれぞれをbigおよびsmall tauと呼ぶことにする。Small tauはこれまで中枢神経系に、big tauは末梢神経系に、存在することが報告されている。筋肉ではbig tauが発現しており、small tauはほとんど認められなかった。以上の結果から、これまで神経系特異的蛋白質と考えられてきたtauは、神経系以外にも正常筋肉を始め広く発現していることがわかった。筋組織でもtauが発現していたので、CM作製のタイムコースとtauの分子種および修飾について蛋白質レベルから検討した。クロロキンの連続投与によりtauの量も増加し約56日をピークに減少した。発現しているtauの分子種は投与前には末梢神経型のbig tauのみだが、CM処理後は、量的には少ないが、中枢神経型のsmall tauが認められた。アルカリフォスファターゼ処理後に分子量の変化が認められることから筋肉のtauはリン酸を受けていることが分かった。リン酸化部位依存性のモノクローナル抗体C5(Ser-396のリン酸化を認識する)の反応性はクロロキン投与後顕著に上昇し、big、small tauともに反応した。これらのことからCMのtauのリン酸化は、PHFのtauほどではないが、昂進していることがわかった。ここで示したtauの解析から、CMは細胞変性時のtauの挙動を検討する上で有効な実験モデルになと考えられる(Oyama etal.,投稿準備中)。
凝固第Ⅷ因子抗体に対する自己血管内皮前駆細胞移植による新規免疫寛容導入療法の確立

血友病Aマウスにイヌ第VIII因子(cFVIII)を静注し、抗イヌ第VIII抗体(インヒビター)の発生を誘導した。cFVIIIを発現しているマウス血管内皮前駆細胞(BOECs)をcFVIIIインヒビター陽性血友病Aマウスへ皮下移植し、cFVIIIに対する免疫寛容導入成立の可否を検討した、結果、すべてのインヒビター陽性マウスでインヒビター力価の低下を認め、免疫寛容の成立には制御性T細胞の関与が示唆された。自己細胞移植による血友病インヒビター患者への免疫寛容導入療法の可能性が示唆された。現在我が国において血友病患者の多くは、安全な血液凝固因子の定期補充療法が可能となり、関節内出血や筋肉内出血などの重篤な出血症状を認めることは少なくなった。しかしいまだに、製剤の反復投与が原因で約25%の血友病A患者に凝固第VIII因子(FVIII)に対する同種抗体(インヒビター)の発生が認められる。インヒビターが発生した血友病A患者は、補充療法が無効となり止血管理が極めて難しくなる。これまでに、インヒビター消失を目指した免疫寛容導入療法が試みられ一定の成績が報告されているが、副作用や莫大な医療費の問題があり、新たな方法の開発が待たれている。一方、遺伝子治療/細胞療法の研究分野においてはめざましい技術的な進歩により、ウイルスベクターなどを用いて外来遺伝子を強制的に導入する方法でFVIIIの持続的発現が可能となった。我々はすでにカナダクイーンズ大学との共同研究で、ex vivoでFVIII遺伝子を導入した血管内皮前駆細胞(Blood Outgrowth Endothelial Progenitor Cells:BOECs)による細胞移植を血友病Aマウスモデルで確立し、移植に伴う免疫応答の回避に成功している。(Matsui H, et.al. Stem Cells 25:2660-2669, 2007)。本研究プロジェクトでは、従来の様なFVIIIの頻回静脈投与が必要であった方法を回避し、臨床応用時に血友病患者への負担が軽減できるより安全でかつ効果的な自己血管内皮前駆細胞移植による新規免疫寛容導入療法を確立することを目的とする。従来のFVIII補充療法による免疫寛容導入療法に代えて細胞移植による新規免疫寛容導入療法を確立するには、循環血液中でFVIII活性を長期間維持するための運搬役:ベヒクル細胞が必要となる。FVIIIは血漿中ではvon Willebrand因子(VWF)と複合体を形成することで、プロテアーゼなどによる分解から保護されている。このため我々は、VWFを内在発現している血管内皮前駆細胞であるBOECsにおいてFVIIIを強制発現させる手法を選択した。またBOECsは末梢血から簡便かつ再現性よく単離することができる利点がある。本研究では血友病Aマウスの末梢血よりBOECsを単離培養した後、ウイルスベクター等でFVIII遺伝子をex vivoで導入し、インヒビター陽性血友病Aマウスへ皮下移植し効果を検討する。マウスモデルでの有効性が確認された後、我々の施設のアドバンテージ(我が国で唯一の血友病A犬コロニーを保有)を生かし、実際によりヒトに近いと考えられる犬モデルを使った動物実験でその有効性の確認を行いたいと考えている。本研究では、従来の様なFVIIIの頻回静脈投与が必要であった方法を回避し、臨床応用時に血友病患者への負担が軽減できるより安全でかつ効果的な自己血管内皮前駆細胞移植による新規免疫寛容導入療法を確立することを目的とする。研究方法は、血友病Aマウスの末梢血よりBOECsを単離培養した後、ウイルスベクター等でFVIII遺伝子をex vivoで導入し、インヒビター陽性血友病Aマウスへ皮下移植し効果を検討した。その結果、細胞移植後にはFVIIIの持続発現によるインヒビター力価の上昇を認めたが、しだいにインヒビター力価の低下を認め、細胞移植による免疫寛容導入方法の成功を確認した。採取した脾臓やリンパ節の免疫学的検索で、免疫寛容導入には制御性T細胞の関与が示唆された。

今回マウスモデルでの有効性が確認されたので、我々の施設のアドバンテージ(我が国で唯一の血友病A犬コロニーを保有)を生かし、実際によりヒトに近いと考えられる犬モデルを使った動物実験でその有効性の確認を行いたいと考えている。医歯薬学インヒビター陽性血友病Aマウスモデルを用いて細胞移植による免疫寛容導入療法を行った。1マトリゲル移植:基底膜マトリックス(BD社マトリゲル)は細胞外基質スタンパク質を多く含む可溶性基底膜調整品である。これまでのマウス移植実験で、BOECsの接着および分化に有効であることを確認している。FVIII遺伝子導入済みBOECs(2x106cells)浮遊液とマトリゲルを混合したものを皮下へ注入するだけでゲル形成が完了し、一定期間マウスの皮下へBOECsが生着し留まらせることが可能である。2細胞シート移植:温度応答性細胞回収培養皿(セルシード社UpCell)を使いFVIIIを発現するBOECsシートを作製する。その後細胞シートを作製しマウスの皮下へ移植する。細胞シートは生体内移植後の機能的接着に有効であるとともに、外来性マトリックスを使用しないため移植に伴う炎症を少なく押さえることが可能である。方法12ともにインヒビター力価の低下を認めたが、その低下には約半年以上の期間が必要であった。そのため、研究が少し遅れている。平成24年度は、in vitro実験系でFVIII遺伝子をBOECsに安全かつ有効的に導入できる方法をさらに詳細に検討すした。これまで我々は、臨床でも使用されている第3世代レンチウイルスベクターを用いてBOECsにex vivoでFVIII遺伝子を強制導入し、長期間安定したFVIIIを発現させることに成功しているが、しかし臨床応用にあたり、レンチウイルスベクター等のウイルスベクターは、発癌などを含めて完全に安全性をクリアしているわけではない。そこで連携研究者である堀田秋津博士との共同研究で新規に開発した非ウイルスベクターであるpiggyBacトランスポゾン由来のベクター(piggyBacベクター)を用いたFVIII遺伝子導入について検討した。piggyBacベクターの利点として、プラスミドDNAの調整だけの簡便な操作で遺伝子挿入が可能であり、レンチウイルス作製時の煩雑な操作やパッケージング細胞は必要なく、大幅なコスト削減が可能になる。また最大の利点として、レンチウイルスベクターでは不可能であったFVIIIcDNA全長が搭載可能であり、より臨床応用に直結できる可能性がある。これまで使用していた既存のBドメイン欠損型のFVIII発現レンチウイルスベクターと、新規のpiggyBacベクターとを比較検討することで、新しいベクターの有効性を確認した。細胞移植実験後の治療効果は、1抗第VIII因子抗体(インヒビター)産生量のELISA測定、生体内での免疫応答を確認するための2サイトカインアッセイ(IL-6 TNF-αなど)、3T細胞増殖試験、制御性T細胞誘導試験(FVIII特異的制御性T細胞発現誘導の検討)などを行い、免疫寛容成立のメカニズムを詳細に検討する。また同時に、実験によって起こり得る副反応等も慎重に観察する。平成25年度以降BOECsへのFVIII遺伝子導入を確認したので、まず血友病Aマウスモデルで移植実験を行う。移植方法としては1マトリゲル移植、2細胞シート移植の2種類を試し、結果の優れた方法を採用する。
ゲノム安定性保持関連遺伝子の網膜血管閉塞性疾患発症への関与に関する研究

RAD51Bのコンディショナルノックアウトマウスを作製するためターゲッティングベクターをES細胞(胚性幹細胞)にトランスフェクトした。相同組み換えを起こしたクローンを選択したが相同組み換えの効率が悪く、この方法は一旦中止した。ヒト体細胞に対するRAD51Bのノックアウトを行うことによりRAD51Bの機能を検討することにした。また、この際同時にRAD51 Epistasisfamily (RAD51B, RAD51C, RAD51D, XRCC2, XRCC3)のうち、そのノックアウトマウスで神経系のアポトーシスが報告されたXRCC2についても、同様の手技でノックアウト細胞を作製することにした。使用する細胞は、ヒト網膜色素上皮細胞、ヒト大腸癌細胞(HCT116)の2つである。ヒト網膜色素上皮細胞については、ターゲッティングベクターのトランスフェクションの効率が悪く、エレクトロポレーション、リポフェクション等を種々の条件で行ったが、相同組み換えが行えなかった。HCT116については、XRCC2へテロノックアウト細胞を得ることができた。XRCC2の相同組み換えの効率をRAD54Bノックアウト細胞において検討した。現在、ホモノックアウト細胞作製のためのトランスフェクションと解析を進行中である。RAD51Bについてもトランスフェクションを行ったが、相同組み換えの効率が悪く、ターゲッティングベクターを再作中である。ヒト大腸癌細胞(HCT116)において、RAD54Bの存在の有無によりXRCC2ターゲッティングベクターの相同組み換えの効率が変化することを報告した。RAD51Bは神経系で発現が見られるゲノム安定化保持因子であり、遺伝子損傷修復に関与が予測されている。まず、Cre-lox Pシステムを用いたターゲッテイングベクターを作成した。同時にRad51B遺伝子が切り取られるとGFP(green fluorecein protein)が発現しノックアウトされたことが確認されるシステムになっている。このベクターをマウスのES細胞(胚性幹細胞)に導入したところ、139クローンの遺伝子導入されたマウスES細胞が得られ、このうちに1クローンにノックアウトマウス作成に必要な相同組換えが起こっていることが確認された。2.Rad51Bノックアウト細胞における細胞生存能、増殖能の検討哺乳類のin vivoにおける機能を細胞レベルで見るためにマウスES細胞のRad51Bをノックアウトし細胞の生存や細胞死の有無、遺伝子損傷に対する感受性を調べることにした。1対の染色体遺伝子のうち片方のアリルをハイグロマイシン耐性遺伝子を組み込んだRad51Bノックアウトベクターで、もう一方のアリルをネオマイシン耐性遺伝子を組み込んだコンデショナルノックアウトベクターでつぶす予定である。この細胞が得られ実験操作に堪えるものであれば、神経細胞や血管内皮細胞に分化誘導することができるはずである。現在、マウスES細胞に導入中である。子宮筋腫においてRad51Bの異常が報告されておりRad51Bを強制発現するベクターを作成し、NIH3T3細胞(マウス線維芽細胞)に導入した。この細胞をヌードマウスの皮下に注入したところRad51BのN末端のみを強制発現したもので腫瘍形成が観察された。Rad51Bの全長を強制発現したものは細胞死が観察された。今回実験に用いたのは線維芽細胞だが、平滑筋細胞においてもRad51Bが細胞周期に影響する同様の機能を持つことが予測される。相同組み換えを起こしたクローンを選択したが相同組み換えの効率が悪く、この方法は旦中止した。

使用する細胞は、ヒト網膜色素上皮細胞、ヒト大腸癌細胞(HCT116)の2つである。ヒト網膜色素上皮細胞については、ターゲッティングベクターのトランスフェクションの効率が悪く、エレクトロポレーション、リポフェクション等を種々の条件で行ったが、相同組み換えが行えなかった。HCT116については、XRCC2ヘテロノックアウト細胞を得ることができた。XRCC2の相同組み換えの効率をRAD54Bノックアウト細胞において検討した。現在、ホモノックアウト細胞作製のためのトランスフェクションと解析を進行中である。RAD51Bについてもトランスフェクションを行ったが、相同組み換えの効率が悪く、ターゲッティングベクターを再作中である。ヒト大腸癌細胞(HCT116)において、RAD54Bの存在の有無によりXRCC2ターゲッティングベクターの相同組み換えの効率が変化することを報告した。
フェムト秒レーザーを用いたナノホール形成による2次元フォトニック結晶の作製と評価

本研究では、ワイドバンドギャップ酸化物結晶及びガラス(真空紫外域で透明なホウ酸塩材料等)において、フェムト秒レーザーアブレーションによる、表面にナノホールが正方格子及び三角格子状に配列した2次元スラブ型フォトニック結晶の作成と構造の観察・分光評価を目的とする。ナノホールアレイの作製はTi:Al_2O_3フェムト秒レーザーシステム(λ=800nm;137-164fs;200kHz,円偏光,TEM_<00>モード)を用い、シングルショットで、1/6Li_2O・1/6K_2O・2/3B_2O_3(LKB)ガラスとLi_2B_4O_7(LBO)結晶にアブレーション加工を行った。また、レーザー照射加工時に1列アブレーションを行わないことで、ホール列のない線欠陥を有するホールアレイを作製した。FIB-SEM光学顕微鏡およびFIB-SEMによりアブレーションスポットを観察した。観察されたホールの大きさ、形状および周期の値と屈折率を用い、平面波展開法でフォトニックバンド構造を計算した。また、線欠陥をもつホールアレイに対してFDTD法により光の伝播の様子をシミュレーションした。得られた成果:アブレーションによるホール形成のレーザーパルスエネルギー依存を調べた結果、LKBガラスでは0.45-0.5μJ,LBO結晶では1.25-L45μJで孤立したホールの形成には最適であることが分かった。LBOではアブレーションにより、円柱状のホールが形成され、平均直径はレーザー波長(800nm)以下の280nmで、深さは700nmであった。ナノホールアレイは、ほぼ三角格子状の領域と正方格子領域が存在した。LBOでは、LKBとは異なり、四角形状で1辺が280nmのナノホールを形成することに成功した。ホールの大きさは両サンプルともに照射波長の1/3程度であることを見出した。アブレーション過程は、LKBとLBOのバンドギャップ(<200nm)を考慮すると3光子吸収による多光子イオン化によるのではないかと推定された。また、照射レーザーが円偏光でTEM_<00>モードにもかかわらず、四角形状のホール形成は、LBO結晶の単位格子が正方晶構造を反映している可能性がある。EM観察から得られたホールの大きさ(280nm)、形状(円柱および四角形)、周期(400nm)を用い、観察からホール配列を三角格子と近似し、平面波展開法でフォトニックバンドを計算した結果、Γ-MとΓ-K方向にそって不完全バンドギャップが現れることが分かった。次いで、SEM観察データを基にLBO結晶中に1列のホールが抜けた線欠陥を有する三角格子におけるTMモードの光の伝播を、FDTD法でシミュレーションした結果から、今回作製した線欠陥ナノホールアレイでは、不完全バンドギャップを反映して、光の閉じ込めは、線欠陥中で不完全ではあるが光が線欠陥中に伝搬することが分かった。

次いで、SEM観察データを基にLBO結晶中に1列のホールが抜けた線欠陥を有する三角格子におけるTMモードの光の伝播を、FDTD法でシミュレーションした結果から、今回作製した線欠陥ナノホールアレイでは、不完全バンドギャップを反映して、光の閉じ込めは、線欠陥中で不完全ではあるが光が線欠陥中に伝搬することが分かった。