hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
花粉症に対する免疫療法のための窒化ホウ素ナノ粒子の開発

ナノ球体をロードする;3.ペプチド改質窒化ホウ素ナノ球体を使用する、CpG ODNを伝える、TLR 9の活性化を調査する。平成24年度、CpG ODNを伝えるために、ペプチドに改質窒化ホウ素ナノ球体を使用することを計画する。改質窒化ホウ素ナノ球体がTLR9の活性化に、より有効になりえることを期待する。具体的には、(1)から(3)の手順に従い研究を遂行する。1.窒化ホウ素ナノ球体に適切なペプチドを選ぶ;2. CpG ODNのペプチドに改質窒化ホウ素ナノ球体をロードする;3.ペプチド改質窒化ホウ素ナノ球体を使用して、CpG ODNを伝え、TLR 9の活性化を調査する。
神経細胞の軸索誘導における分子メカニズムの同定

本研究では、繊維芽細胞の遊走・走化性に必要なシグナル分子がマウスの小脳顆粒細胞の遊走や軸索ガイダンスにも共通して重要であるかを解明することを目標とする。現在までに、それらの細胞系の初代培養手法を樹立した。単層培養グリア細胞上での小脳顆粒細胞の培養とともに、2次元ないし3次元における小脳顆粒細胞の分散培養や凝集培養での細胞動態が検討された。特に小脳顆粒細胞の凝集からの培養では、3次元のコラーゲンゲル内の培養でも2次元の培養でも印象的な神経突起伸長が観察された。引き続き解析には、蛍光顕微鏡での観察に適した後者の2次元培養を選択した。マウス胎児繊維芽細胞(MEF)については、心臓・肺・腎臓・体壁組織のうち、肺・体壁から単離したものが血小板由来成長因子(PDGF-BB)の濃度勾配に対して走化性を示したため、体壁由来のMEFを選択した。このように確立した初代培養系の走化性を観察するために、改良Dunn走化性チャンバーと多視野自動顕微鏡を用いたハイスループット観察系を樹立した。更に、RT-PCRによって、Cdc42サブファミリー(Cdc42,Tc10,Tcl,Chp)、Racサブファミリー(Rac1,2,3 and RhoG)のGTPアーゼがMEFに発現することを確認し、それらのcDNAを単離した。これらの分子の細胞遊走における役割や機能補完を解析する目的で、RNA干渉法を最適化した。現在のところ、Cdc42ノックダウンされたMEFが、細胞体の収縮とともに長く伸びた形態を示し、部分的な遊走の異常を示すことが観察された。しかしながら、走化性は保たれることから今まで重要と考えられてきたCdc42のシグナルとは別のシグナル機構が繊維芽細胞の走化性を制御することが示唆された。更に、今後Cdc42サブファミリーの2種の細胞系の遊走における役割を比較できるように、小脳顆粒細胞におけるRNA干渉法の最適化も行った。マウスの小脳顆粒細胞と胎児線維芽細胞の初代培養手法を樹立した。小脳顆粒細胞は分散培養では、運動性に富むが、軸索伸長はほとんど観られなかった。グリア細胞上の培養では、神経突起伸長が進んだが、グリア細胞の運動が解析を困難にした。反して、小脳顆粒細胞の凝集からの培養では、著明な神経突起伸長が観られた。よって、引き続き解析に用いた。3次元のコラーゲンゲル内の培養でも2次元のガラス上の培養でも、印象的な神経突起伸長が観られたが、蛍光顕微鏡での観察に適した後者を選択した。高密度培養で、個別の細胞を観察するための色素標識の手法を樹立した。この凝集培養は既存の走化性解析用のチャンバーには適さないため、そのためのチャンバーを開発した。また最近、通常の線維芽細胞を用いて、Cdc42とその標的蛋白質mDia3のRNA干渉法によるノックダウンの手法を確立した。このRNA干渉法を小脳顆粒細胞に導入し、これらの分子の神経突起伸展やガイダンスに果たす役割を調べる予定である。この研究における主たる目的は、線維芽細胞の走化性に必要な分子が神経の遊走、突起伸展にも重要かを検討することである。改良された走化性チャンバーを用い、PDGF-BBによる胎児線維芽細胞の遊走のための条件を最適化した。このシステムを用い、G蛋白質Rhoやそのエフェクターの線維芽細胞の遊走での役割を調べ、その結果を小脳顆粒細胞での役割と比較する予定である。

しかしながら、走化性は保たれることから今まで重要と考えられてきたCdc42のシグナルとは別のシグナル機構が繊維芽細胞の走化性を制御することが示唆された。更に、今後Cdc42サブファミリーの2種の細胞系の遊走における役割を比較できるように、小脳顆粒細胞におけるRNA干渉法の最適化も行った。
ニワトリモノクローナル抗体を利用したプリオン病の病態解析

・抗PrPニワトリ型抗体の作製昨年度樹立したパネル抗体の詳細なエピトープ解析を各種発現PrPで行った.PrPのオクタペプチド領域を非連続エピトープとして認識する抗体群,PK切断点近傍を連続エピトープとして認識する抗体群,PK抵抗性商域内のジスルフィド結合形成部位を立体的に認識する抗体群に収束する傾向が確認された.(論文投稿中)・組換え抗体発現ベクターの構築組換えニワトリ抗体が安価で大量調製・精製できるように発現ベクターを再構築した.ベクターには,検出用タグにニワトリCλ鎖,検出・精製用タグにFLACもしくは6×Hisを導入した.抗体発現において,1lの培養上清から約2-3mgの精製抗体を分取可能にした.組換え抗体は短時間の低pH暴露でも抗体力価の減少が認められ,精製は中性pHを維持しなければならないことが示唆された.(論文投稿中)・抗PrPマウス型抗体の作製PrPノックアウトマウスを用いて抗体樹立を試み,ニワトリのときに観察されたような認識部位の局在性の有無,ニワトリの認識エピトープとの差異を検討した.その結果,得られた抗体すべてが種特異的反応し,PK抵抗性コア領域を認識することから,ニワトリとのPrP認識が明らかに違うことが示唆された.(論文投稿中)・抗PrPパネル抗体を用いたプリオンに関する基礎並びに応用的研究基礎的研究として,PrP^<Sc>発現細胞株を利用した,抗体によるPrP^<Sc>複製阻害試験を行った.その結果,PK抵抗性コア領域を認識する抗体で顕著な効果がみられた.抗体添加によるPrP^<Sc>複製阻害は,PrP^C-PrP^<Sc>の結合に抗体が先回りすることで複製を抑制し,残りの内在性PrP^<Sc>は細胞内消化によって徐々に分解されることが明らかとなった.(論文投稿予定)応用的研究として,2種のニワトリ抗体(PK感受性領域認識,抵抗性断片認識抗体)を用いたPrP^<Sc>の簡便かつ高感度な検出系構築を試みた.現在のところ,3時間以内にウエスタンブロットの約10倍の感度で検出可能であり,PK処理によって反応性が影響する2種の抗体を用いることで偽陽性もなく,簡便かつ正確なPrP^<Sc>検出が可能になったと考えられる.・抗PrPニワトリ型抗体の作製昨年度樹立したパネル抗体の詳細なエピトープ解析を各種発現PrPで行った.PrPのオクタペプチド領域を非連続エピトープとして認識する抗体群,PK切断点近傍を連続エピトープとして認識する抗体群,PK抵抗性商域内のジスルフィド結合形成部位を立体的に認識する抗体群に収束する傾向が確認された.(論文投稿中)・組換え抗体発現ベクターの構築組換えニワトリ抗体が安価で大量調製・精製できるように発現ベクターを再構築した.ベクターには,検出用タグにニワトリCλ鎖,検出・精製用タグにFLACもしくは6×Hisを導入した.抗体発現において,1lの培養上清から約2-3mgの精製抗体を分取可能にした.組換え抗体は短時間の低pH暴露でも抗体力価の減少が認められ,精製は中性pHを維持しなければならないことが示唆された.(論文投稿中)・抗PrPマウス型抗体の作製PrPノックアウトマウスを用いて抗体樹立を試み,ニワトリのときに観察されたような認識部位の局在性の有無,ニワトリの認識エピトープとの差異を検討した.その結果,得られた抗体すべてが種特異的反応し,PK抵抗性コア領域を認識することから,ニワトリとのPrP認識が明らかに違うことが示唆された.(論文投稿中)・抗PrPパネル抗体を用いたプリオンに関する基礎並びに応用的研究基礎的研究として,PrP^<Sc>発現細胞株を利用した,抗体によるPrP^<Sc>複製阻害試験を行った.その結果,PK抵抗性コア領域を認識する抗体で顕著な効果がみられた.抗体添加によるPrP^<Sc>複製阻害は,PrP^C-PrP^<Sc>の結合に抗体が先回りすることで複製を抑制し,残りの内在性PrP^<Sc>は細胞内消化によって徐々に分解されることが明らかとなった.(論文投稿予定)応用的研究として,2種のニワトリ抗体(PK感受性領域認識,抵抗性断片認識抗体)を用いたPrP^<Sc>の簡便かつ高感度な検出系構築を試みた.現在のところ,3時間以内にウエスタンブロットの約10倍の感度で検出可能であり,PK処理によって反応性が影響する2種の抗体を用いることで偽陽性もなく,簡便かつ正確なPrP^<Sc>検出が可能になったと考えられる.
濾胞性リンパ腫の腫瘍化における濾胞樹状細胞の機能解析:新規治療法の開発を目指して

濾胞性リンパ腫の腫瘍性増殖を成立させるメカニズムを明らかにするべく、レーザーマイクロダイセクションとショットガンプロテオミクスを用いた病変部特異的タンパク網羅解析を行った。同定しえた2002種のタンパクのうち、濾胞性リンパ腫に高頻度に発現するGRHPRおよび非腫瘍性濾胞に高頻度に発現するPACAPに着目し、転写レベルでの発現の亢進と組織切片上でのタンパクの発現を確認した。本研究により、濾胞性リンパ腫の腫瘍化にかかわるマーカー候補を策定しえた。今後これらの因子がどのように腫瘍化の制御に関わっているか、分子学的機能解析が望まれる。【背景と研究目的】濾胞性リンパ腫が腫瘍として成立し、増殖・進展するためには、IgH/bcl2転座のほかに付加的な異常が加わることが必要であるが、現在のところこれを決定付ける因子は特定されていない。本研究では、パラフィン組織切片を用いたプロテオーム解析を取り入れ、リンパ腫細胞と濾胞構造を構成する細胞との相互作用の異常の観点を踏まえ、腫瘍性濾胞特異的なタンパクの同定を試みた。【実験】濾胞性リンパ腫症例のリンパ節病変13例および対照として非腫瘍性胚中心を含む扁桃13例を用い、それぞれのホルマリン固定・パラフィン包埋切片を10マイクロ厚で薄切し、レーザーマイクロダイセクションにてそれぞれの濾胞を選択的に切離した。切離された試料をタンパク分解酵素消化し、これらをliquid chromatograph-ESI-iontraptype mass spectrometryにて質量分析を行った。試料一検体につき3回massデータを取得し、得られたデータに対しMASCOT解析にてタンパクの同定を行った。なお、これらの実験については独立行政法人物質材料研究機構の協力を得て遂行した。【結果および考察】一回のLC-MS/MSにつきおよそ300500種のタンパクが同定され、腫瘍性濾胞および非腫瘍性濾胞それぞれ13例において、683種の腫瘍性濾胞に特異的なタンパクと483種の非腫瘍性濾胞に特異的なタンパク、および850種の共通に発現するタンパクが同定された。得られたデータについて相対発現量を算出し、特に発現の頻度と発現差を有するものについてmRNAの比較を行ったところ、massデータと一致した発現の有意差がみられた。さらに腫瘍性濾胞に高い発現がみられたタンパクを組織切片にて免疫染色を行ったところ、腫瘍性濾胞に限局して陽性所見が得られた。今回得られたデータは濾胞性リンパ腫の病態の一端を説明しうるものであり、さらに、濾胞性リンパ腫のみならず他のサブタイプの悪性リンパ腫にも過剰発現を示すタンパク因子を発見できた点においても大変有意義な結果が得られたと考えられる。濾胞性リンパ腫は、およそ80%の症例でt(14;18)(IgH/bcl2)転座を染色体異常として有するが、この転座のみでは濾胞性リンパ腫を発症しないことがマウスを用いた実験系や臨床サンプルの解析データから示唆されている。つまり、t(14;18)転座を背景とした二次的な遺伝子異常やタンパクの発現異常が濾胞性リンパ腫の発症や進展に寄与していることが予想される。本研究では、病変選択的に抽出されたタンパクについてプロテオミクスの手法を用いて解析し、網羅的なタンパクの同定と、候補タンパクの悪性リンパ腫組織での発現解析を行った。方法として、13症例の濾胞性リンパ腫および扁桃組織を用い、レーザーマイクロダイセクションにてそれぞれの濾胞を切り取り、イオントラップ型LC-MS/MSとデータ解析ソフトMASCOTを用いたタンパクの同定を行った。解析の結果、合計2002種のタンパクを同定し、濾胞性リンパ腫では669種、および非腫瘍性胚中心にて483種の特異的なタンパクが同定された。これらの候補タンパクから、濾胞性リンパ腫にて高頻度に同定されるGRHPRおよび非腫瘍性胚中心で高頻度に同定されるPACAPに着目した。定量的RT-PCRの解析では、GRHPRではB細胞性リンパ腫において発現が有意に高く、PACAPでは非腫瘍性リンパ組織において発現が有意に高かった。免疫染色ではGRHPRは腫瘍性濾胞に陽性所見を得た。PACAPについてはphage display法を用い、パラフィン切片およびウェスタンブロッティングにて発現を確認し得た。今回の研究結果からGRHPRおよびPACAPという濾胞性リンパ腫の病態に関与しうる2つのタンパクを同定した。今後はこれらのタンパクとbcl2遺伝子発現との関連性など、悪性リンパ腫細胞におけるこれらの分子生物学的機能解析を進めていく予定である。
プロテオミクスによる共存蛋白を標的とした遺伝性TTR型脳アミロイド血管症の解析

これまで、遺伝性TTRアミロイドーシスにおいては、中神経症候を来すことは極めてまれと考えられてきた。しかし、Y114C型変異を有する患者では、家族性に脳アミロイド血管症による致死性脳葉型脳出血をきたすことが明らかとなってきた。本研究では、我々がシステム化したプロテオミクス解析手段を用い、遺伝性TTR型脳アミロイド血管症のアミロイド沈着部位に存在する蛋白質の網羅的探索を実施し、脳血管へのアミロイド沈着機構と病態発現機序を探り、新たな疾患修飾療法のターゲットを探索する。
文書からみる中世日本の相続―公家・寺家・武家の比較研究―

本研究課題は日本中世における相続で用いられた文書の中で、これまで明確な位置付けがなされてこなかったものに再検討を加えることを目的とするものである。それらの文書の役割や意義を捉え直し、作成された理由を追究することを通じて、公家・寺家・武家社会それぞれにおいてなされた相続の特質の解明を目指した。昨年度までの研究により、相続で用いられた文書の再検討という第一の目的は達成された。それらの成果を土台としながら、研究期間の最終年度にあたる本年度は相続時に用いられた文書を基に、公家・寺家・武家社会の比較研究という最終的な目標に向けて、これまでの研究成果を論文にまとめ公表することに主眼を置いた。はじめに昨年度の研究を発展させ、寺家社会の相続の特色である、法流の相承に検討を加えた。具体的には、法流の相承時に用いられる付法状に焦点を当てながら醍醐寺における相続の特質を探り、「付法状の役割と作成意義ー醍醐寺僧憲深の処分を中心にー」(『日本史研究』掲載号未定(採用確定))としてまとめた。続いて法流の相承の問題と絡め、各法流の拠点となった院家の役割や、醍醐寺を統括する座主の譲補次第に着目し、研究成果は「醍醐寺における院家の役割ー報恩院の相続を基にー」(『東京大学史料編纂所研究紀要』第28号、2018年3月)、「醍醐寺三宝院と座主職の相承ー『醍醐寺座主譲補次第』からの検討ー」(『お茶の水女子大学グローバルリーダーシップ研究所比較日本学教育研究部門研究年報』第14号、2018年3月)として公表した。これらの論点はいずれも寺家社会と公家・武家社会の関係性を探る上で重要な観点となり得るものである。その成果を足掛かりとして、公家・寺家・武家社会における相続の比較・検討にも既に取り組んでおり、本研究課題の集大成として、近日中の公表を目指している。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、日本中世における相続で用いられた文書の中で、従来明確な位置付けがなされてこなかったものに再検討を加えることにある。申請者はこれまでの研究で、従来同一の文書とみなされてきた処分状と譲状との相違を解明し、置文の源流を処分状に見出した。一方で処分状の変遷や衰退が摂関家に限られた現象か、公家社会全般や寺家・武家社会にもあてはまるものかなどの課題が残されており、その問題意識の下、本研究では公家社会内部や寺家・武家社会との比較・検討を行う。研究期間一年目にあたる本年度は、研究目的達成のための第一段階として、公家社会と密接な関係を持つ寺院における相続の在り方に検討を加えた。従来、公家の子息が多く入室している寺院では公家社会と類似した相続がなされたと捉えられ、寺院特有の性質には充分な考察がなされてこなかった。その点に着目し、はじめに公家・寺家社会における相続の相違点を鮮明にすることを試みた。その際、公家社会の「家」に該当するものが寺家社会では院家であることから、院家の相続に焦点を当てて研究を進めた。その成果として発表した論文が「醍醐寺の相続にみる院家・寺家の関係の変化」(『お茶の水史学』59号、2016年)である。本論文では平安・鎌倉時代における醍醐寺の相続の様相を捉え、そこから寺家と院家との関係を詳らかにした。具体的には、1寺院で相続がなされるようになった経緯をたどり、譲与対象となる財産の内容とその所有者を把握すること、2寺院における財産譲与の変化を明らかにし、それが寺家と院家との関係の変化をいかに反映したものであるかの追究を試みた。その結果、院家を管領下に置くべく積極的に働きかけていた寺家側と、その干渉を避けようとする院家との相反する動向が鮮明になった。さらには、寺内で院家同士の間に複雑な階層が形成されていく過程も解明され、有意義な研究結果を得ることができた。研究期間一年目の本年度は、公家社会と密接な関係を持つ寺院における相続の在り方に検討を加えた。従来、公家社会と同一視される傾向にあった寺家社会の独自性を詳らかにすることは、両者の比較・検討を行う上で不可欠なものと考えられる。そのため、寺院における相続の在り方を探ることは、日本中世における相続で用いられた文書の中で、従来明確な位置付けがなされてこなかったものに再検討を加え、公家・寺家・武家社会を比較・検討するという、本研究課題の目的達成のための重要な過程といえる。具体的には醍醐寺の相続に着目し、寺家社会において公家社会の「家」に該当するものである、院家の相続に焦点を当てて研究を進めた。その結果は論文「醍醐寺の相続にみる院家・寺家の関係の変化」(『お茶の水史学』59号、2016年)として発表し、平安・鎌倉時代における醍醐寺の相続の様相を捉え、そこから寺家と院家との関係の変化を詳らかにした。さらには本論文を通して、それぞれの院家の存在意義を示し、かつ寺内での位置を定める基準となったのが法流であることが明らかになり、それもまた寺家社会の特質として重要であることが窺えた。そこで次年度の研究の準備段階として、引き続き醍醐寺の事例を基に、法流の相承に関する検討を始めている。

この研究成果については、次年度に研究発表などを経ながら論文にまとめていく予定である。以上のように、公家・寺家社会の比較・検討に取り組むとの目的に向かって考察を深め、次年度に取り組むべき課題も定まっていることから、目的の達成に向けて研究が「おおむね順調に進展している」と判断した。本研究は日本中世における相続で用いられた文書の中で、これまで明確な位置付けがなされてこなかったものに再検討を加えることを目的とする。それらの文書の役割や意義を捉え直し、作成された理由を追究することを通じて、公家・寺家・武家社会それぞれにおいてなされた相続の特質の解明を目指す。研究目的を達成するための第一段階として、昨年度は公家社会と密接な関係を有する寺院での相続の在り方を考察した。具体的には平安・鎌倉時代の醍醐寺を検討対象とし、その相続を捉えるためには経済的基盤のみならず、法流の相承も極めて重要な問題であったことが明らかになった。研究期間二年目にあたる本年度は昨年度に得られた研究成果を踏まえて、引き続き醍醐寺の事例を基に、寺家社会の相続を特色付けている法流の相承に検討を加えた。殊に付法状と称される文書に焦点を当て、法流の相承の様相とその意義を探った。はじめに醍醐寺僧憲深の処分を基に、付法状の作成背景や相続における位置付けを詳らかにした。その過程で、法流の相承を考える際に看過できない問題が、法流同士の対立であることが鮮明となった。そこで次に、各法流の拠点となった院家の役割を探究した。具体的には醍醐寺報恩院に遺された手継文書に着目し、法流と院家との関係性の解明を目指した。これらの研究成果の一部は査読付きの学術誌に投稿して現在査読を受けており、残りの部分も引き続き投稿論文としてまとめている。このほか明治大学グローバルフロントにて開催された育志賞研究発表会に参加し、「日本中世の相続における文書の再検討」という題目の口頭発表及びポスター発表を行った。本発表は文系・理系双方の様々な分野の研究者が参加して質疑応答を行うものであったため、自身の研究成果について専門用語を極力用いずに説明することが求められ、今後のアウトリーチ活動に向けた貴重な訓練の場となった。研究期間二年目にあたる本年度は、昨年度に得られた研究成果を踏まえて、引き続き醍醐寺の事例から寺家社会の相続を特色付けている法流の相承に検討を加えた。その際に着目した付法状は、その存在自体は広く知られた文書である一方で、先行研究では充分な考察をなされてこなかったものである。この付法状に焦点を当てることによって、法流の相承という寺院特有の行為の意義が鮮明になった。さらに法流の拠点となる院家へと視野を広げ、その相承に関する考察を行うことで、寺院における相続の様相が一層詳らかになりつつある。またこれらの研究を経て、付法状が寺院と世俗社会とを結び付ける働きをしたことが明らかになった。したがって付法状は、寺院と公家・武家との関わりを探る上でも重要な観点となる文書と捉えられる。この付法状を糸口とすることによって、公家・寺家・武家社会の相続の比較・検討へと研究の視野が広がることが期待される。本年度の研究成果は現在論文として取りまとめており、査読付き学術誌に順次投稿している。このほか明治大学グローバルフロントにて開催された育志賞研究発表会では「日本中世の相続における文書の再検討」という題目の口頭発表及びポスター発表を行った。この研究発表会は文系・理系双方の様々な分野の研究者が参加するものであったため、日本史学のみならず日本文学や人類学など、他分野の研究者の方々からも貴重なご助言をいただくことができた。
光合成細菌のチトクロームb-c_1複合体遺伝子群の構造解析

1.既に明らかにされたRhodobacter sphaeroidesのチトクロームb-562はチトクロームb-c_1複合体を構成する酸化還元成分であるが,このチトクロームのアミノ酸配列とヘムを配位すると考えられるヒスチジン残基の位置,および疎水性部分の決定より,ヘムの膜内での配置のモデルが提出された.それによると, nativeな状態ではチトクロームb-562はdimerで存在し,第4番目の疎水性部分の2つのヒスチジン残基が一対となって2個のヘムを配位していると考えられる.ヘム間の距離は膜の厚さの約半分であり,このモデルは,クロマトフォアを用いての分光的測定結果から予想されたヘム間の距離とよく一致した.2.(1)チトクロームb-562の構造遺伝子を含む7.3KbpのDNA断片についてチトクロームb-562の構造遺伝子の上流のDNA配列を約50残基,下流のDNA配列を約50残基調べた.しかしこの範囲では特定の遺伝子の開始又は終了に相当すると思われるコドンは検出できなかった.(2)先に使用したチトクロームb-562の合成オリゴヌクレオチドプローブを用い, R.sphaeroidesの全DNAに対しSouthern hybridizationをおこない,ハイブリダイズするEcoRI断片をくわしく調べたが,ハイブリダイズするものは7.3Kbp断片だけであった.このことは,もしb-c_1複合体の遺伝子群が1つのオペロンに属しているならば,チトクロームc_1や鉄イオウ蛋白の遺伝子もこの7.3Kbp断片に含まれている可能性が強いことを示唆する.1.既に明らかにされたRhodobacter sphaeroidesのチトクロームb-562はチトクロームb-c_1複合体を構成する酸化還元成分であるが,このチトクロームのアミノ酸配列とヘムを配位すると考えられるヒスチジン残基の位置,および疎水性部分の決定より,ヘムの膜内での配置のモデルが提出された.それによると, nativeな状態ではチトクロームb-562はdimerで存在し,第4番目の疎水性部分の2つのヒスチジン残基が一対となって2個のヘムを配位していると考えられる.ヘム間の距離は膜の厚さの約半分であり,このモデルは,クロマトフォアを用いての分光的測定結果から予想されたヘム間の距離とよく一致した.2.(1)チトクロームb-562の構造遺伝子を含む7.3KbpのDNA断片についてチトクロームb-562の構造遺伝子の上流のDNA配列を約50残基,下流のDNA配列を約50残基調べた.しかしこの範囲では特定の遺伝子の開始又は終了に相当すると思われるコドンは検出できなかった.(2)先に使用したチトクロームb-562の合成オリゴヌクレオチドプローブを用い, R.sphaeroidesの全DNAに対しSouthern hybridizationをおこない,ハイブリダイズするEcoRI断片をくわしく調べたが,ハイブリダイズするものは7.3Kbp断片だけであった.このことは,もしb-c_1複合体の遺伝子群が1つのオペロンに属しているならば,チトクロームc_1や鉄イオウ蛋白の遺伝子もこの7.3Kbp断片に含まれている可能性が強いことを示唆する.
培養骨芽細胞の分化過程におけるhedgehogの役割の解析

Hedgehogは種々の組織、器官の形成過程で重要な役割を担っている。Sonic hedgehog(SHH)のノックアウトマウスでは脊椎骨や四肢末梢骨の欠損などがみられる。また、Indian hedgehog(IHH)は軟骨組織で発現し、軟骨細胞の分化を調節していることが知られている。しかし、これらのHedgehogsの骨芽細胞の分化および骨形成過程における作用機序は未だに分かっていない。本研究では、この点を明らかにするために種々の実験を行い以下の結果を得た。(1)骨折実験:骨折前の肋骨ではShh mRNAの発現は検出できなかったが、骨折後12-48時間で明かな発現の誘導がみられ、骨折後72時間以降減弱した。Ihh mRNAの発現は骨折後5日目で著明に増強した。PtcとGliのmRNAは骨折12時間以降で増強していた。(3)移植実験:Shh-NまたはIhhを過剰発現している鶏胚線維芽細胞を筋肉内に移植すると、両者とも異所性の軟骨・骨形成を誘導したが、rSHH-N(10μg)を筋肉内に5週間移植しても軟骨・骨形成は確認できなかった。しかし、rSHH-N(10μg)とrhBMP-2(2μg)を一緒に筋肉内に移植するとrhBMP-2(2μg)単独のときより顕著な異所性の軟骨・骨形成が誘導された。以上の結果より、SHHやIHHは骨折の治癒過程などでBMPの作用を増強することで骨芽細胞の分化と骨形成を促進していることが示唆された。細胞間シグナル因子HedgehogfamilyのSonic Hedgehog(Shh)、Indian hedgehog(Ihh)遺伝子が、骨形成にどのような働きを担っているかを明らかにするため、骨芽細胞の分化過程におけるBMPとの関係を培養細胞を用いて解析した。実験にはレトロウイルスベクターによってニワトリSHH-N末活性ドメインを過剰発現し分泌している、ニワトリ線維芽細胞の培養上清を用いた。C3H10T1/2clone8(マウス胎児由来の多分化能のある線維芽細胞)とMC3T3-E1(マウス骨芽細胞様細胞)に与えると、いずれもALP活性の発現が上昇する。このときの種々の遺伝子発現の変化をRT-PCRにより経時的に観察した。さらに、培養上清にBMPtype-IA soluble receptor(リガンド結合領域以外のドメインを欠く)を加えると両細胞ともALP活性の発現が抑制された。また、培養上清で前処理した後BMP2を与えると、それぞれ単独で処理したときよりもALP活性の発現上昇が大きくなり、SHHとBMPには相乗作用があることがわかった。加えて、培養上清の供給源となったSHH過剰発現線維芽細胞はヌードマウスの筋肉中に移植すると骨を形成することができる。以上のことは、骨芽細胞の分化過程において、SHHとBMPの各シグナル伝達系に相互作用のあることを示唆している。IHHについても同様の実験を行っている。

(3)移植実駐:Shh-NまたはIhhを過剰発現している鶏胚線維芽細胞を筋肉内に移植すると、両者とも異所性の軟骨・骨形成を誘導したが、rSHH-N(10μg)を筋肉内に5週間移植しても軟骨・骨形成は確認できなかった。しかし、rSHH-N(10μg)とrhBMP-2(2μg)を一緒に筋肉内に移植するとrhBMP-2(2μg)単独のときより顕著な異所性の軟骨・骨形成が誘導された。以上の結果より、SHHやIHHは骨折の治癒過程などでBMPの作用を増強することで骨芽細胞の分化と骨形成を促進していることが示唆された。
分子化石の「ノアの箱舟」:石灰質ノジュールのシェルター効果が守る古環境情報

北海道羽幌町の中二股沢および豊沢,同苫前町古丹別川,同小平町幌立沢および小平藥川,そして同夕張市大夕張シューパロ川において,白亜系蝦夷層群の調査を行い,層準を限定して石灰質ノジュール試料を多数採集した.その層準とはInoceramus uwajimensis帯である.羽幌町調査地は入口付近で閉鎖されていたため,往復30Km近い距離を踏破し多量の試料を運搬するという大変な労力を伴った反面,アマチュア化石収集家などによる石灰質ノジュールの掘出しが全くなく,各露頭で貴重な産状の観察ができた.特に昨年度までの調査および炭素・酸素同位体比分析の結果により,メタンが海底面直下で分解したことに起因して-45‰に達する炭素同位体比と,海底の水温を反映する酸素同位体比が得られている露頭について,興味深い結果を得た.そこでは直径40cmを超えるものから1cm程度のものまでが層序間隔50cm程度の間に濃集して存在していたが,層状に連続するわけではなく,またサイズ分布も無秩序であった.また,この密集帯の直上には1020cmの厚さを持つベントナイト層(凝灰岩が再堆積したもの)が存在していた.この特徴は,蝦夷層群の大部分の露頭で観察されることと大きく異なっていた.メタンが海底直下まで上昇し,海底に噴出する前にベントナイト層がメタン上昇の「キャップロック」として働き,その直下の硫酸還元帯で嫌気的にメタンが分解された結果と解釈できる.このようなメタン由来の炭素を取り込んだノジュールは海底付近で形成されたものであるから,酸素同位体比を用いた海底古水温推定に利用できる.換言すれば,産状を確認することにより,海底古水温推定可能なノジュールを認識できる.このことは泥質岩から古環境評価を行う上で極めて重要であり,更なる分析を行い,この考察に十分な説得力を与えた上で公表する予定である.本年度は長谷川,その大学院生および研究員の守屋が共同して研究を推進した。その結果,19年度に予定していた計画を進めることができた。長谷川と学生およびボスドク1名は,北海道北西部羽幌地域に分布する白亜系蝦夷層群のコニアシアンサントニアンに相当する層準の地質を精査した。そしてさまざまなタイプのノジュール(方解石ノジュール,菱鉄鉱ノジュール,マッシュルーム型ノジュール,扁平ノジュール,石灰質化石を含むもの,生痕化石だけを含むもの,等)を採集した。更に,可能な限りそれらのノジュールの周囲の母岩を800-1000g程度ずつ採敢した。いくつかのノジュールについて母岩とノジュールについて抽出性有機物を抽出した。ノジュール内部については縁辺から中心にかけて3-5箇所について抽出した。これをシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより脂肪族炭化水素,芳香族炭化水素,ケトン類,極性化合物類に分画した上で,炭化水素類についてガスクロマトグラフおよびガスクロマトグラフ質量分析装置を用いて分析した。その結果,炭化水素類の中には蝦夷層群に典型的に見られる陸上植物由来のn-アルカン,プリスタン,ファイタンなどのイソプレノイド類,ホパシ類,ステラン類などが検出された。ノジュール内部と比較すると母岩のほうが単位重量あたりの炭化水素類の含有量が多かったが,フィンガープリント(分子ピークの分布パターン)についてはどの部分から得た炭化水素類もほぼ同じであった。この事例だけを見ると,ノジュールの形成はバイオマーカー類の保存性向上に大きく寄与していないようであるが,ノジコールが堆積物の表層ではなく深部でできていたことに起因する可能性が高い。今後,採集した多種類のノジュール分析を進め,また炭素同位体比により表層付近でできたノジュールを同定することで,母岩と異なる情報を保持するノジュールの発見に努め,その要因を探っていく。また,ノジュール形成と有機物の関わりについて,田崎(共同研究者)と長谷川の院生が中心になって電子顕微鏡類を用いた観察を行う。北海道羽幌地域の複数のセクションから得た石灰質ノジュールについて炭素・酸素同位体比を分析した(分析は高知大学海洋コア総合研究センター).

その結果をクロスプロットすると,複数の領域に分かれる.先行研究から得られている底生有孔虫の値にほぼ一致するものは,堆積物表層付近に存在した海水とほぼ同じ炭素・酸素同位体比を持つ間隙水を母液として形成したと考えられる.一方,酸素同位体比は前者とほぼ同じだが,(1)炭素同位体比が底生有孔虫の値と-25‰の間にあるもの,(2)炭素同位体比が-25‰を下回り,-45‰に達するものも複数存在した.(1)は,有機物の分解(主に,堆積物中の硫酸還元バクテリアによると考えられる)により発生した二酸化炭素(有機物の炭素同位体比は-25‰程度)が間隙水に溶け込んだものに由来している.海水との一部混合により,-25‰と海水の中間的値を取るものと推察される.(2)に関しては,明らかに堆積物中でメタン生成バクテリアの活動によりメタンが形成され,そのメタンが濃集して上昇し,海底面直下の有酸素環境で酸化されてできた二酸化炭素を取り込んで形成されたものである.海水と混合が生じても,-25‰以下の値であれば,少なくとも一部はメタン由来と言える.(2)のようなノジュールは採集したノジュールの10%以上を占めており,稀なものではない.言い換えると,蝦夷堆積盆の堆積物中では,堆積の進行と平行してメタン生成が行われており,そのメタンが堆積物中を上昇し,堆積物表層付近で酸化される現象が「ありきたりな現象」として生じていたと推定できる.メタンシープでのメタン噴出についてはよく報告されているが,メタンシープの特徴を持たない,一見何の特徴もない蝦夷層群堆積物中でこのような現象が突き止められたのは,本研究が初めてである.メタン由来の炭素を取り込んだノジュールは明らかに酸素が存在する海底付近で形成された(厳密な場所の限定ができる).それこそが,海底付近の環境を解読するための「ノアの箱舟」ノジュールとして最適である可能性が高い.北海道羽幌町の中二股沢および豊沢,同苫前町古丹別川,同小平町幌立沢および小平藥川,そして同夕張市大夕張シューパロ川において,白亜系蝦夷層群の調査を行い,層準を限定して石灰質ノジュール試料を多数採集した.その層準とはInoceramus uwajimensis帯である.羽幌町調査地は入口付近で閉鎖されていたため,往復30Km近い距離を踏破し多量の試料を運搬するという大変な労力を伴った反面,アマチュア化石収集家などによる石灰質ノジュールの掘出しが全くなく,各露頭で貴重な産状の観察ができた.特に昨年度までの調査および炭素・酸素同位体比分析の結果により,メタンが海底面直下で分解したことに起因して-45‰に達する炭素同位体比と,海底の水温を反映する酸素同位体比が得られている露頭について,興味深い結果を得た.そこでは直径40cmを超えるものから1cm程度のものまでが層序間隔50cm程度の間に濃集して存在していたが,層状に連続するわけではなく,またサイズ分布も無秩序であった.また,この密集帯の直上には1020cmの厚さを持つベントナイト層(凝灰岩が再堆積したもの)が存在していた.この特徴は,蝦夷層群の大部分の露頭で観察されることと大きく異なっていた.メタンが海底直下まで上昇し,海底に噴出する前にベントナイト層がメタン上昇の「キャップロック」として働き,その直下の硫酸還元帯で嫌気的にメタンが分解された結果と解釈できる.このようなメタン由来の炭素を取り込んだノジュールは海底付近で形成されたものであるから,酸素同位体比を用いた海底古水温推定に利用できる.換言すれば,産状を確認することにより,海底古水温推定可能なノジュールを認識できる.このことは泥質岩から古環境評価を行う上で極めて重要であり,更なる分析を行い,この考察に十分な説得力を与えた上で公表する予定である.
多発性内分泌腺腫瘍症1型原因遺伝子の同定

多発性内分泌腺腫瘍症1型(MEN1)の原因遺伝子はリンケージ解析により11番染色体q13領域にマップされている。本研究ではこの範囲をコスミドとYACを用いてカバーし、それらのクローンからエクソントラップ法などを使って遺伝子を単離し、MEN1候補遺伝子を同定することを目的としている。まず、MEN1遺伝子座をカバーするYACクローンを単離するために、この領域にマップされたコスミドマーカーをSTSs(SequenceTagged-Sites)化した。これまでにq13領域において合計33個のSTSsを作成(マーカーDNAのシークエンス、PCRプライマーの合成、PCR条件の最適化)した。次に、これらSTSsを使ってCEPH及び我々の作成したYACライブラリーをPCR法によりスクリーニングした。その結果これまでに15サイトを含む9個のYACクローン(1クローンが複数のSTSsを含む)を得た。現在これらクローンをパルスフィールドゲル電気泳動法により解析中である。またq13領域に存在する遺伝子を同定するためにコスミド、YACより制限酵素切断断片を調製してスプライシングベクターpSPL1に組み込み、cos細胞に導入し、エクソンと思われる配列を回収(エクソントラップ)した。これまでに12個のエクソンと思われる断片を得た。さらに、3個のコスミドよりzooブロット法による哺乳動物間で保存されている配列の同定などにより150bp以上の長さをもったオープンリーディングフレームを得た。これら合計15個の遺伝子の一部と思われる配列を用いて、現在cDNAライブラリーのスクリーニングを行なっている。
トランスジェニックウズラ胚を用いた血管形成過程の定量的ライブイメージング解析

発生初期の背側大動脈の血管内皮細胞が、一方向に向かって移動する現象に着目し、この細胞移動が背側大動脈の血管内皮細胞が元来もつ自律的な現象なのかどうかを検証し、背側大動脈の細胞移動には周辺組織との相互作用等が重要であるという傍証を得た。背側大動脈が移動する際、隣接している体節細胞がどのような挙動を示すのかをタイムラプス観察した結果、背側大動脈が移動する際に、体節細胞の表面からフィロポディア様の突起が出現することを見いだした。初期血管網は、胚のかたち作りにあわせて絶えずリモデリングを繰り返しながら、最終的な成体型の血管ネットワークパターンへと近づいていく。その過程を支える血管内皮細胞がどのような時空間的な制御を受け、血管網の構築に寄与するのかを理解する為には、実際のからだの三次元構造を念頭に入れ、解析することが必要である。本研究は、生体内において血管内皮細胞のダイナミックな動きは、どのように制御されているのかを明らかにするため、血管内皮細胞を可視化するトランスジェニックウズラ胚をモデルシステムとして用い、そのタイムラプスイメージング解析を行った。前年度までの研究により明らかにした、背側大動脈形成時に見られる血管内皮細胞の移動現象には周囲の環境が重要であるという観察事実を踏まえ、平成23年度は、背側大動脈が移動する際に背側に隣接している体節細胞がどのような挙動を示すのかをタイムラプス観察した。細胞膜を可視化する蛍光タンパク質をトランスジェニックウズラ胚の体節に導入し、血管内皮細胞と体節細胞の動きを同時に観察した結果、背側大動脈が移動する際に、体節細胞の表面からフィロポディア様の突起が出現することを見いだした。また、背側大動脈の腹側に接している内胚葉細胞についても、その挙動を明らかにするため、内胚葉細胞を特異的に可視化する方法を考案し、血管・体節・内胚葉のタイムラプスイメージング解析法を確立した。
褥瘡予防のためのセンシングとアクチュエーションに関する福祉工学的研究

本研究では,身体表面に働く負荷の軽減や再分配を行う褥瘡予防システムを開発した.システムでは,力の再分配を行うアクチュエータ部として,水素吸蔵合金を駆動源としたアクチュエータを試作した.身体とシステムの接触面に働く力を計測するモニタリング部には3軸力センサを設置し,アクチュエータ駆動部表面にかかる力を計測するシステムとした.これによって,圧力やずれを検知して出力調整可能な褥瘡予防システムを構築した.本研究では,身体表面に働く負荷の軽減や再分配を行う褥瘡予防システムを開発した.システムでは,力の再分配を行うアクチュエータ部として,水素吸蔵合金を駆動源としたアクチュエータを試作した.身体とシステムの接触面に働く力を計測するモニタリング部には3軸力センサを設置し,アクチュエータ駆動部表面にかかる力を計測するシステムとした.これによって,圧力やずれを検知して出力調整可能な褥瘡予防システムを構築した.本研究の目的は,近年医療や介護の現場で課題となっている褥瘡を予防するため,身体表面に働く負荷の軽減や再分配を行うシステムを開発し,その有効性を評価することである.この褥瘡予防システムは力の再分配を行うアクチュエータ部(以下,力再分配ユニット)と,身体とシステムの接触面に働く力を計測するモニタリング部から成る.平成25年度は力再分配ユニットに用いるアクチュエータの設計および試作を行った.ユニットに用いるアクチュエータは,身体への安全性とともに,システム適用者を含めた周辺環境へのストレスを軽減するため静音性を考慮する必要があるため,本研究では水素吸蔵合金を駆動源とした水素吸蔵合金アクチュエータ(以下,MHアクチュエータ)を適用することとした.はじめに,MHアクチュエータに用いる水素吸蔵合金(以下,MH合金)の種類を,加熱冷却温度範囲と水素吸蔵量の観点から選定した.加えて,粉末状と紙状の異なる二つの形態を持つ同一組成のMH合金を用いたMHアクチュエータを試作し,それらの出力特性を計測,評価した.実験の結果,紙状のMH合金は粉末状と同等量の水素ガスが吸蔵でき,紙状のMH合金を用いたアクチュエータ開発の可能性を示した.また,粉末状のMH合金は紙状より出力体積比がすぐれ,コンパクトかつ軽量化が求められる場面で有効な動力源となることが分かった.以上の結果は,電子情報通信学会福祉情報工学研究部会にて発表した.続いて,アクチュエータの駆動部に用いるベローズの設計および試作を行った.アクチュエータの緩衝性を活かすため,ベローズ構成材料として厚さ0.1 mmのアルミラミネートフィルムを用い,フィルムを構成する高分子材料の融点差を利用することでソフトベローズ構造を実現した.また,先に評価を行った粉末状のMH合金を用いて,ソフトベローズ構造と組み合わせたソフトMHアクチュエータの試作を行った.本研究の目的は,身体表面に働く負荷の軽減や再分配を行う褥瘡予防システムの開発である.この褥瘡予防システムは力の再分配を行うアクチュエータ部(以下,力再分配ユニット)と,身体とシステムの接触面に働く力を計測するモニタリング部から成る.平成26年度は身体表面にかかる力を計測する3軸力センサと力再分配ユニットとを組み合わせて褥瘡予防システムを試作した.前年度の研究成果から,ユニットに用いるアクチュエータとして,本研究では水素吸蔵合金を駆動源とした水素吸蔵合金アクチュエータ(以下,MHアクチュエータ)を適用することとし,アクチュエータの試作および制御系を構築した.MHアクチュエータは無音,無振動で緩衝性のある出力が可能であることを特徴とする.はじめに,前年度に選定したMHアクチュエータに用いる水素吸蔵合金(以下,MH合金)約1 gを封入したMHアクチュエータに対し,加熱冷却温度範囲を10°Cから40°Cの間として,アクチュエータ駆動部である直径50 mmのソフトベローズの出力荷重を制御した.実験の結果,温度制御をすることによってオーバーシュートすることなく,10分程度の周期で0 Nから20 Nの力をアクチュエータ出力として得ることができた.以上の結果は,International Symposium on Metal-Hydrogen Systems (MH2014)にて発表した.続いて,アクチュエータの駆動部のベローズに3軸力センサを設置し,ベローズ表面にかかる力の計測を試みた.その結果,ベローズ中央に設置することで,表面に働く荷重を計測することができ,これをフィードバック制御することによってアクチュエータ動作をコントロールすることが可能であることを示した.最終的に,MHアクチュエータによって構成される力再分配ユニットと3軸力センサを組み合わせて,褥瘡予防システムを試作した.リハビリテーション工学、機械工学平成25年度までに,褥瘡予防システム中の力再分配ユニットに用いるアクチュエータの設計および試作を行った.具体的には,アクチュエータとして採用したMHアクチュエータの駆動源に用いるMH合金の種類,形態といった詳細仕様について評価実験から検討および選定を行うとともに,アクチュエータ駆動部に用いるソフトベローズを厚さ0.1 mmのアルミラミネートフィルムから開発し,両者を組み合わせてソフトMHアクチュエータを構築した.MH合金は10°Cから40°Cの温度範囲で0.4 MPa程度平衡水素圧が変化する性質を持つものを利用した.このMH合金は0.3 gで直径50 mmのソフトベローズを内圧10 kPaで長さ40 mmまで伸長させることが可能である.また,製作したソフトベローズは,3日間内圧を保持できることを確認した.

さらに,研究を進めていく中で,MH合金の粉末と紙繊維を組み合わせて,新たに紙状の形態を持つMH合金の開発を行った.この新しいMH合金の特性を評価した結果,粉末状のMH合金と変わらない水素吸蔵特性を持つことが分かった.紙状のMH合金は粉末状のMH合金と異なり流動性を持たず,また任意の形や大きさに切り取って使用可能であることから,この開発により,MHアクチュエータの設計の幅を大きく広げることができた.一方で,実施計画時点ではマイコンを用いた制御系の構築を挙げていたが,アクチュエータのPID制御を行う上でのプログラミングの簡便性や拡張性を考慮したうえで,LabVIEWを利用した制御系を構築することとした.よって,実施計画内で挙げた達成手法や実験内容に関して変更が生じた点もあったが,以上の結果を総括して,研究はおおむね順調に進展している.平成26年度は,身体表面にかかる力を計測する3軸力センサと,力再分配ユニットの制御系と組み合わせて褥瘡予防システムを構築する.さらに,構築した褥瘡予防システムの評価を行う.3軸力センサは,身体表面と接触可能な生体親和性材料に覆われたものがすでに製品化されているため,購入したものを用いる予定である.続いて,構築した褥瘡予防システムを下肢に適用し,複数の対象者を集めて褥瘡予防システム使用時の身体との接触面に働く力と周辺組織の血流量の計測実験を行う.システムの適用部位は,下肢の褥瘡好発部位である踵,外果といった骨突出部位を想定している.血流量計測には,レーザードップラー血流計を用いる.使用予定のレーザードップラー血流計は一点計測であるため,2次元赤外線サーモグラフィーを用いた適用部位の温度変化計測によって,血流量変化に対する考察を行うことも検討している.得られた結果を基に,褥瘡予防システムの有効性について定量的に評価する.計測実験では,褥瘡予防システムを,(i)稼動させた時と(ii)稼動させなかった時の2種類の計測を行い,比較する.計測で得られたデータについて統計処理を行い,褥瘡予防システムの効果や力再分配ユニットの制御について,接触面に働く圧力,せん断力と血流量変化の観点から考察を行う.以上の得られた計測結果や構築した褥瘡予防システムを用いて得られた知見をとりまとめ,成果の発表を行う.本年度は実験環境の構築のため,アクチュエータ開発に必要となる継手用品や電子部品,熱制御素子等の購入が多く,当初予定したよりも多くの物品費が使用された。一方で、情報収集や研究打ち合わせのための出張が当初の計画よりも少なくなり,結果として余剰分が生じた.次年度では,積極的に成果の発表を行っていくため,本年度の余剰分は基本的には旅費の補助に使用する予定である.また,次年度では複数のアクチュエータを用いたシステムの構築を行うため,本年度の研究結果を踏まえて選定した各種用品や部品,またシステムに必要とされるセンサ類の購入を行う.
4次元咀嚼運動解析システムを用いた鼻呼吸障害を改善すべき適正時期の解明

近年、鼻呼吸障害を有する子どもが増えており、成長期の鼻呼吸障害は顔の形や歯並びに影響を及ぼすとされている。しかし、鼻呼吸障害が見た目だけでなく噛み合わせの機能にどのような変化を引き起こすかは明らかにされていない。本研究では電気生理学的手法に3次元画像解析を統合した4次元解析システムを用いて、「鼻呼吸障害を改善すべき適正時期の解明」を試みる。本研究の成果は、適切な時期に適切な治療を提供する糸口となり、豊かな食生活を提供しQOLの向上に寄与すると考えられる。
ファイバーグレーティングのモアレ干渉アポダイゼーションの研究

光ファイバーに形成したファイバーグレーティング(FBG)は、光ファイバーのコア部に周期的な屈折率変化を与えたもので、入射した光の特定波長の光のみを反射し、他の光はすべて通過させる光フィルターである。このFBGは伝送損失が少なく、狭帯域の優れた反射特性および透過特性を有しており、光信号を利用する各種デバイス、装置、システムに、例えば、高密度波長多重光通信機器、レーザーダイオード外部共振器、ファイバーレーザー共振器、温度・歪み等の各種センサー等々に、幅広く応用展開されている。FBGは、通常は、位相マスク法で干渉縞を形成し、これを光ファイバーに転写して、そのコア部の屈折率の強弱を周期的に誘起して形成される。このようにして形成されるFBGの、誘起される周期的屈折率変調の振幅が、その全長にわたって一定の場合、その反射スペクトル特性において反射中心波長の前後に長波長側および短波長側でサイドローブ(側波帯)が現れる。これは、FBGの特徴である狭帯域特性を劣化させる要因のみならず、クロストークの原因ともなり、通信応用だけでなくいずれの応用においても、このサイドローブの抑制が要求される。このためには、FBGの屈折率変調を連続的にスムーズに変化させるアポダイゼーションが有効であることが知られており、いくつか手法が開発されているが、十分なアポダイゼーション効果は得られていない。この深刻な要求に応えるべく、我々は、これまでにない新規のモアレ干渉を起させる手法を考案した。これは光ファイバー長手方向に約24万個の屈折率変調を有するFBGの両端部で、FBG長を同一にして両端にそれぞれ1個だけ追加して重ね合わせることで屈折率変調振幅を端部へ向けてゼロに近づけアポダイゼーションを形成する手法である。この実現のためには、ミラー回転角を極端な超高精度で極微小量制御することが要求されるところ、我々は、独自に開発した変形2光束干渉法を駆使してそのミラーを極微小量回転させることで達成することが出来た。本提案の目的は、光ファイバーに紫外線を照射してファイバーグレーティング(FBG)を形成する技術において、従来にないまったく新しいアポダイゼーションの手法を確立することである。本手法は、我々が開発した2光束干渉法によってのみ可能である。昨年度の主な結果は、1、FBG長とミラー回転角度に関して、理論計算による予測どおり、FBG端部にて2つの重ね合わせたFBGの位相が逆転して打ち消しあう場合だけでなく、意図的に位相をずらして強め合う場合、さらにそれらの中間の状態も計算で準備しておいた。実験において、ミラー回転角度をこれらに合わせて変えて行ったところ、サイドローブの挙動は、抑制できる場合のみならず、大きく出て来る場合も含めて、これらの理論計算結果と良好に一致していた。2、右対称のモアレ干渉ではなく、左右方向どちらかヘシフトしたモアレ干渉が発生することが懸念される。実験で、UVレーザー光照射光ファイバーの直前に一定幅の光学遮蔽版を配置し、遮蔽版を光ファイバー長手方向に変えてFBG作製実験を行ったところ、サイドローブの挙動は、抑制できる場合のみならず、大きく出て来る場合も含めて、ほぼ理論で予想される振る舞いを見ることが出来た。これらの実験結果から、サイドローブ抑制は、ほぼ我々の理論の予測通りに制御できることが分かった。このことによって高品質で高精度のファイバーグレーティングの作成が充分に可能であることが実証出来た。今後は、これをさらに発展させて、モアレ干渉のダイナミック制御を行い、本提案手法の優位性の証明をさらに固めて行く予定である。

また、これらの結果をまとめて、学会論文誌への投稿を行いたい。光ファイバーに形成したファイバーグレーティング(FBG)は、光ファイバーのコア部に周期的な屈折率変化を与えたもので、入射した光の特定波長の光のみを反射し、他の光はすべて通過させる光フィルターである。このFBGは伝送損失が少なく、狭帯域の優れた反射特性および透過特性を有しており、光信号を利用する各種デバイス、装置、システムに、例えば、高密度波長多重光通信機器、レーザーダイオード外部共振器、ファイバーレーザー共振器、温度・歪み等の各種センサー等々に、幅広く応用展開されている。FBGは、通常は、位相マスク法で干渉縞を形成し、これを光ファイバーに転写して、そのコア部の屈折率の強弱を周期的に誘起して形成される。このようにして形成されるFBGの、誘起される周期的屈折率変調の振幅が、その全長にわたって一定の揚合、その反射スペクトル特性において反射中心波長の前後に長波長側および短波長側でサイドローブ(側波帯)が現れる。これは、FBGの特徴である狭帯域特性を劣化させる要因のみならず、クロストークの原因ともなり、通信応用だけでなくいずれの応用においても、このサイドローブの抑制が要求される。このためには、FBGの屈折率変調を連続的にスムーズに変化させるアポダイゼーションが有効であることが知られており、いくつか手法が開発されているが、十分なアポダイゼーション効果は得られていない。この深刻な要求に応えるべく、我々は、これまでにない新規のモアレ干渉を起させる手法を考案した。これは光ファイバー長手方向に約24万個の屈折率変調を有するFBGの両端部で、FBG長を同一にして両端にそれぞれ1個だけ追加して重ね合わせることで屈折率変調振幅を端部へ向けてゼロに近づけアポダイゼーションを形成する手法である。この実現のためには、ミラー回転角を極端な超高精度で極微小量制御することが要求されるところ、我々は、独自に開発した変形2光束干渉法を駆使してそのミラーを極微小量回転させることで達成することが出来た。