hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カーネーションの花型決定機構の解明

連鎖地図を用いた連鎖解析からカーネーションの八重咲き性の遺伝子座を明らかにし、CES0212マーカーが極近傍に存在することを明らかにした。CES0212マーカーの近傍に存在するAPETALA2遺伝子について八重咲き品種と一重咲き品種のゲノム配列を比較した結果、八重品種には1019pの挿入配列が存在することを明らかにした。このことから、カーネーションの八重咲きの発生にはAPETALA2遺伝子の変異が関与している可能性が示唆された。カーネーションの八重咲き性を支配する優性のD遺伝子を明らかにするために、系統85-11(八重咲き)×プリティファボーレ(一重咲き)のF2集団を555個体に拡大し、花型の調査ならびに遺伝子型解析を行った。これまでに明らかにしている八重咲き性のD座に連鎖した4つのSSRマーカーの遺伝子型を調査した結果、一重、八重の花型の形質と遺伝子型の分離は認められなかった。このうちCES0212マーカーは、40品種以上の既存の八重咲き品種の遺伝子型解析の結果でも花型と矛盾がなく、カーネーションゲノムデータベース(http://carnation.kazusa.or.jp/)を用いた解析でも、この近傍に花型との関係が示唆される転写因子が含まれていた。今後は、一重咲き、八重咲き品種のCES0212マーカー近傍の塩基配列について、詳細な比較解析を行う予定である。一方、現在の主要な品種群に存在していると想定している、がく割れや貫生花等の超八重咲きのような奇形花発生を抑制するs因子を明らかにするために、系統85-11(八重)×プリティファボーレ(一重)のF2集団の中からDD--型、DDss型、DDs-型と推定される7系統とDDss型を有すると推定している4品種を用いた42通りの交配を行い、1482粒を得た。次年度以降、これらの実生について花型の形質の評価を行い、八重、超八重の形質の分離を確認する予定である。カーネーションの八重咲きを支配する遺伝子を明らかにするために、八重咲き性と強い連鎖を確認しているCESマーカーをカーネーションゲノムデータベースで検索した結果、このマーカーはscaffoldAに座乗していた。scaffoldAには5個の遺伝子領域が推定されており、CESマーカーはDcaBの一部であり、隣に位置するDcaCは、花の形態形成に関与する転写因子であった。そこで、八重品種の遺伝子配列を足掛かりに、一重品種「プリティファボーレ」の塩基配列を解析し、最終的にプロモーター領域を含む6292塩基の配列を決定した。2品種のゲノム配列には、いくつかの1塩基変異や挿入欠失配列が認められ、発現制御を受けると考えられる領域において、八重品種に1019bpの挿入配列が存在した。さらに2品種のcDNA配列を比較した結果、八重咲き品種では挿入配列の影響により、一重品種に比べて短いcDNA断片になっていることを明らかにした。さらに、同様の挿入配列が、30以上の八重咲き品種全てで確認できた。今後は、遺伝子組換え等によるこの候補遺伝子の機能解析を行う予定である。奇形花発生抑制s因子の解析のために、2組み合わせの集団を(101個体、100個体)を栽培し、花型の形質評価を行った。この集団において奇形八重咲き形質は数個体しか認められず、八重咲きおよび奇形八重咲きに関して期待される分離は得られなかった。八重咲きを支配する遺伝子については、極めて可能性の高い候補遺伝子を特定でき、計画以上に機能解析を行う段階まで到達した。一方で、奇形八重咲きの抑制因子については、期待する分離が認められなかったことから、集団の再選定が必要である。カーネーションの八重咲きを支配する遺伝子を明らかにするために、連鎖地図を用いた連鎖解析から八重咲き性と強く連鎖するSSRマーカーを見出した。このマーカー配列を用いてカーネーションのゲノムデータベースを検索した結果、この配列はscaffoldAに含まれるDcaB遺伝子上に存在することが明らかになった。一方、この遺伝子の隣には、花の形態形成に関与するAPETALA2型の転写因子が存在していたことから、この遺伝子が有力な候補遺伝子であると考えられた。そこで、八重品種「フランセスコ」及び一重品種「プリティファボーレ」のゲノム配列を比較した結果、「フランセスコ」では発現制御に重要と考えられる領域への1019bpの挿入配列が存在することを明らかにした。今年度は、候補遺伝子について「フランセスコ」由来のcDNA配列を用いて過剰発現のコンストラクトを作成し、一重咲きのシロイヌナズナおよびトレニアに遺伝子導入を行った。これまでに各材料で30系統以上の組換え体の作出を行ったが、花器官の形質に変化は認められなかった。今後は、ゲノム配列をもとにしたコンストラクトを作成し、組換え体を作出する予定である。奇形花発生抑制s因子の解析のために、これまでに4組み合わせ295個体について形質の評価を行ったが、期待されるような奇形花の分離(八重:超八重=1:1)を示す集団は得られず、ほとんどが通常の八重咲きで合った。このころから、奇形花発生の抑制には別のメカニズムを想定する必要があると考えられた。

このことから、カーネーションの八重咲きの発生にはAPETALA2遺伝子の変異が関与している可能性が示唆された。八重咲き性を支配するD遺伝子座については、近傍マーカーを明らかにし、候補遺伝子を選抜することができた。また、奇形花発生を抑制するs因子については、八重、超八重が分離すると期待される集団を作出できた。以上のことから、計画通りに順調に進展していると評価できる。八重咲きを支配する候補遺伝子について遺伝子組換えを用いて機能解析を行う。一方、奇形八重咲きの抑制因子については、異なる交配組み合わせを用いて集団を作成し、形質評価を行う。花き育種八重咲き性を支配するD遺伝子座について、これまでに選抜した候補遺伝子の一重咲き品種、八重咲き品種の塩基配列を決定する。また、奇形花発生を抑制するs因子については、これまでに作出した実生集団の中から、八重、超八重の花型の形質が分離する集団を選定する。予算を計画的に効率よく執行し、また、遺伝子配列解析業務が順調に進行したため、残額が生じた。計画では、既存の八重咲き性の連鎖マーカーの中から、解析集団を拡大し、より近傍のマーカーの作出と形質評価を繰り返しながら原因遺伝子に迫ることを想定していたが、ゲノムデータベースを活用することで、候補遺伝子を早期に選定することができた。そのため、次年度に行う高額の費用が必要な高精度塩基配列決定作業にあてる。八重咲きの候補遺伝子の組換え実験について、シロイヌナズナやトレニア等複数の品目を用いて行う。八重咲き性を支配するD遺伝子の候補遺伝子について、一重咲き、八重咲き品種の塩基配列を決定し、比較解析を行う。原因遺伝子の可能性が高まれば組換え実験を含めた機能解析を行う。
プロテオミクスを基盤とした植物分子育種

植物のストレス応答に関与する遺伝子について、タンパク質レベルで総合的に解析し、植物の環境応答のネットワークの全体像を明らかにすることを目的として研究をおこなった。まず、研究の遂行にあたって、高等植物のタンパク質を網羅的に解析するための基盤技術の開発を行い、(1)プロテオミクス解析に適したタンパク質試料の調整法の確立、(2)高解像度の二次元電気泳動法の確立、(3)最新の質量分析装置を用いた高速タンパク質同定法の確立、(4)リン酸化などのタンパク質修飾の同定・解析、(5)タンパク質の分子間相互作用の解析などの植物のプロテオミクス解析法を確立した。これらの研究手法をもとに、様々なストレスに関与する因子を多数同定し、それらのストレス応答因子の分子間相互作用についてタンパク質レベルで解析を行った。その結果、環境応答におけるストレス応答因子のタンパク質問ネットワークの分子基盤を明らかにすることができた。特に、植物免疫においては、耐病性誘導のキーレギュレーターとして機能する低分子量Gタンパク質OsRaclがDefensomeと名付けた大きなタンパク質複合体を形成し、病原体に対する抵抗性誘導の中心的な役割を果たしていることを明らかにした。また、乾燥耐性植物を用いたプロテオーム解析により、乾燥・強光ストレス耐性に関与する因子を同定し、ストレス回避する、あるいは防御する新規な分子機構を明らかにした。今後、本研究成果を利用して、悪環境耐性植物の創生に向けた分子育種が可能になった。1、イネ耐病性シグナリングに関与するタンパク質を同定するため、活性型低分子Gタンパク質OsRac1を発現するイネ培養細胞からタンパク質を抽出し、2次元電気泳動で解析した結果、全部で173個発現の異なるタンパク質スポットを検出した。それらをさらにLC/MS/MSを用いて分析し、4個のタンパク質を同定した。2、超乾燥・高温耐性の野生スイカの分子機構を解明するため、その遺伝子発現を解析し、メタロチオネイン(MT)と、新規2ヘム型シトクロムb(シトクロムb561)のmRNA蓄積量がストレスに伴い増大することが見出された。3、アブラナ科植物の自家不和合性における自他識別が、花粉表層のSP11リガンドと柱頭細胞膜上のSRK/SLG受容体キナーゼ複合体との相互作用を介して行われていることを蛋白質レベルで明らかにした。4、コムギChinese Springと1B染色体短腕の一部を欠失した系統から抽出した種子蛋白質を2-DEで分析した。次に、トリプシンで消化し、得られたペプチドをアフィニティークロマトグラフィーで精製した後、LC/MS/MSを用いて分析した。5、植物を糖飢餓状態に置くと生命維持のためエネルギー生産に関わる機構が活性化する。即ちタンパク質や脂質の分解系や転流に関わる因子が誘導される。このようなタンパク質因子を同定するために35Sを取り込ませたシロイヌナズナから抽出したタンパク質を2D-PAGEで展開することによりタンパク質のプロファイリングをおこなった。6、タバコ植物葉から抽出したタンパク質を二次元電気泳動で分離、抗ニトロチロシン抗体を用いてウェスタンブロットを行った。CBB染色で検出されるスポット4個のタンパク質について部分アミノ酸配列を決定した結果、酸性PRタンパク質のPR-1とPR-5(thaumatin-like proteins)であっ植物のストレス応答に関与する遺伝子について、タンパク質レベルで総合的に解析し、植物の環境応答のネットワークの全体像を明らかにすることを目的として研究をおこなった。イネの耐病性シグナリングに関与するタンパク質を同定するため、OsRac1の下流で機能するタンパク質に着目し、以下の実験を行った。2次元電気泳動を用い、活性型OsRac1を発現する培養細胞において、野生型細胞に比べ多量に蓄積しているタンパク質を、MS/MS質量計で解析し、多数のタンパク質を同定した。また同じ方法を用い、耐病性を示す細胞死変異体で高発現するタンパク質を多数同定した。さらにOsRac1タンパク質のアフィニティーカラムで得たタンパク質の質量計での解析により、多数のタンパク質を同定した。アブラナ科植物の自家不和合性反応におけるSRK受容体キナーゼ下流のリン酸化カスケードを解析するため、受粉後リン酸化レベルの変動する柱頭蛋白質を二次元電気泳動法により探索した結果、自家受粉時に特異的にリン酸化される蛋白質1つと他家受粉時に特異的にリン酸化される蛋白質2つを見出した。

普通系パンコムギ品種Chinese Spring (CS)(ゲノム構成はAABBDD)とCSからDDゲノムを除去したテトラChinese Spring (tCS)(ゲノム構成はAABB)の種子蛋白質を二次元電気泳動により分析した。その結果、蛋白質の中にはその発現がゲノム遺伝子間の相互作用により制御されるものがあることがわかった。野生スイカにおいて乾燥により誘導される□型メタロチオネインCLMT2の組換え体タンパク質を作成し、活性酸素消去速度など生化学的諸性質を解析した。その結果、CLMT2とヒドロキシル・ラジカルとの2次反応速度が約3×1011 M-1s-1と算出された。この値は、報告されている植物の抗酸化物質としては最速のものである。また、このCLMT2遺伝子を葉緑体ゲノムに導入する形質転換タバコを作出し、そのストレス耐性を検定したところ、過酸化ストレスに対する耐性が顕著に向上していた。耐病性シグナリングに関わる新規タンパク質因子の同定のため、活性型OsRac1やスフィンゴ脂質エリシターによって誘導されるタンパク質を2次元電気泳動により検出し、MS/MS解析によってタンパク質を約150個同定した。また、OsRac1の上流で機能する因子の探索のため、免疫沈降による、OsRac1と複合体を形成するタンパク因子の探索、アフィニティークロマトグラフィーおよび質量分析を利用したOsRac1と結合するタンパク質の同定を行った。さらに、活性酸素種を生成するNADPHoxidase(RBOH)とOsRacタンパク質との相互作用の解析やリグニン合成のキー酵素であるcinnamoyl CoA reductase 1(CCR1)とOsRac1との結合およびOsRac1による酵素反応の活性化を解析した。新規なプロテオミクス技術開発のため、本年度は、電気泳動で分離された蛋白質の30-70%を再現性よく基板に転写し、プロテインチップを作製できるようになった。そこで、コムギ蛋白質を二次元電気泳動で分離し、約100の蛋白質を固定化したプロテインチップを作製した。乾燥強光ストレス耐性の野生スイカを用い、ストレス下での葉プロテオーム変化を解析したところ、葉緑体チラコイド膜上のATP合成酵素εサブユニットが、同複合体の他サブユニットに比較して顕著に減少することを見出した。シロイヌナズナを用い、窒素欠乏によって誘導される老化に伴う緑葉タンパク質の分解プロファイルを2次元電気泳動により解析した結果、窒素飢餓によりRubiscoを初めとする葉緑体の光合成関連タンパク質が優先的に分解されることが明らかとなった。耐病性反応において働く低分子量Gタンパク質OsRac1の下流で機能すると考えられるタンパク質を、2次元電気泳動を用いたdifferential display法により、LC/MS/MSにより約200個同定した。免疫沈降により得たOsRac
エナメル質の脱灰・再石灰化メカニズムの結晶学的解析

本研究はエナメル質の脱灰・再石灰化のミネラル濃度による評価と結晶学的構造分析を対比することを目的とした。エナメル質の粉末試料をメンブレンで封入しCMRによるミネラル濃度解析とFTIRならびにTEMによる結晶相の分析を行った。その結果、再石灰化後のエナメル質の結晶はCMRによる分析では有意差が認められない場合でも、健全エナメル質の結晶構造は異なっていた。また、ミネラル濃度解析と結晶構造解析を比較するための本研究方法は4週間以上再石灰化時間を確保した場合の評価が妥当であると言えた。したがって、脱灰・再石灰化の評価はミネラル濃度解析だけでなく結晶構造分析も行うことが重要であると言える。(1)人工エナメル質を合成し現在再石灰化の評価に用いられる各種脱灰、再石灰化溶液に浸漬した後経時的にコンタクトマイクログラフィーによる評価として平均ミネラル濃度を用いた評価とFTIRを用いた結晶学的評価方法により再石灰化について検討する。(2)ヒトエナメル質について、抜去歯からエナメル質の粉末を作成し、上記の様に脱灰、再石灰化の諸条件において結晶学的評価方法により検討する。(3)ヒトエナメル質の粉末を用いて上記の様にin vitroでの脱灰、再石灰化の諸条件においてコンタクトマイクログラフィーによる評価とFTIRを用いた結晶学的評価方法を比較検討する。(4)ボランティアよるin vivo研究として(3)の方法を適用した装置を用い口腔内での結晶の変化をコンタクトマイクログラフィーによる評価とFTIRを用いた結晶学的評価方法を比較検討する。口腔内で常に繰り返されている歯の脱灰・再石灰化は、歯のエナメル質のリン酸カルシウム塩のほとんどがハイドロキシアパタイトであったものが、脱灰によってその構造をくずし、再石灰化によりくずれた構造を再構築していくものと考えられる。しかし、脱灰、再石灰化はどちらも相対的グレイ値を用いたミネラル濃度は同一であっても、その結晶学的構造は果たして同一であるのかは現在明らかにされていない。当該年度は、まずエナメル質のモデルとして結晶性が比較的高く、反応性の高い純度の高いカーボネートハイドロキシアパタイトをClasenらの方法により調整し、50100μmの粒度になるよう分粒し、人工エナメル質とみなした。つぎに300μmのナイロンリングを口径0.5μmのメンブレンフィルターではさみ、人工エナメル質10mgを封入した。リング中に現在再石灰化の評価に一般的に用いられている脱灰液(0.1M乳酸、3mM CaCl_2, 1.8mM KH_2PO4, KOHでpH4.5になるよう調整)に3日間浸漬し、蒸留水で浸漬後、再石灰化溶液(20mM Hepes, 1.5mM CaCL_2, 0.9M KH_2PO_4, 130mM KCl, pH7.0)に1週間および2週間浸漬した。浸漬した試料を10mA, 2kV, 5minの条件でソフテックス社製CMR-2を用いて軟X線写真により相対的グレイ値を計測した。さらに、試料をナイロンリングから取り出しFTIRスペクトルを測定し、結晶相の同定をおこなった。以上の研究により、相対的グレイ値の増減と結晶相の変化は、ハイドロキシアパタイトのみの結晶相でなく、ハイドロキシアパタイトへの転化の前駆体ともなりうる他の結晶相の混在が認められた。したがって、脱灰再石灰化の実験系においては相対的グレイ値だけでなく、結晶相についても考慮する必要性があると考察でき、今後の脱灰・再石灰化の試験法の一助となる結果が得られた。今後はさらに実験条件を変化させ、ヒトエナメル質を用い臨床に直接結びつく研究を予定している。口腔内の歯の脱灰・再石灰化は、歯のエナメル質のリン酸カルシウム塩、すなわちハイドロキシアパタイトが、脱灰によってその構造をくずし、再石灰化によりくずれた構造を再構築していくものと考えられる。研究者は、平成20年度にエナメル質のモデルとみなしたカーボネートハイドロキシアパタイトを調整し、300μmのナイロンリングを作成し口径0,5μmのメンブレンフィルターを用いて封入し、脱灰、再石灰化をさせ、CMRを用いた相対的グレイ値とFTIRスペクトルを測定し、結晶相の同定をおこなった。さらに、平成21年度では、これらの試料をEDXをにより成分分析を行った。その結果ハイドロキシアパタイトのみの結晶相でなく、ハイドロキシアパタイトへの転化の前駆体ともなりうる他の結晶相の混在が認められ、相対的グレイ値と結晶相はかならずしも一致しないという結果が得られた。

さらに、平成21年度は、ヒトエナメル質を削り出した後粉砕し、50100μmの粒度になるよう分粒し、前年と同様に300μmのナイロンリングと口径0.5μmのメンブレンフィルターを用いて封入し、脱灰液(0.1M乳酸、3mM CaCl_2,1.8mM KH_2PO_4,KOHでpH4.5になるよう調整)に2週間浸漬し、蒸留水で浸漬後、再石灰化溶液(20mM Hepes, 1.5mM CaCL_2,0.9M KH_2PO_4,130mM KCl,pH7.0)に1,2,3,4週間浸漬した。その結果、人工エナメル質よりも、反応性に富んだ結果が得られた。口腔内の歯の脱灰・再石灰化は、歯のエナメル質のリン酸カルシウム塩、すなわちハイドロキシアパタイトが、脱灰によってその構造をくずし、再石灰化によりくずれた構造を再構築していくものと考えられる。しかし、脱灰、再石灰化はどちらも相対的グレイ値を用いたミネラル濃度は同一であっても、その結晶学的構造は果たして同一であるのかは現在明らかにされていない。本年度は、昨年度までの試料で用いた人工エナメル質をヒトエナメル質に替えて、さらに臨床に近い状態を再現するよう考慮した。ヒト抜去歯からエナメル質を削りだし、50100μmに粉砕し分粒した。厚さ300μmのナイロンリングにエナメル質顆粒10mgをセルロースエステルメンブレンで封入し試料を作成した。試料は脱灰液で7日間脱灰した。その後、50mlの再石灰化液にそれぞれ1(n=10)、2(n=10)、3(n=10)、4(n=10)週間浸漬した。試料をCMRで撮影後、画像解析ソフトをもちいて平均ミネラル濃度を計測した。またそれぞれの試料についてFTIRを用いて赤外吸収スペクトルより結晶層の定性分析を行った。その結果、再石灰化率は試料の浸漬時間と共に増加したが浸漬時間が4週間と1週間との間にp<0.05で有意差が認められた。したがって、ミネラル濃度解析には4週間以上再石灰化時間を確保する必要があると思われた。また、FTIRの結果、再石灰化を行って1週間でOCPを検出し、その後OCPは減少してアパタイトとして成熟していくことが明らかになった。口腔内の歯の脱灰・再石灰化は、歯のエナメル質が、脱灰によってその構造をくずし、再石灰化によりくずれた構造を再構築していくものと考えられている。しかし、脱灰、再石灰化はどちらも相対的グレイ値を用いたミネラル濃度は同一であっても、その結晶学的構造は現在明らかにされていない。昨年度までに人工エナメル質としてのカーボネートアパタイトをヒトエナメル質に替えて、さらに臨床に近い状態を再現した場合でも、ミネラル濃度とエナメル質の結晶構造は関連していることが示唆されている。本年度は実験Aとして計画していた再石灰化溶液a(3.0mM CaCl_2,1.8mM KH_2PO_4,20.0mM HEPES)を用いて1週間、2週間、3週間、4週間を再石灰化期間として、ナイロンリングにヒトエナメル質粉末を封入しそれぞれの条件についてCMR,FTIRにより相対的グレイ値として再:石灰化率、結晶相について比較検討した。さらに実験Bとして再石灰化の溶液の違いと再石灰化率、結晶の違いについて同様の評価方法を用いて検討した。当初の予定を変更し、これまでに一般的に広く使用されている再石灰化液b(Ca(NO_3)_23.0mM,KH_2PO_4 1.8mM,KCI130mM,Tris/HCI 60mM)を用い、2週間、4週間再石灰化させた。
地方・新出史料から見る幕末維新期における新国隊の動向と鳥取県西部地域の実情

本研究の目的は,1:幕末維新期における鳥取県西部地域の社会的・経済的な実情を,地方史料の分析を中心としながら明らかにすること。2:戊辰戦争期に組織された鳥取藩軍のひとつで,主たる構成員が農兵であったことが特徴的である新国隊に集った隊員の動向に関係する史料(新出史料を含む)を調査・分析し,1との相関に留意しながら考察すること。3:1と2から明らかとなる成果を,幕末維新期から明治時代前半の鳥取県西部地域を事例とした諸研究や鳥取藩政史研究の成果と比較検討することとした。まず,1については,鳥取県立博物館・米子市山陰歴史館所蔵諸資料および先行研究から検討・分析し,幕末維新期の鳥取藩および鳥取県における,特に対外的な(≒輸出)経済の中心地であることを確認した。一方で,駐留する藩士が少ないこと(結果として,軍事力を補うために農兵の取立てが進められていた)等の理由から軍備不足が明らかであり,また当時の社会状況(外国船の来校,一揆・打ちこわしの頻発等)を考慮すれば,対外的警衛および治安維持を目的とした軍隊の駐留が不可欠であると考えた。次に,2については,新たな関係者子孫と連絡がとれたり,また鳥取県立博物館所蔵史料のなかに新国隊員に関するものを発見した。特に将校(小隊長・分隊長)クラスの情報・史料発掘が進み,幹部である「因幡20士」を含め,隊員の履歴等が判明した。最後に,3について簡単にまとめておく。新国隊は,鳥取藩から中核的な実戦部隊となるべく期待を受け成立し,当時の社会状況を背景に藩経済の中心地である米子周辺の警衛・治安維持に従事した。たしかに,戊辰戦争の実戦には従軍していないが,幹部および将校級藩士の経歴や軍隊としての装備・訓練等の状況,および米子に隣接する境港が羽州戦争へ向かう海路の出発点であり,選挙悪化の際は比較的速やかに戦地に向かえること等の理由から,藩内における有力な実戦部隊であったと位置付けた。
公衆衛生看護におけるアドボカシーおよび関連要因の明確化に関する研究

人々の健康を護ることが役割である保健師には、基本的な責務としてアドボカシー活動が求められる。しかし、公衆衛生看護の領域では、アドボカシーの概念やその具体的な活動、活動への影響要因は明らかにされていない。そこで、本研究では、文献検討や活動事例の収集、専門家や全国の保健師への質問紙調査を通じて、行政保健師の活動においてのアドボカシー指標を開発するとともに、開発した指標に基づきその活動実態と活動への影響要因を明らかにする。
リチウムイオン導電体のナノ構造形成による高機能化に関する研究

本研究では、リチウムイオン導電体の高機能化のために、この物質に微粒子混合した効果やバルクおよび界面のリチウムイオン伝導機構の解明を目的としている。本年度の成果をまとめる。1.リチウムイオン導電体としてペロブスカイト型酸化物(La,Li,Ti,Oからなる)を選び、この物質に微粒子TiO_2(粒子径0.05μm)を分散した複合型物質を研究した。TiO_2の濃度に対する導電率依存性は、約10%40%濃度でバルク伝導および界面伝導とも約30%増加した。しかしながら、予想していた1桁から2桁の増加が見られなかった。電子顕微鏡観察による結晶粒の構造は、TiO_2が微粒子として存在せず、母体の結晶と同じように結晶粒となって成長していた。これが微粒子効果を軽減していると思われる。今後は、焼結温度を低くするなど結晶作製条件の検討を行い、TiO_2の微粒子効果を解明する必要があることがわかった。2.BサイトTiをAl,P,W,Zr,Mgで置換した新規物質を開発し、そのミクロ構造と導電率の関係を調べた。AlとP置換物質は低濃度側で導電率が増加しTiを置換する有用性が見られたが、他のW,Zr,Mgはいずれも大きく導電率が減少した。これらの振舞はおおよそ、Laの1aおよび1bサイトの占有率およびボトルネックサイズから説明がついたが、今後はNMRや電子状態計算からリチウムイオン伝導を解明する必要がある。3.クラスターモデルによる母体のリチウムイオン導電体の電子状態を計算した。この計算で得られた酸素イオンの電子状態とリチウムイオンのまわりの構造(原子間距離など)から、NMR測定から得られたリチウムイオンの化学シフトの濃度依存性を説明した。この成果は、結晶中のリチウムイオンの位置が1bサイトに存在する可能性を示した。リチウムイオン導電体は、現在市販されているもっとも重要な二次電池用素子となっている。しかしながら、性能はエネルギー密度や安定性の問題で不十分であることが知られている。これらの問題を解決するための高イオン伝導化と高安定化の方法を基礎的な問題から研究したものである。1.リチウムイオン導電体La_<4/3-y>Li_<3y>Ti_2O_6(以後LLTOと略す)のLiイオン濃度依存性に関して、電気伝導、X線回折とリートベルト解析による構造解析、^7LiNMRによる局所構造などから調べ、イオン伝導機構解明の成果を得た。それについては、15年9月の国際会議で発表した。これらの成果をもとに、LLTO(y=0.21)に絶縁体微粒子Al_2O_3およびTiO_2(粒径5μm)を分散した複合物質を研究した。前者の場合、電気伝導は向上しなかったが、後者のTiO_2は、バルク伝導においては24%の向上がみられ、粒界抵抗においては、50%の減少がみられた。このことは、このTiO_2微粒子分散が有望であることがわかった。2.LLTO(y=0.21)について、球共振法による弾性振動とイオン伝導緩和の研究を行った。直径約7mmの球を用いた場合、約900Hz付近に_0S_5伸び縮み振動が測定できた。このモードに着目し、共鳴スペクトル幅の温度依存性を測定した。この幅は、膨張圧縮によるLiイオンの内部摩擦に関係すると考え、解析を行った。求められた活性化エネルギーは、0.19eVとなり、電気伝導から求めた約0.3eVよりやや小さい。

この原因は明らかでないが、これらの成果は、第48回音波の物性と化学討論会に11月に発表し、また16年3月に第59回日本物理学会にて発表の予定である。また、16年3月には(1)と(2)およびそれらの基礎を含めて、中国烟台大学で招待講演する予定である。リチウムイオン導電体は、二次電池への応用で大変重要な物質であるが、その性能向上のために結晶構造、化学結合、イオン伝導機構等の解明と新規物質の開発が必要である。本年度の成果をまとめる。2.BサイトTiをAlで置換した新規物質を開発し、そのミクロ構造とイオン伝導性を研究しIonics(2004年12月)に掲載した。3.LLTOにT10_2(粒子径0.05μm)を分散した複合物質を研究した。粒界伝導が分散量1mol%で約30%向上した。また、温度上昇とともに電極界面の抵抗は小さくなる現象を見出した。(中国・四国支部物理学会学術講演会2004年・7月発表)5.昨年に引き続き、LLTOについて球共振法による弾性振動とイオン伝導緩和の研究をした。6.2004年9月ギリシャ・パトラ大学で開かれた固体イオニクス国際会議(Weppner教授主催)に招待され、LLTOの電子状態について講演した。本研究では、リチウムイオン導電体の高機能化のために、この物質に微粒子混合した効果やバルクおよび界面のリチウムイオン伝導構造の解明を目的としている。1.リチウムイオン導電体としてペロブスカイト型酸化物(La,Li,Ti,Oからなる)を選び、この物質に微粒子TiO_2(粒子径0.05μm)を分散した複合型物質を研究した。TiO_2の濃度に対する導電率依存性は、約10%40%濃度でバルク伝導および界面伝導とも約30%増加を示した。しかしながら、予想していた1桁から2桁の増加が見られなかった。電子顕微鏡観察による結晶粒の構造は、TiO_2が微粒子として存在せず、母体の結晶と同じように結晶粒となって成長していた。これが微粒子効果を軽減していると思われる。今後は、焼結温度を低くするなど結晶作製条件の検討を行い、TiO_2の微粒子効果を解明する必要があることがわかった。2.BサイトTiをAl,P,W,Zr,Mgで置換した新規物質を開発し、そのミクロ構造と導電率の関係を調べた。AlとP置換物質は低濃度側で導電率が増加しTiを置換する有用性が見られたが、他のW,Zr,Wはいずれも大きく導電率が減少した。これらの振舞はおおよそ、Laの1aおよび1bサイトの占有率およびボトルネックサイズから説明がついたが、今後はNMRや電子状態計算からリチウムイオン伝導を解明する必要がある。3.クラスターモデルによる母体のリチウムイオン導電体の電子状態を計算した。この計算で得られた酸素イオンの電子状態とリチウムイオンのまわりの構造(原子間距離など)から、NMR測定から得られたリチウムイオンの化学シフトの濃度依存性を説明した。この成果は、結晶中のリチウムイオンの位置が1bサイトに存在する可能性を示した。
義務教育諸学校、児童福祉施設における教育評価の現状と「通知表」試案の作成

本研究では、1.義務教育諸学校の「通知表」の分析、2.病弱児童等教育機関(児童福祉施設、院内学級等)における「教育評価」の実態分析、の2つの研究課題を設定して作業を進めた。1.については、京都市及び府下の小・中学校に対し、平成5年(1993)度に使用中の「通知表」全学年分を各1部送付することを依頼し、それぞれ約40%、50%の回収率を得た。分析は、平成3(1991)年の指導要録改訂の影響がより大きいと思われる小学校を中心に行い、以下のような結果を得ている。(1)通知表の名称は「通知票」「あゆみ」をはじめ様々だが、指導要録全体が児童中心の考え方を打ち出していることは、通知表の名称にはそれぼど影響を及ぼしていない。(2)「学習の状況」欄については、京都市では「観点別学習状況」のみによる評価が、府下ではこれと「総合評定」とを併用した評価が主流であった。また、観点別学習状況の内容では、市内ではいわゆる「到達度評価型」、府下では「指導要録型」がそれぞれ多数を占めた。この地域差は、昭和58(1983)年に本研究室で実施した同様の調査の結果とはちょうど正反対であり、新指導要録の浸透は府下で先行していることがわかった。2.については、全国規模で調査を行ったため、(1)「通知表」についてはより地域差、学校差が明瞭に出る傾向にある。ただし、所見欄、生活記録等、個々の児童・生徒に即して文章で記述する項目が多いため、「通知表」のみによる分析には限界がある。そこで、別途アンケート調査も行ったが、これらについては、分析結果が出揃っていないため、今回の報告書では、調査項目の紹介にとどめた。本年度は、当初の計画に従い、(1)義務教育諸学校の「通知表」調査、(2)病弱児童等教育機関(児童福祉施設、院内学級等)における「教育評価」の実態調査の2つの課題につき、作業を進めた。まず(1)については、京都府全域の小・中学校全て(小学校約450校、中学校約200校)に通知表(未記入のもの)の寄贈を依頼し、各々約60%の回答率を得た。これについては、(1)学校ごと、地域ごとの通知表の相違(の有無)、(2)評定数値と観点別評価とをそれぞれどのような形で位置付けているか、(3)所見欄等、よりきめ細かな評価を本人・保護者に伝える工夫がどの程度なされているか、等の観点で整理・分類、分析を進めている。(2)については、これまで実態把握そのものが遅れてきた分野でもあり、調査対象・地域の確定から始めた。その結果、京都府下だけでは実態把握として不十分になるとの見地から、対象地域を全国に広げることになった。また、教育評価の様式および記入の仕方等も、(1)の対象とは異なることが予測されるため、単に通知表(あるいはこれに相当する書類)を入手するだけでなく、アンケート調査も併せて行うことにした。特にこの種の教育機関においては、児童・生徒の前在籍校との連絡、体育の扱い方で、教育評価上独自の課題が存在する。この点についての各校の工夫、困難点などについても明らかにし、もって実態把握を進める予定である。今後の作業としては、(1)については収集した通知表の分析・まとめおよび特徴的な数校にかんするより詳細な調査、(2)については調査の実態および分析・まとめが予定されている。成果については順次学会等で報告する予定である。本年度は、年度当初に立案していた

1.義務教育諸学校の「通知表」の分析、2.病弱児等教育機関(児童福祉施設、院内学級等)における「教育評価」の実態の分析、の2つの研究課題に沿って作業を進めた。1.(1)「学校ごと、地域ごとの相違(の有無)」は、入手した通知表が、各地域・学校で新指導要録に対応した改訂が一定進んだ平成5年度のものだったこともあり、京都市内と府下とで若干の地域差がみられた程度であった。(2)「評定数値」は、今回の指導要録で中・高学年について記載することになったのを受けて各校で設定されているが、特に高学年での段階区分(3段階か5段階)にバリエーションがみられた。(3)「観点別評価の位置付け」については、通年同一項目にする場合と、学期ごとに変える場合とに大きく分かれた。当然後者の方が、学習内容(達成目標)がより具体的になる傾向がある。(4)「よりきめ細やかな評価を本人・保護者に伝える工夫」については、「副表」によって行っている学校が多いとの情報(本研究との関連で研究分担者が出席した研究会での)もあり、「通知表」のみの分析によっては全貌が明らかにならないと思われる。2.全国規模で調査を行ったため、(1)「通知表」についてはより地域差、学校差が明瞭に出た。全体としては新指導要録に対応した形態になりながらも、教育対象の個人差の大きさを反映して、観点別評価項目がよりきめ細かく設定されているのが全体の傾向である。また、生活記録等、保護者との連絡を密にする工夫も多く教育機関・施設でみられる。(2)別途行ったアンケートについては、全体の傾向と特徴的な事例についてそれぞれ量的・質的分析を行った。
安全で確実な肝移植術後免疫抑制剤離脱プロトコール作成に関する研究

生体肝移植後の安全で確実な免疫抑制剤減量プロトコール作成を目的として、肝移植術後のドナーに対する免疫反応の強さを定量化することを試みた。ドナーとレシピエントのリンパ球混合培養仮応は術後も減弱することなく、免疫抑制剤減量の指標にはならないことが判明した。ドナーとレシピエントの間のHLAのミスマッチ数が多ければ術後のグラフトロス(慢性拒絶)が多く起こっており、免疫抑制剤の減量には慎重に対処しなければならないことが示唆された。【研究の目的】肝移植をはじめ臓器移植後は拒絶反応抑制のために免疫抑制剤の服用を一生涯必要とする.免疫抑制剤の長期的服用は,経済的な負担のみならず,悪性腫瘍の発生,易感染性,腎不全などの副作用が問題となる.移植肝は心臓や腎臓などと比較して拒絶反応が起こりにくい臓器と考えられており,免疫抑制剤を中止しても約3割に全く拒絶反応が起こらないことが知られている.本研究においては,肝移植後の安全で確実な免疫抑制剤からの離脱プロトコール作成の基礎的検討を行うことを目的とする.【研究実施計画】(平成21年度)(研究1-1)マウス皮膚移植モデルを用いた免疫抑制剤離脱プロトコール作成に関する研究(研究1-2)免疫寛容誘導へのregulatory T cellの役割に関する検討(平成22年度以降)(研究2-1)免疫抑制剤導入時における抗CD25抗体投与の免疫抑制剤離脱への影響(研究2-2)抗CD25抗体投与下での免疫抑制剤離脱へのregulatoryT cellの役割に関する検討(研究2-3)臨床肝移植での免疫抑制剤離脱に関する検討【本年の研究実績(平成21年度)】本年は研究代表者が徳島大学から九州大学へ異動となり、動物実験の申請や施設使用許可に時間がかかるため、まず臨床肝移植(九州大学では平成22年3月までに354例の生体肝移植、2例の脳死肝移植を実施)でのデータ解析を行った。免疫抑制剤の長期使用による副作用(高血圧、糖尿病、高脂血症など)の発生頻度を調査し、これを学会発表した。また、段階的に免疫抑制剤を減量させている患者において、リンパ球混合培養検査を実施し、安全に減量可能かどうかの指標になるかを検討している。また、動物実験では皮膚移植モデルを作成し抗体作成や予備実験を行っている。[目的]肝移植をはじめ臓器移植後は拒絶反応抑制のために免疫抑制剤の服用を一生涯必要とする.免疫抑制剤の長期的服用は,経済的な負担のみならず,悪性腫瘍の発生,易感染性,腎不全などの副作用が問題となる.移植肝は心臓や腎臓などと比較して拒絶反応が起こりにくい臓器と考えられており,免疫抑制剤を中止しても約3割に全く拒絶反応が起こらないことが知られている.本研究においては,肝移植後の安全で確実な免疫抑制剤からの離脱プロトコール作成の基礎的、臨床的検討を行うことを目的とする.[方法]マウス皮膚移植を用いた基礎的検討を予定していたが、研究代表者が徳島大学から九州大学に異動となり、生体肝移植症例の多さから、当該年度は、主に臨床データを用いた検討、臨床研究を行ってきた。生体肝移植術後3年以上経過した患者で、ドナーとレシピエントが同時に採血可能な症例を選択し、採血しリンパ球を分離、リンパ球混合培養反応(MLC)を行った。ドナーに対するMLCが第3者に対するMLCよりも低下していれば、ドナーに対する部分的な免疫寛容状態が存在するとして、安全に免疫抑制剤が減量可能と仮定される。また、これまでの生体肝移植380症例のHLAの組み合わせを検討し、慢性拒絶反応の頻度とHLAのミスマッチとの関連を検討した。[結果]これまでに8例のMLCを行った。8例中5症例がドナーでのMLCが低下しており、ドナー特異的な免疫寛容が誘導されていることが示唆された。また慢性拒絶反応に関しては夫婦間で多く認められ、HLAとの有意な相関は認められなかった。[目的]肝移植をはじめ臓器移植後は拒絶反応抑制のために免疫抑制剤の服用を一生涯必要とする.免疫抑制剤の長期的服用は,経済的な負担のみならず,悪性腫瘍の発生,易感染性,腎不全などの副作用が問題となる.移植肝は心臓や腎臓などと比較して拒絶反応が起こりにくい臓器と考えられており,免疫抑制剤を中止しても約3割に全く拒絶反応が起こらないことが知られている.本研究においては,肝移植後の安全で確実な免疫抑制剤からの離脱プロトコール作成の基礎的、臨床的検討を行うことを目的とする.[方法]生体肝移植術後3年以上経過した患者で、ドナーとレシピエントが同時に採血可能な症例を選択し、採血しリンパ球を分離、リンパ球混合培養反応(MLC)を行った.

ドナーに対するMLCが第3者に対するMLCよりも低下していれば、ドナーに対する部分的な免疫寛容状態が存在するとして、安全に免疫抑制剤が減量可能と仮定される.また、これまでの生体肝移植346症例のドナーとレシピエントのHLAの組み合わせを検討し、移植後肝不全の頻度とHLAのミスマッチとの関連を検討した.[結果]これまでに11例のMLCを行った.これを62例の術前MLCと比較したが、明らかなMLCの低下は認められなかった.この結果から肝移植後の免疫寛容の指標にはMLCは適当ではないことが示唆された.しかしながら移植後肝不全の頻度とHLAのミスマッチ数との関連が認められた.またHLAが完全一致する場合には逆に移植後GVHDの危険が高いことが判明した.HLAミスマッチ数が多い組み合わせの生体肝移植では免疫抑制剤の減量に慎重な判断が必要であることが示唆された.以上の結果を論文にまとめ、現在英文雑誌に投稿中である.
がん抑制遺伝子産物TSLC1による膜輸送制御とその細胞増殖抑制への意義の解析

カドヘリンによる細胞間接着の低下はβカテニンの核内機能を亢進し、細胞のがん化に寄与する。申請者は膜輸送制御因子ARF GTPase activating proteln(ARF-GAP)の一つであるGIT1ががん抑制遺伝子産物TSLC1と複合体を形成することを見出した。本研究では、「TSLC1がカドヘリンの膜輸送を制御することによって、βカテニンによるがん化シグナルを抑制する」という仮説の検証を目的とし以下の実験を行った。1.TSLC1とGIT1による細胞増殖シグナルの抑制TSLC1とGIT1の変異体、遺伝子ノックダウン、阻害剤を用いて各因子の機能を制限したところ、TSLC1とカドヘリンの細胞表面への局在や細胞間接看の安定化にはARF-GAP活性が必要なことが明らかとなった。また、TSLC1のノックダウンによって、βカテニン/TCFによる転写活性が亢進することがルシフェラーゼアッセイで確認された。さらに、細胞増殖への影響もMTTアッセイで評価した。高密度培養条件下では、TSLC1ノックダウンによって細胞増殖が亢進した。一方、低密度培養条件下では、逆に増殖が抑制される傾向にあった。細胞密度による増殖と生存の制御は今後の研究課題とする。上皮系組織構築へのTSLC1とGIT1の相互作用の重要性をゼブラフィッシュ胚の側線感覚器官形成を指標に評価した。TSLC1とGIT1の変異体や遺伝子ノックダウンを用いて各因子の機能を制限し上皮組織構築への影響を観察したところ、TSLC1とGIT1が協調して上皮組織構築を制御することが明らかとなった。1. TSLC1のGIT1結合領域を同定する目的で、TSLC1細胞質領域の変異体の発現系を太陽菌及び哺乳類細胞を用いて構築した。in vitro結合反応と免疫沈降反応を行った結果、TSLC1細胞質領域のうち膜貫通領域近傍がGIT1との複合体形成に重要なごとが明らかとなった。2.内在性TSLC1発現を欠く肺がん細胞株A549に外来性TSLC1を発現させ、カドヘリンのエンドサイトーシスや細胞間接着構造への影響を観察した。現在のところ、カドヘリンのエンドサイトーシスへの影響は観察されていない。しかし、外来性TSLC1がβカテニンの核内移行を阻害する傾向が見出され、カテニンによるをも抑制するごとが明らかつとなってきた。さらに、この転写活性の抑制がARF-GAP阻害剤処理によって減弱することも明らかとなった。これは、TSLC1がARF-GAP活性を介してβカテニンの転写活性を抑制することを示唆する結果である。
生体外オキシトシン細胞にみられる乳汁射出時突発性発射に類似した活動に関する研究

ラットにおける射乳反射では、乳仔が母親の乳首に加える吸乳刺激に反応して、オキシトシン細胞が、突発的に2-3秒間の同期した高頻度発射(burst発射)を起こす。その結果、下垂体後葉からオキシトシンが分泌され、乳腺から乳汁が射出される。本研究では、このburst発射が、オキシトシン神経に内在する性質によるものかを確かめようとした。また、burst発射の発生に一酸化窒素(NO)が関与しているかを検討した。32匹の雄ラットを用いて、視床下部のスライス標本を作製し、視索上核に微小ガラス電極を刺入して、65個のニューロンを発火パターンからオキシトシン細胞と判定した。65個のニューロンのうちで3個からburst発射が記録された。平均振幅は32.3スパイク、持続は2.9秒、後抑制は2.7秒であった。さらに26匹のラットから得た41個のオキシトシン神経に対して10^<-8>M10^<-5>Mのフェニレフリンを含む溶液で潅流したところ、数分後、高頻度発射が39%のオキシトシン細胞に現れた。その高頻度発射の平均振幅は26スパイク、持続は2.7秒で、6.3秒の後抑制が認められた。高頻度発射の間隔は不規則で(0.510min).30分のフェニレフリンの潅流にも拘わらず高頻度発射の発現は1回のみの場合がしばしばあった。4対のオキシトシン細胞の同時記録に成功したが、いずれの対においても、高頻度発射は非同期的に発現した。NO供与体のsodium nitroprussideを脳室内に投与すると射乳反射が抑制され、室傍核、視索上核のFosの発現が抑制された。以上の結果から、乳汁射出反射時のオキシトシン細胞の高頻度発射の発現機構の少なくとも一部はオキシトシン細胞に内在する性質によることと、このburst発射を発生する機構は、アドレナリン性の入力で促進されることが示唆された。しかし、その高頻度発射を同期化させる機構は、視索上核の外に存在すること、NOによって影響を受けることが示唆された。今後は脳スライスから最大64個の神経活動を同時に記録できる装置を導入して、この課題の究明にあたりたい。ラットにおける乳汁射出反射では、まず、乳仔が母親の乳首に加える吸啜刺激に反応して、オキシトシン細胞が突発的に2-3秒間の高頻度発射(burst発射)を起こす。このオキシトシン細胞の活動に伴って、下垂体後葉からオキシトシンが分泌され、そのオキシトシンの作用により乳腺から乳汁が射出される。本研究では、このオキシトシン細胞の活動が、神経伝達物質によって誘発される内在性の機能であるかどうかを確かめようとするものである。本年度は、ノルアドレナリンのα1アゴニスト,フェニレフリンを用いてin vitroの実験でも、乳汁射出時と同じ高頻度発射をオキシトシン細胞が示すか否かを検討した。26匹のラットを用いて、視床下部のスライス標本を作製し、視索上核に微小ガラス電極を刺入して、100個の単位発火活動を記録した。さらに、その中の41個のニューロンを発火パターンからオキシトシン細胞と判定した。

まず、1時間のコントロール記録を行ったが、その間には、高頻度発射を示したニューロンはなかった。10^<-8>M10^<-5>Mのフェニレフリンを含む溶液で潅流したところ、数分後(5.5±1.4min)、高頻度発射が39%のオキシトシン細胞に現れた。その高頻度発射の平均振幅は26±3.0スパイク、持続は2.7±0.6秒で、6.3±1.9秒の後抑制が認められた。高頻度発射の間隔は不規則で(0.510min)、30分のフェニレフリンの潅流にも拘わらず高頻度発射の発現は1回のみの場合がしばしばあった。4対のオキシトシン細胞の同時記録に成功したが、いずれの対においても、高頻度発射は非同期的に発現した。以上の結果から、乳汁射出反射時のオキシトシン細胞の高頻度発射の発現機構の少なくとも一部はオキシトシン細胞に内在する性質によることが示唆された。しかし、その高頻度発射を同期化させる機構は、視索上核の外に存在する事が明らかとなった。ラットにおける射乳反射では、乳仔が母親の乳首に加える吸乳刺激に反応して、オキシトシン細胞が突発的に2-3秒間の高頻度発射(burst発射)を起こす。その結果、下垂体後葉からオキシトシンが分泌され、乳腺から乳汁が射出される。本研究では、このburst発射が、オキシトシン神経に内在する性質によるものかを確かめようとした。32匹の雄ラットを用いて、視床下部のスライス標本を作製し、視索上核に微小ガラス電極を刺入して、65個のニューロンを発火パターンからオキシトシン細胞と判定した。65個のニューロンのうちで3個からburst発射が記録された。平均振幅は32.3スパイク、持続は2.9秒、後抑制は2.7秒であった。さらに26匹のラットから得た41個のオキシトシン神経に対して10^<-8>M10^<-5>Mのフェニレフリンを含む溶液で潅流したところ、数分後、高頻度発射が39%のオキシトシン細胞に現れた。その高頻度発射の平均振幅は26スパイク、持続は2.7秒で、6.3秒の後抑制が認められた。以上の結果から、乳汁射出反射時のオキシトシン細胞の高頻度発射の発現機構の少なくとも一部はオキシトシン細胞に内在する性質によることと、このburst発射を発生する機構は、アドレナリン性の入力で促進されることが示唆された。しかし、その高頻度発射を同期化させる機構は、視索上核の外に存在することが示唆された。今後は脳スライスから最大64個の神経活動を同時に記録できる装置を導入して、この課題の究明にあたりたい。
高次ソリトン効果パルス圧縮の最適化と超高速光計測への応用

光の持つ情報機能を最大限まで活用するための基礎研究の必要が叫ばれている.その一つの有力な方向として時間軸上の極限追求がある.レーザのもつ強い非線形特性を利用してピコ秒からフェムト秒に至る領域での超短光パルスの発生が1980年代後半に成功して以来超高速光エレクトロニクスは盛んになってきたが、工業的に発展性のある光源として半導体レーザに基づく超短パルス発生装置の開発は遅れ、基礎と実用を結ぶボトルネックとなっていた.本研究者らは利得スイッチ半導体レーザによる超短光パルス発生とそれを用いた超高速光計測の研究をこれまでにおこなっていたが、ソリトン効果を用いた圧縮により容易にサブピコ秒の領域に達することに着目してその安定な発生のための研究を開始した.コンパクトで、高繰り返しの超短パルス光源として利得スイッチ動作半導体レーザとファイバ増幅器および分散シフトファイバを組み合わせたソリトン圧縮パルス発生器を試作し、既発表値で185フェムト秒、未発表値で100フェムト秒以下を達成するとともに、その最適化、動作安定化に影響を及ぼすパルス動作半導体レーザのチャープ特性を定量的に記述できるキャラクタリゼーションのアルゴリズムを提案し、スペクトル分解ストリークカメラ像から線形および2次非線形チャープパラメータの抽出に成功した.更にソリトン圧縮光源を用いた電気光学サンプリングシステムによって光通信用高速フォトダイオードの応答特性をしらべ、またZnTeプローブ結晶を用いた汎用システムにも適用した.光の持つ情報機能を最大限まで活用するための基礎研究の必要が叫ばれている.その一つの有力な方向として時間軸上の極限追求がある.レーザのもつ強い非線形特性を利用してピコ秒からフェムト秒に至る領域での超短光パルスの発生が1980年代後半に成功して以来超高速光エレクトロニクスは盛んになってきたが、工業的に発展性のある光源として半導体レーザに基づく超短パルス発生装置の開発は遅れ、基礎と実用を結ぶボトルネックとなっていた.本研究者らは利得スイッチ半導体レーザによる超短光パルス発生とそれを用いた超高速光計測の研究をこれまでにおこなっていたが、ソリトン効果を用いた圧縮により容易にサブピコ秒の領域に達することに着目してその安定な発生のための研究を開始した.コンパクトで、高繰り返しの超短パルス光源として利得スイッチ動作半導体レーザとファイバ増幅器および分散シフトファイバを組み合わせたソリトン圧縮パルス発生器を試作し、既発表値で185フェムト秒、未発表値で100フェムト秒以下を達成するとともに、その最適化、動作安定化に影響を及ぼすパルス動作半導体レーザのチャープ特性を定量的に記述できるキャラクタリゼーションのアルゴリズムを提案し、スペクトル分解ストリークカメラ像から線形および2次非線形チャープパラメータの抽出に成功した.更にソリトン圧縮光源を用いた電気光学サンプリングシステムによって光通信用高速フォトダイオードの応答特性をしらべ、またZnTeプローブ結晶を用いた汎用システムにも適用した.(1)利得スイッチ動作半導体レーザパルスのチャープパラメータ推定波長分解ストリークカメラ像の実験データをもとに線形および2次の非線形チャープ係数を推定する方法を開発した。10ピコ秒台の短パルスをストリークカメラで測定するとき、時間と周波数の不確定性関係により、瞬時周波数の推定にはあいまいさが伴なう。短時間フーリエ変換法(STFT)を適用することによってあいまさを最小限に抑えてパラメータを推定する方法を確立し、また非線形チャープを少なくする半導体レーザの駆動条件をもとめた。そのようなパルスを用いてソリトン圧縮をすれば品質のよいサブピコ秒パルスが得られる。(2)偏波フィルタリングによるフーリエ変換極限パルス整形利得スイッチ動作半導体レーザパルスは非線形チャープ成分を持ち、分散ファイバによるチャープ補償が不完全にしかおこなえないが、偏波制御部品の利用によって適当な条件のもとでフーリエ変換極限パルスが得られることを実証した。(3)ソリトン圧縮パルス光を用いた電気光学サンプリング実験半導体レーザとエルビウムドープファイバ増幅器を用いたソリトン圧縮パルス光源からノピコ秒幅のパルスを発生させ、電気光学サンプリングによってMSMフォトダイオードを評価した。1.[ソリトン圧縮パルス光源を用いた電気光学サンプリング計測装置の改良]これまで光プローブによる超高速の電圧波を測定する電気光学サンプリング法を構築し、高速フォトダイオードの評価に適用してきたが、新たにテルル化亜鉛単結晶をプローブチップとする電気光学サンプリング装置にソリトン圧縮パルス光源を搭載し、波形測定に成功した。現在のところ分解能は同期系のタイミングジッタで制約されている。2.[パルス動作半導体レーザ駆動条件の最適化]利得スイッチング動作半導体レーザの駆動条件は良質のパルス圧縮をおこなうのに需要である。チャープ特性評価を踏まえた最適化の検討をおこなった。3.[利得スイッチ半導体レーザにおけるチャープ係数の精密測定の理論]波長分解ストリークカメラ像を解析することによってチャープ特性を見積もることができる。フーリエ変換関係にある時間と波長の不確定性を考慮した精密度の高い評価方法を開発し、線形および非線形チャープパラメータを決定した。4.[分散減少ファイバによる断熱的ソリトンパルス圧縮との比較]各種の圧縮法の比較を行い、有望とみなされた分散減少ファイバによる断熱的ソリトンパルス圧縮の予備実験をおこない、約400フェトムトを得た。性能向上には最適化が必要である。5.[分散制御による100フェムト秒以下の超短パルス発生]

ステップ状に分散値の変化する複合ファイバ系におけるソリトン圧縮を行い、ファイバおよび励振条件を変化させることによって半導体レーザからは世界最短の価である約70フェムト秒までパルス幅を縮めることに成功した。