hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
動脈硬化発生, 進展に於ける血液細胞, 血管壁細胞の生化学的特性とその相互作用について

近年動脈硬化の成因として血管傷害とそれにつづく血小板, (plt)及びマクロファージ(Mφ)の血管壁内浸潤の結果生ずる生態反応の重要性が注目を浴びている.著者は数年来この内膜傷害(endotheliopathy Numano)の病態生理の解明を追及し,その変化を組織学的,酸素組織学的,ならびに生化学的に追及して来た.昨年度,及び今年度はin vivo in vitroにて培養内皮細胞,平滑筋細胞を用い, pltの及ぼす内皮細胞の病態を主としてcyclic nucleotidesの変化,組織学的手法にて検討を加えた.その結果傷害された内皮細胞ではcyclic AMPの低下,種々酵素の逸脱をたしかめ,活性化した血小板がその量,時間に比例した強く傷害することを観察し, in vivoに於る血管壁の変化の観察をも加え, atherogenesisに於る内皮傷害の重要性を再確認した.一方著者らはMφ及び平滑筋細胞に対するモノクローナル抗体の作製に成功,これを用いて血管傷害後に続く動脈硬化病変の進行過程を追及した.その結果初期病変に於る泡沫細胞集魂はMφ由来の細胞塊であることを確認した.実際ヒト動脈硬化巣を本抗体を使って追及してみると従来平滑細胞由来と思っていたものの内かなりのものがMφ由来であることを知りMφの動脈硬化発生進展に果たす役割の重要性を再認識した.一方バイパスグラフトに用いた静脈に生ずる硬化巣は動脈とはちがってほとんどが平滑筋細胞よりなっている.どうしてこういう差がでるのかウサギ大腿動脈に大腿静脈を自家移植して追及した.その結果動脈壁と同じくMφは壁内に侵入して脂質を貧食するが,疎な内弾性板とうすい中膜層のため,かかるMφは壁内を通って速やかに壁外に去ってしまう結果静脈グラフトは平滑筋を中心とした内膜肥厚像になってしまうものと考えられた.即ち,病変は同じようにすすむが動,静脈の構造の差がかかる特徴的な病変と形成するに至るのである.近年動脈硬化の成因として血管傷害とそれにつづく血小板, (plt)及びマクロファージ(Mφ)の血管壁内浸潤の結果生ずる生態反応の重要性が注目を浴びている.著者は数年来この内膜傷害(endotheliopathy Numano)の病態生理の解明を追及し,その変化を組織学的,酸素組織学的,ならびに生化学的に追及して来た.昨年度,及び今年度はin vivo in vitroにて培養内皮細胞,平滑筋細胞を用い, pltの及ぼす内皮細胞の病態を主としてcyclic nucleotidesの変化,組織学的手法にて検討を加えた.その結果傷害された内皮細胞ではcyclic AMPの低下,種々酵素の逸脱をたしかめ,活性化した血小板がその量,時間に比例した強く傷害することを観察し, in vivoに於る血管壁の変化の観察をも加え, atherogenesisに於る内皮傷害の重要性を再確認した.一方著者らはMφ及び平滑筋細胞に対するモノクローナル抗体の作製に成功,これを用いて血管傷害後に続く動脈硬化病変の進行過程を追及した.その結果初期病変に於る泡沫細胞集魂はMφ由来の細胞塊であることを確認した.実際ヒト動脈硬化巣を本抗体を使って追及してみると従来平滑細胞由来と思っていたものの内かなりのものがMφ由来であることを知りMφの動脈硬化発生進展に果たす役割の重要性を再認識した.一方バイパスグラフトに用いた静脈に生ずる硬化巣は動脈とはちがってほとんどが平滑筋細胞よりなっている.どうしてこういう差がでるのかウサギ大腿動脈に大腿静脈を自家移植して追及した.その結果動脈壁と同じくMφは壁内に侵入して脂質を貧食するが,疎な内弾性板とうすい中膜層のため,かかるMφは壁内を通って速やかに壁外に去ってしまう結果静脈グラフトは平滑筋を中心とした内膜肥厚像になってしまうものと考えられた.即ち,病変は同じようにすすむが動,静脈の構造の差がかかる特徴的な病変と形成するに至るのである.最近の動脈硬化研究も分子生物学的なレベルまでに発展し、多くの興味ある成積が報告されて来ている。我々は従来より動脈硬化発生,進展の鍵現象として内皮細胞障害(endotheliopathy.Numano,F.,Jap.Cir.J.,44:55,1980)による血管傷害に注目し研究を進めて来た。即ち傷害因子としての各種物質の役割や、血液分の役割,血管壁に於る傷害の病態や反応,修復機転を病理組織学的,酵素組織学的,生化学的に追求を続けている。61年度は血液側の役割に的をしぼり、特にMacrophage(Mφ)と血小板(P1)に焦点をあわせた。60年にSeattle Washington大学との協同研究にて大公細胞(Mφ)を認識しうる抗体(HAM56,RAM11)及び平滑筋(SM)を認識しうる抗体(HHF35)の作製に成功したが、この抗体を用いてヒト大動脈,冠動脈硬化を中心としてMφとSMの硬化巣進展に伴う役割を追求した。その結果泡沫細胞形成,壊死巣出現にはMφの役割がかなり重要であること、線維形成にはSMの役割が大であることが確認出来た。又、Coronary bypass術に使用される静脈に於る硬化病変はSM主体であることも観察報告した。一方冠動脈硬化に於る血小板の役割を追求すべく、家兎を用い生成したTromboxane【A_2】(【TXA_2】を動注して冠動脈を病理組織学的に検索、内膜より中膜にかけての浮腫変化の出現を確認した。

同時に血中【TXB_2】,6-leto【PGF_(1α)】,Cyclic AMP,Cyclic GMPの変動を測定した結果、防禦反応を考えさせられる変動を確認した。更に培養平滑筋,培養内皮細胞を用いて血小板より放出される種々の物質Serptonin,Histamine,【TXA_2】,PDGFの傷害程度を培養液中に出てくるLDH,ADPを測定することより推測しているかPDGFを除くこれらの物質に傷害作用のあることを確かめること共にCyclic AMPを上昇させる手段がかかる血管傷害を予防しうる働きのあることを確認し動脈硬化予防,治療に関する手掛りをつかんだと考えている。
ケトンの触媒的不斉シアノシリル化反応を用いた医薬リード化合物の合成

D-グルコースを母核としたリガンドのチタン触媒によるケトンに対する(R)-選択的触媒的不斉シアノシリル化反応を用いて、抗癌剤のリードとして注目されているFostriecinの触媒的不斉全合成を達成した。さらに同不斉配位子のガドリニウム触媒による(S)-選択的触媒的不斉シアノシリル化反応を用いて、Fostriecinの不斉四置換炭素の立体異性体の合成に着手した。現在Fostriecinの持つ4つの不斉炭素をすべて外部配位子による触媒的不斉反応で構築する方法により、合成の最終段階まで到達している。糖を母核としたリガンドのガドリニウム触媒を用いて、基質一般性と触媒回転効率の最も高いケトイミンの触媒的不斉Strecker反応を開発した。さらに触媒量のTMSCNを当量のHCNと組み合わせることにより、アトムエコノミーに優れた反応へと展開することができた。生成物は重要キラルビルディングブロックであるジ置換アミノ酸へと容易に誘導できた。当研究室で開発された基質一般性の高いケトンの触媒的不斉シアノシリル化反応を用い、抗癌剤として臨床応用されている(S)-カンプトテシンの工業的合成への応用をめざした研究を行っている。カンプトテシン合成のための原料となるケトンは、電子豊富なピリジン環に結合したエチルケトンであり、さらにオルト位にt-ブチルジメチルシリルオキシメチル基が置換しているために、電子的にも立体的にも反応性の低いケトンである。それに対し、我々の開発したD-グルコース由来配位子と希土類金属ガドリニウムの2:3錯体を触媒として用いると、低温で反応が進行し生成物が84%eeで得られた。さらなる選択性の向上を目指し、配位子のカテコール部位に電子求引基であるフッ素基を有する配位子を用いたところ、反応性エナンチオ選択性共に向上が見られ目的物が90%ee以上の選択性で得られた。このように優れた機能を有する配位子は、新たに確立した環状硫酸エステルの位置選択的開環を鍵工程とした合成ルートによりはじめて合成可能となったものである。この合成ルートはスケールアップも容易に可能であり、現在本ルートで合成された配位子が3種類、純正化学から市販されている。カンプトテシンは極めて重要な抗癌剤であることから、さらなるトータルでの合成効率の向上を目指し現在検討を継続中である。また、今後の高齢化杜会にむけてその需要が高まってくると考えられる高頻尿薬オキシブチニンをケトンの触媒的不斉シアノシリル化を用いて合成することを計画した。オキシブチニン合成の基質となるケトンはシクロヘキシルフェニルケトンであり、不斉触媒はフェニル基とシクロヘキシル基という立体的に極めて近い二つの置換基を識別して反応を促進する必要がある。本基質に対しても我々の開発した触媒は有効であり、1mol%の触媒量で94%eeという高い選択性が得られることが分かった。本反応は100gスケールでも問題なく進行し、実用性の高さを示すことができた。得られたケトンシアノヒドリンは、還元-酸化によって効率的にオキシブチニン合成重要中間体に導くことができた。
ニワトリトランスジェニック技術による脳の性差形成メカニズムの解析

ニワトリやウズラは性行動の解析に用いられ、脳内視索前野付近にオス・メスで大きさの異なる神経核が存在する。我々は鳥類トランスジェニック技術を用い、アロマターゼ遺伝子をウズラやニワトリに導入することにより、二型核形成との相関を解析しようと考えた。前年度迄に作製し、動物培養細胞で発現特異性を確認したシナプシン1及びネスチンプロモーターによりアロマターゼを発現するレンチウイルスベクターをウズラ胚盤葉に感染し、キメラ個体の作製を試みた。ヒトシナプシンプロモーターでアロマターゼが発現するpSicoR/hsyn/Aro-mycならびにマウスネスチンエンハンサーで神経特異的発現が可能なpSicoR/mnes-tk/Aro-mycベクターを10^8cfu/mlの高濃度に調製し、ウズラ胚盤葉に卵殻に開けた穴より感染し、穴をシール後7日間培養した。それぞれのベクターを8個づつの卵に感染した。7日間培養後肝臓及び脳を分離、DNA及びRNAを調製した。pSicoR/mnes-tk/Aro-mycの場合7個の胚に導入遺伝子が確認され、その細胞あたりのコピー数は0.0020.025と個体差が大きかった。一方、pSicoR/hsyn/Aro-mycの場合、すべての胚から導入遺伝子が検出されコピー数は0.00020.0035であった。RT-PCRにより、アロマターゼmRNAの発現を調べた所、ネスチンプロモーターでは5個体で発現が確認されたが、2個体では肝臓での発現が高く、3個体では脳にのみ発現が見られ、組織特異性という面から疑問が残った。一方、pSicoR/hsyn/Aro-mycでも5個体で発現が見られたが脳でのみ発現が見られたのは2個体であった。この実験では必ずしもクリアーな組織特異性が見られなかったが、原因としてウイルスベクターの感染効率の悪さなどが想定される。今後この点を改良した後、アロマターゼの脳のオス・メス特異的形態の形成に関する役割りを証明する予定である。我々は鳥類トランスジェニック技術を用い、アロマターゼ遺伝子をウズラやニワトリに導入することにより、性ホルモンと二型核形成の相関を解析しようと考えた。当初の計画ではレトロウイルスベクターを用いてウズラまたはニワトリに男性ホルモン、女性ホルモン変換酵素であるアロマターゼの遺伝子を導入し、脳内での発現、二型核の形成に及ぼす影響を調べる予定であったが、レトロウイルスベクターでは脳内への遺伝子移送効率が低いことが判明した。また遺伝子導入鳥類を得るには7ヶ月以上かかるので容易に実験結果を出すため胚又は幼鳥でのキメラの解析が便利であるが、レトロウイルスベクターでは初期胚での発現が抑制されるなどの問題が生じた。そこでこれらの問題を解決するためレンチウイルスベクターシステムを導入し、ネスチン、シナプシンプロモーターの下流でDsRedを発現する系を開発した。シナプシンについてはP19など培養細胞においてシナプス特異的発現が確認され、ネスチンについては神経前駆細胞における特異性上昇の方策を検討中である。一方、ウズラ成鳥については脳内構造について知見が蓄積しているが胚については文献がない。そこでウズラ胚の脳の構造について解析を試みた。
3元素電極を用いた液中熱プラズマによる高感度水素検出用ナノカーボンの一段合成

本研究の目的は、液体中アーク放電の反応場にC, Pd, Niの3元素の混合電極を使用して機能性ナノ粒子を合成し、生成物の水素センサとしての性能が高くなる合成条件を探索するというものである。研究機関が1年なので、詳細な条件探索はできないが、合成条件と生成物の性質との関係に存在する傾向を見出すことができれば本研究の目標は達成できたと言える。本研究では、炭素陽極に穴を開け、そこにPdとNiの混合粉を詰めて放電し、生成物を得た。生成前の混合粉中のPd:Ni比と生成物中の比を比較すると、それらは一致せず、初期混合条件に依存することがわかった。すなわち、放電前の電極中のNi/Pd比が0.15よりも小さいときは放電後の生成物中のNi濃度が増加し、逆に放電前の電極中のNi/Pd比が0.15よりも大きいときはNi濃度が減少する傾向がある。このデータは目的とするPd:Niを得るために不可欠のものであり、生成物の水素検出性能はこの比に大きく影響を受けるため、重要な知見となる。その他、金属粒子径の分布と炭素部分の結晶性・分散性についての測定を行った。なお、炭素部分の結晶性は条件に依存しなかった。さらに、水素検出実験を行い、水素に対して高い検出性能を示す最適Pd:Ni比が存在する可能性があることを明らかにした。実験では、Pdのみ、Pd/Ni合金、Niのみのナノ粒子を分散させたカーボンナノホーンを合成し、Pd/Ni合金のときが最も水素検出特性が優れることを確認した。
サイトカインを基盤とするアレルギー病態の生体内イメージング

本研究計画では、IgE抗体を産生制御するT細胞は、濾胞ヘルパーT細胞であることが明らかとなった。可溶性抗原での免疫反応では、感作が長期化した場合のみTh2細胞が見えてくる事を明らかにした。慢性アレルギー病態のモデルとして、試験管内で誘導したTh2細胞を、マウスに移入した後、再度抗原で刺激すると、Th2細胞はCXCR5を発現して、胚中心を形成してIgE抗体を産生することを明らかにした。一方、自然免疫細胞の解析ではシステインプロテアーゼで誘導される喘息病態に、IL-4を介した好塩基球と自然リンパ球の共同作業が必要であること、自然リンパ球の分化を制御する転写因子E4BP4の重要性を示した。近年、従来のアレルギー炎症はTh2から産生されるIL-4により制御されると言ったTh2を中心にアレルギー性炎症病態が考えられてきたが、これらTh2サイトカインはTh2細胞のみならず、自然免疫系を構成するNKT細胞、肥満細胞、好塩基球やNaturalHelper細胞等からも産生される。そのため、「どの細胞から、どのタイミングで産生されるIL-4やIL-13が生体内におけるアレルギー炎症を構成するのか?」「これら細胞系におけるIL-4・IL-13産生制御はどうなっているのか」「IgE抗体は何処で作られ、その制御をしている細胞はいずれか?」が不明な課題となっている。そこで本研究では、生体内レベルで起こるアレルギー反応を対象にこれら疑問に答えていくことを目的に、サイトカインレポーターマウスなどを使うことで、生体内動態のイメージングを行い、アレルギー炎症に対する次世代治療戦略の基盤形成を目指す。本研究では、生体内レベルで起こるアレルギー反応を対象にこれら疑問に答えていくことを目的に、サイトカインレポーターマウスなどを使うことで、生体内動態のイメージングを行い、アレルギー炎症に対する次世代治療戦略の基盤形成を目指す。本年度の研究計画では、TH2細胞によって誘導されるIgE抗体産生制御機構を明らかにして行くことで、IgE抗体の産生機構を明らかにする。26年度が最終年度であるため、記入しない。医歯薬学26年度が最終年度であるため、記入しない。1)IL-4・IL-13レポーターマウスによる生体内イメージング解析IL-4やIL-21の生体内動態をモニターするため、human CD2(hCD2)をレポーターとするIL-4-CD2 BAC TgとIL-21-CD2 BAC Tgを用い、アレルギーモデルにおける生体内動態について、脾臓、リンパ節、腸管リンパ組織、骨髄、胸腺を対象に経時的データを集積した。本年度は慢性アレルギー病態のモデルとして、卵白アルブミンに対して特異的なT細胞抗原受容体を持つIL-4-CD2 BACTgより誘導したTH2細胞を用いた系を構築した。試験管内で卵白アルブミン刺激によって誘導したTH2細胞を、抗原刺激を受けたことの無いマウスに移入後、卵白アルブミン免疫すると、このマウスは非常に高濃度のIgE抗体を産生する。T細胞におけるIL-4の発現をGFPでモニターしたところ、移入されたTH2細胞はT細胞が数多く集積するT細胞領域に分布し、抗原刺激を受けることによって濾胞ヘルパーT細胞(TFH)として2次リンパ組織内の胚中心へと集積する事が明らかにされた。この結果は一度TH2細胞として分化した細胞でも、2次リンパ組織と言う微小環境で抗原刺激を受けると、TFHに似た動向を取るようになり、胚中心に集積することでB細胞と結合し、IgE抗体を作ることができることが明らかにされた。この卵白アルブミン

特異的なTH2細胞が移入されたマウスを、さらに頻回刺激するとアナフェラキシー状態になり、ショック症状を起こすことから、今回構築したTH2細胞を用いた系は、慢性的アレルギー状態におけるアナフェラキシーのモデルになることが示された。また、マウス個体レベルでTH2細胞を誘導する試みをIL-13 GFPレポーターマウスを用いて行ったところ濾胞ヘルパーT細胞とは異なり、TH2細胞の誘導には長期的な抗原感作が必要であることが明らかとなった。1)IL-4・IL-13レポーターマウスによる生体内イメージング解析IL-4やIL-21の生体内動態をモニターするため、human CD2(hCD2)をレポーターとするIL-4-CD2 BAC TgとIL-21-CD2 BAC Tgを用い、マウスモデル(喘息、アナフェラキシーショック・アトピー性皮膚炎)における生体内動態を脾臓、リンパ節、腸管リンパ組織、骨髄、胸腺を対象に経時的データを集積した。濾胞ヘルパーT細胞におけるIL-4の発現をGFPでモニターできる発現するIL-4-CNS2 GFP Tgを用いることにより、濾胞ヘルパーT細胞におけるIL-4の発現の動態を脾臓、リンパ節で解析した。その結果、抗原感作初期に誘導されるIL-4, IL-21は、濾胞ヘルパーT細胞由来であり、感作が長期化した状況でのみTh2細胞からのIL-4産生が見えてくる事が明らかとなった。また、これらマウスを使うことにより、濾胞ヘルパーT細胞の分化過程や、2次リンパ組織での動態を明らかにした。2)イメージング解析によるIgE抗体産生の「場」の特定とその機構の解明IgE抗体はI型アレルギー反応を構成する重要な抗体成分である。しかしながら、この抗体の産生の「場」は同定されるに至っていない。そこで、C&#61541;遺伝子座にIRES-cre遺伝子をノックインしたマウスを構築し、Rosa25-stop RFPマウスと交配することにより、クラススイッチを起こすとRFPが発光するC&#61541;レポーターを確立する事を試みたが、機能しなかった。この件実績に基づき、TH2細胞によって誘導されるIgE抗体産生制御機構を明らかにして行く。従来よりIgE抗体産生の過程にはIgG1からIgEとIgMからIgEへと移行する2つのスイッチメカニズムが考えられている。われわれは、TH2細胞によっておこるIgE抗体産生がどちらのメカニズムによるものかをIgE抗体遺伝子の配列を読み取ることにより明らかにする。また、作られたIgE抗体について体細胞変異の有無を検証することで、免疫記憶の存在を検証していく。アレルギー炎症における肥満細胞・好塩基球欠損マウスの解析我々はジフテリア毒素を投与することで肥満細胞および好塩基球を個体レベルで欠損できるシステム、Mas-TRECK, Bas-TRECKマウスを構築した。そこで本計画ではアトピー性皮膚炎モデルマウスとこれらマウスを組み合わせることにより、アトピー性皮膚炎における肥満細胞、好塩基球の働きを明らかにする。L-4, IL-13
心筋梗塞の再生微小環境内の再生アソシエイト細胞解析研究

再生治療の開発が進み、ヒトへの臨床応用も始まっている。しかし、疾患による臓器再生環境が改善されていないと、再生治療効果が充分でないことが指摘されている。再生環境の血管再生細胞、マクロファージ・リンパ球の抗炎症・免疫寛容細胞などは、糖尿病・肥満・老化などの慢性炎症病態で機能が低下し再生環境不全を引き起こし動脈硬化症・虚血性疾患の進行に繋がっている。本研究では、健康マウスおよび糖尿病・肥満・老化などのモデルマウスにおける、虚血疾患モデルでの再生環境細胞を病期ごとに分離し、そのフェノタイプ・機能を比較解析する。再生環境不全の病態メカニズムをより効果的な再生医学の発展に繋げる。
色素胞運動におけるシグナル変換機構

神経切断による生じる末梢部の暗化領域が,暗所では,明化することを発見し,これが松果体からの分泌されるメラトニンによると結論した.ネオンテトラの運動性虹色素胞を電子顕微鏡で観察し,ヴェネチアン・ブラインドと類似の機構で反射小板の間隔が変化すると推論した.この虹色素胞の運動性には,微小管とダイニンの相互作用が関わるが,アクチン系も影響をもつ.コリンが黒色素胞のノルエピネフリンに対する凝集反応を抑制し,能動的に拡散反応を生じることを観察した.コリンは細胞内に浸入し,色素拡散効果を示すと結論した.ペンシルフィッシュは,昼間は一本の縦縞模様を示すが,夜間は数個の斑点模様に変化する.この斑点模様のうち,縞部外の領域では,色素拡散が生じることを発見し,これがメラトニンの作用のよることを示した.メラトニンについては色素凝集作用だけが知られていたが,今回,色素拡散作用が記載され,関与するた.関与する受容体をβ-メラトニン受容体と命名した.アトロピンは,黒色素胞色素を拡散させるが,色素胞内に浸入して,作用を発現するという機構を示した.背地適応させたメダカの形態学的体色変化に神経の存在が関与することを示した.背地適応は,黒色素胞自体の神経伝達物質,ホルモンに対する反応性にも影響を与える.コイ科の2種で,色素凝集性のムスカリン型アセチルコリン受容体をもつ黒色素胞を見いだした.ナマズ目以外では最初の記載である.ネオンテトラなどの腹部の赤色が概日的な色彩変化を示し,暗所では透明化することを観察し,メラトニンの分泌の増加による赤色素胞内色素の凝集によるものと結論した.哺乳類のエンドセリン-1を用い,魚類の黒色素胞色素の強い凝集作用を検出した.ティラピア由来のプロラクチンのティラピアの色素胞におよぼす作用を調べた.培養の黄・赤色素胞で顕著な顆粒拡散がみられ,皮膚の黄化を生じるホルモンであることが示された.神経切断による生じる末梢部の暗化領域が,暗所では,明化することを発見し,これが松果体からの分泌されるメラトニンによると結論した.ネオンテトラの運動性虹色素胞を電子顕微鏡で観察し,ヴェネチアン・ブラインドと類似の機構で反射小板の間隔が変化すると推論した.この虹色素胞の運動性には,微小管とダイニンの相互作用が関わるが,アクチン系も影響をもつ.コリンが黒色素胞のノルエピネフリンに対する凝集反応を抑制し,能動的に拡散反応を生じることを観察した.コリンは細胞内に浸入し,色素拡散効果を示すと結論した.ペンシルフィッシュは,昼間は一本の縦縞模様を示すが,夜間は数個の斑点模様に変化する.この斑点模様のうち,縞部外の領域では,色素拡散が生じることを発見し,これがメラトニンの作用のよることを示した.メラトニンについては色素凝集作用だけが知られていたが,今回,色素拡散作用が記載され,関与するた.関与する受容体をβ-メラトニン受容体と命名した.アトロピンは,黒色素胞色素を拡散させるが,色素胞内に浸入して,作用を発現するという機構を示した.背地適応させたメダカの形態学的体色変化に神経の存在が関与することを示した.背地適応は,黒色素胞自体の神経伝達物質,ホルモンに対する反応性にも影響を与える.コイ科の2種で,色素凝集性のムスカリン型アセチルコリン受容体をもつ黒色素胞を見いだした.ナマズ目以外では最初の記載である.ネオンテトラなどの腹部の赤色が概日的な色彩変化を示し,暗所では透明化することを観察し,メラトニンの分泌の増加による赤色素胞内色素の凝集によるものと結論した.哺乳類のエンドセリン-1を用い,魚類の黒色素胞色素の強い凝集作用を検出した.ティラピア由来のプロラクチンのティラピアの色素胞におよぼす作用を調べた.培養の黄・赤色素胞で顕著な顆粒拡散がみられ,皮膚の黄化を生じるホルモンであることが示された.我々は先に,ティラピアを用い,色素胞の細胞膜のphosphatidyl-inositol(PIP_2)のphospholipase C (PLC)による代謝生成物のうち,inositol 1,4,5-trisphosphate(IP_3)が細胞内の情報伝達因子として重要な機能を担う可能性を示したが,数種の魚類を使い,この推論が一般的に適用されることを示し得た.IP_3が実際に細胞内のCa^<2+>貯蔵部位に作用,イオンの放出を促すことは細胞膜透過性を高めたモデル黒色素胞にIP_3を作用させた際にCa^<2+>の放出が見られることから確認できた.Ca^<2+>の貯蔵部位を特定する研究は透過型電子顕微鏡の導入が遅れたため次年度に持ち越された.PIP_2のPLCによるもうひとつの加水分解産物,diacylglycerol(DG)の色素胞運動に直接関与する可能性は低いことが判ったが,逆に,これが主として形態学的体色変化に係わるものであることが,メダカを使用した実験により明かとなった.cAMPの増減は色素胞の運動性反応のうち,遅い成分に係わるものであり,速い成分はIP_3-Ca^<2+>系の関与によるものと考えられるが,速い変化の追従可能なわれわれの装置により[Ca^<2+>]_1の連続測定を行なって,推論の正しいことを確かめた.イットウダイの赤色素胞などでは[Ca^<2+>]

_1の上昇は細胞外からの供給による可能性があり,色素胞膜のイオンチャンネルの活動のパッチ・クランプ法による解明を今回の助成により購入した装置を利用して開始した.その他の成果として,ペンシルフィッシュの体側皮膚の独特な模様の特定部位に存在する黒色素胞で,メラノソームの拡散に係わるメラトニン受容体を初めて見出し,βメラトニンと命名したこと,ネオンテトラの腹部赤斑は夜間透明化するが,この際に見られる赤色素胞内のエリスロソーム凝集の概日リズムにメラトニンが係わるという発見,ムスカリン型アセチルコリン受容体の亜型の同定,アセチルコリン受容体がナマズ目以外にも存在することの発見などが含まれる.:メダカを彩色背地に長時間適応させた場合の形態学的体色変化に神経の存在が関与することを示し得た。長時間の背地適応は、黒色素胞自体の神経伝達物質、ホルモンに対する反応性にも大きな影響を与える。この現象も神経の存在・活動に起因すると結論した。ナマズ目の魚類で、黒色素胞にメラノソームの凝集を仲介するムスカリン型アセチルコリン受容体をもつものが多く存在する。今回、コイ目、コイ科のZacco属の2種で、メラノソーム凝集性のムスカリン型アセチルコリン受容体をもつ黒色素胞が存在することを見いだした。この結果は魚類の系統進化の解明に手がかりを与えるものとなると期待される。ネオンテトラ、カージナル・テトラの腹部の赤色が概日的な色彩変化を示し、昼間の鮮やかな赤色が暗所では失われ、かなり透明化することを観察し、これが松果体からのメラトニンの分泌の増加による赤色素胞内のエリスロソームの凝集によるものであると結論した。なお、この論文では個体レベルの皮膚色がマルセル色票系を用いて記載された最初の例である。エンドセリン(ET)は哺乳類の内皮細胞由来の、強力な血管平滑筋収縮性ペプチドである。ヒト/ブタET-1を用い、魚類の黒色素胞の対する強力な色素凝集作用を検出した。哺乳類のET-1の受容体の特異的阻害剤のBQ-123を含む各種の色素運動関係の受容体の阻害剤はET-1の作用の影響を与えなかった。従って、その受容体は哺乳類のものとはかなり性質の異なったものと推論された。ティラピア由来の2種類のプロラクチン(tPRL_<177>,tPRL_<188>),およびヒツジのプロラクチン(oPRL)のティラピアの色素胞におよぼす作用を調べた。tPRL_<177>は培養黄色素胞、赤色素胞内の顕著な顆粒拡散を生じた。プロラクチンは黒色素胞のメタノソームを凝集する効果もみられ、魚類の皮膚の黄化を生じるホルモンであることが明らかとなった。
近赤外線吸収スペクトラム解析による非侵襲的歯周検査法の検討

本年度は分光放射照度計のソフトウェアの確認作業と共に新たに購入した赤外線照射機を用い,歯周組織における反射型及び透過型近赤外線吸収スペクトラムの基礎的データの収集を開始したがさらに継続する予定である。1)乾燥頭蓋による歯牙硬組織および歯槽骨の吸収スペクトラムの計測分光放射照度計・ウシオ電機社製USR-40Vを用い乾燥頭蓋を用いて歯牙硬組織および歯槽骨の近赤外線領域における吸収スペクトラムを計測する。本計測機は300nm-1000nmの波長範囲を分解能3nmで計測が可能であり、近赤外線領域も十分な計測能力を持っている。また計測データは接続したPC上に保管し、表計算ソフト等により統計処理を行う。2)ヒト歯周組織における吸収スペクトラムの計測新たに購入した赤外線照射機および上記計測機を用い、ヒト歯周組織の吸収スペクトラムを反射光および透過光により計測する。本計測機のプローブは直径8mmであり、計測部位を移動させながら吸収の変化をみる。歯肉に関しては歯槽骨の裏打ちをもたない歯間乳頭部歯肉と歯槽骨を含む組織の計測を行い、基礎的データを得る予定である本年度は分光放射照度計のソフトウェアの確認作業と共に歯周組織における反射型近赤外線吸収スペクトラムの基礎的データの収集を継続している。1)乾燥頭蓋による歯芽硬組織および歯槽骨の吸収スペクトラムの計測分光放射照度計・ウシオ電機社製USR-40Vを用い乾燥頭蓋を用いて歯牙硬組織および歯槽骨の近赤外線領域における吸収スペクトラムを計測する。また直接入射と折り返し入射のプローブを有しているが本年度は反射型の検討を行っている。2)ヒト歯周組織における吸収スペクトラムの計測上記計測機を用い、ヒト歯周組織の吸収スペクトラムを反射光により計測する。本計測機のプローブは直径8mmであり、計測部位を移動させながら反射吸収をみる。歯肉に関しては歯槽骨の裏打ちをもたない歯間乳頭部歯肉と歯槽骨を含む組織の計測を行い、基礎的データを得る予定である
方解石U-Pb年代測定法のための標準試料及び方解石組織・元素指標の構築

近年、レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析計を用いたウラン(U)-鉛(Pb)年代測定法により、方解石を主とする炭酸塩鉱物の年代測定が試みられている。しかしながら、これまでにU-Pb年代測定法が確立されているジルコンと比べ、方解石は十分に標準試料が準備されていない。また、鉱物の組織観察や元素濃度から形成環境を推定できる指標がなく、その構築が急がれる現状にある。本研究では、炭酸塩鉱物のU-Pb年代法に適用できる標準試料を作成し、U-Pb年代測定に適用可能な方解石の組織・元素指標を新たに構築することで、より精度の高い方解石U-Pb年代測定を可能とする。
注意欠陥/多動性障害における注意機能特性の比較認知科学的解明と診断の確立

本研究は、ヒトとサルを対象として、発達障害の認知特性を解明すると同時に診断法の確立を目的とした。近赤外分光法は主にヒトの脳活動計測に用いられる手法であるが、これをサルに応用することに成功した。これにより、今後はヒトと動物モデルでの直接的な比較が可能となり、発達障害の生物学的背景の解明が進むと期待される。また、発達障害児の毛髪中のストレスホルモン量を測定し、認知特性との関連を調べることにより、発達障害で見られる一部の認知機能障害は慢性的ストレスによる二次的な障害であることを見出した。この発見は、今後の発達障害のより的確な診断に大きく貢献すると期待される。注意欠陥・多動性障害(ADHD)の障害の認知的基盤は未だ明らかではない。ADHD児の行動パターンが前頭連合野損傷者でみられる脱抑制や実行機能障害に酷似していること、ドーパミンなどのカテコールアミンは前頭連合野に多く、またその変化は前頭連合野の機能発現に大きく影響することなどからはたつ初期に前頭連合野で生じたカテコールアミン作動系の慢性的な変化と不全がこの障害の主要因ではないかと考えられる。そこで「ADHDは発達初期に前頭連合野で生じたカテコールアミン作動系の慢性的な変化による実行機能障害である」という仮説を立て、マカクザルとヒトを対象としてこれを検証し、認知特性を解明すると同時に診断法の確立を目的とする。初年度においては、視覚性作動記憶課題による「作動記憶」の検討を当初予定していたが、視覚性作動記憶課題の結果のみをサルとヒトとで比較することによりADHDに関連する認知基盤を解明するのは困難であるため、生物学的な指標(バイオマーカー)を同時に検討することとした。そのようなバイオマーカーの1つとして、近赤外分光法(NIRS)を用いて、作動記憶などの認知課題遂行中に見られる大脳皮質神経活動の計測を行うこととした。また、とりわけADHDにおいてはその認知機能が障害を起因とするものか、障害を持つことにより生じる生活上の過度な慢性的なストレスによる2次的なものなのかの判断が難しい。このため、毛髪中に蓄積されるストレスホルモンの計測をELISA法を用いることにより計測し、慢性的なストレスレベルの指標とし、認知課題成績との相関関係をとることにより判断を行うこととした。これらの研究手法確立に終始し、主にニホンザルを用いた実験を行うために、モンキーチェアに対する訓致ならびに心理課題に対してのトレーニング、NIRS計測装置のサルへの応用のための工夫を行った。また、ELISA解析装置のセットアップを行った。注意欠陥・多動性障害(ADHD)の障害の認知基盤は未だ明らかではない。ADHD児の行動パターンが前頭連合野損傷者でみられる脱抑制や実行機能障害に酷似していること、ドーパミンなどのカテコールアミンは前頭連合野に多く、またその変化は前頭連合野の機能発現に大きく影響することなどから発達初期に前頭連合野で生じたカテコールアミン作動系の慢性的な変化と不全がこの障害の主要因ではなかと考えられる。2年目となる本年度では、初年度に行ったニホンザルでの実験をさらに進展させるとともに、ヒトでの実験も開始した。具体的には、ニホンザルでの心理課題遂行のために必要であるモンキーチェアに対する訓致が終了し、予備実験となる視覚刺激(サル、ヘビ、植物、食べ物の4つのカテゴリ分けされた写真の提示)に対する大脳皮質活動の反応を近赤外分光法(NIRS)を用いて記録を行った。その結果、これらのカテゴリに特異的な活動変化のパターンが前頭連合野に見られるといったこと見出した。また、サルでの実験と平行して、ヒトでの予備実験を開始した。ADHD児のみでは被験者数が足りないので、より広義の発達障害と診断(ADHD、自閉症スペクトラム等)された児童を対象に、予備実験を行った。作業記憶課題を含む、3種類の認知課題を行ってもらい、ELISA法により計測した毛髪中のストレスホルモン量との相関を調査した結果、空間作業記憶の課題成績とストレスホルモンとの間に有意な相関が見出された。注意欠陥・多動性障害(ADHD)の障害に認知的基盤は未だ明らかではない。ADHD児の行動パターンが前頭連合野損傷者でみられる障害に酷似していること、ドーパミンなどのカテコールアミンの変化は前頭連合野の機能発現に大きく影響することなどから「ADHDは発達初期に前頭連合野で生じたカテコールアミン作動系の慢性的な変化による実行機能障害である」という仮説を立て、マカクザルとヒトを対象としてこれを検証し、認知特性を解明すると同時に診断法の確立を目的とする。初年度は、ニホンザルでの近赤外分光法(NIRS)を用いた脳活動計測セットアップと毛髪中に蓄積されるストレスホルモン計測解析装置のセットアップを行った。本年度はこれらを用いて、研究を推進した。ニホンザルでは、ヘビ、花、食物、動物(ヘビ、サル以外)の4つのカテゴリーの視覚刺激を提示し、大脳皮質からの脳活動を計測したところ、カテゴリーに特異的な脳活動が前頭連合野で見られた。この結果をもとに前頭連合野でのカテコールアミン投射を破壊したADHDモデルでどのように変化しているかを今後調査する。一方、ヒト発達障害児の実験では、その症状から社会的な適応ができないことでおきる慢性ストレスと認知機能との関連を調査した。

その結果、空間作業記憶と慢性ストレスレベルに有意な相関が見られたが、非空間性作業記憶や行動柔軟性といった認知機能との相関は見られなかった。このことから発達障害で見られる認知機能障害の一部は二次的な慢性ストレスの影響によるものが大きいことを見出した。この結果は、ADHD児での認知機能特性とストレスとの関連ならびに診断に有用な知見をもたらすと考えられる。本研究は、ヒトとサルを対象として、発達障害の認知特性を解明すると同時に診断法の確立を目的とした。近赤外分光法は主にヒトの脳活動計測に用いられる手法であるが、これをサルに応用することに成功した。これにより、今後はヒトと動物モデルでの直接的な比較が可能となり、発達障害の生物学的背景の解明が進むと期待される。また、発達障害児の毛髪中のストレスホルモン量を測定し、認知特性との関連を調べることにより、発達障害で見られる一部の認知機能障害は慢性的ストレスによる二次的な障害であることを見出した。この発見は、今後の発達障害のより的確な診断に大きく貢献すると期待される。現在までの達成度はおおむね順調といえる。その理由として、(1)サルでの心理実験にはモンキーチェアの訓致などトレーニングに多大な時間を要するが、現在、3頭のニホンザルを対象にモンキーチェアの訓致が終了した。(2)ヒト用に開発された光トポグラフィー計測装置をマカクザルに使用できるように工夫を行い、視覚刺激に対する脳活動の反応を計測した。(3)発達障害児を対象に心理課題の予備実験を開始した。(4)ELISA法を用いてのストレスホルモン計測を実際に発達障害児を対象に行った。27年度が最終年度であるため、記入しない。実験心理学今後の推進方策としては、現在継続中の実験を本研究の最終目標である、作業記憶課題作業中のサルの大脳皮質神経活動を計測し、ADHD児を含めたヒトでの同様の心理課題作業中の脳活動計測との比較に向けて、さらに推進していく。そのためにまず、(1)ヒト用に開発された光トポグラフィー計測装置をニホンザルに使用し、作業記憶課題のトレーニングを開始し、作用記憶課題遂行が可能となった段階で光トポグラフィーによる作業記憶関連脳活動計測を行う。(2)ヒトでの予備実験の被験者数(とりわけADHD児)を増やし、また比較対照となる健常児でも実験を行う。(3)作業記憶課題をヒト健常児とADHD児で行ってもらい、光トポグラフィーを用いて脳活動計測を行う。(4)健常児とADHD児からの毛髪サンプルの採取し、ELISA解析によるホルモンレベルの測定を行う。その理由として、(i)サルでの心理実験にはモンキーチェアの訓致などトレーニングに多大な時間を要するが、現在、3頭のニホンザルを対象にモンキーチェアの訓致ならびに心理課題のトレーニングを行い、順調に進行中である。(ii)ヒト用に開発された光トポグラフィー計測装置をマカクザルに使用できるように工夫を行い、安静時での脳活動計測が出来るようになったので安静時での脳活動計測が出来るようになった。
肺炎球菌莢膜糖鎖ワクチンに対する免疫記憶成立のメカニズム解析

肺炎球菌莢膜糖鎖ワクチン(PneumoVax23)の投与を受けた被験者においては、IgM陽性記憶細胞集団中に、投与された糖鎖を特異的に認識する抗体を産生するB細胞クローンが誘導されることが分かっている。今回マウス腹腔内に肺炎球菌血清型3莢膜糖鎖(PPS3)を投与したところ3日後に多重反応性のB細胞の増加が見られ、7日後までに特異的なクローンが選択されていることが分かった。このことよりPPS3は免疫初期においてはTI-1型の活性を有し免疫記憶の成立に関与している可能性が考えられた。肺炎球菌莢膜糖鎖ワクチン(PneumoVax23)の投与を受けた被験者においては、IgM陽性記憶B細胞集団中に、投与された糖鎖を特異的に認識する抗体を産生するB細胞クローンが誘導され、その抗体が細菌への免疫応答に重要な役割を担うことが推測されている。そこで、マウスへの糖鎖ワクチン投与によって(1)免疫記憶成立が起こっているか?(2)誘導される抗体が肺炎球菌の感染予防として機能しうる抗体であるか?の疑問点の解明を目的とし本研究を計画した。<抗PPS抗体のBCR遺伝子を単独産生する遺伝戸改変マウスの作製>in vivoでのPPS特異的B細胞の分化成熟の解析のために、これら抗PPS抗体のBCR遺伝子を単独産生する遺伝子改変マウスの作製を計画した。これまでに、PPSを腹腔内投与後、3日目の脾臓から、ハイブリドーマ法により得られた抗体産生細胞4クローンより、抗体遺伝子cDNAをクローニングした。軽鎖については、3クローンはラムダ鎖であり、1クローンはカッパー鎖であったので、カッパー鎖(Vkgj38c-Jk1)トランスジェニックマウスを作製し、安定発現系統を繁殖中である。重鎖については、2種類の重鎖(Vh2-9-1DPS2.x-Jh1)、(Vh10.2b-DELi6.2-Jh2)をJh遺伝子座にノックインするためのターゲティングベクターを作製した。そこで、マウスへの糖鎖ワクチン投与によって(1)免疫記憶成立が起こっているか?(2)誘導される抗体が肺炎球菌の感染予防として機能しうる抗体であるか?の疑問点の解明を目的として本研究を計画した。これまでにPPSを腹腔内投与後、3日目の脾臓からハイブリドーマ法にて特異的抗体産生ハイブリドーマ4クローンを取得している。in vivoでのPPS特異的B細胞の分化成熟の解析のために、これら抗PPS抗体のBCR遺伝子を単独産生する遺伝子改変マウスの作製を遂行した。昨年度までに、軽鎖kappa(Vkgj38c-Jk1)トランスジェニックマウスを作製し繁殖中である。今年度は、2種類の重鎖(Vh2-9-1DPS2.x-Jh1)、(Vh10.2b-DEL16.2-Jh2)をJh遺伝子座にノックインするためのターゲティングベクターを用いて、C57BL/6由来のES細胞を培養し、組換え体を取得した。胚盤胞インジェクションを行い、キメラマウスを作製したが、これまでに生殖系列移行を起こした個体は確認できなかった。現在、培養条件などの検討を行っている。新規ES細胞の購入、再取得を計画している。肺炎球菌莢膜糖鎖ワクチン(PneumoVax23)の投与を受けた被験者においては、IgM陽性記憶B細胞集団中に、投与された糖鎖を特異的に認識する抗体を産生するB細胞クローンが誘導され、その抗体が細菌への免疫応答に重要な役割を担うことが推測されたため検証する研究を行った。まず、マウスに肺炎球菌莢膜糖鎖血清型3(PPS3)を腹腔内投与したところ3日目の脾臓内で特異的抗体産生細胞数が増加することを見つけた。そこから特異的抗体産生ハイブリドーマ4クローンを取得した。in vivoでの特異的B細胞の分化成熟の解析のために、これら抗PPS3抗体のBCR遺伝子を単独産生する遺伝子改変マウスの作製を遂行した。軽鎖kappa(Vkgj38c-Jk1)トランスジェニックマウスを作製し、重鎖については2種類の重鎖(Vh2-9-1DPS2.x-Jh1)、

(Vh10.2b-DEL16.2-Jh2)をJh遺伝子座に組換えたES細胞を取得した。現在キメラマウスの作製を進行中である。さらに、免疫後3日目を抗原暴露によって活性化したB細胞の運命決定の時期と考え、活性化マーカーでありかつ胚中心の明調域に高発現するCD83に注目した。CD83は活性化によって発現が誘導され、リガンド分子は未知であるが、抗CD83抗体の投与によりT細胞非依存性抗原に対する応答(IgM)がT細胞依存応答(IgM→IgG)へと変化することが報告されているので、記憶B細胞の分化成熟過程への関与が考えられる。そこでそのリガンド分子の探索を行ったところ、CD83が結合するある特定の細胞集団を同定することに成功した。今後は、(1)CD83リガンド分子の同定と結合細胞群の形質解析と、(2) IgM陽性記憶B細胞の分化成熟過程の解析のために、特異性が既知なクローンの選択機序をモニターできるPPS3特異的BCRマウスの作製を計画している。本年度は、重鎖遺伝子ノックインマウスの作製に集中し実験を遂行した。組換え体ES細胞の取得およびキメラマウスの作製には成功したが、生殖系列移行個体が得られなかった。そのため、進行状況については当初の計画からやや遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。ES細胞を新たに購入し直し、ターゲッティングベクターについても、ランダムインテグレーション選択遺伝子をチミジンキナーゼからジフテリアトキシンに変更し、組換え体取得を再度行う予定である。
巨大環状ポリアレーンおよび巨大環状ポリヘテロアレーンの反応集積化による合成

本研究は、申請者がこれまでに展開してきた研究を基礎とし、申請者の開発した反応の中で特に同一時空間反応集積化および時間的反応集積化を用いた合成反応に着目してその反応を改良し、巨大環状ポリアレーンおよび巨大環状ヘテロポリアレーンを高効率的に合成することを目的としている。このような研究の目的を実現するために、平成23年度においも平成22年度と同様にLipshutz cuprateの電子移動酸化および環状反応を用いて比較的小さな鎖状オリゴアレーンおよび鎖状オリゴヘテロアレーンを同一時空間反応集積化または時間的反応集積化を用いて合成した。また、ベンザイン前駆体を中間体に経るテルフェニルの合成は、込み合った分子骨格を合成できるので、本研究でさらに多重置換体の合成に応用した。さらに、鎖状オリゴヘテロアレーンとしては、ジチエノフランおよびジチエノピロールの効率的合成を検討した。また、平成23年度には、Lipshutz cuprateの電子移動酸化を用いる巨大環状ポリアレーンおよび巨大環状ヘテロポリアレーンの合成も計画していたので、温和な反応と考えられるLipshutz cuprateの電子移動酸化条件で、新たに導入した官能基が反応を妨げるか否かを先ず調べ、目的とした巨大環状ポリアレーンおよび巨大環状ヘテロポリアレーンの合成に取り組んだ。その結果、幾つかの巨大環状分子が合成できたので、その構造・性質および機能の関係を調べた。特に、本研究では自己組織化によってナノ構造を形成する巨大環状分子を構築することが目的であるから、その特異な構造の解析と、機能材料としての有用性についても調べた。本研究ではLipshutz cuprateの電子移動酸化を用いる大環状化合物の合成を検討した。また、環状ポリアレーンは安定な有機電子材料として使用でき、さらに環状ヘテロポリアレーンは、その構造と酸化還元特性および界面における配列制御という点でそのナノエレクトロニクスにも興味が持たれているので、合成の方法論的有用性ばかりでなく、生成物の物性面の有用性も研究した。以上の目的に沿って、Lipshutz cuprateの電子移動酸化を用いて6個のオクチル基を有する環状ノナフェニレンを合成し、さらにこのノナフェニレンからトリフェニレン三量体を合成して、その特異な自己集積能について調べた。合成したトリフェニレン三量体は中央に[18]アヌレン環を有する縮合多環ベンゼン系であるから、ナノ相分離によって溶液中で会合体を形成したり、固体状態でナノ集積体の生成が期待できる系である。今回合成した化合物は、ベンゼン環とオクチル基のみから成り立っているトリフェニレン三量体であるが、トルエンなどの無極性溶媒中で会合し、固体状態でナノファイバーを形成することを見出した。また、2,4,7-トリニトロフルオレノン(TNF)と固体状態でミクロサイズの赤色球状1:3CT錯体を生成した。そこで、電子顕微鏡(TEM)によってその構造を調べたところ、分岐構造が最初に生成し、それがデンドリマーを形成して最終的にミクロボールとなることがわかった。このミクロボールの生成機構は機能性デンドリマーの構築に適用できるので、ナノてクロノロジーとして有用なものである。
超短光パルスを用いたピコ秒剪断音響波パルスの生成・検出とその応用

ピコ秒時間幅の音響波パルスを用いて、物質のナノメートル内部構造やピコ秒時間域の電子と格子のダイナミクスを調べられる。特に、音響波パルス生成・検出に超短光パルスを用いるピコ秒レーザー音響法と呼ばれる方法は、多層薄膜構造の各層膜厚と弾性定数の測定や、物質中の超高速光励起キャリアダイナミクスの研究に活用されている。従来この方法では、試料の対称性による制約のために主として縦波音響波のみが用いられてきたが、縦波音響波に加えて剪断音響波を用いるならば、より広範な種々の物性が調べられる。このようなピコ秒剪断音響波発生・検出技術を開発し、これを様々な材料・構造評価や物性研究へ応用することを目的に以下の研究を行った。1.Zn単結晶およびGaAs単結晶の低対称性面上にSiO2薄膜を形成した試料を用いて、斜め入射プローブ光学系を用いたレーザーピコ秒音響波発生・検出の実験を行った。不均一媒質に斜め入射する光の散乱理論を構築し、これを用いた定量的解析により光弾性定数テンソル、超音波減衰定数、電子格子相互作用定数などの様々な物理量を得た。2.液体中のピコ秒超音波伝播を測定するための手法を開発し、Cr薄膜やGaAs単結晶で発生された数100GHz領域の音響波が水およびグリセロール中を伝播する様子の観測と解析を行った。3.斜め入射プローブ光学系の応用として、ピコ秒超音波法において表面変位成分に起因する信号のみを抽出する測定法を開発し、その検証実験を行った。4.異方性を持つ不均一な媒質中における音響波伝播の理論を構築した。5.ピコ秒超音波法を用いて試料表面をマッピングするための2次元走査技術を開発し、異方性を持つ銅単結晶および人工的に作製した周期構造(フォノニック結晶)表面を伝播する表面波の観測と解析を行った。特に、音響波パルス生成・検出に超短光パルスを用いるレーザーピコ秒音響法と呼ばれる方法は、多層薄膜構造の各層膜厚と弾性定数の測定や、物質中の超高速光励起キャリアダイナミクスの研究に活用されている。従来この方法では、試料の対称性による制約のために主として縦波音響波のみが用いられてきた。縦波音響波に加えて剪断音響波を用いるならば、より広範な種々の物性が調べられ、レーザーピコ秒音響法の有用性が大きく増大するだろう。本研究では、このようなピコ秒剪断音響波発生・検出技術を開発し、これを様々な材料・構造評価や物性研究へ応用する。剪断音響波パルス生成・検出の基本技術の開発のために以下の研究を行った。1.Zn単結晶およびGaAs単結晶の低対称性面上にSiO2薄膜を形成した試料を用いて、斜め入射プローブ光学系を用いたレーザーピコ秒音響波発生・検出の精密な実験を行った。測走結果の走量的な解析のために不均一媒質に斜め入射する光の散乱理論を構築し、解析を進めている。2.関連技術として、液体中のピコ秒超音波伝播を測定するための手法を開発し、Cr薄膜で発生された数100GHz領域の音響波が水中を伝播する様子を観測した。4.ピコ秒超音波法を用いて試料表面をマッピングするための2次元走査技術を開発した。

ピコ秒時間幅の音響波パルスを用いて、物質のナノメートル内部構造やピコ秒時間域の電子と格子のダイナミクスを調べられる。特に、音響波パルス生成・検出に超短光パルスを用いるレーザーピコ秒音響法と呼ばれる方法は、多層薄膜構造の各層膜厚と弾性定数の測定や、物質中の超高速光励起キャリアダイナミクスの研究に活用されている。従来この方法では、試料の対称性による制約のために主として縦波音響波のみが用いられてきた。縦波音響波に加えて勢断音響波を用いるならば、より広範な種々の物性が調べられ、レーザーピコ秒音響法の有用性が大きく増大するだろう。本研究では、このようなピコ秒勢断音響波発生・検出技術を開発し、これを様々な材料・構造評価や物性研究へ応用する。剪断音響波パルス生成・検出の基本技術の開発のために以下の研究を行った。1.Zn単結晶の低対称性面上にSiO2薄膜を形成した試料に対する斜め入射プローブ光学系を用いたレーザーピコ秒音響波発生・検出の精密な実験結果を定量的に解析するための、不均一媒質に斜め入射する光の散乱理論を発展させた。現在この結果を論文投稿すべく準備をすすめている。2.GaAs単結晶の低対称性面を用い数10GHz領域の音響波が水およびグリセロール中を伝播する様子を観測する予備実験を行った。3.異方性を持つ不均一な媒質中における音響波伝播の理論を構築した。この成果は既に専門誌に投稿・受理され現在印刷中である。4.ピコ秒超音波法を用いて試料表面をマッピングするための2次元走査技術を開発し、異方性を持つ銅単結晶および人工的に作製した周期構造(フォノニック結晶)表面を伝播する表面波の観測を行った.ピコ秒時間幅の音響波パルスを用いて、物質のナノメートル内部構造やピコ秒時間域の電子と格子のダイナミクスを調べられる。縦波音響波に加えて剪断音響波を用いるならば、より広範な種々の物性が調べられ、レーザーピコ秒音響法の有用性が大きく増大すると考えられる。本研究では、このようなピコ秒剪断音響波発生・検出技術を開発し、これを様々な材料・構造評価や物性研究へ応用する。1.Zn単結晶の低対称性面上にSi02薄膜を形成した試料に対する斜め入射プローブ光学系を用いたレーザーピコ秒音響波発生・検出の精密な実験結果を定量的に解析するための、不均一媒質に斜め入射する光の散乱理論を完成した。この理論を用いると多層薄膜構造の各層の光弾性テンソルの各成分、超音波減衰、電子格子相互作用定数などの各種物理定数を定量的に評価できることを示した。2.GaAs単結晶の低対称性面を用い数10GHz領域の音響波が水およびグリセロール中を伝播する様子を観測し、その結果をフォノン物理学国際会議にて発表した。