hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ペプチドホルモンの成熟過程におけるC末端アミド化酵素の精製と反応機構の解明

このことは単一の酵素が条件によって異なる至適pHをもつということを示唆しており,大変興味深い.現在我々は,ラット脳から本酵素をSDS-PAGE上12本のバンドにまで精製することができた(うち一本は56Kのアミド化酵素).しかし, Cu^<++>やアスコルビン酸に対する要求性が各ステップで変化してゆく事実を見い出しており,これがどの様な理由に基くものであるのかを検討中である.またこの反応がascorbate無しでも起ることから,この酵素はoxidase的にも,あるいはoxygenase的にも機能しうるのではないかという仮説を提唱している.多くのペプチドホルモンはC末がアミド化されており、この構造が生理活性の発現に必須である。C末アミド化に与る酵素として,Bradburyらは、D-Tyr-Val-Gly(d-MSHのC末アナログ)をD-Tyr-Val-M-I_2に転換する活性をブタ脳下垂体に見い出した。しかし多様なペプチドホルモンのアミド化に単一の酵素が与っているのか、それとも或る程度の基質特異性をもつ酵素群が機能しているのか明らかではなかった。そこで我々は、D-Tyr-Val-Glyの他に、D-Tyr-Asm-Gly及びD-Tyr-Leu-Gly(VIPのC末アナログ)を用い、ラットの脳、脳下垂体、腸のアミド化活性を検討した。これらの臓器には、3種の基質をそれに対応するアミドに転換する活性があること、更にkm値、至適pH及びdesamideVIP-glyによる阻害実験の結果から、脳、脳下垂体、腸には極めて性質の類似しているアミド化酵素が機能していることを明らかにした。一方、我々はこの酵素がpH7とpH8,5の2点にpH optimumを持つことを見い出し、両pHに留意しつつラット脳から本酵素を部分精製した所、分子量36,000の蛋白がpH8,5に至適pHをもつアミド化酵素(pH8,5酵素)であること、このものに、それ自身ではほとんど活性のない分子量41,000の蛋白を加えると、中性pHにおける活性が招来されることを知った。即ち、粗酵素標品でみられた2点に至適pHをもつpH profileは、両蛋白が適当な比で存在している結果であると判断された。更にショ糖密度勾配遠心法によって、両蛋白とも分泌顆粒内に局在していることが知らされた。アミノド化反応の場である分泌顆粒は、pH5,5-6に保たれている。従って両蛋白の協同作用によって、アミド化反応が効率よく進行している可能性が示唆された。アミド化酵素の至適pHについては、なお議論のある所であり、我々の見い出した事実は、この問題の解決に手がかりを与えるものと思われる。
虚血肢への血管新生を目的とした遺伝子治療の基礎

本研究は慢性虚血肢に対する新しい血管新生療法として、アデノウイルスベクターを用いたex vivo法によるbasicfibroblast growthfactor (bFGF)遺伝子の遺伝子導入法について検討した。動物モデルは治療的血管新生療法研究において最も使われることの多いラビット下肢慢性虚血モデルを用い、実験の21日前に予め日本白色ラビット(3-3.5kg)の左大腿動脈を全長にわたり切除して虚血状態を作成した。同時に同一個体より採取した皮膚片より線維芽細胞を分離培養し、実験前日にこの培養線維芽細胞に20pfu/cellの濃度でbFGF遺伝子組み込みアデノウィルス(第一世代)を感染させた。このbFGF遺伝子にはIL-2の分泌シグナルが付加されており、遺伝子導入された細胞はbFGF蛋白を細胞外に分泌するようになる(in vitroの実験で確認済)。この遺伝子導入された線維芽細胞を虚血側の内腸骨動脈より動脈注射しこれを治療群とし、対照群はLacZ遺伝子を組み込んだアデノウィルスを用いて同様の実験を行った。まず線維芽細胞動注前後で下肢血圧の有意な低下は認められなかった。また予備実験として線維芽細胞をIndium-111でラベルし動注して投与細胞の体内分布を検討したが、線維芽細胞は左大腿部と下腿部に有意に集積し、他部位における有意な集積はなかった。実験28日後,下肢血圧測定、血管造影(angiographic score)、内腸骨動脈血流量測定の後、ラビットを殺処分としサンプルを採取し大腿部筋組織内の毛細血管密度を計測した。治療群では下肢血圧、angiographic score、内腸骨動脈血流量、毛細血管密度のいずれも対照群と比べ有意な改善を示し、この治療法は虚血状態の治療として有効であることが示唆された。癌研究所化学療法センター分子治療部にて、遺伝子導入細胞内にのみbasicfibroblast growthfactor(bFGF)を発現するvector(AxCAJSbFGF)、遺伝子細胞外にBFGFを分泌発現するvector(AxCAMAssbFGF)の開発に成功した。以上2種のadenovirus vectorによる血管壁細胞への遺伝子組込み、遺伝子導入細胞の分子生物学的評価を東京大学血管外科学教室で行った。同時にウサギ下肢血行障害モデルを作製し、遺伝子導入細胞投与による側副血行路の発達の評価を開始した。以下に現在までの結果を示す。(1)日本白色ウサギ(雄、2.5-3.0kg)より真皮、頸静脈を採取後、primary culturcした線維芽細胞、平滑筋細胞に上記bFGF分泌型、bFGF非分泌型のadenovirus vectorを導入し、各細胞群に対する各導入遺伝子の発現効率(bFGF発現定性)及び、導入細胞の発現bFGFによる増殖を比較検討した。ウサギ平滑筋細胞、線維芽細胞1.0×10^7個に20pfu/cellの濃度でvectorを導入した。各vectorの導入率はともに100%であった。非分泌型vector導入細胞群では、導入後28日目間すべての時期で細胞内での有効なbFGF発現と、細胞培養液中での微量bFGF発現を認めた。分泌型vector導入細胞詳では、非分泌型と比較して細胞培養液中の有意に多量のbFGF発現が認めた。また、導入細胞の増殖比較試験においては両vector導入細胞群間での有意差は認められず、ともに非感染細胞と比較して5日間で2倍数の細胞増殖を示した。以上より、動物モデルに対する遺伝子導入細胞投与に適するのは、bFGF分泌型vectorが適当と判断した。

今後、ウサギ下肢血行障害モデル(片側外腸骨動脈大腿動脈膝窩動脈切除モデル)の虚血側内腸骨動脈にvector導入細胞を動脈内投与し、LacZ組込みvector導入細胞投与群との比較において、血管撮影、下腿動脈圧測定、内腸骨動脈内血流量測定、下腿筋の組織学的検討による虚血肢の側副血行路の発達を証明する予定である。昨年度の報告書内で、我々はbFGF分泌型アデノウィルスベクター(AxCAMAssbFGF)をウサギ線維芽細胞に導入し、導入細胞から充分な活性度を有するbFGFの細胞外への発現を認めたことを記載した。その後、導入細胞を用いてのウサギ下肢慢性虚血モデルにおける側副血行路の発達評価の現在までの状況を以下に示す。(1)下肢慢性虚血モデルの作製・ウィルスベクター導入と投与日本白色ウサギ(雄,3.0-3.5kg)の片側大腿部の鼠径靱帯膝部に切開をおき大腿動脈を完全切除することにより大腿部への血行が内腸骨動脈からの側副血行路のみに依存するモデルを作製すると同時に、皮膚切片を採取し線維芽細胞の初代培養を行った。培養細胞が100mm dishにてconfluentな段階(5×10^6個以上)を確認し、手術後20日目にAxCAMAssbFGFまたはAxCALacZを導入した(20pfu/cell)。ウィルス導入24時間後(手術後21日目)に左総頚動脈より3-Frカテーテルを患側内腸骨動脈内に留置し導入細胞を動脈内投与した。(2)血管新生の評価法A;Calf blood Pressure Ratioモデル作製直後、導入細胞投与前後、投与後28日目に両側下腿後脛骨動脈収縮期動脈圧比を計測する、B;Angiographic Score導入細胞投与後28日目に患側内腸骨動脈造影を施行し大腿内側部での側副血行路発達を評価する、C;Blood Flow内腸骨動脈造影施行直前にFlo-wireを内腸骨動脈内に留置し安静時/最大内腸骨動脈流量を計測する、D;Capillary Density動脈撮影後に患側内転筋を採取し凍結切片をアルカリフォスファターゼ染色し検鏡する。(3)現況上記ADの方法を用いてAxCAMAssbFGF群/AxCALacZ群各10羽にて比較する予定である。本研究は慢性虚血肢に対する新しい血管新生療法として、アデノウイルスベクターを用いたex vivo法によるbasicfibroblast growthfactor(bFGF)遺伝子の遺伝子導入法について検討した。動物モデルは治療的血管新生療法研究において最も使われることの多いラビット下肢慢性虚血モデルを用い、実験の21日前に予め日本白色ラビット(3-3.5kg)の左大腿動脈を全長にわたり切除して虚血状態を作成した。同時に同一個体より採取した皮膚片より線維芽細胞を分離培養し、実験前日にこの培養線維芽細胞に20pfu/cellの濃度でbFGF遺伝子組み込みアデノウイルス(第一世代)を感染させた。このbFGF遺伝子にはIL-2の分泌シグナルが付加されており、遺伝子導入された細胞はbFGF蛋白を細胞外に分泌するようになる(in vitroの実験で確認済)。
膵癌間質細胞の腫瘍免疫における新しい役割の解明とその応用による膵癌治療の新基軸

膵星細胞(PSCs)において、Toll Like Receptorのいくつかのサブタイプが発現していることを確認した。また膵癌バルク組織からのmRNA解析で、FAS高発現群では術後補助療法を行っていない場合予後不良となることを認めた。さらにPSCにおいてリンパ球の分化を示す抗原CD10を発現しているsubtypeは、腫瘍の悪性度に寄与していることを明らかにした。このPSCsのsubtype探求はさらに進み、CD271を発現しているPSCsが癌細胞への抵抗性因子である可能性と、CD146を発現しているPSCsが癌細胞の浸潤を抑制している可能性を見出した。また、腫瘍からのマクロファージ分取を磁気分離装置を用いて行い、将来的にこのマクロファージと間質細胞による癌細胞の制御機構解明によって、間質標的特異的新規治療へと進んでいくことが期待できた。腫瘍性病変は多種多様な細胞集団から構成されているが、従来の癌研究は腫瘍細胞を中心として進められてきた。しかし膵癌においては腫瘍の大部分を細胞外基質・間質細胞で占められており、膵癌の悪性形質を語る上で間質細胞の影響は無視できない。また、免疫細胞と癌細胞との関係は広く研究されているが、その作用に間質が関与するか否かという点は今まで調べられてこなかった。膵癌間質にあり線維化反応の主要因とされている膵星細胞は、癌細胞以上に免疫細胞と近い位置に存在し、また豊富なケミカルメディエーターを分泌するため、腫瘍免疫に及ぼす影響は非常に大きいと考えられる。以上より我々は癌間質と腫瘍免疫との関係を調べるに至った。まず、膵星細胞においてToll Like Receptorのいくつかのサブタイプが発現していることを確認した。また膵癌バルク組織から抽出したmRNAの発現解析で、免疫細胞・間質細胞間の相互アポトーシスにかかわるFASの発現を確認し、さらにFAS高発現群では、術後補助療法を行っていない場合予後不良となることを発見した。これは術後補助療法を行うことで低発現群と同程度の予後になることも判明した。また別に、"乳癌の間質に発現が認められその予後に関わるとされている炎症細胞マーカー"が、膵癌間質でも同様に、間質に浸潤する炎症細胞で発現していることを、免疫組織染色で明らかにした。これは炎症細胞が膵間質におよぼす影響により膵癌の進展が左右される可能性があり、非常に興味深い。さらに膵癌間質にターゲットを絞ったマイクロダイセクションにより、従来の癌細胞に発現している分子ではなく、間質特異的に発現を認める分子や、炎症細胞と膵星細胞との相互作用を解析している。これにより間質標的特異的新規治療の足がかりとなるデータを得られると考えられる。さらに膵星細胞においてCD10を発現しているsubtypeは腫瘍の悪性度に寄与していることを明らかにした。これはリンパ球の分化を示す抗原を発現している膵星細胞が腫瘍免疫を制御している可能性を示唆している。これにより腫瘍免疫制御の観点から間質標的特異的新規治療の足がかりとなるデータを得られると考えられる。

腫瘍性病変は多種多様な細胞集団から構成されているが、従来の癌研究は腫瘍細胞を中心として進められてきた。しかし膵癌においては腫瘍の大部分を細胞外基質・間質細胞で占められており、膵癌の悪性形質を語る上で間質細胞の影響は無視できない。また、免疫細胞と癌細胞との関係は広く研究されているが、その作用に間質が関与するか否かという点は今まで調べられてこなかった。膵癌間質にあり線維化反応の主要因とされている膵星細胞は、癌細胞以上に免疫細胞と近い位置に存在し、また豊富なケミカルメディエーターを分泌するため、腫瘍免疫に及ぼす影響は非常に大きいと考えられる。以上より我々は癌間質と腫瘍免疫との関係を調べるに至った。昨年度までに膵星細胞においてToll Like Receptorのいくつかのサブタイプが発現していることを確認、膵癌バルク組織から抽出したmRNAの発現解析で免疫細胞・間質細胞間の相互アポトーシスにかかわるFASの発現を確認し、さらにFAS高発現群では術後補助療法を行っていない場合予後不良となることを発見した。また、膵星細胞においてリンパ球の分化を示す抗原であるCD10を発現しているsubtypeは腫瘍の悪性度に寄与していることを明らかにした。今年度は膵星細胞のsubtype探求をさらに進め、CD271という神経成長因子受容体の膵星細胞における発現が癌細胞への抵抗性因子である可能性を見出し報告を行った。またCD146陽性膵星細胞が癌細胞の浸潤を抑制している可能性を見出した。また、腫瘍からのマクロファージ分取を磁気分離装置を用いて行った。現在のところ高純度の分離には至っていないが、我々がなしえた膵癌における間質細胞による癌細胞の制御機構解明と、この分離したマクロファージとの関係をさらに探求していくことで今後さらなる腫瘍免疫制御の観点から間質標的特異的新規治療へと進んでいくことが期待できる。膵星細胞のサブタイプ解析を踏まえ、候補となる標的因子の絞り込みを行った。また、臨床データとの相関性も示した。その中で、腫瘍免疫の制御に深く関与する因子の同定を行い、その因子を発現した膵星細胞が膵癌の悪性度に寄与することをin vitro, in vivoの両面で明らかにした。24年度が最終年度であるため、記入しない。膵間質細胞における腫瘍免疫を制御する因子を抑制することで腫瘍の進展にどのような影響を及ぼすか検討する。また、PSC/免疫細胞相互作用に関わる分子を標的とした治療と既存の免疫療法(樹状細胞・活性化感作リンパ球投与)とのcombination therapyの可能性を模索する。
制約条件付き流体方程式と一般化された放物型変分不等式に対する相補性条件の応用

体積制約条件を含む放物型変分不等式に対する可解性とその応用について考察した。劣微分作用素を含む作用素包含式をバナッハ空間に拡張した抽象論を構成したことで、抽象発展方程式として同じ構造を持つ力学的境界条件下もしくは動的境界条件と呼ばれる条件下でのアレンーカーン方程式や、それに類するカーンーヒリアード方程式の体積制約問題に結果を応用することができた。さらに、内部と境界上の体積の和が保存するという「総体積保存則」が方程式の構造上、重要であることが明らかになり、制約条件無しに方程式系そのものが持つ自然な構造として「総体積保存則」を満たすカーンーヒリアード方程式系の導出とその可解性の研究に至った。時間依存のある体積制約条件に対する、抽象発展方程式の可解性の理論を応用し、力学的境界条件下でのAllen-Cahn方程式に領域の内部と境界で体積制約条件を課した問題の可解性について結果を得た。力学的境界条件の構造から、ある適切な条件下では未知関数は領域の内部と境界での積分量の和が保存されるのが自然である。そのため、本研究の課題の1つであるLagrange乗数による相補性条件について、既存の抽象理論を応用し、新たな課題として適応可能な力学的境界条件下での問題について、まずはAllen-Cahn方程式について相補正条件を弱解の定義に採用し、弱解の存在と一意性について考察した。領域の内部と境界で異なるポテンシャルをとる場合を設定し、これらポテンシャルの間に適切な支配不等式を仮定することでより広いクラスを取り扱える設定となっている。二種の金属の相分離を記述するCahn-Hilliard方程式に対して、よく知られている第2種境界条件下でのCahn-Hilliard方程式の取り扱いを基本に、化学ポテンシャルに対してのみ第2種境界条件を課し、相変数には力学的境界条件を課した問題を考察し、化学ポテンシャルの境界条件からくる内部での保存条件は方程式の構造として保ち、境界上での体積保存を付加条件とみる問題を新たに取り上げた。この場合にも相補正条件を弱解の定義に採用し、領域内部の積分量を0とする部分線形空間を基礎空間に選んだ発展方程式の抽象理論を応用することで、弱解の存在を証明することができた。連続依存性については既存の結果を直接適応することができた。この場合、考えられていた相変数の領域内部の積分量に対するLagrange乗数と新たに付加された条件からくる相変数の境界上での積分量に対するLagrange乗数の2つが異なる形で登場する点に注意したい。前年度の研究では、境界上での体積保存条件を付加したCahn-Hilliard方程式の適切性を証明するにあたり、抽象発展方程式とLagrange乗数による手法が用いられた。この研究によって、力学的境界条件の本質として領域の内部と境界上の積分量の和が保存されるという「総体積保存則」が重要な性質であることがあらためて浮き彫りになった。これまでの先行研究で取り扱われてきた力学的境界条件下でのCahn-Hilliard方程式は、相変数には力学的境界条件を、化学ポテンシャルにはNeumann境界条件を課すことが多く、この場合には通常の体積保存則が成立していた。本研究では、これとは異なる「総体積保存則」の構造を持つCahn-Hilliard型の方程式について、既存の発展方程式の抽象理論の枠組みで適切性が議論できるよう、関数空間やPoincare型の不等式を整備し直し、弱解ならびに強解の存在と連続依存性を証明した。退化放物型方程式に対する弱解による接近は古くから考察されてきたが上記のCahn-Hilliard方程式による近似問題を考察した。その極限で退化放物型方程式を特徴付ける方法を提案し可解性を論じた。この手法は境界条件によらず適応可能であり、Neumann境界条件下での問題についても同様な接近が可能なことが分かり、可解性と共にその誤差評価を得た。多価作用素による制約を含むAllen-Cahn方程式に対する力学的境界条件下の問題をLagrange乗数による接近を応用し、解の存在ならびにその特異極限について考察した。総体積保存則の構造を持つCahn-Hilliard方程式に対し弱解と強解の存在、ならびに連続依存性を証明できた。総体積保存則に注目したことで、これまでの発展方程式の抽象理論で取り扱われてきた手法と同様の手法が新しい問題に対しても適応できることが分かり、既存の結果の重要性・汎用性が確認できた。退化放物型方程式へのCahn-Hilliard方程式からの接近によって、これまでの結果よりも弱い仮定の下でより広い枠組みの退化放物型方程式の適切性を議論できることが明確になった。前年度までの研究によって明らかとなった、力学的境界条件の構造として現れる領域の内部と境界上の積分量の和が保存されるという「総体積保存則」に注目した偏微分方程式の可解性について研究を継続した。Cahn-Hilliard方程式系に関連して境界上でもCahn-Hilliard方程式を考察する系の可解性に関する結果をもとに、力学的境界条件下での退化放物型方程式をCahn-Hilliard方程式の極限として特徴付けした。特に、退化放物型方程式の単調項をより広いクラスで取り扱い、その可解性の結果を得た。力学的境界条件下での退化放物型方程式をCahn-Hilliard方程式によって特徴付けできることは先行研究で確かめられていたが、その際には単調項はStefan問題に現れる区分的に線形な単調関数を想定して、増大条件を仮定して可解性を論じていた。一般にあるソボレフ空間の共役空間を基礎空間とする発展方程式の抽象論によるStefan問題への接近では増大条件の仮定は本質であった。具体的に凸関数の下半連続性を得る際に必要であった。

しかしながら、Cahn-Hilliard方程式の可解性では、対応する単調項について増大条件を必要としない点に注意し、退化放物型方程式の場合に増大条件から得られる評価式を別の手法で得直すことで増大条件の仮定を外すことができることを確認した。これはCahn-Hilliard方程式による接近では凸関数の選び方が異なり、下半連続性を必要としないためであるとも言える。一連の研究により、力学的境界条件および斉次ノイマン境界条件の場合には増大条件無しに退化放物型方程式の可解性がCahn-Hilliard方程式による接近で議論できることが明確になった。体積制約条件を含む放物型変分不等式に対する可解性とその応用について考察した。劣微分作用素を含む作用素包含式をバナッハ空間に拡張した抽象論を構成したことで、抽象発展方程式として同じ構造を持つ力学的境界条件下もしくは動的境界条件と呼ばれる条件下でのアレンーカーン方程式や、それに類するカーンーヒリアード方程式の体積制約問題に結果を応用することができた。さらに、内部と境界上の体積の和が保存するという「総体積保存則」が方程式の構造上、重要であることが明らかになり、制約条件無しに方程式系そのものが持つ自然な構造として「総体積保存則」を満たすカーンーヒリアード方程式系の導出とその可解性の研究に至った。研究計画では流体方程式を中心に取り扱うところであったが、既存の結果が応用できる問題として、力学的境界条件の課題が新たに見つかったため、まずは第1段階として、放物型方程式ならびに連立系に対する力学的境界条件を課した問題の研究に取り組んだ。これを足がかりとして、さらに新たな課題が発見され、幅広い問題まで既存の発展方程式の抽象理論が適応できることが明確になった。力学的境界条件下での新たな問題について既存の発展方程式の結果がどこまで応用可能かを明らかにする。具体的には境界を主領域とし、内部を補助的な領域と見なす「quasi static」問題を考察し可解性を論じる。今年度の研究結果がその問題の近似解の存在証明に応用できる可能性が高い。発展方程式論今年度の研究では付加条件として、体積保存条件を考慮したが、本来力学的境界条件が持つ性質として、方程式そのものの構造として内部と境界の積分量の和の保存則がある。この点についていくつかの未解決問題が見つかったため、引き続き、力学的境界条件を中心とした研究を続けていく。洋古書購入に計画していた経費のうち、入手不可能であった古書の経費が翌年度へ繰り越しとなった。同様の内容の書かれている図書の購入費として計上する。
固体素子におけるテラヘルツ電気信号と光波の相互変調

本研究ではTHz電気信号による光波制御,および光波によるTHz電気信号制御を可能とする機能素子を目指した研究を行った.以下に成果を要約する.(1)半導体量子井戸中の電子・正孔が示すTHz誘電応答とキャリアダイナミクスの体系的な解明:(1)ポリマーマイクロストリップ線路のTHz波伝搬特性を明らかにした.(2)量子井戸薄膜をマイクロストリップ線路に埋め込む技術を開発した.(3)量子井戸に光励起したキャリアによるTHzパルス伝搬の変化を明確に捉えた.(4)量子閉じ込めキャリアが示すTHz誘電応答が分極的なものであることを証明し,緩和時間がエネルギー緩和時間と考えられること,キャリア密度によって緩和時間が変化することなどを示した.(5)THzパルス伝搬の変化から光励起キャリアの緩和時間が観測できることを示した.(2)THzパルスによる光波の強度およびコヒーレント非線形光学応答の変調:十分な成果は得られなかった.(3)量子カスケードレーザ(QCL)で発生したCW-THz波による量子井戸光学応答の変調:低閾値,高強度化に必要なダブルメタル導波路型QCL,および同等の性能を簡便に実現できるGaSb/AlSb系THz-QCLの開発に成功した.(4)量子井戸の線形光学応答を利用したTHzパルスの伝播波形の空間軸での観測:現実的な素子を仮定した電磁界シミュレーションにより,空間軸での観測が十分に可能であることを示した.(5)単線導体によるTHzパルス波伝播特性の解明:単線導波における導電率の虚部の役割を明らかにし,電波と光波のクロスオーバー領域にあるTHz領域において,その役割が現われ始めることを示した.以上総じて,THz領域の重要なデバイスである高機能マイクロストリップ線路および量子カスケードレーザーに関する技術が格段に前進し,また量子閉じ込めキャリアのTHz誘電応答という未解明の問題が解決できるなど,技術的にも学術的にも重要な成果を得た.本研究ではTHz電気信号による光波制御,および光波によるTHz電気信号制御を可能とする機能素子を目指した研究を行った.以下に成果を要約する.(1)半導体量子井戸中の電子・正孔が示すTHz誘電応答とキャリアダイナミクスの体系的な解明:(1)ポリマーマイクロストリップ線路のTHz波伝搬特性を明らかにした.(2)量子井戸薄膜をマイクロストリップ線路に埋め込む技術を開発した.(3)量子井戸に光励起したキャリアによるTHzパルス伝搬の変化を明確に捉えた.(4)量子閉じ込めキャリアが示すTHz誘電応答が分極的なものであることを証明し,緩和時間がエネルギー緩和時間と考えられること,キャリア密度によって緩和時間が変化することなどを示した.(5)THzパルス伝搬の変化から光励起キャリアの緩和時間が観測できることを示した.(2)THzパルスによる光波の強度およびコヒーレント非線形光学応答の変調:十分な成果は得られなかった.(3)量子カスケードレーザ(QCL)で発生したCW-THz波による量子井戸光学応答の変調:低閾値,高強度化に必要なダブルメタル導波路型QCL,および同等の性能を簡便に実現できるGaSb/AlSb系THz-QCLの開発に成功した.(4)量子井戸の線形光学応答を利用したTHzパルスの伝播波形の空間軸での観測:現実的な素子を仮定した電磁界シミュレーションにより,空間軸での観測が十分に可能であることを示した.(5)単線導体によるTHzパルス波伝播特性の解明:単線導波における導電率の虚部の役割を明らかにし,電波と光波のクロスオーバー領域にあるTHz領域において,その役割が現われ始めることを示した.以上総じて,THz領域の重要なデバイスである高機能マイクロストリップ線路および量子カスケードレーザーに関する技術が格段に前進し,また量子閉じ込めキャリアのTHz誘電応答という未解明の問題が解決できるなど,技術的にも学術的にも重要な成果を得た.本研究は,マイクロストリップ線路構造を用いて,テラヘルツ(THz)電気信号による光波制御,および光波によるTHz電気信号(電磁波)制御を可能とする機能素子を実現することが目的である.本年度の実績は次の通り.(1)量子井戸に光励起したキャリアによるTHz(サブピコ秒)電気パルス伝播特性の変化や,THz電界印加下の量子井戸光学応答変化を明瞭に観測するため,および単線ストリップ線路素子を実現するため,下記のように素子作製プロセスの広範な見直しを行なった.・線路の伝送特性に大きな影響がある透明導電膜(ITO)の成膜のためのRFスパッタ装置を改良した.この結果,酸素分圧をゼロとすることで,比抵抗を従来から一桁向上させ,マイクロストリップ線路において減衰係数0.35/mmの良好な伝送特性を確認した.・量子井戸薄膜をマイクロストリップ線路に埋め込み,かつ裏面導体との良質のオーミック接合を得るための素子作成条件の見直しを行い,材料にAuGeを用い315°Cで3時間アニールを行うことで,表面の変質が少なく,かつ必要な接触抵抗(5×10^<-5>Ω以下)が実現でき,また裏面導体へ良好なボンディングを得ることに成功した.・マイクロストリップ線路の誘電媒質となるポリイミド薄膜作成条件を詳細に調べた.特にこれまでに発生してたクレーター状の凹凸を低減するための,キュア条件を明らかにした.(2)量子カスケードレーザ(QCL)の性能向上を図った.

材料系にGaAs/AlGaAsを用いたLOフォノン共鳴引抜型QCLでは3.4THzの発振に成功し,低温でのパルス発振でピーク出力10mWを得た.また、材料系にQCLとしては全く新しいGaAs基板上のGaSb/AlSbを用いたLOフォノン共鳴引抜型QCLにおいて,エレクトロルミネッセンスの観測に成功した.(1)マイクロストリップ線路(MSL)に埋め込まれた量子井戸における光励起キャリアによる,サブピコ秒電気信号伝搬制御,および量子井戸キャリアのTHz誘電応答の解明のための実験を進めた.まず標準的なMSLを作製し,1mm伝搬後において周波数幅2THz,ダイナミックレンジ60dBの良好な信号を確認した.引き続き,半導体量子井戸層を埋め込んだMSL素子作製を進めた.埋め込み後の平坦性に改良の余地が残ったものの,200μm長の量子井戸層を確実に埋め込む方法を確立した.サブピコ秒電気信号発生・検出,および量子井戸領域光照射による伝搬特性変化の観測を行ない,光照射によって信号強度が変化することを確認した.この結果より量子井戸キャリアのTHz誘電応答解析を進めている.来年度は,さらなるプロセス方法や測定光学系の改良,量子井戸幅や試料温度依存性の解明,等を進める.また新たな試みとして,半導体超格子層を用いたサブピコ秒電気信号の増幅の可能性を検討した.素子作製には成功したが,増幅のための高い直流バイアス電流によって線路が断線するという困難があることが判明した.(2)量子井戸の光学特性変化を用いて,サブピコ秒パルス波形を空間軸で測定するための素子設計を行なった.FDTD法による数値シミュレーションの結果,薄い量子井戸層を用いることで,MSLに埋め込んでも,伝搬に対する影響はほぼ無視できること,また空間波形から得られるスペクトルが時間波形から得られるスペクトルに変換可能であることを確認した.(3)量子カスケードレーザー(QCL)の構造最適化を行い,低損失な金属-金属導波路を有する素子の作製に成功した.この結果,閾値電流密度の大幅な低減(0.45A/cm2)を実現した.来年度はMSLによってQCLと量子井戸素子と連結し,高強度THz波による量子井戸光学特性の変調を進める.本年度は(1)量子井戸中光励起キャリアによるマイクロストリップ(MSL)上THz伝搬変化,(2)THz-量子カスケードレーザー性能の向上,(3)量子井戸のスペクトル変化を利用した空間軸でのTHzパルス検出,および(3)単一導体線路におけるTHz波伝搬,等の研究を進めた.以下に概要を記す.(1)光励起キャリアによるTHz波伝搬の変化を明確に捕らえた.THz波スペクトルを解析し,量子井戸キャリアのTHz電界応答が,水などの極性分子集団が示すDebye緩和型となっていることを明らかにした.その緩和時間がサブピコ秒であることも明らかになった,この結果は量子閉じ込めキャリアリTHz応答に関する従来の報告を一部覆すものである.またモデルとして本研究開始当初の予想が正しいことや,緩和時間が予想よりも長く,光励起キャリア密度が十分に高くないことにより,THzパルスは減衰および分散を伴う変化を受けることが明らかになつた.(2)(1)従来のシングルプラズモン型導波路より格段に閉じ込め係数が大きくなるダブルメタル型導波路を用いたTHz-QCLを試作し発振を確認した.
長大土構造物の浸水箇所を探知する閉回路レーダー法の開発

長大な土構造物の浸水箇所や空洞発生個所を同定する、常時モニタリング方法を開発することが本研究の目的である。そこで地中に埋設した伝送線路によって形成される、長延長の閉回路中を伝播する高周波信号の反射特性から、延長上の水浸箇所や空洞化個所を検出する「閉回路レーダー法」を発案した。平成23年度には、「閉回路レーダー法」を実現する装置の検討を行い、平成24年度に室内模型実験によって原理の確認を行った。長大な構造物の浸水箇所や空洞発生個所を同定する、常時モニタリング方法を開発することが本研究の目的である。実験では延長10mの模型土槽中にマサ土からなる模型地盤を作成し、伝送線路として平行フィーダー線を埋設した。その一部を浸水や露出させることにより、浸水・空洞の発生を模擬した。その結果、空洞の長さが5cm程度となると、空洞形成箇所に反射係数のピークが現れた。更に空洞の長さを2mまで拡大すると、土から空洞、空洞から土と伝送線路を取り巻く材料の変化点で反応が生じ、双峰型の応答が得られた。延長上に複数の空洞が形成された場合には、始点から離れるほど反応が弱くなるものの、空洞箇所では反射係数のピークがみられた。これらの結果から、地中に伝送線路を埋設しその中を伝播する高周波信号の反射特性を計測する「閉回路レーダー法」によって、護岸、堤防、盛土、斜面などの浸水箇所や空洞発生箇所を検出できることが確認できた。静電容量型水分計による現場計測も行った。石川県小松市川野辺町地内において,国土交通省北陸地方整備局金沢河川国道事務所の協力により,梯川の川野辺樋門付け替え工事に合わせて,静電容量型土壌水分計10個を設置した.周辺工事の影響もあり,試験測定のみの状況であるが,2013年5月から長期測定開始の予定である.また,測定開始直後はSDカードに記録する従来タイプのロガーで実施するが,現在無線や携帯電話回線を用いた通信の検討を室内で実施しており,システム構築後はリアルタイム測定に移行する予定である.長大な土構造物の浸水箇所や空洞発生個所を同定する、常時モニタリング方法を開発することが本研究の目的である。昨今の極端気象の影響によって、豪雨による地盤災害や土構造物の被害がたびたび発生している。土の変形強度特性の劣化や、排水時の土砂流失による空洞発生など、土構造物の浸水・漏水による被害を防ぐためには、土構造物内部の水分状態の継続モニタリングが必要である。しかし、経済的に実施できる調査手法は十分整備されていないのが現状である。そこで河川堤防や道路盛土などの線状長大土構造物内部を継続的にモニタリングし、浸水・漏水や空洞の発生などの異常個所を探知するための「閉回路レーダー法」を開発し、地盤災害の被害低減に資することが本研究の目的である。伝送線路上を進行する高周波信号は、伝送線路上に特性インピーダンスの変化点で一部反射する。その反射波を観測することにより、伝送線路上の異常点の位置と程度を検出することができる。その原理をここでは「閉回路レーダー法」と呼ぶ。本研究では河川堤防、盛土や舗装などの漏水・浸水や空洞の発生箇所を探知するための閉回路レーダー法の開発を行っている。閉回路レーダー法による異常箇所の検出原理の実証を第一の課題とした。そこで23年度には一部に既製品を組み合わせレーダー装置の第一号機を開発に取り組んだ。高含水比地点からの反射波検出を実現をめざし、閉回路レーダー法に適した高周波信号の諸元の決定と、専用機の設計に必要なパラメタについて検討した。送信信号の振幅や周波数などの諸元の検討が必要なため、送信波の発生には、任意波形ファンクションジェネレータの購入を予定していた。しかし、昨今のDDSチップの高性能化から、信号発生に適したDDS評価ボードが見つかったため、それを使用した装置を試作した。市販の方向性結合器を用いて、反射波と進行波を分離する。自ら設計したディテクタ回路を試作した。伝送路の減衰や目標とする分解能の観点から、500MHzまでの信号発生が可能な装置とした。当初の計画では広いレンジの高周波信号を発生することのできる任意信号発生器を購入し、閉回路レーダ法の原理の検証を行う計画であった。その装置は予算の大部分を占めていたため、配分額の一部保留処置が講じられたため、調達困難と判断し計画の見直しを行った。幸い、高周波デバイスに対する市場調査の結果から、今回の目的に合致したDDSデバイスを見つけ出すことができ、次年度の計画としてた閉回路レーダー装置の試作を前倒しすることとした。含水比異常の箇所での反射波検出はまだ十分実現できていないものの、装置試作は進んでいる。一方、並行して進めている静電容量計による盛土等の土構造物の含水比モニタリング、水浸・空洞化モニタリングの現場計測計画の進捗も良好である。

したがって、全体としておおむね順調に進展しているといえる。平成23年度に行った市場調査から、アンテナ設備の保守に用いられる計測装置の低価格化が進み、閉回路レーダ法による地盤調査への応用の可能性が見出された。既存装置を活用した地盤調査法の開発も、本来の目的達成の1経路として検討する。新たな課題として含水比などの土の状態量と複素インピーダンス特性との関係を実験的に明らかにし、伝送線路上での反射特性から周辺の土の状態を判定するために必要な知見を得ることとする。伝送線路を土試料中に埋設し、伝送線路を通過する高周波信号の応答特性を測定する。実験には土試料の整形や伝送線路を保持する治具が必要であるため、それぞれ開発する。特に土粒子界面の活性度により、伝送線路に与える高周波信号の周波数と複素インピーダンス特性との関係が変化すると予測される。一方、常時モニタリングに適した装置を開発するため、閉回路レーダ装置の試作は引き続き推進する。DDS(ダイレクトデジタルシンセサイザ)デバイスやVGA(可変利得増幅器)デバイスなど、高周波デバイスが計画時の想定以上に充実していることが分かった。特に信号発生部については、比較的容易に実現できるとの見通しを得ることができている。そして含水比変化や空洞などの存在を検知する閉回路レーダ法の原理を検証する。資金的には不足すると思われるため、更なる研究資金の獲得を行いながら研究を遂行したい。設備備品で購入するノートパソコンと高速AD変換ボードは、レーダー装置の信号解析部を構成するために必要である。消耗品費に計上した回路基板試作費は、閉回路レーダー装置の構成モジュールを開発するために必要である。これまでの開発経験から実装する電子部品の代金も含む金額を算定した。24年度はFMCW波発生部など主に送信部周りの開発に使用する。土の複素インピーダンス特性を測定するために必要な、治具類の政策も消耗品費として活用する。調査旅費は、調査技術や高周波装置に関する技術情報の収集のために必要である。旅費、論文投稿料などはこれまでの実績を考慮し、算定した。分担者は、閉回路レーダー法による現場計測を計画・準備する。研究が順調に進捗し、可能ならば、24年度内に実施する。研究打ち合わせと成果発表・情報収集のための旅費、成果発表のための論文投稿料を配分する。連携研究者の協力を得、高水時や越流時の堤防内の不飽和浸透・変形解析結果から、異常個所のモニタリングに適した埋設箇所を検討する。将来的にはモニタリング技術、模型実験技術、数値解析技術を援用し、長大土構造物のメインテナンス技術として提案できるようにしたい。繰越し額である1,076,639円については、すでに物品を購入し、平成23年3月2日に納品され、全額執行済みであり、4月に支払を完了した。購入した物品は、サイトマスター(アンリツ製S332E(2MHz4GHz, 1,076,639円)である。
新しい制癌剤感受性試験:ニックトランスレ-ション法の確立とその応用

制癌剤による癌細胞への影響として、形態学的、病理学的変化がおこる以前に癌細胞PNA傷害を早期の段階で定量比することができれば制癌剤の殺細胞作用と即座に予知し、個々の癌患者に対しより良い治療法を検索することが可能となる。そこで遺伝子工学の分野で確立された手法として広く用いられているニックトランスレ-ション法を用いて、制癌剤による癌細胞DNA傷害をinsituの条件下で可視化検出し、定量化をおこない、制癌剤感受性の判定手段として確立した。即ち、制癌剤による培養癌細胞DNA傷害部位を大腸菌DNA polymeraseIを用いて、^3Hラベル3リン酸又クレオチドで人工的に修複、次に乳剤を感光させて、黒化度として顕微鏡下にDNA傷害の程度を定量化する方法である。この方法により数十分という短時間の薬剤処理で、また少数の細胞で判定が可能となった。invitro条件下、マウス白血病由来p_<388>細胞とアドリアマイシン耐性株p_<338/ADR>のあいだで、アドリアマイシンによるDNA傷害の程度に差を認め、アドリアマイシンに対する感受性とDNA傷害の密接な関係が明らかとなった。さらにこの方法を用いることで、温熱および放射線によるDNA傷害も定量化することができた。ニックトランスレ-ション法は制癌剤感受性の判定に有用な手段となりうると考えられる。生細胞はDNAの情報で生命体として維持されており、多くの制癌剤はDNAに傷害を与え細胞を死に至らしめることが明らかにされている。制癌剤による癌細胞への影響として、形態学的、病理学的変化がおこる以前に癌細胞DNA傷害を早期の段階で定量化することができれば制癌剤の殺細胞作用を即座に予知し,個々の癌患者に対しより良い治療法を検索することが可能となる。そこで遺伝子工学の分野で確立された手法として広く用いられているニックトランスレーション法を用いて、制癌剤による癌細胞DNA傷害をin situの条件下で可視化検出し、定量化をおこない、制癌剤感受性の判定手段として確立することができた。即ち、制癌剤による培養癌細胞DNA傷害部位を大腸菌polymeraseIを用いて^3Hラベル3リン酸ヌクレオチドで人工的に修復、次に乳剤を感光させて、黒化度として顕微鏡下にDNA傷害の程度を定量化する方法である。この方法により数十分という短時間の薬剤処理で、また少数の細胞で(約1000個)で判定が可能となった。今後ヒト新鮮癌組織より得られた細胞に対しても同様の検討を行なう予定である。制癌剤による癌細胞への影響として、形態学的、病理学的変化がおこる以前に癌細胞DNA傷害を早期の段階で定量化することができれば制癌剤の殺細胞作用を即座に予知し、個々の癌患者に対しより良い治療法を検索することが可能となる。そこで遺伝子工学の分野で確立された手法として広く用いられているニックトランスレ-ション法を用いて、制癌剤による癌細胞DNA傷害をin situの条件下で可視下検出し、定量化をおこない、制癌剤感受性の判定手段として確立した。即ち、制癌剤による培養癌細胞DNA傷害部位を大腸菌DNA Polymerase Iを用いて^3Hラベル3リン酸ヌクレオチドで人工的に修復、次に乳剤を感光させて、黒化度として顕微鏡下にDNA傷害の程度を定量化する方法である。in vitro条件下、マウス白血病由来P388細胞とアドリアマイシン耐性株P388/ADRのあいだで、アドリアマイシンによるDNA傷害の程度に差を認め、アドリアマイシンに対する感受性とDNA傷害の密接な関係が明らかとなった。制癌剤による癌細胞への影響として、形態学的、病理学的変化がおこる以前に癌細胞DNA傷害を早期の段階で定量化することができれば制癌剤の殺細胞作用を即座に予知し、固々の癌患者に対しより良い治療法を検索することが可能となる。そこで遺伝子工学の分野で確立された手法として広く用いられているニックトランスレ-ション法を用いて、制癌剤による癌細胞DNA傷害をin situの条件下で可視化検出し、定量化をおこない、制癌剤感受性の判定手段として確立した。

即ち、制癌剤による培養癌細胞DNA傷害部位を大腸菌DNA polymerase Iを用いて、^3Hラベル3りん酸ヌクレオチドで人工的に修復、次に乳剤を感光させて、黒化度として顕微鏡下にDNA傷害の程度を定量化する方法である。この方法により数十分という短時間の薬剤処理で、また少数の細胞で判定が可能となった。in vitro条件下、マウス白血病由来p388細胞とアドリアマイシン耐性株p388/ADRのあいだで、アドリアマイシンによるDNA傷害の程度に差を認め、アドリアマイシンに対する感受性とDNA傷害の密接な関係が明らかとなった。さらにこの方法を用いることで、温熱および放射線によるDNA傷害も定量化することができた。ニックトランスレ-ション法は制癌剤感受性の判定に有用な手段となりうると考えられる。
レーザー誘起プラズマ波を用いた新しい超高強度超短パルスレーザーの研究

高性能、高品質の励起光用・信号光用レーザーを開発し、これを用いて後方ラマン散乱試験を行なった結果、顕著な後方ラマン信号は得られなかった。測定した生成プラズマの発光時間や密度などから600psの相互作用の間、安定にプラズマを維持できず、また、生成プラズマの密度が低いことが予測された。また、変動するプラズマ条件を考慮した数値シミュレーションにより裏付けされた。これにより今後の指針として励起光用レーザーの短パルス化(ピコ秒)と励起光強度の高強度化により短時間での効率良い相互作用が重要であることを明らかにした。高密度化については固体ターゲットの採用が効果的であると予想した。後方ラマン散乱による超高強度超短パルスレーザー開発において、既存の高出力レーザー(1J, 100Hz)の一部(500mJ, 1ns, 1030nm)をチャープパルス(CPA)増幅後にパルス圧縮器で時間圧縮し、励起用レーザー(300mJ, 10100ps, 1030nm)を発生した。本装置は実験の要となる装置であるので、高出力レーザーのレーザー増幅器を冷却している液体窒素冷却器をギフォード・マクマホン(GM)冷凍機へと変更し、操作性の向上と24時間運転を実現した。これにより今後の研究・開発の高効率化を図った。また、後方ラマン散乱に必要なもう一方の信号用レーザーの発生を試みた。前述の改良された高出力レーザーの発振器からの光の一部をCPA増幅してパルス圧縮後に高非線形ファイバーに集光照射し白色光を発生し、そのスペクトルの一部(波長1157nm,スペクトル幅50nm)をパルス圧縮して信号用レーザー(10uJ, 100fs)を発生するのに成功した。一方、プラズマ波によるラマン散乱モデルの構築と散乱過程の解明を目的として、高次の前方および後方ラマン散乱過程を含むモデルを構築し、これに基づいた計算コードの開発を開始した。これを用いて数値計算を行い既知の物質による基本的なラマン散乱過程を再現することができコードの有効性を示せた。今後、候補のラマン材料に変更して動作状況を再現し、確立後に最適化及び高強度化を検討し、ラマン散乱の最適化条件と増幅の制限要因を解明してゆく。平成26年度は、後方ラマン散乱による超高強度超短パルスレーザー開発において、既存の高出力レーザーの一部をチャープパルス増幅(CPA)後に時間圧縮し、励起用レーザー(300mJ, 10-100ps, 1030nm)を発生した。本装置は実験の要となる装置であるので、レーザー増幅器を冷却している液体窒素冷却器をギフォード・マクマホン(GM)冷凍機へと変更し、操作性の向上と24時間運転を実現し今後の研究・開発の高効率化を図った。また、前述の改良された高出力レーザーの発振器部からの光の一部をCPAしてパルス圧縮後に高非線形ファイバーに集光照射し白色光を発生し、そのスペクトルの一部をパルス圧縮して信号用レーザー(10uJ, 100fs)を発生することに成功した。平成27年度は、基礎データ取得をはじめ超高強度超短パルスレーザーの開発に至るまで、励起用・信号用レーザーの安定動作が実験において鍵となるため、前年度までに開発したこれらの励起用・信号用レーザーの高機能化を進めた。励起用レーザーについては、24時間動作のために用いたGM冷凍機の振動による出力の不安定性を改善するため、レーザー増幅器構造を独自の除振構造として出力安定度を±0.5%以内にすることに成功した。また、信号光レーザーについては、光非線形ファイバーを、高ガス圧の希ガスを封入した中空ファイバーに置き換え、300nmにおよび超広帯域の信号光発生に成功した。この信号光をパルス圧縮することにより15fsのパルスを得ることに成功し、ラマン圧縮時の様子を幅広いスペクトル領域で観察することが可能となった。これにより後方ラマン圧縮実験のパラメータ領域の拡大といっそう深い知見が期待できる。励起用・信号用レーザーの24時間稼働化は実験の高効率化に都合が良いが、これに用いたGM冷凍機の振動による出力不安定性ため高精度の実験は難しい。独自の除振構造による増幅器の開発によってレーザー出力の安定度は大幅に向上した。また、高機能化として信号用レーザーの広帯域化を図り成功した。これらの実験ツールの安定動作化、高機能化により今後のラマン散乱実験を高効率に、高精度に進めることができる。平成2627年度にかけて、後方ラマン散乱に用いる励起光用・信号光用レーザーとして開発してきた超高強度超短パルスレーザーの高性能化を行った。具体的には、レーザーシステムの24時間運転を実現し研究・開発の高効率化を図った。特に、励起光用レーザーについてはレーザー材料冷却用のクライオスタットの振動をレーザー材料から除去し出力安定性を±0.5%以内に高め、信号光用レーザーについては、アルゴンガスを封入した中空コアファイバーにフェムト秒レーザーを照射し理論計算をもとに最適化することで300nmにわたる超広帯域光発生に成功した。一方、ラマン散乱過程については、高次の前方および後方ラマン散乱過程を含むモデルを構築し、これに基づいた計算コードの開発を開始した。平成28年度は、これまでの開発および高性能化をしてきたレーザー技術を統合し、励起光用・信号光用レーザーシステムを構築した。

信号光用の超短パルスレーザーは15fs以下の広帯域超短パルスを実現し、最大でテラワット級出力を有するレーザーシステムを実現した。励起光用レーザーはサブナノ秒パルスとして約1Jのパルスエネルギーを100Hzの繰り返しで出力することに成功した。今後、これを利用して後方ラマン散乱実験を実施する。このためにラマン散乱実験に適した新しい真空槽を整備した。計算コードの開発については、信号光の広帯域化によるモデルの見直しを行った。ラマン散乱媒質として固体へのレーザー光照射による高密度プラズマの検討を開始した。新たに信号光の広帯域化が必要となったが、出力安定性の高いレーザーの24時間運転が可能となったことから励起光用・信号光用レーザーの開発が順調に進み、実用的なレーザーシステムが実現できた。ラマン散乱実験においても、新規に真空槽を整備した。これまでに開発した励起光用・信号光用レーザーを用いて後方ラマン散乱試験を行なった結果、顕著な後方ラマン信号は得られなかった。このため、再度、レーザー光の精密な計測を行なった。励起光源である1J, 100Hzで動作する半導体レーザー励起固体レーザーは600psのパルス時間幅であり、また、信号光用レーザーについても新たに高感度の3次自己相関計測を用いてパルスコントラストやパルス時間幅を測定し高いパルスコントラストとガウス状のパルス時間波形を確認し問題のないことを確認した。次に、生成プラズマの発光時間や密度などをプローブ光によって測定した。信号光と相互作用する600psの時間幅においてプラズマ密度が顕著に変化すること、生成プラズマ密度が低いことを確認した。このため、後方ラマン散乱条件を満たす相互作用時間・空間は極めて短いことが予想され、変動するプラズマ条件を考慮した数値シミュレーションを行ったところ、当初予想より2桁程度低くなることが示された。従って、効率良い後方誘導ラマン散乱のためには励起光用レーザーのピコ秒へと短パルス化する必要があることがわかった。同時に励起高強度をあげられることから高効率化が期待できる。このためには、短時間の相互作用時間であることから信号光用レーザーと励起光用レーザーの精密な同期と、両レーザー間の時間ジッターの大幅な低減が必要であることが明らかとなった。また、プラズマ密度についてはプラズマ生成材料を気体から固体ターゲットに変更することにより高密度化を図るとともに、限られたプラズマの時空間を極めて効率的に利用できることが明らかとなった。高性能、高品質の励起光用・信号光用レーザーを開発し、これを用いて後方ラマン散乱試験を行なった結果、顕著な後方ラマン信号は得られなかった。測定した生成プラズマの発光時間や密度などから600psの相互作用の間、安定にプラズマを維持できず、また、生成プラズマの密度が低いことが予測された。また、変動するプラズマ条件を考慮した数値シミュレーションにより裏付けされた。これにより今後の指針として励起光用レーザーの短パルス化(ピコ秒)と励起光強度の高強度化により短時間での効率良い相互作用が重要であることを明らかにした。高密度化については固体ターゲットの採用が効果的であると予想した。