hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
難治性神経因性疼痛を担うエピジェネティクス異常とその調節機構の解明

本研究課題では、神経損傷に起因する神経因性疼痛(神経障害性疼痛)の特徴である「痛みの記憶」を遣伝子発現の長期性にもとめ、エピジェネティクスの観点から解明することを目的としている。具体的には、これまでに本研究者が同定した「神経障害性疼痛におけるエピジェネティクス異常を誘発する転写抑制因子NRSF/REST」に着目し、神経損傷後におけるNRSFの細胞内局在(核移行)と転写制御の解析を通じて、神経障害性疼痛におけるNRSFの機能調節機構を解明する。最終年度では、第一に、in vitro研究において、前年度までに作製したNRSFの各種遺伝子変異体を用いて、神経細胞におけるNRSF蛋白質の新たな発現調節機構について制御化合物による機能評価を終えた。第二に、前年度に引き続き、第5腰部脊髄神経を結紮後切断することによる神経障害性疼痛モデルを用いて、損傷神経と非損傷神経の脊髄後根神経節におけるNRSF標的遺伝子の解析を進めた。具体的には、NRSFが標的とするRNAプロセシング酵素の解析に着手した。また、培養神経細胞において、このRNAプロセシング酵素の遺伝子発現が、エピゲノム制御を受けることを見出した。さらに、神経障害性疼痛モデルの損傷神経におけるRNAプロセシング異常を同定し、その酵素が神経障害性疼痛に関与することを明らかにした。NRSFがRNAプロセシングを制御し、神経障害性疼痛に関与する可能性を新たに見出した。(抄録なし)本研究課題では、神経損傷に起囚する神経因性疼痛(神経障害性疼痛)の特徴である「痛みの記憶」を遺伝子発現の長期性にもとめ、エピジェネティクスの観点から解明することを目的としている。具体的には、これまでに本研究者が同定した「神経障害性疼痛におけるエピジェネティクス異常を誘発する転写抑制囚子NRSF/REST」に着目し、神経損傷後におけるNRSFの細胞内局在(核移行)と転写抑制の解析を通じて、神経障害性疼痛におけるNRSFの機能調節機構を解明する。当該年度では、NRSFの細胞内局在を制御する分子マシナリーの解析に着手した。まず、可視化とプロテオームの解析を行うために、NRSFと蛍光タンパク質の融合タンパク質を発現するプラスミドを作製した。全長塩基配列の確認後、このクローンの機能性については、培養細胞への遺伝子導入による発現解析にて評価し、ウエスタンブロット法では目的タンパク質の検出、共焦点顕微鏡解析では細胞核の局在を観察することができた。Site-dkect-Mutagenesis法を用いて種々のNRSF遺伝子変異体を作製し、培養細胞への遺伝子導入による発現解析を進めており、可視化とプロテオームの解析の準備段階を終えた。一方、転写制御の解析については、これまでの坐骨神経の部分結紮による神経障害性疼痛モデルでは困難であった「損傷神経と非損傷神経を区別した解析を行うために、第5腰部(L5)脊髄神経を結紮後切断するL5-spinal nerve transection(L5-SMT)モデルを作製した。さらに、神経損傷後の脊髄後根神経節におけるNRSFおよびその標的遺伝子の遺伝子発現とエピジェネティクスの解析に着手した。本研究課題では、神経損傷に起因する神経因性疼痛(神経障害性疼痛)の特徴である「痛みの記憶」を遺伝子発現の長期性にもとめ、エピジェネティクスの観点から解明することを目的としている。当該年度は、前年度に作製した、NRSFおよびその各種遺伝子変異体の発現プラスミドを用いて、細胞内局在を含むNRSF蛋白質の機能調節機構の解析を継続した。また、当該年度は、前年度に引き続き、第5腰部(L5)脊髄神経を結紮後切断するL5-spinal nerve transection(L5-SNT)モデルを用いて、損傷神経と非損傷神経の脊髄後根神経節におけるNRSF標的候補遺伝子の遺伝子発現について、in situハイブリダイゼーション法による詳細な検討を行った。さらに、NRSF標的候補遺伝子の転写制御におけるNRSFの機能的関与を明らかにするために、エピジェネティクス制御化合物を用いた解析に着手した。これらの解析に加えて、当該年度では、神経損傷後のNRSF発現増加を担う転写制御機構を明らかにするために、神経培養細胞におけるNRSFの遺伝子転写を制御するエピジェネティクス機構の解析に着手した。

また、培養神経細胞において、このRNAプロセシング酵素の遺伝子発現が、エピゲノム制御を受けることを見出した。さらに、神経障害性疼痛モデルの損傷神経におけるRNAプロセシング異常を同定し、その酵素が神経障害性疼痛に関与することを明らかにした。NRSFがRNAプロセシングを制御し、神経障害性疼痛に関与する可能性を新たに見出した。本研究では、NRSFの細胞内局在と転写制御機構の解明を目的としており、前者については、NRSFの細胞内局在(核移行)の分子基盤を解明するために、可視化とプロテオームの解析法を確立した。一方、後者については、非損傷神経と損傷神経を区別して解析することができる、神経障害性疼痛モデル(L5-SNTモデル)を作製し、NRSFと標的遺伝子の遺伝子発現とエピジェネティクス解析に着手した。いずれの解析も準備段階を終えており、おおむね順調に進展していると考えられる。本研究では、NRSFの細胞内局在と転写制御機構の解明を目的としており、前者については、前年度の研究を継続し、展開させることができた。一方、後者については、神経障害性疼痛モデル(L5-SNTモデル)におけるNRSF標的候補遺伝子の遺伝子発現解析とその機能解析を継続すると共に、神経細胞におけるNRSFの遺伝子転写を制御するエピジェネティクス機構の解析にも着手しており、おおむね順調に進展していると考えられる。NRSFの細胞内局在については、培養細胞ではすでに確立した可視化とプロテオームの解析、動物個体ではプロテオーム解析を用いて、NRSFの核移行の分子マシナリーを同定する。さらに、機能阻害を含めた解析にて、神経障害性疼痛におけるNRSFの核移行の分子マシナリーの機能的関与を解明する。一方、NRSFの転写制御機構については、神経損傷後の脊髄後根神経節を用いて、非損傷神経と損傷神経におけるNRSFと標的遺伝子のエビゲノム異常とその制御機構を解明する。さらに、明らかにした転写制御機構について、種々の制御化合物を用いて、神経障害性疼痛におけるNRSFの転写制御機構の機能的関与を解明する。細胞内局在を含むNRSF蛋白質機能調節機構については、プロテオーム解析と機能解析を継続し、その分子マシナリーを解明するとともに、神経障害性疼痛における機能的関与を明らかにする。一方、NRSFの転写制御機構については、NRSFの遺伝子発現を制御するエピジェネティクス機構とその調節機構を解明するとともに、エピジェネティクス制御化合物を用いて、神経障害性疼痛における機能的関与を明らかにする。さらに、NRSF標的候補遺伝子のエピゲノム異常とNRSFの機能的関与を明らかにし、神経障害性疼痛におけるNRSFの機能的役割をより深く理解する。得られた研究成果を論文報告し、本研究課題の完遂を目指す。(抄録なし)
ミリ波帯チップレスRFIDを用いたセンサタグの開発

社会インフラの監視、自然災害の事前検知や省エネなどの安全・安心な社会のためにセンサタグを利用した環境センシングは重要な技術である。チップレスRFID技術は様々な利点からセンサタグなど様々な応用が期待されているが、解決すべき問題も残っている。本研究ではミリ波帯の電磁波を利用したチップレスRFIDを提案し、電磁界解析と進化型計算手法により最適設計を行う。そして、開発したミリ波帯チップレスRFIDタグを用いて歪と温度などの環境センシングを行うセンサタグを開発することを目的としている。ミリ波帯チップレスRFIDタグはセンサタグのみならず、他の応用が期待され、今後の社会に重要な技術であると考えられる。
血清亜鉛濃度を用いた、急性期脊髄損傷患者の神経学的予後予測

総合せき損センターに損傷後3日以内に入院した38人の脊髄損傷患者の血清亜鉛濃度と運動機能予後との関係を調べた。受傷から採血までの平均期間は1.2±0.2日、平均フォローアップ期間は6.3±0.8か月であった。最終フォローアップ時のAIS gradeに基づいて患者を5つのグループに分け、各グループの入院時血清亜鉛濃度を比較した。その結果、運動機能予後が悪い群は、入院時の血清亜鉛濃度が有意に低いことを明らかになった。また、入院時の血清亜鉛濃度と最終フォローアップ時のASIA motorスコアとの関係を調べたところ、入院時の血清亜鉛濃度と最終フォローアップ時のASIA motorスコアとの間には正の相関があることがわかった(r=0.858)。さらに、入院時の血清亜鉛濃度で脊髄損傷後の運動機能予後を予測できるかを調べるために、入院時の血清亜鉛濃度と最終フォローアップ時のASIA motorスコアとの間の非線形回帰分析を行った。非線形回帰式により算出されたR2は0.838であった(予測式:最終フォローアップ時のASIA motorスコア=98.064 / {1 + EXP [ー0.236([Zn] ー67.489)]})。これは、これまでに報告された、他の急性期バイオマーカーよりも著しく予測精度が高かった。次に、脊髄損傷患者が最終的に歩行できるかについて予測可能かを調べるために、入院時の血清亜鉛濃度に基づくロジスティック回帰モデルをコホートに適用したところ、入院時の血清亜鉛濃度は、脊髄損傷患者が最終的に歩行可能かを予測するのに非常に有用であった(AUC=0.974, 95% confidence interval 0.823-0.997, p<0.0001)。これらの結果は、急性血清亜鉛濃度が脊髄損傷患者の運動機能予後を予測するための有用なバイオマーカーであることを証明している。本研究の成果が、科学雑誌EBioMedicineに掲載されたため。今後も症例数を増やして、血清亜鉛濃度による神経学的予後予測の精度検証を行う方針である。購入物品の価格が、為替の影響で予定額より低くなったため。
臓器間ネットワークによる肝糖新生制御機構の解明

血中に存在するグルコース量は全身の糖消費量をまかなうには余りにも少ない。そのため、生体の活動リズム(日内リズム)に応じて刻一刻と変化する全身や各臓器レベルのグルコース需要に、供給が応えていく必要がある。一方、グルコースを血中に放出する肝糖産生の主な要素に糖新生があるが、これは肝臓へ流入した糖新生基質を肝臓でグルコースへ変換する経路である。ゆえに、肝などでの糖新生制御は生命活動のために必須の営みであると考えられるが、その時々刻々と制御されるメカニズムは解明されていない。研究代表者は肝糖新生が生体のグルコース需要の変化にいかに対応するかを、臓器間ネットワークの視点から解明することを目指す。
東アジアにおける家族とセクシャリティの変容に関する比較史的研究

2018年度には、共同研究メンバーがそれぞれの課題に即して資料調査・収集および分析を進めるとともに、共同研究全体で、3回の公開研究会と、以下のシンポジウムを開催し、共同研究メンバーが研究成果を報告するとともに、隣接分野の研究者をも招聘して報告・討論を行った。(1)映画上映会とシンポジウム「となりのセクシュアル・マイノリティードキュメンタリー映画『不穏なあなた』から見る韓国社会」2018年11月10日(土)於:近畿大学。ここでは、韓国のLGBTの状況が紹介され、他の東アジア地域および欧米との比較を行った。(2)シンポジウム「アジアのLGBTは今」2019年1月12日、於:日本大学文理学部。台湾・中国・韓国のLGBTをめぐる運動と法制の状況が報告され、各国・地域の特徴が明らかになった。(3)シンポジウム「アジアのリプロダクションは今ー生殖補助医療とジェンダー」2019年3月23日(土)、於:日本大学文理学部。アジアの商業的な生殖補助医療の状況と、それを規制しようとする法制化の展開の状況が報告され、生殖補助医療をめぐる問題点のアジア的状況の特徴が明らかにされた。これらの研究会・シンポジウムを通じて、共同研究メンバーの研究成果を共有するとともに、今後の研究の方向と問題点を確認した。総じて、欧米のジェンダーに関する状況とは異なった点を含むアジアの現状が共有されたと言える。また、今後どのようにして研究を進めてゆくかを議論し、資料収集状況についても共有した。研究実績の概要で記した様に、順調に各メンバーが国内および海外での資料調査を重ねて資料収集を進めたことを基盤に、その研究の中間的な成果を共有・公開する研究会およびシンポジウムも多くの回数を重ねて、共同研究メンバーの間でも東アジアのジェンダーとセクシャリティに関する共通認識が深まったともに、課題に関する先端的な議論が行われて、学界にも寄与するところが大きかった。今後は、さらに各メンバーの資料調査・収集および研究を進めるとともに、東アジア歴史学界全体にインパクトを与えるようなシンポジウムを行って、日本の東アジア研究の中で弱点であったといえるジェンダー関連の研究への関心を高め、この分野での研究の活性化を図る予定である。そのために、2019年度には、中国史の分野での最大の学会のひとつである明清史夏合宿をこの科研メンバーで主催し、ジェンダーに関するシンポジウムを行って、ジェンダー史点の重要性を学界で共有することをはかる。同時に、そこに於いてこの共同研究での最新成果を報告する。本研究は、中国をはじめとする東アジアの家族とセクシャリティの歴史と現状を、以下の点について、特に儒教文化圏内部での差異と共通性に留意しつつ比較史的に明らかにせんとするものである。(1)東アジア各地域の伝統的な家族規範の特徴と、その近現代における変容過程。(2)男女の身体の統御と生殖(リプロダクション)のシステムとそれへの国家の関与のあり方。(3)家族の外に存在する独身者や性的少数者(LGBT)への視線はそのようなものだったか。以上の研究課題を達成するために、2017年度は、まず研究打ち合わせを行って全体の研究課題と各メンバーの担当を確認した後、それぞれに国内外に資料調査を行って、関連資料の調査・収集を行い、収集した資料についての分析を開始した。また、以下のような公開研究会およびワークショップを計4回開催した。(1)「中国のLGBTの現状に関する研究会」2017年7月8日、於:東洋文庫。(2)「香港および台湾の家事労働者に関する研究会」

2017年10月7日、於:東洋文庫、(3)「1990年代以降の性政治と東アジア」ワークショップ、2017年12月10日、於:東洋文庫。(4)「中国前近代の家族制度と墓葬似関する研究会」2018年2月20日、於:東洋文庫。以上の研究会に於いて、共同研究メンバーが、それぞれの課題に即した資料状況を共有するとともに、それまでの研究成果を発表して内容に関する討論を行い、各分野の研究の進展状況を共有し、論点を深めた。「研究実績の概要」に記したように、共同研究各メンバーがそれぞれの担当課題に関する資料調査と分析に着手しており、また、他のメンバーの進めている研究のこれまでの成果と現状についても、相互に共有しつつ共同研究が進展している。とりわけ、2017年度中に4回開催した公開研究会・ワークショップにおいては、活発な意見交換がなされ、研究メンバー間の共通認識が深まり、今後の研究における論点が明確になった。今後は、さらに各メンバーの資料調査・収集および研究を進めるとともに、東アジア歴史学界全体にインパクトを与えるようなシンポジウムを行って、日本の東アジア研究の中で弱点であったといえるジェンダー関連の研究への関心を高め、この分野での研究の活性化を図る予定である。そのために、2019年度には、中国史の分野での最大の学会のひとつである明清史夏合宿をこの科研メンバーで主催し、ジェンダーに関するシンポジウムを行って、ジェンダー史点の重要性を学界で共有することをはかる。同時に、そこに於いてこの共同研究での最新成果を報告する。今後も、それぞれの共同研究メンバーが担当する研究課題に関する資料収集と研究を進めるとともに、公開ワークショップ・シンポジウムを積極的に開催して、東アジアのジェンダーとセクシャリティに関する議論が学界の内外で活発に行われるような環境を整備し、研究のさらなる発展をはかる。とりわけ、現在の東アジアの研究課題に関する現状と問題点を共有することにつとめる。
哺乳類成長途上卵の有効利用を目指した発生能獲得の分子メカニズム解明に関する研究

哺乳類の成長途上の卵母細胞は、直径が完全成長卵の90%に達していても減数分裂誘起に作用するCDC2が活性化せず成熟分裂を起こせない。本研究ではこの原因を分子レベルで明らかにすることを目的とし、ブタの卵母細胞をモデルに検討を行った。その結果、ブタ成長途上卵ではCDC2の不足とPKAの局在制御を介したCDC2活性の抑制という2つの機構により減数分裂を再開しないことが明らかとなった。また成長卵と成長途上卵とではPKAの局在制御に機能するAKAPやPKA-Rが異なる可能性が示され、卵成長過程でPKAの制御機構が切り替わることこそが減数分裂能獲得の本質であるという全く新しい知見を見出すことができた。本研究では哺乳類の成長途上卵が発生能を持たない原因を分子レベルで解析することを目的とする。予備実験により成長途上卵ではMPFを抑制的にリン酸化するキナーゼWee1Bが恒常的に活性化していることが示唆されていた。Wee1BはcAMP依存性キナーゼ(PKA)によって活性化される。そこで本年度はまずPKA活性を制御するcAMP濃度をブタ成長卵と成長途上卵で測定した。その結果、発生条件では成長途上卵でも成長卵と同様にcAMP濃度は低下することが示された。成長途上卵ではcAMP非依存的にPKA活性が維持されている可能性を調べるため、ブタ卵のPKA構成因子である制御サブユニットI(PKA-RI)とII(PKA-RII)および触媒サブユニット(PKA-C)をクローニングし、PKA-Rが持つ自己リン酸化サイト(15アミノ酸残基)のGST融合タンパク質を作製し、それを基質として^<32>P-ATPを用いてPKA活性を測定した。その結果、予想通り成長途上卵ではPKA活性は維持されていた。そこで成長途上卵にPKA-CのアンチセンスRNA注入による発現抑制やPKI注入によりPKA活性を低下させたところ減数分裂が再開した。よってPKA活性が維持されることが発生能を持たない原因であることが確定した。PKA活性維持の原因がPKA-Rの不足によると考え、RIまたはRIIの強制発現を行った結果、RIIの過剰発現はdbcAMPで減数分裂再開を抑制した成長卵に減数分裂を誘起したが、成長途上卵では予想に反しRI、RIIどちらの過剰発現によっても減数分裂を再開させることはできなかった。したがってブタ成長途上卵のPKA活性が維持され続ける原因はPKA-Cの発現量に対する単純なPKA-Rの不足では説明できない。そこでPKAの局在を調べたところ、成長卵では発生開始直前に細胞質から核内へ以降するのに対し、成長途上卵では細胞質に留まることが明らかとなった。この原因がPKA-Rのアンカー因子であるAKAPの相違による可能性を現在検討中である。本研究では哺乳類の成長途上卵(GO)が発生能を持たない原因を分子レベルで解析することを目的とする。昨年までの研究により、GOはcAP依存性キナーゼ(PKA)活性が高値に維持されることが発生能を持たない原因であること、PKA構成因子である制御サブユニットI(PKA-RI)とII(PKA-RII)および触媒サブユニット(PKA-C)をクローニングし、このPKA活性の維持がPKA-Cに対する単純なPKA-Rの量的な不足によるものでは無いこと、またこれらの局在が成長卵とGOでは異なることも明らかにした。そこで本年度は、これらの細胞内局在の相違が発生能の相違の原因と考え研究を進めた。まず、この局在の相違が成長卵のみに起こる減数分裂再開の結果ではないことを核膜崩壊を抑制した卵を用いて確かめ、局在変化が減数分裂誘起の原因として働いている可能性を確認した。そこでPKA-RIIに核内移行シグナルを付加しGOの核内に強制的に移行させることを試みた。この変異は他のタンパク質では核内移行に有効であるが、残念ながらPKA-RIIを核内へ移行させることはできず、この原因はPKA-Rの局在を制御するAキナーゼ足場タンパク質(AKAP)が強力にPKA-Rと結合しているためと考えられた。そこでPKA-RIIのAKAP結合配列に変異を導入した結果、核内への移行へは成功した。したがってAKAPの相違が成長卵とGOのPKA-RII局在の相違の原因であることが示唆された。しかし、この部位の変異はPKA-Rの機能自体を損なうことが明らかとなりGOに減数分裂をおこさせることはできなかった。そこでAKAPの方向から解析することとし、ブタ卵のAKAPを検出するためのファーウエスタンブロット法を開発した。これによりブタ卵に複数のAKAP発現を検出し、その一部は成長卵とGOで藷現量が相違することも確認した。

またデータベースよりブタのAKAP配列を検索しRT-PCRによりブタ卵には少なくとも6種類のA猷Pが発現していることを明らかにした。現在これらの遺伝子のクローニングを行っており、AKAP1は既に終了し、この発現を抑制すると減数分裂が阻害されることを明らかにした。しかし、GOに過剰発現させ減数分裂を誘起させることには未だ成功していない。他のAKAPについてもクローニングが終了しだい、発現を人為的に変化させPKA-Rの局在変化と減数分裂の関連を検討する。平成24年12月に実験過程で、成長卵では機能するAキナーゼの制御サブユニット(PKA-R)のPKA-R2が成長途上卵では機能せずPKA-R1が代替する可能性が浮上した。成長卵と成長途上卵で機能するPKA-Rのサブタイプが異なることが確実であれば、これこそが申請者が追い求めている発生能変化の分子メカニズムの本質である可能性があり、これを確認することは必要不可欠である。そこでPKA-R1に関するベクターを構築しなおし、これを用いて成長卵、成長途上卵にPKA-R2で行った全ての実験をPKA-R1を用いて追加実験した。成長卵では減数分裂の再開前にPKA-Rが核内に移行するが成長途上卵ではこれが起こらないことが分かっていた。PKA-Rの局在には、これをアンカーするAキナーゼアンカータンパク質(AKAP)が関与する。そこで減数分裂能にPKA-Rの核内移行が必要であるかを複数のAKAPをクローニングして調べた結果、成長卵ではAKAP5を、成長途上卵ではAKAP5とAKAP7αを抑制するとPKA-Rが核内に移行し減数分裂が再開することが明らかとなった。この時、移行するのは成長卵ではPKA-R2、成長途上卵ではPKA-R1であった。また、AKAPとPKA-Rの結合を抑制するペプチドを成長卵、成長途上卵に発現させると減数分裂が再開したが、この時作用するペプチドは成長卵ではPKA-R2との、成長途上卵ではPKA-R1との結合を阻害するペプチドが有効であった。さら実際に機能するPKAの触媒サブユニット(PKA-C)の局在を変化させるためにPKA-Rの発現阻害を行ったところ、成長卵ではPKA-R2、成長途上卵ではPKA-R1の抑制を行った時に有効であった。以上より、成長卵ではPKA-R2、成長途上卵ではPKA-R1がPKAの局在変化に機能しており、機能する因子の変化が卵の減数分裂能の本質であることが強く示唆された。ブタ成長途上卵の発生能をもたない原因がPKA活性の維持にあることを明らかとし、その活性維樽の原因がPKAの局在の相違である可能性を示唆した点でおおむね順調と考えている。局在を人為的に変化させる手法でやや手間取ったが、AKAPの検出に成功しこの遺伝子をクローニングすることで局在を変化させられると考えられ、実験の方向は定まった。25年度が最終年度であるため、記入しない。RT-PCRによりブタ卵での存在を礁認した6種類のAKAPについては現在遺伝子をクローニング中である。全てをクローニングした時点で、これらの遺伝子について人為的に発現量を変化させい、その際のPKAの局在の変化と減数分裂再開への影響を検討していく予定である。最終次年度となる次年度中には、十分これらの結果が出ると予想され、哺乳類の成長途上卵が減数分裂を再会できない原因を分子レベルで明らかにできると期待している。
高速固体粒子の衝突変形による革新部材創製技術コールドスプレー法の確立

本研究では,実用への適用を前提に空気を作動ガスとするコールドスプレープロセスの可能性について数値解析を行い,ノズル寸法,形状の最適化を行った。また,得られた最適ノズルを有するコールドスプレー装置を設計した。成膜装置として作製したコールドスプレー装置を用い,各種成膜条件の付着効率および皮膜特性に与える影響を系統調査した。その結果,金属基材上への純銅粒子の成膜において,最適条件の基に付着効率70%,体積抵抗率7×10^<-8>Ωmを達成した。この場合の粒子速度実測結果は685m/sであり,国内外における当該分野での最高速度である。得られた皮膜に対しアニーリング処理を施した結果,皮膜体積抵抗率はバルク材相当の値となることを検証した。また本研究では特に,粒子付着効率の改善に対する衝突時基材温度場の影響の大きさを指摘した。さらに,国内外で初の試みとして,基材上に付着した単一粒子の密着強度評価を実施し,巨視的変形を伴わない粒子が,既存溶射粒子相当の極めて高い密着強度を有する事実から,コールドスプレーにおける,凝着を主体とする粒子付着メカニズムを明らかにした。さらに空気を用いる実プロセスでは,基材面上に形成されるBow Shockにより粒子付着が阻害される可能性を指摘し,これへの対策として,熱流体数値解析を用いBow Shockの影響低減の可能な独自ノズルを設計考案するとともに,その効用を実験的に明らかにした。得られた成果は学術論文7編,国内外での発表8件,関連特許5件等として公開した。本研究では,難加工性硬質金属材料をも対象とできる,革新的部材創製技術としてのコールドスプレー法の確立を目的とする。このため本年度は,まずは軟質金属粒子における付着機構ならびにプロセス諸因子の影響を精査した。具体的な研究計画として,1)数値シミュレーションによる最適ノズルの確定,2)最適形状・寸法ノズルの製作,3)作製ノズルでの投射実験における装置動作状況の確認,4)Cu粒子の臨界速度調査ならびに臨界速度の意味検証,5)軟質金属材料における付着機構の把握,の各研究課題に取り組んだ。その結果,1)数値解析により,粉未軸送給低圧(1MPa以下)型,および粉未のど部直後投入高圧(1MPa以上)型の両圧力範囲対応の最適ノズル設計を行った,2)最適設計に基づき,最適形状・寸法ノズルを製作した,3)作製ノズルでの粉未投射実験による装置動作状況を確認した,4)Cu粒子を用い,ガス圧力,ガス温度,ノズル/基材間距離の変化に伴う粒子付着率の変化を系統調査し,粒子付着における臨界条件を求めた。また今回本予算により導入した低温粒子速度測定装置を駆使し,付着における臨界速度を求めた。これらの結果を総合し,5)軟質金属材料における付着機構の把握として,作動ガス温度の制御が付着効率の向上に効果的に作用することを明らかにした。また得られた結果の中で,特に,衝突粒子の速度より粒子温度や基材温度の方が粒子堆積の促進に大きく影響すること,したがって,粒子堆積の影響因子として,衝突粒子および基材の温度が共に相関し合う衝突時の粒子温度が支配的に関与するとの,従来にない新規知見を見出した。その結果,金属基材上への純銅粒子の成膜において,最適条件の基に付着効率70%,体積抵抗率7xlO^<-8>Ωmを達成した。

また本研究では特に,粒子付着効率の改善に対する衝突時基材温度場の影響の大きさを指摘した。さらに,国内外で初の試みとして,基材上に付着した単一粒子の密着強度評価を実施し,巨視的変形を伴わない粒子が,既存溶射粒子相当の極めて高い密着強度を有する事実から,コールドスプレーにおける,凝着を主体とする粒子付着メカニズムを明らかにした。さらに空気を用いる実プロセスでは,基材面上に形成されるBow Shockにより粒子付着が阻害される可能性を指摘し,これへの対策として,熱流体数値解析を用いBow Shockの影響低減の可能な独自ノズルを設計考案するとともに,その効用を実験的に明らかにした。得られた成果は学術論文3編,国内外での発表7件,関連特許4件等として公開した。
シアル酸含有人工糖脂質の合成とその生理作用

まず、ヒドラジン分解法を用いてヒトトランスフェリンのアスパラギン結合糖鎖を遊離させた後、糖鎖画分を得て、その画分からシアル酸を含有する二本鎖複合型糖鎖を調製した。また、この糖鎖をシアリダ-ゼで徹底的に消化して脱シアル化中性糖鎖を調製した。次に、これらの糖鎖を用いて、糖蛋白質由来のシアル酸含有糖鎖を中性糖鎖と同様に効率よく、脂質であるジパルミトイルホスファチジルエタノ-ルアミンに還元アミノ化反応を用いて化学的に結合させて人工糖脂質を作製する条件の検討を行なった。本研究では、反応援度、反応時間、反応混合物中のクロロホルム-メタノ-ルー水の比率など、人工糖脂質作製条件を詳細に検討した。その結果、糖蛋白質由来の中性糖鎖およびシアル酸を含む酸性糖鎖を約7080%の効率で人工糖脂質に導入できるようになった。なお、人工糖脂質合成反応に用いるNaBH_3CNが培養細胞に対して毒性を示したため、反応混合液からこのNaBH_3CNを除去して、人工糖脂質を精製する方法をODSカラムやPBAカラムなどを用いて詳細に検討した。その結果、PBAカラムがたいへん効果的であることを明らかにできた。また、本研究で作製した種々の糖蛋白質由来の中性糖鎖および酸性糖鎖を導入した人工糖脂質を糖鎖プロ-ブとして用い、TLCプレ-ト上で展開分離した後、プレ-ト上に種々の植物レクチンや尿路感染症患者由来病原性大腸菌を重層して、それらの人工糖脂質糖鎖との特異的反応性を解析し、糖蛋白質糖鎖のそれらに対する受容体活性を調べるとともに、糖鎖プロ-ブとしての人工糖脂質の有用性を検討した。その結果、ある種の特定の糖蛋白質糖鎖がレクチンや病原性大腸菌の受容体として機能していることを明らかにでき、この人工糖脂質が糖鎖プロ-ブとして医学生物学分野において大変有用であることが示された。
免疫チェックポイント阻害剤と他の癌治療を併用した際の細胞障害性T細胞活性の検証

In vitroにて、ペプチドワクチン療法と免疫チェックポイント阻害剤の併用により、単独治療よりも癌特異的細胞障害性T細胞自体の誘導増強や、癌特異的細胞障害性T細胞誘導の細胞障害活性の上昇を証明し、今後、in vivoや実臨床における、ペプチドワクチン療法と免疫チェックポイント阻害剤の併用による抗腫瘍効果の増強が得られるかを予測する。
低酸素虚血性白質障害モデル動物への細胞療法による機能再建メカニズムの解析

「オリゴデンドロサイト前駆細胞(OPC)を用いた細胞療法」の新たな治療法の探索に向け、1)in vivoでの長期の生着の証明、2)OPC補充による障害機能の再建の証明、3)その結果を裏付ける科学的メカニズムの証明、の動物実験レベルの可否が本研究の核心をなす問いである。補助事業期間中の研究実施計画は、1)移植OPCのPWMIモデル脳内での長期生着と分化・成熟の確認、2)大脳皮質での髄鞘形成の正常化と協調運動機能の改善との関連性の検証、3)移植OPCによる機能再構築のメカニズムの解明、である。H30年度の実績としては、混合グリア培養から得たGFP陽性OPCをPWMIモデルラットの脳梁部に細胞移植し、移植8週後において脳梁でCC1陽性の成熟OLGまで分化していることを確認した。より長期の生存確認と協調運動機能の改善を確認している。培養OPCに対するIGF-2の生理作用をIGF-1の作用と対比しながら作用機序を解析し、相加的な作用がないことが明らかになった。IGF-2受容体結合後の作用メカニズムを解析している。FRET法による移植OPCのダイナミックな形態変化の解析については、培養系においてカーボンナノファーバーを用いた詳細な解析を行うための実験を準備している。PWMIモデルに対する発育期の豊かな環境飼育(自発的リハビリテーション)の影響を検討し、障害運動機能の改善が認められること、皮質内微小電気刺激による皮質マッピングが正常化している等、形態学的変化と機能的変化を明らかにし、論文投稿の準備中である。GFP陽性OPCのPWMIモデルラット移植実験は、移植8週後において脳梁でCC1陽性の成熟OLGまで分化していることを確認したが、長期生存と協調運動機能の確認が必要である。また培養実験においてもIGF-2受容体シグナルに注目したメカニズム解析をおこなっている。自発リハビリテーションによる実験を新たに展開し良好な結果を得ているが、全体としては予定よりやや遅れている。GFP陽性OPCのPWMIモデルラット移植実験については、IGF-2投与による長期生存と協調運動機能の確認を行う。また、自発リハビリテーション(豊かな環境飼育)も並行して研究を展開し、IGF-2効果と自発リハビリテーション(豊かな環境飼育)効果との相加・相乗効果も視野に入れながら、移植OPCの生着および分化の促進が可能か否かについて検討する。細胞培養系を用いたIGF-2効果の作用機序の解析に加え、in vivo実験から得た分化抑制作用の脱抑制機構も視野に入れながら、IGF-2作用の作用増強を視野に入れる。大脳皮質での髄鞘形成の正常化と協調運動機能の改善との関連性の検証については、移植OPCが長期生存と成熟を確認したのち、下肢外転や協調運動の障害が軽減するか否かを解析する。

無駄な経費の節約を考えながら培養を中心に実施したこと、他研究費と共通で使用可能な消耗品が多くあったこと等から、当初の予定より経費使用が少なかった。次年度に繰り越し、引き続き無駄な経費の節約を考えながら、IGF-2効果と自発リハビリテーション(豊かな環境飼育)効果との相加・相乗効果も視野に入れながら、移植OPCの生着および分化の促進が可能か否かも視野に入れ実施する予定である。
グルコース効果の分子機構研究の新展開

大腸菌におけるカタボライト抑制の機構について、ラクトースオペロンの発現に及ぼすグルコースの効果を解析し、次の研究成果を得た。1)グルコースによるラクトースオペロンの発現抑制(カタボライト抑制)は、細胞内cAMPレベルの低下で生じるという従来の説を再検討し、このモデルが不十分であることを明かにした。2)ウェスタンブロット法およびゲルシフト法により、グルコースが細胞内CRPレベルを数倍低下させることを明かにした。3)グルコースによるCRPレベルの低下がカタボライト抑制の原因の一つとして重要であることを明かにした。また、カタボライト抑制はCRPレベルとcAMPレベルの低下により引き起こされるとの新モデルを提唱した。4)S1マッピング法により、グルコースによるCRPレベルの低下は、crpmRNAレベルの低下によること、また、グルコースはcrpmRNAの安定性には影響しないこと、従ってこの低下は、crp転写量の低下によることを証明した。5)グルコースによるcrp発現の抑制には、crpプロモーターが必要であること、また、cAMPとCRPが要求されることを明かにした。6)グルコースによるcrp発現の抑制には、crpプロモーター上流にあるCRP結合部位が必須であることを明かにし、グルコースによるcrp発現の抑制におけるcrpの自己制御機構の本質的役割を明かにした。本研究により、グルコース効果の分子機構に関しての定説の問題点が明確になり、新たなモデルの提起とその検証を行なうことができた。本研究は、グルコース効果の分子機構をめぐる混乱状況の整理と新しい認識の誕生を導いたが、バクテリアにおける環境応答と遺伝子発現調節のパラダイムとして取り扱われてきたこの現象を分子的に理解するためにはcAMPレベルの調節機構をはじめ解決すべき重要課題が多く横たわっており、今後の研究が待たれる。これまでの研究で、大腸菌のcrp遺伝子は負の自己調節機構を転写レベルで有していることを明らかにしてきたが、今回、CRP-cAMPがある条件下では、crpの転写を促進すること、すなわち正の自己制御機構の存在をあらたに発見した。crpプロモーター領域には、転写開始点下流にCRP結合部位が存在しており、ここにCRP-cAMPが結合すると転写の抑制が起る。一方、crpの転写開始点上流約60bpの位置に第2のCRP結合部位が存在する。この部位(site2)のCRP-cAMPとの結合力は、第1の部位(site1)のそれに比べ弱いことをまず明らかにした。site2へCRP-cAMPが結合する条件下では、crpの転写の抑制が回復し、さらに促進が起ることをin vitro転写実験でみつけた。site2に変異を導入し、CRP-cAMPが結合できなくなると、CRP-cAMPによるcrp転写は、抑制のみで促進は完全に消失した。このことから、CRP-cAMPがsite2に結合すると転写の活性化が起ることが結論できた。したがって、crpの転写は、site1による負の自己制御とsite2による正の自己制御のバランスによりなりたっていると結論した。wild-typのcrpプロモーターおよびsite2変異プロモーターのin vivoにおける解析も、この結論を支持した。グルコースが細胞内のCRP量を低下させること、およびこの低下がカタボライト抑制の原因の1つであることを証明した。2)ウエスタンブロット法およびゲルシフト法により、グルコースが細胞内CRPレベルを数倍低下させることを明かにした。

3)グルコースによるCRPレベルの低下がカタボライト抑制の原因の一つとして重要であることを明かにした。また、カタボライト抑制はCRPレベルとcAMPレベルの低下により引き起こされるとの新モデルを提唱した。4)S1マッピング法により、グルコースによるCRPレベルの低下は、crpmRNAレベルの低下によること、また、グルコースはcrpmRNAの安定性には影響しないこと、従ってこの低下は、crp転写量の低下によることを証明した。5)グルコースによるcrp発現の抑制には、crpプロモーターが必要であること、また、cAMPとCRPが要求されることを明かにした。6)グルコースによるcrp発現の抑制には、crpプロモーター上流にあるCRP結合部位が必須であることを明かにし、グルコースによるcrp発現の抑制におけるcrpの自己制御機構の本質的役割を明かにした。
カルシウムシグナルによる光合成統御の器官間コミュニケーション

シロイヌナズナのサイクリックヌクレオチド(cXTP)依存性カチオンチャネルAtCNGC1は、Ca^<2+>K,Na^+を透過する非選択性カチオンチャネルで、C-末端にカルモデュリン(CaM)結合サイトとcXTP結合サイトを持ち、cXTPの結合によって活性化され、Ca^<2+>/CaMによって抑制されると予想される。これを出芽酵母の仮想的カルシウムチャネル欠損株cch1に発現させたところ、低Ca^<2+>培地中での生育が回復し、AtCNGC1がCa^<2+>輸送能を持つことが示唆された。一方、酵母のK^+輸送体破壊株CY162は低K^+濃度下では生育が抑制される。AtCNGC1を導入すると低Ca^<2+>濃度では濃度に依存して生育が回復したが、高Ca^<2+>濃度では濃度依存的生育抑制が見られた。AtCNGC1は細胞外からCa^<2+>を取り込んで細胞内濃度を上昇させるが、上昇したCa^<2+>はCaMを活性化して、AtCNGC1のCaM結合サイトに結合してチャネル活性を抑制するために、再び細胞内Ca^<2+>濃度が低下して酵母の生育が抑制されたものと推定される。シロイヌナズナのゲノムデータベースより推定された電位依存型Ca^<2+>チャネル様遺伝子のcDNA(AtTPC1)をクローニングした。、AtTPC1は全長733アミノ酸残基から成り、6つの膜貫通領域(S2-S6)をもつ2つの相同的ドメインより構成されている。最近報告されたラット腎臓由来の電位依存型Ca^<2+>チャネルTPC1(two-pore channel)と高い相同性を示している。また、RT-PCRの結果は広く各器官に発現することを示した。AtTPC1は出芽酵母CCH1欠損株の低Ca^<2+>濃度下での生育を部分相補した。更に、シリコンレイヤー遠心法により、この菌株は対象菌株と比較して高いCa^<2+>輸送能を持つことが示された。これらの結果はAtTPC1がCa^<2+>輸送能を持つチャネルであることを示唆している。
生命保険相互会社における保険取引の特殊性に関する研究

1わが国を始めとして、主要先進諸国では、大手生命保険会社は、相互会社である。相互会社は、株式会社のような営利法人ではなく、また公益法人でもない。非営利の中間法人であり、保険業にのみ認められている特殊な企業形態である。2本研究は、相互会社の行動が、一般的な企業形態である株式会社の行動と如何に異なるか、その行動が保険契約者利益に、どのような影響を及ぼすかを、明確にすることであった。3明らかになったのは、次の5点である。・株式会社にとっては、需要者は単なる顧客に過ぎない。しかし、相互会社にとっては、需要者は顧客であるとともに、会社の所有者でもある。・株式会社の場合、所有者は株主であり、株主が会社経営に関して意思表示する場は、株主総会である。一方、相互会社では、本来は社員総会が意志決定機関であるが、社員が余りにも多数に上るため、実際には社員総代会が最高意志決定機関になっている。・保険契約者(社員)は、社員総代会に自由に出席できない。というのは、総代は経営者の意志によって実質的に決められているからである。・保険取引が、数十年という長期にわたる場合が多いことが、保険業に相互会社制度が持込まれた理由であると思われる。保険契約者の意志が反映された企業経営が実現する要素がみられない。・現実には、相互会社も株式会社と同様の行動をしている。4今後の研究課題は、「相互会社」問題が契約者利益を、どの程度損なっているについて数量的に把握するとともに、契約者利益を確保する方策とは、何なのかを検討することである。・わが国および、アメリカの大手生命保険会社は、相互会社である。相互会社は、非営利の中間法人であり、保険業においてのみ認められている特殊な企業形態である。資本主義の経済システムにおいては、原則的には、需要者は、供給者からみれば、単なる顧客に過ぎないが、生命保険相互会社においては、需要者である契約者は、顧客であるとともに、会社の所有者としての社員でもある。本研究の目的は、資本主義における一般取引(会社と顧客との取引)とは、大きく異なる保険取引(会社と社員との取引)に関して、経済学的アプローチを行なうことであった。・研究期間は2か年であるが、初年度である平成8年度は、次の順序で研究を進めた。(1)生命保険相互会社に関する従来の諸研究のレビュー(2)保険研究における相互会社論に関する従来の諸研究のレビュー(3)相互会社に関する政府規制についての諸研究のレビュー(4)相互会社と効率性に関する諸研究のレビューおよび、実証研究のための統計的資料の収集・整理・以上の研究を通して、資本主義経済における特殊な取引形態であり、1950年代より長期にわたって行なわれてきた保険取引に関する内外の経済学的研究においては、ほとんど無視されてきた保険取引の特殊性について、理解を深めることができた。・次年度においては、保険取引の本質を、より明確にするとともに、相互会社に対する政府規制を、相互会社の特殊性を考慮することによって再検討し、報告書をまとめる。
線溶系因子ノックアウトマウスにおける血管新生の解析

平成9年度にはラットで確立された組織修復解析モデルであるカプセル包埋法がマウスにも適用できることを野性型マウスおよび胎盤由来成長因子欠損マウスを用いて証明した。またマウスでもこの組織修復にはカプセル内のフィブリンが促進的な効果を有することが示された。さらに平成9年度から実施した線溶系因子欠損マウスの作出に成功し、u-PA、t-PA、およびPAI-1を単独で欠損するマウスの系統を確立できた。平成10年度では本カプセル包埋法を用いて、これら線溶系因子欠損マウスでの血管新生の解析を中心に研究を実施した。その結果、線溶系因子欠損マウスにおいてもカプセル包埋法によって各組織試料が得られるため、さまざまな解析が可能であることが証明された。特に線溶系因子欠損マウスでもカプセル内に肉芽組織が形成され、かつその程度はフィブリンによって促進されることが明らかであった。しかし、u-PA、t-PA、およびPAI-1いずれの線溶系因子を欠損していても、それ自体での組織修復におよぼす影響は認められなかった。またカプセル内組織の抽出液や貯溜液の線溶活性は主にu-PAに依存することが明らかであったが、MMP活性には質的、量的差異は見られず、またこれらの活性が血管新生の判定として検討した培養ヒト血管内皮細胞の増殖におよぼす影響も認められなかった。このように今回の実験モデルおよびその解析手法ではマウスの血管新生におけるu-PA、t-PA、およびPAI-1の線溶系因子の直接関与は示されなかった。しかし細胞性線溶にはu-PAの受容体(U-PAR)が深く関与することから、u-PARの解析も含め、今後、本カプセル法を用いてよりマウスの生体内を反映させる系での測定手段を確立するよう検討中である。平成9年度の第1の研究計画である線溶系因子欠損マウスの作製に関しては、これまでに組織性プラスミノゲンアクチベータ(t-PA),ウロキナーゼ型プラスミノゲンアクチベータ(u-PA),u-PAレセプター(u-PAR)およびタイプ1プラスミノゲンアクチベータインヒビター(PAI-1)をそれぞれ単独で欠損する(いずれもホモザイガス)マウスの作製に成功した。現在、これらのマウスの交配・飼育を繰り返し、安定して実験に供することができる体制が確立されつつある。平成9年度の第2の研究計画である野生型マウスへのカプセル移植による組織修復モデルを用いた組織修復過程におけるフィブリンの効果の検討に関しては、カプセル内に侵出、増殖した肉芽組織の重量を経時的に測定し、以下の結果を得た。すなわち、移植後14日まではフィブリンを含むカプセル移植群のカプセル内肉芽重量は中空カプセル移植群のそれに比べて明らかに有意な増加を認め、以降35日まで増加の傾向を示した。一方、カプセル内湿滲出液の体積は移植後35日まで両群で有意差はなかった。以上の結果から組織修復の早期にはフィブリンの存在が修復速度を亢進させることが示された。現在、さらに修復速度の制御を細胞学的見地から解析するために、肉芽組織中の血管新生および組織細胞中の線溶系因子の遺伝情報発現などについて検討を進めている。

さらに平成9年度から実施した線溶系因子欠損マウスの作出に成功し、u-PA、t-PA、およびPAI-1を単独で欠損するマウスの系統を確立できた。平成10年度では本カプセル包埋法を用いて、これら線溶系因子欠損マウスでの血管新生の解析を中心に研究を実施した。その結果、線溶系因子欠損マウスにおいてもカプセル包埋法によって各組織試料が得られるため、さまざまな解析が可能であることが証明された。特に線溶系因子欠損マウスでもカプセル内に肉芽組織が形成され、かつその程度はフィブリンによって促進されることが明らかであった。しかし、u-PA、t-PA、およびPAI-1いずれの線溶系因子を欠損していても、それ自体での組織修復におよぼす影響は認められなかった。またカプセル内組織の抽出液や貯溜液の線溶活性は主にu-PAに依存することが明らかであったが、MMP活性には質的、量的差異は見られず、またこれらの活性が血管新生の判定として検討した培養ヒト血管内皮細胞の増殖におよぼす影響も認められなかった。このように今回の実験モデルおよびその解析手法ではマウスの血管新生におけるu-PA、t-PA、およびPAI-1の線溶系因子の直接関与は示されなかった。しかし細胞性線溶にはu-PAの受容体(u-PAR)が深く関与することから、u-PARの解析も含め、今後、本カプセル法を用いてよりマウスの生体内を反映させる系での測定手段を確立するよう検討中である。
カーボンナノチューブを用いた電界誘起波長可変発光素子・超小型分光器の開発

本研究では、カーボンナノチューブの両端から電子と正孔を注入し発光する、新しい電界誘起によるカーボンナノチューブ発光素子の開発を最終的な目標とした研究提案であった。そして、具体的には、(a)2つのゲート電界印加による電子・正孔生成の独立制御とそれらを用いた新規発光素子の開発(b)引っ張り応力印加によるエネルギーギャップの連続制御および波長可変素子への応用の2つの研究段階を行うことを目標とした。研究段階(a)については、アルコールを用いた化学気相成長法によりカーボンナノチューブを成長し、発光可能なカーボンナノチューブの作製を試みた。その結果、近赤外領域において、一本のカーボンナノチューブからのフォトルミネッセンスを観測することに成功した。また、一本のカーボンナノチューブに対して2つのゲート電極を形成するデバイス作製を行った。この素子において、一本のカーボンナノチューブに対してゲート電圧印加が可能かどうか低温での電気測定により調べた所、クーロンピークが2つのゲート電圧に依存して格子状に観測することが観測され、一本のカーボンナノチューブに対して局所的なゲート電圧印加が可能であることを示した。研究段階(b)については、圧電素子を用いて引っ張り応力が印加可能なデバイスの作製を試みた。その結果、圧電素子上に間隙数百nmの2枚のSi基板間へのカーボンナノチューブ架橋構造を作製することに成功した。また、圧電素子に電圧を印加することにより2枚の基板間の間隙を変化させることが可能なデバイスが得られた。さらに、この素子において、フォトルミネッセンス測定を行ったところ、発光を観測することに成功した。今後、応力印加による発光波長の変化を確認することにより、波長可変素子への応用が期待される。研究段階(a)については、発光素子の開発を行うために、まずは発光可能なカーボンナノチューブを作製するところからスタートした。本研究ではカーボンナノチューブをミセル化することにより一本のカーボンナノチューブを孤立化して、発光可能なカーボンナノチューブを得ることを試みた。ミセル化したカーボンナノチューブをフォトルミネッセンスにより測定したところ、フォトルミネッセンスを観測することに成功した。また、一本のカーボンナノチューブへのゲート電界印加については、2つのゲート電極をもつデバイスを作製して、低温での電気伝導を測定することにより局所的なゲート電圧印加が可能であるかを調べた。その結果、クーロンピークが2つのゲート電圧に依存して格子状に観測することが観測され、一本のカーボンナノチューブに対して局所的なゲート電圧印加が可能であることを示した。その結果、応力印加可能なデバイスを作製することに成功した。圧電素子に電圧を印加することにより2枚の基板間の間隙を変化させることが可能なデバイスが得られた。
高密度光メモリ用超分解光集積読出しデバイスの基礎研究

本研究は光メモリの読出しデバイスに光集積回路技術と超分解能の技法を適用して将来の光メモリのための高性能デバイスの実現可能性を追求することを目的とした基礎研究である。得られた成果は以下のとおりである。1.光集積ヘッドの超分解特性の理論解析を行い、読出し特性シミュレーションの技術を確立した。2.超分解能光集積へッドの理論性能を明らかにするとともに、デバイスの最適設計法を明らかにした。3.並列情報読み取り用光集積デバイスにおける超分解能化の可能性について理論的考察を行った。4.プロトタイプデバイスとして光源分離型光集積ヘッドを試作・評価して、基本的な読出し特性を確認した。5.プロトタイプデバイスを変形した共焦点走査型顕微鏡用読出しヘッドを提案し、作製デバイスで光学実験を行い、本研究の集積デバイスが超分解読出しに重要な特性である共焦点読出し特性を示すことを確認した。6.各種の材料の導波路型高調波発生デバイスの理論解析を行って光メモリ応用への適合性を検討し、実際にLiNbO_3導波路疑似位相整合第2高調波発生デバイスを設計・試作し、Ti:Al_2O_3レーザや半導体レーザを一次光源とした実験で良好な出力光スポットと高い規格化効率が得られることを実証した。7.光メモリへの書込みヘッドの光集積回路化に必要な光変調デバイスの材料として電気光学効果ポリマーをとりあげてその特性を検討し、これを用いた導波型集光スポット変調デバイスの構成を提案し、プロトタイプデバイスを試作して実験によりその可能性を示した。8.将来の半導体レーザ光源と読出し光学系の全モノリシック集積化の可能性を追求するため、AlGaAs導波路を用いたグレーティング素子の設計・試作・評価を行い、実現可能性を示した。本研究は光メモリのための読出しデバイスに光集積回路技術と超分解能の技法を適用して,将来の光メモリのための高性能デバイスの実現可能性を追求することを目的とした基礎研究である.平成4年度は超分解集光グレーティングとプロトタイプヘッドの設計試作・特性測定を重点的に研究し,以下のような成果を得た.(1)光集積ヘッドの超分解特性の理論解析を行い,動特性シミュレーションの技術を確立した.(2)超分解用集光グレーティングの理論設計を行い,この素子をもちいた光集積ヘッドの読出しレスポンスを解析して理論性能を明らかにするとともに,最適パラメータ決定法を明らかにした.(3)並列情報読取り用光集積デバイスにおける超分解能化の可能性について理論的考察を行った.(4)(2)に基ずいた集光グレーティングを精密作製するため既設の電子ビーム描画装置やイオンエッチング装置を改善して設備を整備するとともに作製技術を確立した.また,試作デバイスの特性を測定・評価するための光学実験設備を整備した.(5)導波路型読出しヘッド部に光ファイバを接続した型の光源分離型光集積ヘッドを試作・評価した.(6)試作プロトタイプデバイスによる情報読取り実験を行い,基本的な読出し特性を特性を確認した.(7)試作したデバイスを走査型光学顕微鏡として作動させて,本研究のデバイスが超分解読出しのために重要な特性である共焦点読出し特性を持つことを実験的に確認した。(8)半導体レーザ光の短波長化(SHG)のためのLiNbO_3導波路SHGデバイスの理論設計を行うとともに,プロトタイプデバイスを試作して予備実験を行い,基礎的な成果を得た.本研究は、光メモリのための読出しデバイスに光集積回路技術と超分解能の技法を適用して、将来の光メモリのための高性能デバイスの実現可能性を追求することを目的とした基礎研究である。平成5年度は昨年度の成果を基礎として、超分解能の基礎特性評価、波長変換による高密度化のための第二高調波発生デバイス、光メモリ用集積化光変調デバイスなどについて検討を継続し、以下のような成果を得た。

1.超分解光集積読出しデバイスの実験的検討昨年度に試作したプロトタイプデバイスを作動させてディスク情報読み取りの実験を行い、基本的な読出し特性を確認した。またプロトタイプデバイスを変形した共焦点走査型顕微鏡用読出しヘッドを提案し、作製したデバイスで光学実験を行い、本研究の集積デバイスが超分解読出しのために重要な特性である共焦点読出し特性を示すことを実験的に確認した。2.導波型光第2高調波発生デバイス各種の材料の高調波発生デバイスの理論解析を行って光メモリ応用への適合性を検討し、実際にLiNbO_3導波路疑似位相整合第2高調波発生デバイスを設計・試作し、Ti:Al_2O_3レーザや半導体レーザを一次光源とした実験で良好な出力光スポットと高い規格化効率が得られることを実証した。3.集積化光変調デバイス光メモリへの書込みヘッドの光集積回路化に必要な光変調デバイスの材料として電気光学効果ポリマーをとりあげてその特性を検討し、これを用いた導波型集光スポット変調デバイスの構成を提案し、プロトタイプデバイスを試作して実験によりその可能性を示した。4.将来の発展可能性の検討半導体レーザ光源と読出し光学系の全モノリシック集積化の可能性を追求するため、AlGaAs導波路を用いたグレーティング素子の設計・試作・評価を行い、実現可能性を示した。