hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
１塩基認識を増幅する高分子型人工核酸の設計と生化学的機能評価

生体内で1塩基認識能をもつ人工核酸の設計・機能評価を目的として,PEGの両末端にペプチド核酸を配する系統的なPNA-PEGコンジュゲートを調製し,無細胞タンパク質合成システムを用いた遺伝子発現を評価した。この結果、PNA-PEGコンジュゲートはアンチセンスRNAとして作用しており、1塩基の違いを明確に認識した発現制御が可能であることが示された。また,熱力学パラメーターを算出した結果、PEGの両末端にPNAを配する分子構造が1塩基を認識しており、各PNA部分のTm値の差がこの1塩基認識機構に大きく寄与していることが示された。ポリエチレングリコール(PEG)の両末端にペプチド核酸(PNA)を配したPNA-PEGコンンジュゲート(PPC)が,37 ̊C近傍において1塩基の違いを認識した遺伝子発現制御を誘起する認識機構について,熱安定性および遺伝子発現抑制効果の観点から検討した。ルシフェラーゼ発現プラスミドの開始コドン近傍をターゲットとしたPNA-PNAコンジュゲートおよびPNAオリゴマーを系統的に調製した。得られたPNA化合物とDNAとの相補鎖形成能を測定した結果、PEGを間に介した分子構造によりTm値が大幅に減少することが示された。さらに,PNA16-PEGとミスマッチでは自由エネルギーに大きな差はみられず,1塩基の違いでは相補鎖安定性にほとんど寄与しないことがわかる。一方で,PP_ATG01の1塩基ミスマッチによるTm値への影響は,N末端側のPNA配列が1塩基異なるPP_ATG01_MM2と比較すると,C末端側のPNA配列が1塩基異なるPP_ATG01_MMで顕著に熱安定性が低下した。これは,PNA-CおよびPNA-Nの熱力学パラメーターも示すとおり,Tm値の高いPNAドメインが1塩基認識を誘起していることがわかった。無細胞蛋白質合成システムによるルシフェラーゼ発現抑制の結果,PP_ATG01とそのミスマッチ配列では塩基配列依存的に発現を抑制したのに対し、PNA16-PEGとそのミスマッチでは塩基配列依存的に発現を制御していないことから,PEGの両末端にPNAを配する分子構造が1塩基を認識して遺伝子発現を制御していることが示された。ただし,PNAドメインのTm値を念頭に置いた分子設計が必要であることも併せて示された。また、PPCにローダミン誘導体を導入したPPCと局在マーカー共存下における細胞内輸送挙動を検討した結果、マクロピノサイトーシス経路で細胞内輸送される可能性が示唆された。ペプチド核酸(PNA)はDNA/RNAと高い相同性を示すだけではなく,生体内分解耐性に優れるなど人工核酸モデルとして期待される一方で,ゲノム配列認識が必要な16塩基程度では水溶性の低下や融解温度の上昇など通常の生態環境での展開が困難とされている。本研究では,これらの問題点を解決した1塩基認識能を増幅する高分子型人工核酸モデルとしてPNA-PEGコンジュゲートの有用性を提示し,アンチジーン,アンチセンスとしての応用展開を念頭においた遺伝子発現制御の可能性について検討した。Polyethylene glycol (PEG)の両末端にペプチド核酸を配する系統的なPNA-PEGコンジュゲートを調製し,無細胞タンパク質合成システムを用いた遺伝子発現を評価した。さらに、相補鎖形成挙動による熱力学パラメーターの解析によりこの機構を解明することを目的とした。無細胞タンパク質合成システムによる遺伝子発現抑制効果を評価した結果、PNA-PEGコンジュゲートはアンチセンスRNAとして作用しており、1塩基の違いを明確に認識した発現制御が可能であることが示された。PNA-PEGコンジュゲートによる細胞内遺伝子発現制御を目的として、細胞内輸送について検討した。ローダミン誘導体を末端に導入したPNA-PEGコンジュゲート(SRB-PPC)を調製し,無血清培地に所定濃度のSRB-PPCと各マーカーを添加した後のHeLa細胞を蛍光顕微鏡で観察した。この結果,SRB-PPCがマクロピノサイトーシスマーカーであるFITC-dextranと共局在することが確認されたが,マクロピノソームからのリリースは観察されなかった。マクロピノソームからのリリースを目的として,リリースシグナルを共存させた結果,顕著な細胞質へのリリースが観察された。1塩基認識能を増幅する高分子型人工核酸の設計・特性評価と,これを用いたin vitroでの遺伝子発現制御について検討する。

本研究では,これらの問題点を解決した1塩基認識能を増幅する高分子型人工核酸モデルとしてPNA-PEGコンジュゲートの有用性を提示し,アンチジーン,アンチセンスとしての応用展開を念頭においた遺伝子発現制御の可能性について検討する。機能性PNAの設計は,2本鎖DNAへのインベージョンと高分子化に伴う疎水性を低減させた分子設計,擬似的な長鎖核酸モデルに主眼をおき,PEGを介在したinchworm型コンジュゲートによる効果的な1塩基認識能を検討する。本年度はPNA-PEGコンジュゲートの設計および調製と,in vitroにおける遺伝子発現を検討するための発現プラスミドの調製を行った。機能性PNA-PEGコンジュゲートの調製:機能性PNA-PEGコンジュゲートは、固相合成法により調製した。合成したPNA化合物は、HPLCで精製した後、TOF/MSによる分子量測定並びに再度HPLCによる純度測定を行った。また、あわせて細胞内輸送を検討するために片末端に蛍光官能基(SRB)を有するPNA-PEGコンジュゲートも合成した。また,細胞内輸送挙動を明確にするためのPNA-PEGコンジュゲートの調製を目的として,分子鎖末端にローダミンを有するPNA-PEGコンジュゲートも合成した。タンパク質発現プラスミドの構築:無細胞蛋白質合成システムに最適化されたルシフェラーゼ発現プラスミドを調製した。当初の計画では、H23年度:PNA-PEGコンジュゲートの設計とin vitroでの特異複合構造(DNAインベージョン,1塩基認識能)を検討し,遺伝子発現制御が可能な高分子型人工核酸モデルを構築。H24年度:無細胞タンパク質合成システムを利用した遺伝子発現制御を目的として,発現プラスミドの構築ならびに先年度に調製した高分子型人工核酸モデル(PNA-PEGコンジュゲート)による発現抑制効果について検討するとともに,細胞内輸送に関する基礎的知見を得る、ことを予定していた。平成24年度の目標には、1)無細胞タンパク質合成システムを利用した遺伝子発現制御の評価(PNA塩基配列との相関について検討)2)機能性PNA-PEGコンジュゲートの調製と物性評価(蛍光分子修飾による細胞内トランスフェクトを蛍光顕微鏡観察より評価)のすべてが、達成されており、加えて平成25年度に予定している細胞内輸送挙動に関する知見について、その挙動を明確にする結果が得られた。以上の結果より、当初の計画以上に進展していると判断した。機能性PNA-PEGコンジュゲートは、固相合成法により調製した。合成には1-メチル-2-ピロリドンを溶媒としてPEG試薬(O-(N-Fmoc-2-aminoethyl)-O'-(2-carboxyethyl)- undecaethyleneglycol)を用い、TFAを含むアセトニトリルを移動相としたHPLCで分取精製した。合成した多様なPNA-PEGコンジュゲートの総数は12種に及ぶ。ここでは当初予定していたPNA-PEGコンジュゲートをすべて合成できた。
原子間力制御型ニアフィールドナノ光学システムを用いたバイオ解析技術の創出

本研究では原子間力制御系を基礎としたニアフィル-ド光学顕微システムと超高感度光計測・解析システムを連結することにより、生体機能の精密解析を行った。今回は、GFP(Green Fluorescent Protein)遺伝子を導入した細胞とヒト染色体を測定材料として選び、これらの立体像(トポグラフィー像)とニアフィル-ド蛍光像の同時精密計測を検討した。本システムを用いて蛍光性タンパク質であるGFPの遺伝子を導入した組み替え大腸菌を測定したところ、大気雰囲気下及び液体培地中双方の条件下において単一の大腸菌細胞から発する近視野蛍光像および蛍光スペクトルをトポグラフィー像と同時に得ることができた。なお、本システムでは、プローブ先端の近接場光を用いた蛍光像であり、励起されている領域はプローブ先端から50-100nmの範囲内と考えられる。すなわち、蛍光像としては細胞表面付近を観察していると考えられる。一方、トポグラフィー像と近視野蛍光像の比較により大腸菌細胞間で蛍光強度のばらつきがあることが明らかになった。これは、GFPの蛍光が翻訳後の酸化により生ずるために生じる酸化の進行度に個体差があるためと考えられた。また蛍光スペクトルは509nm付近にピークを与え、GFPに基づくものであることが示唆された。次に、ヒト培養細胞由来のM期染色体を試料として、核酸を染色する蛍光試薬であるSYBR^<TM>Green I(励起波長490nm、蛍光波長520nm)を用い、立体像と蛍光像を観察することを検討した。ヒト染色体は、培養細胞であるヒト正常リンパ球のRPMI1788株より調製した。培養液中にコルセミド添加後37°Cで16時間インキュベートした。コルセミドはコルヒチンと同様に微小管の合成を阻害し細胞周期をM期に固定する生理活性を持つ。この性質を用いて細胞周期を同調させた後、遠心分離によって回収した細胞から界面展開法によって染色体をカバーガラス上に固定、風乾させた。試料の観察は、大気雰囲気下常温常圧で行った。励起光源には波長488nmのAr^+レーザーを用いた。3本の染色体の立体像、その蛍光像を比較した。染色体それぞれの大きさ、セントロメアの位置、表面またはクロマチンの凝集パターンが確認できる。これら形態学的な知見が得られたことは重要で、特に顕著な特徴を示した染色体は、長さ810μm、セントロメアの偏心程度から第4もしくは第5染色体であると考えられた。また染色体全体から蛍光を発しているのが確認され、今回用いたSYBR^<TM>Green Iの染色特性に依存したものと考えられた。
有用形質を安定保持できる高機能実用酵母の効率的育種法の開発

本研究は、遺伝子操作技術を全く使用すること無く、有用形質を安定保持できる高機能実用酵母株を効率的に育種する方法を開発することを目的としている。本年度は、大別して下記の3件の研究成果を挙げた。1.実用酵母株のモデルとして遺伝学的解析の容易な実験室酵母株を使用して、本研究室で開発した致死的濃度過酸化水素法により、変異剤であるエチルメタンスルホン酸で処理をした酵母細胞から取得されたマルチストレス耐性変異株において、原因変異遺伝子としてCDC25遺伝子のミスセンス変異であるCDC25-P1306Lを同定し、査読付きの国際学術誌に公表した。2.変異処理を行っていない実験室酵母株の細胞から、平成29年度に取得した高糖濃度、乾燥、高温、冷凍に対して優性のストレス耐性変異を有するマルチストレス耐性変異株1株について、遺伝学的手法と次世代シーケンス技術を併用することにより、マルチストレス耐性変異遺伝子の候補の同定に成功し、得られた成果について国内学会にて学会発表を行った。3.変異処理を行っていない実験室酵母株の細胞から、致死的濃度過酸化水素法により新たに17株の過酸化水素耐性変異株を取得した。取得した株の高糖濃度耐性および高エタノール濃度耐性を調べたところ、高エタノール濃度に耐性を示さなかった1株以外の変異株は両ストレスに耐性を示したことから、マルチストレス耐性変異株であることが判明した。また、取得した変異株のうち7株について優性劣性試験を行った結果、過酸化水素に対し半優性もしくは優性のストレス耐性変異を持っていることが明らかになった。さらに、これらの株についてCDC25の塩基配列を解読した結果、7株中5株はCDC25に様々な種類の変異を持つことが判明した。本研究室で開発した致死的濃度過酸化水素法により、変異剤であるエチルメタンスルホン酸で処理をした実験室酵母株の細胞から取得されたマルチストレス耐性変異株のうち1株について、原因変異遺伝子の同定に成功し、査読付きの国際学術誌に公表することができた。また、変異処理を行っていない実験室酵母株の細胞から取得したマルチストレス耐性変異株のうち1株について、原因変異遺伝子の候補の同定にも成功し、国内学会で発表した。さらに、変異処理を行っていない実験室酵母株の細胞から、新たに多数のマルチストレス耐性変異株を分離し、うち、少なくとも5株については、CDC25遺伝子に変異を持つことを明らかにした。残りの変異株のマルチストレス耐性変異遺伝子を次年度以降に同定することで、有用形質を安定保持できる高機能実用酵母の効率的育種法の開発に必要な、実用酵母から致死的濃度過酸化水素法等により取得されるマルチストレス耐性変異株の原因変異遺伝子を同定するための知見が得られると考えられるため。実験室酵母株からの致死的濃度過酸化水素法等によるマルチストレス耐性変異株の分離および解析を引き続き行う。さらに、遺伝学的解析が完了したマルチストレス耐性変異株については、次世代シーケンス技術と酵母遺伝学の融合等の手法によりマルチストレス耐性変異遺伝子の候補を同定する。続いて、野生型株の野生型遺伝子を同定した変異遺伝子で置換した株を構築し、マルチストレス耐性能を評価することで、当該変異遺伝子がマルチストレス耐性変異遺伝子であることを証明する。その後、得られた知見を用いて、有用形質を安定保持できる高機能実用酵母の効率的育種法の開発を行う。平成29年度は、実用酵母株のモデルとして遺伝学的解析の容易な実験室酵母株を使用して、本研究室で開発した致死的濃度過酸化水素法により自然発生的に生じるマルチストレス耐性変異株の分離を行い、得られたマルチストレス耐性変異株について遺伝学的解析を進めた。具体的には、野生型株である実験室酵母株をYPDA液体培地にて培養後、変異処理を行うことなく10 mMの過酸化水素を含有するYPDA平板培地にプレーティングし、生育コロニーの分離および純化後、スポット試験を行うことにより過酸化水素耐性変異株を2株取得した。これらの株について優性劣性試験を行った結果、2株とも過酸化水素に対して優性のストレス耐性変異遺伝子を有していることが明らかになった。そこで、これらの株のマルチストレス耐性能を検討するために、高糖濃度、乾燥、高温、冷凍等に対するストレス耐性をスポット試験により調べた。その結果、取得した2株はいずれもマルチストレス耐性を示し、うち1株は高糖濃度、乾燥、高温、冷凍に対して優性のストレス耐性変異遺伝子を有していることが明らかになった。そこで、当該変異株と野生型株との二倍体を用いて四分子解析を行い、さらに、次世代シーケンス技術と酵母遺伝学の融合によるマルチストレス耐性変異遺伝子の候補の同定に向けて、マルチストレス耐性を示す四分子分離体株から染色体DNAの調製を行った。本研究室において開発した致死的濃度過酸化水素法を用いることで、変異処理を行うこと無く、実験室酵母から自然発生的に生じるマルチストレス耐性変異株を2株取得できた。これらの株のマルチストレス耐性変異遺伝子を次年度以降に同定することで、有用形質を安定保持できる高機能実用酵母の効率的育種法の開発に必要な、実用酵母から致死的濃度過酸化水素法等により取得されるマルチストレス耐性変異株の原因変異遺伝子を同定するための知見が得られると考えられるため。

1.実用酵母株のモデルとして遺伝学的解析の容易な実験室酵母株を使用して、本研究室で開発した致死的濃度過酸化水素法により、変異剤であるエチルメタンスルホン酸で処理をした酵母細胞から取得されたマルチストレス耐性変異株において、原因変異遺伝子としてCDC25遺伝子のミスセンス変異であるCDC25-P1306Lを同定し、査読付きの国際学術誌に公表した。2.変異処理を行っていない実験室酵母株の細胞から、平成29年度に取得した高糖濃度、乾燥、高温、冷凍に対して優性のストレス耐性変異を有するマルチストレス耐性変異株1株について、遺伝学的手法と次世代シーケンス技術を併用することにより、マルチストレス耐性変異遺伝子の候補の同定に成功し、得られた成果について国内学会にて学会発表を行った。3.変異処理を行っていない実験室酵母株の細胞から、致死的濃度過酸化水素法により新たに17株の過酸化水素耐性変異株を取得した。取得した株の高糖濃度耐性および高エタノール濃度耐性を調べたところ、高エタノール濃度に耐性を示さなかった1株以外の変異株は両ストレスに耐性を示したことから、マルチストレス耐性変異株であることが判明した。また、取得した変異株のうち7株について優性劣性試験を行った結果、過酸化水素に対し半優性もしくは優性のストレス耐性変異を持っていることが明らかになった。さらに、これらの株についてCDC25の塩基配列を解読した結果、7株中5株はCDC25に様々な種類の変異を持つことが判明した。本研究室で開発した致死的濃度過酸化水素法により、変異剤であるエチルメタンスルホン酸で処理をした実験室酵母株の細胞から取得されたマルチストレス耐性変異株のうち1株について、原因変異遺伝子の同定に成功し、査読付きの国際学術誌に公表することができた。また、変異処理を行っていない実験室酵母株の細胞から取得したマルチストレス耐性変異株のうち1株について、原因変異遺伝子の候補の同定にも成功し、国内学会で発表した。さらに、変異処理を行っていない実験室酵母株の細胞から、新たに多数のマルチストレス耐性変異株を分離し、うち、少なくとも5株については、CDC25遺伝子に変異を持つことを明らかにした。残りの変異株のマルチストレス耐性変異遺伝子を次年度以降に同定することで、有用形質を安定保持できる高機能実用酵母の効率的育種法の開発に必要な、実用酵母から致死的濃度過酸化水素法等により取得されるマルチストレス耐性変異株の原因変異遺伝子を同定するための知見が得られると考えられるため。実験室酵母からの致死的濃度過酸化水素法等によるマルチストレス耐性変異株の分離および解析を引き続き行う。さらに、遺伝学的解析が完了したマルチストレス耐性変異株については、次世代シーケンス技術と酵母遺伝学の融合によりマルチストレス耐性変異遺伝子の候補を同定する。続いて、野生型株の野生型遺伝子を同定した変異遺伝子で置換した株を構築し、マルチストレス耐性能を評価することで、当該変異遺伝子がマルチストレス耐性変異遺伝子であることを証明する。
ヒトを含む霊長類におけるリズムの時系列情報および運動パターン情報の脳内表象

本研究では、手や足などさまざまな運動の効果器を使用するリズム再現課題を用いて、リズムが時系列パターンおよび連続運動パターンとして脳内で表象されているか否か、そして各々の表象に関わる脳領域を明らかにすることを目的とした。また、一定間隔で反復ボタン押しをさせる課題を訓練したマカクサルを用い、ヒトの脳機能イメージング実験で時系列パターンおよび連続運動パターンに関与することが示された脳領域を標的として、電気生理学的手法を用いリズム表象の神経機序を明らかにすることを目指した。H27年度は、前年度にデータを取得したfMRI実験の解析を中心に実施した。健常成人の被験者が右示指、左示指、足、口の異なる運動効果器を用いて呈示されたリズムパターンを再現する行動課題を使用した。その結果、下前頭回及び右頭頂葉が運動の効果器に関わらず賦活し、これらの領域が時系列パターンの情報処理に関わっていることが示唆された。一方で、右頭頂葉及び補足運動野は運動効果器により活動の大きさを変え、運動パターンの情報処理に関わることが示唆された。これら各領域の機能的連結の解析を行い、リズムの情報処理に関わる神経ネットワークモデルを呈示した。上記の結果を国際学術誌にて発表した。また、サルの電気生理実験のためのセットアップをおこなった。27年度が最終年度であるため、記入しない。「リズム」は言語や音楽などヒトの文化の基盤となる重要な要素のひとつである。リズムを聴くと自然にからだが動く、という現象があるように、リズムの知覚が運動に関わる脳領域の活動を引き起こすことが報告されている。これらの先行研究から、リズムというのはそもそも`音のまとまり'というような事象(例えば音)の時系列パターンと、`連続した体の動き'、つまり運動パターンの2つにわかれて脳内で表象されているのではないか、と考えた。本研究の目的はこの仮説に基づき、指や足といった運動の効果器を変えてリズムの再現をおこなうことによって、1)運動の効果器に依らない時系列パターン表象と2)運動の効果器に依存する連続運動パターン表象に関わる脳領域を明らかにすることである。本年度は、東北大学加齢医学研究所にてヒトを対象とした実験をおこなった。計29名の被験者からfMRIデータを取得した。実験では、呈示されたリズムパターンを聞いて覚え、数秒後に予め指示された右手示指、左手示指、足、口のいずれかを用いて覚えたリズムパターンを被験者に再現してもらった。その結果、下前頭回および右頭頂葉は運動の効果器に関わらず賦活し、これらの領域が時系列パターンの情報処理に関わっていることが示唆された。一方で左頭頂葉および補足運動野は運動効果器により活動の大きさを変え、運動パターンの情報処理に関わることが示唆された。これらの解析結果をもとに、リズムの情報処理に関わる神経ネットワークについて考察した。被験者29名からの脳活動データ取得および解析が終了し、順調に進展している。今後は国際専門誌への論文投稿をおこなう。また、当初から予定しているサルの電気生理実験の準備を進め、ヒトとサルではリズムの情報処理やその神経基盤がどのように異なるのかを明らかにしたい。
観光学原論と観光教育への哲学・倫理学理論の導入に関する基礎的研究

観光学原論への哲学理論の導入に関しては、3つの研究成果を得た。1)アクターネットワーク理論の観光研究への応用に関する現状把握と今後の探究課題の明瞭化、2)松永澄夫の哲学と観光研究の根本諸概念との関係性の明瞭化、3)マキァーネルの観光倫理に関わる言説の特徴の理解と、他の哲学理論との関係性の明瞭化。観光学原論への倫理学理論の導入に関しては、英語圏の先行研究調査より、日本における観光倫理学研究の体系的展開に向けて必要な作業が明瞭化された。観光教育への哲学・倫理学理論の導入に関しては、Tribeの「哲学的実務家」育成プログラムとTEFIの価値教育の提案を踏まえ、日本で必要な作業が明瞭化された。本研究は3年間の研究期間内に、「観光学原論への哲学の導入」・「観光学原論への倫理学の導入」・「観光教育への哲学・倫理学の導入」を試みるものである。「観光学原論への哲学の導入」に関しては、ドゥルーズ=ガタリ哲学とフーコー哲学の導入を試みた。一つ目の研究成果は、ドゥルーズ=ガタリ哲学にも大きな影響を受けている「アクターネットワーク理論」を観光研究に応用した先行研究に関する文献調査と、別途進めている高野山観光研究の成果とを結び付け、「アクターネットワーク理論」の観光研究への応用に伴う課題を明瞭化した口頭発表である。二つ目の成果は、観光社会学者マキァーネルの『観光倫理』の言説の概念的特徴を分析し、ドゥルーズ=ガタリ哲学との接続地点を見出した点である。三つ目の成果は、マキァーネルのフーコー哲学への両義的立場が解明され、「眼差し論」の理解が深化した点である。(後者2つの成果については現在、論文を投稿中である。)「観光学原論への倫理学の導入」に関しては、英語圏における先行研究に関する文献調査を実施し、「観光倫理学」を巡る大よその問題圏を把握することができた。2016年4月現在、観光倫理学の問題圏を俯瞰的に捉える展望論文を執筆中で、夏には投稿予定である。「観光教育への哲学・倫理学の導入」に関しては、英語圏での新しい「価値教育」の取り組みと、著名な観光学者トライブの「哲学的実務家」の教育プログラムに関する文献調査を行い、両者を踏まえつつ、概念的・経験的に今後日本の文脈で探究を進めるべき課題を明瞭化した。日本観光ホスピタリティ教育学会にて成果発表し、論文にまとめた。「観光学原論への哲学の導入」に関しては、平成27年度計画のうち、「アクターネットワーク理論を活用した観光研究の調査と具体的な観光の現場・事例に関する分析」、「眼差し」論の回顧と可能性の模索という課題がほぼ達成されたと言える。口頭発表に加え、現在論文を投稿中である。「観光学原論への倫理学の導入」に関しては、平成27年度計画の予定通り、英語圏における先行研究に関する文献調査を実施してきた結果、かなり守備範囲が広いと見受けられる「観光倫理」の問題系の整理が着実に進んできている。現在、成果の論文を執筆中である。「観光教育への哲学・倫理学の導入」に関しては、平成27年度計画の予定通り、基礎的文献調査を実施した結果、特に「価値教育」を進めるTEFIの理念・概念的枠組みや取組みに関する理解、著名な観光学者トライブの提唱する「哲学的実務家」の枠組みに関する理解を深め、成果を発表することができた。「観光学原論への哲学の導入」に関しては、日本人哲学者・松永澄夫が構築を進めている哲学と、観光研究との接点を探る論稿を完成させた(共著書として近刊の予定)。松永哲学は、人間が関わるあらゆる事柄について丹念に事柄の成り立ちを描き出そうとする「地図の哲学」である故、主題的・明示的に「観光」が対象として論究されているわけではないものの、従来の観光研究の枠組みと突き合わせることで、観光を大局的見地からいかに理解するかや、観光の諸側面(プレ・ツアー、オン・ツアー、ポスト・ツアー)に関して哲学的に問題とすべき事柄、「観光の哲学」を構築する為に必要な作業など、重要な認識を獲得することができた。「観光学原論への倫理学の導入」に関しては、英語圏の先行研究に関する文献調査を実施し、「観光倫理学」を巡る大よその問題圏を把握した結果を、「観光倫理学の展開に向けた準備的考察ー英語圏先行研究からの課題整理ー」として学会発表にまとめた。今後必要となる作業課題の属する諸領域として、「観光の本質や在り方に関する継続的反省」・「観光を取り巻くイデオロギーや制度批判」・「倫理的コードに関する調査と分析」・「倫理的意思決定理論の導入」・「各種観光形態や観光産業の倫理的問題の調査」・「観光倫理教育の構築」が抽出された。「観光教育への哲学・倫理学の導入」については、上記の哲学及び倫理学方面の研究を通して、観光倫理教育の具体的カリキュラム化の為に必要となる、大きな問題群の見取り図と、具体的な問題設定に関する認識を深化させることができた。本研究は3年間の研究期間内に、「観光学原論への哲学の導入」・「観光学原論への倫理学の導入」

・「観光教育への哲学・倫理学の導入」を試みるものである。「観光学原論への哲学の導入」に関しては、今年度、現代の日本で独自の哲学を構築しつつある松永澄夫の哲学と観光研究の先行理論や認識とを突き合わせることで、観光学と哲学との接点を洗い出すことができた。これは当初計画に代えて遂行された研究であったが、結果として、西洋の現象学や解釈学の観光研究への導入という課題に関しても、準備的に意義の深い研究結果をもたらした。「観光学原論への倫理学の導入」に関しては、当初計画通り、英語圏における先行研究に関する文献調査を踏まえ、「観光倫理学」の大きな枠組みを描き出すことができた。「観光教育への哲学・倫理学の導入」に関しても、観光倫理教育の具体的カリキュラム化への基礎的足場を作ることができた。本研究は3年間の研究期間内に、「観光学原論への哲学の導入」・「観光学原論への倫理学の導入」・「観光教育への哲学・倫理学の導入」を試みるものである。「観光学原論への哲学の導入」に関しては、日本人哲学者・松永澄夫が構築を進めている哲学と、観光研究との接点を探る論稿「松永哲学と観光研究との接点を洗い出すー<観光の哲学>に向けた準備的考察」を完成させ、この論考が松永澄夫門下の研究者の共著である『哲学することー松永澄夫への異議と答弁』(2017年11月刊行)に収録された。この研究により特に「観光と文化」や「観光とアイデンティティ」という主題に関する認識を深化させた。「観光学原論への倫理学の導入」に関しては、D.マキァーネルが2011年に上梓した“The Ethics of Sightseeing"を、哲学・社会学・都市論等の諸言説を用いつつ批判的に分析した論考「D.マキァーネル著『観光倫理』に関する批判的分析ーツーリストサイトと観光者の考察からドゥルーズ=ガタリ哲学へー」を完成させ、この論考が大学紀要(『研究論叢90号』2018年1月発行)に収録された。この論考により、マキァーネルの「創造的観光者」に関する言説の哲学的特徴と今後の展開可能性が解明された。「観光教育への哲学・倫理学の導入」については、上記の哲学及び倫理学方面の研究に加え、国際連合が掲げる「持続可能な開発目標」と観光高等教育との接続性について、概念的次元での検討や、実際の教育実践への活用に関する検討を進めた。観光学原論への哲学理論の導入に関しては、3つの研究成果を得た。1)アクターネットワーク理論の観光研究への応用に関する現状把握と今後の探究課題の明瞭化、2)松永澄夫の哲学と観光研究の根本諸概念との関係性の明瞭化、3)マキァーネルの観光倫理に関わる言説の特徴の理解と、他の哲学理論との関係性の明瞭化。観光学原論への倫理学理論の導入に関しては、英語圏の先行研究調査より、日本における観光倫理学研究の体系的展開に向けて必要な作業が明瞭化された。観光教育への哲学・倫理学理論の導入に関しては、Tribeの「哲学的実務家」育成プログラムとTEFIの価値教育の提案を踏まえ、日本で必要な作業が明瞭化された。「観光学原論への哲学の導入」に関しては、研究計画と27年度成果を踏まえ、以下の2つの方向で研究を進める。一つは、理論と観光現象との接合を図ることである。
尿中ジアセチルスペルミン測定による早期悪性腫瘍スクリーニングシステムの構築

本研究の目的は尿中ジアセチルスペルミン検査およびPET-CT検査を比較することにより,尿中ジアセチルスペルミン(DiAcSpm)測定による早期悪性腫瘍スクリーニングシステムを構築することである.三重大学医学部附属病院,済生会松阪総合病院みえPETがん診断センター,塩川病院において,PET-CT健診受診者476名の尿を用いて尿中DiAcSpm測定を実施した.健常ボランティアと健診にて明らかな疾患を認めなかった健常人合計369名の尿検体を解析した.尿中DiAcSpm濃度は小児および女性で有意に高値を示したため,健常成人を対象に男女別に基準値を設定した(男性253nmol/g・cre、女性350nmol/g・cre).この基準値を用いて判定した結果,PET-CTがん検診受診者におけるDiAcSpm陽性者数は28件(5.9%)であった.現在までに,PET-CT健診で悪性腫瘍が見つかった症例は7例(1.5%)であり,うちDiAcSpm陽性症例は3例であった.さらに,ELISA競合法を用いた尿中DiAcSpm濃度とPET検査におけるSUVにはr=0.826と良好な相関関係を認めたため,尿中DiAcSpm濃度と腫瘍細胞内へのグルコース移行との関連が示唆された.健常ボランティア10人から求めた尿中DiAcSpmの個体内変動は16.9%,個体間変動は44.5%であった.個体内変動に比べ個体間変動が大きく,病的な変動が生じていても初期には基準範囲内となる可能性がある.尿中DiAcSpm測定による悪性腫瘍の早期発見には,個人における有意な変化を捉える判定基準が必要と考える.なお,尿中DiAcSpm濃度は上皮性悪性腫瘍と同様,造血器腫瘍や骨肉腫などの非上皮性悪性腫瘍(肉腫)においても陽性率が高く有用な腫瘍マーカーになる可能性があることも確認した.本研究の目的は尿中ジアセチルスペルミン検査およびPET-CT検査を比較することにより,尿中ジアセチルスペルミン(DiAcSpm)測定による早期悪性腫瘍スクリーニングシステムを構築することである.三重大学医学部附属病院,済生会松阪総合病院みえPETがん診断センター,塩川病院において,PET-CT健診受診者476名の尿を用いて尿中DiAcSpm測定を実施した.健常ボランティアと健診にて明らかな疾患を認めなかった健常人合計369名の尿検体を解析した.尿中DiAcSpm濃度は小児および女性で有意に高値を示したため,健常成人を対象に男女別に基準値を設定した(男性253nmol/g・cre、女性350nmol/g・cre).この基準値を用いて判定した結果,PET-CTがん検診受診者におけるDiAcSpm陽性者数は28件(5.9%)であった.現在までに,PET-CT健診で悪性腫瘍が見つかった症例は7例(1.5%)であり,うちDiAcSpm陽性症例は3例であった.さらに,ELISA競合法を用いた尿中DiAcSpm濃度とPET検査におけるSUVにはr=0.826と良好な相関関係を認めたため,尿中DiAcSpm濃度と腫瘍細胞内へのグルコース移行との関連が示唆された.健常ボランティア10人から求めた尿中DiAcSpmの個体内変動は16.9%,個体間変動は44.5%であった.個体内変動に比べ個体間変動が大きく,病的な変動が生じていても初期には基準範囲内となる可能性がある.尿中DiAcSpm測定による悪性腫瘍の早期発見には,個人における有意な変化を捉える判定基準が必要と考える.なお,尿中DiAcSpm濃度は上皮性悪性腫瘍と同様,造血器腫瘍や骨肉腫などの非上皮性悪性腫瘍(肉腫)においても陽性率が高く有用な腫瘍マーカーになる可能性があることも確認した.
膝前十字靭帯再建術における血管幹細胞応用の可能性

前十字靱帯損傷患者に対する自家損傷部組織を併用した前十字靱帯再建術の第I/II相臨床試験」の実現を目的とした。ラット、イヌの動物ACL再建モデルを用いてその有効性を確認し、学会、紙面にて公表した。さらに当院倫理委員会承認のもと、「前十字靱帯損傷患者に対する自家損傷部組織を併用した前十字靱帯再建術の第I/II相臨床試験」を開始し、5症例に本治療を適応した。全例でその安全性は確認されたが、臨床スコアにおいての有効性は見いだせなかったため、試験を終了とし、学会、紙面に報告した。今後は有効性を向上させる患者個々に特性による細胞の治癒能を追求する必要がある。当該年度、平成24年度における研究の目的は、膝前十字靭帯(ACL)損傷組織における細胞群の幹細胞の特性を詳細に解析・確認し、すでに確立され予備実験済みであるラット、イヌの動物ACL再建モデルを用いてその有効性を確認することで前臨床試験とすることであった。そのうち、当該年度においては、(1)ラット、(2)イヌの動物ACL再建モデルを用いてその有効性を確認した。(1)ヒトACL由来CD34陽性(A-CD34+)細胞を用いて細胞シートを作成し、ヌードラットACL再建モデルに対して細胞シートを被覆した自家移植腱を移植し、その効果を検討した。A-CD34+細胞群は対照群に比較して、免疫染色による骨孔及び移植腱部における評価、宿主由来の微小血管密度、骨芽細胞密度の定量評価、移植細胞の血管・骨への分化定量評価、引っ張り試験による機能的評価で、より高い骨・移植腱治癒を示した。(2)損傷部組織を併用したACL再建術における骨-腱間結合治癒能を大動物自家移植モデルにより評価した。ビーグル成犬20頭にACL損傷を作成し、3日後に損傷部組織を採取して自家浅趾屈筋腱を用いたACL再建モデルに移植し、その骨-腱間結合治癒能を組織学的、力学的評価に加えCTによる骨孔定量評価を行った。組織学的評価、CTによる骨孔定量評価、力学的引張試験において、対照群と比較してより高い骨・移植腱治癒を示した。これまでACL損傷部にCD34陽性細胞が集積し、またこれらの細胞群は高い増殖能・多分化能を備えていることを示しており、当該年度の結果と併せて、CD34陽性細胞そのものを細胞シートで用いるACL再建術の有効性、またCD34陽性細胞を豊富に含む損傷部組織を併用したACL再建術の有効性が前臨床試験的に確認された。特に後者の治療法は細胞分離・培養等の過程も必要なく従来通りの一回の関節鏡手術で完結でき、かつ効果的な治療法として新たな戦略となりうる可能性がある。幹細胞を基盤とした再生医療応用の視点から、平成23年度はラット、イヌの動物前十字靭帯(ACL)再建モデルを用いてその有効性を確認した。当該年度は膝前十字靭帯損傷組織における細胞群の幹細胞の特性を詳細に解析・確認することを目標としていた。まず、年齢によるその特性の差異について検討した。ACL再建術中に採取したACL remnant 28例を対象とし、10歳代10例、20歳代10例、30歳代以降8例の3群に分けて比較検討した。組織免疫染色では10代で多くのCD34陽性細胞が確認された。30代以降の細胞群は10代の細胞群に比較して有意に低い増殖能・FACSでのCD34陽性率を示した(p<0.05)。また、3群ともに骨・血管内皮・軟骨・脂肪分化の多分化能を有し、骨分化能(ALP活性、ALP・Osteocalcin・Runk2発現量、Arizarin red染色)、血管内皮分化能(Tube Length、VE-cadherin発現量、acLDL/UEA1染色)において、30代以降の細胞群は10代の細胞群と比較して有意な低下が認められ(p<0.05)、年齢が高くなるほど低下する傾向がみられた。これらの結果より、損傷ACL組織は、高い増殖能・多分化能を有する細胞群を備えているが、年齢が高くなるほどその細胞群が減少している可能性が示唆された。当該年度における研究の目的は、膝前十字靭帯(ACL)損傷組織における細胞群の幹細胞の特性を詳細に解析・確認し、すでに確立され予備実験済みであるラット、イヌの動物ACL再建モデルを用いてその有効性を確認することで前臨床試験とすることであった。平成25年度には「前十字靱帯損傷患者に対する自家損傷部組織を併用した前十字靱帯再建術の第I/II相臨床試験」の準備・実施を行い、その新規治療法の安全性・有効性を確認することであった。そのうち、当該年度においては、(1)ラット、(2)イヌの動物ACL再建モデルを用いてその有効性を確認し、学会、紙面にて公表した。

ACL損傷部組織の骨ー腱間結合治癒能に対する効果が前臨床試験的に証明されたことより、さらに当院倫理委員会承認のもと、「前十字靱帯損傷患者に対する自家損傷部組織を併用した前十字靱帯再建術の第I/II相臨床試験」を開始し、5症例に本治療を適応した。全例でその安全性は確認され、また、ACL損傷部組織移植群(5症例)は非移植群(5症例)と比較してCTによる骨孔定量評価において、有意に骨孔拡大が減少している傾向が見られた。しかし、臨床スコアにおいての有効性は見いだせなかったため、試験を終了とし、学会、紙面に報告した。本治療法は細胞分離・培養等の過程も必要なく従来通りの一回の関節鏡手術で完結でき、かつ効果的な治療法として新たな戦略となりうる可能性がある。26年度が最終年度であるため、記入しない。整形外科学26年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度における研究の目的は達成できており、次年度の目的に関しても順調に研究がすすんでいるため。平成23年度はラット、イヌの動物前十字靭帯(ACL)再建モデルを用いてその有効性を確認、当該年度は膝前十字靭帯損傷組織における細胞群の幹細胞の特性を詳細に解析・確認することを目標としていたが、in vivo、in vitro両実験においても仮設を裏付ける結果が得られ、平成25年度実施予定の臨床試験への前臨床試験となった。次年度は、膝前十字靭帯(ACL)損傷組織における細胞群の幹細胞の特性を詳細に解析・確認することを第一の目的とする。並行して、最終年度にかけて損傷部組織併用ACL再建術の安全性。有効性にかんるる臨床試験を開始する予定である。当該年度までの計画は順調に進行しており、最終年度である25年度には「前十字靱帯損傷患者に対する自家損傷部組織を併用した前十字靱帯再建術の第I/II相臨床試験」を行い、その新規治療法の安全性・有効性を確認することを目標としている。実際、臨床試験のプロトコル作成、大学病院での倫理委員会の承認もすでに得て、臨床試験はすでに開始されている。今後は症例を積み重ね、有効性評価を行うことを目的とする。
「桑」由来高強度・高機能ナノファイバーの創成

1-Deoxynojirimycin(1-DNJ)量の品種依存性を調査した結果、一般的な品種である一ノ瀬に比べ、倍数性品種の一部は1-DNJ含有量が高く、また信州大学繊維学部改良品種においてDNJ抽出液の阻害率が高いことがわかった。桑/マニア麻セルロースフィラメントにおいて、桑比率30%の試料の分子配向度と力学物性が最も高い結果を示した。楮由来繊維集合体に比べ桑由来繊維集合体の密度は低く、平滑度・通気度が高いことが明らかになった。このことから、桑由来繊維集合体をナノフィラメント化して織編加工することで、吸着素材や研磨素材等の高機能材料への応用の可能性を見出すことができた。溶媒フリーのレーザーエレクトロスピニング法(Solvent Free-Laser Electro Spinning : SF-LES)を応用した「溶媒フリーのナノファイバー製造プロセス」を「亜臨界水処理」による原料前処理と融合した新手法により、類例の無い「桑」由来の高強度ナノファイバーを創成することと、さらに生理・薬理活性を付与した高機能ナノファイバー創成へ発展させ、これらの衛生・医療材料への応用法確立を目的とし、研究を遂行した。平成21年度は、桑からの1-デオキシノジリマイシン(1-DNJ)抽出技術の構築に注力した。繊維学部が保有する35品種のクワから葉を採取し、1-DNJ量の品種依存性を調査した結果、一般的な品種である一ノ瀬に比べ、倍数性品種の一部は1-DNJの含有量が高いことがわかった。各品種の抽出液について、α-グルコシターゼの糖質分解効果の阻害率も測定し、生理活性を評価した。その結果、信州大学繊維学部改良品種の抽出液の阻害率は、一ノ瀬の抽出液より高いことがわかった。桑の部位で比較すると、桑枝の抽出液の阻害率は、桑葉の抽出液の阻害率と同等、あるいはそれ以上の値を示した。したがって、桑葉だけではなく桑枝も1-DNJ抽出原料として有意性があることが明らかになった。桑由来高強度ナノファイバーの創成については、主に装置のセットアップ・改良と手法の見直しを行った。ウィーン大学で3カ月間、セルロース構造・物性の評価方法関する手法を学んだ。具体的には、Gel Permeation Chromatography/Multi-Angle Light Scattering(GPC/MALS)法によって分子量を測定した。桑はパルプ系の樹木に比べ、分子量分布が異なり、分子量が高いことが明らかになり、今後の評価手法を構築することができた。H22年度は、桑由来セルロースナノファイバーの特性を調べるために、桑セルロースおよび桑/麻セルロースを抄製後に撚糸することでセルロースフィラメントを作製し、分子配向特性および力学物性を評価した。桑比率30%の試料の配向度が最も高いことがわかった。配向角はスリット方向である0°に桑比率30%が近い値を示す一方で、桑比率100%試料は配向角の絶対値が最も大きくなった。この結果は、桑比率30%ではスリット方向の分子配向が比較的高いのに対し、桑比率100%ではスリット方向の分子配向が低いことを意味する。強度・ヤング率は、桑30%が最も高く、桑100%が最も低くなった。また伸度は、桑30%が最も低く、桑100%が最も高い結果となった。抄製段階において繊維配向制御を行った結果、フィラメントの元なる桑由来繊維集合体の繊維配向および力学物性は、楮由来繊維集合体に比べて顕著な増加はみられなかった。一方、桑由来繊維集合体の密度は低く、平滑度・通気度が高いことが明らかになった。このことから、桑由来繊維集合体をナノフィラメント化して織編加工することで、吸着素材や研磨素材等の商機能材料への応用の可能性を見出すことができた。
昆虫の交尾行動の遂行と完了に関わる神経機構

雄コオロギには、雌に求愛・交尾をする交尾期と雌を威嚇する交尾不応期(RS)からなる生殖サイクルがある。後者のうち、交尾の終了から精包の準備までを第1不応期(RS1)と呼び、精包の準備から求愛の開始までを第2不応期(RS2)と呼ぶ。RS1は通常数分であるが、変動が大きく、雌がいない場合や雄がストレスに曝されると、1時間以上に延長するが、RS2はつねに約1時間と一定である。先のわれわれの研究により、RS2を制御するタイマーは、最終腹部神経節(TAG)にあることが示唆されたので、本研究では、このタイマーのメカニズムを調べるためRS2の開始時に種々の薬物をコオロギの体内またはTAGに投与した。その結果、生体アミンである5-HT(セロトニン)とオクトパミンにはRS2の短縮効果があったが、もっとも顕著な効果(もとの38%まで)は、5-HTの前駆体である5-HTP(5ヒドロキシトリプタミン)にあった。また、その効果は、5-HTPを5-HTに変える酵素(AADC)の阻害剤により抑制されたため、5-HTPの短縮効果は、5-HTとなって現れるものと結論された。また、mRNAの阻害剤シクロヘキシミドの同時投与は、5-HTPによる短縮効果に影響を与えなかった。以上より、TAGにあるタイマーの時間刻みには、タンパク質の合成を介さず、5-HTに刺激されるセカンドメッセンジャーの関与が示唆された。これは、Ureshi, Dainobu and Sakai(J Comp Physiol 2002)の論文により報告した。また、TAGのタイマーニューロンにアプローチするため、生殖器運動ニューロンから細胞外記録をおこなったところ、時間依存性の活動を示すものを見い出された。これについては、Kumashiro, Tsuji and Sakai(J Exp Biol)の論文として投稿し、目下改訂中である。雄コオロギにおける交尾行動の発現は,最終腹部神経節(TAG)にある生殖中枢のモード(交尾モードと交尾不応モード)に従っており,交尾不応モードでは,脳を介して求愛・交尾のパターン発生器は抑制されることが明らかとなっている(Matsumoto and Sakai 2000)。一方,本研究では,交尾モード下においては,脳は抑制をかけておらず,逆に常時,賦活性の影響を与えていることを明らかにした。雄のフタホシコオロギに,雌のモデルを用いて背部へ接触刺激を与え,これに対する交尾反応の強さをスラスト運動の速さで測定した。インタクトの個体では,雄の興奮状態が変わっても反応性には大きな変化はなかったが,脳を除去すると10分で反応性は約50%低下した。これは,脳が交尾パターン発生器に対し,常時一定の興奮性の入力を与えていることを示す証拠である。そこで,除脳雄の体内にオクトパミン,サイクリックAMP,シネフィリン,IBMXを投与(10^<-2>M,50ul)与したところ,いずれによっても反応性は,濃度依存的に除脳前のレベルにまで回復した。一方,セロトニン,ノルアドレナリン,ドーパミンは効果がなかった。また,除脳雄の頚部縦連合を電気刺激したところ,上記薬物投与の場合と同様,促通効果が得られた。オクトパミンの拮抗剤フェントラミンでは,電気刺激の効果は相殺された。最後に,コオロギの後ろ足にピンチング刺激を与えて逃避歩行を誘発し,その速度と距離を測ったところ,オクトパミン投与群とコントロール群の間で有意な差は見られなかった。

これらにより,交尾期の雄では,脳からオクトパミンを介する賦活系が働いており,求愛と交尾活動を支えていることが示唆された。本研究結果は,Matsumoto and Sakai(Zool Sci 2001)の論文により報告した。雄コオロギには、雌に求愛・交尾をする交尾期と雌を威嚇する交尾不応期(RS)からなる生殖サイクルがある。後者のうち、交尾の終了から精包の準備までを第1不応期(RS1)と呼び、精包の準備から求愛の開始までを第2不応期(RS2)と呼ぶ。RS1は通常数分であるが、変動が大きく、雌がいない場合や雄がストレスに曝されると、1時間以上に延長するが、RS2はつねに約1時間と一定である。先のわれわれの研究により、RS2を制御するタイマーは、最終腹部神経節(TAG)にあることが示唆されたので、本研究では、このタイマーのメカニズムを調べるためRS2の開始時に種々の薬物をコオロギの体内またはTAGに投与した。その結果、生体アミンである5-HT(セロトニン)とオクトパミンにはRS2の短縮効果があったが、もっとも顕著な効果(もとの38%まで)は、5-HTの前駆体である5-HTP(5ヒドロキシトリプタミン)にあった。また、その効果は、5-HTPを5-HTに変える酵素(AADC)の阻害剤により抑制されたため、5-HTPの短縮効果は、5-HTとなって現れるものと結論された。また、mRNAの阻害剤シクロヘキシミドの同時投与は、5-HTPによる短縮効果に影響を与えなかった。以上より、TAGにあるタイマーの時間刻みには、タンパク質の合成を介さず、5-HTに刺激されるセカンドメッセンジャーの関与が示唆された。これは、Ureshi, Dainobu and Sakai(J Comp Physiol 2002)の論文により報告した。また、TAGのタイマーニューロンにアプローチするため、生殖器運動ニューロンから細胞外記録をおこなったところ、時間依存性の活動を示すものを見い出された。これについては、Kumashiro, Tsuji and Sakai(J Exp Biol)の論文として投稿し、目下改訂中である。
マイケルソン干渉計を用いたフェムト秒パルスの非線形伝搬の研究

光は電磁波であるが、周波数が10^<14>Hzから10^<15>Hzの可視光領域で、その波動を実時間的に捉えることは不可能である。従って、この領域では干渉法によって光の波動的特性が観測される。本研究は独自に開発したマイケルソン型干渉計を用いて、フェムト秒領域のパルス幅をもつ超短光パルスの波形を位相をも含む波動として観測する方法について研究したものであり、最近盛んになりつつある超高速分光の新たな展開を目指したものである。試料の応答が線形的な領域では、入射光電場の波形と透過光電場の波形との関係が、入射光電場の自己相関と入射光電場と透過光電場の相互相関との間の関係と全く等しくなる。このことより、白色光マイケルソン干渉計を用いて、数種の試料について入射光パルス波形と透過光パルス波形を高い精度で計測して、異常分散領域における光パルスの伝搬特性や、共鳴領域における自由誘導減衰信号等を、光波動として明確に捉えた。さらに、光源を超短光パルスレーザーに置き換えることによって、この方法を超高速非線形分光に応用することを行った。すなわち、色素溶液ジェットを試料とするフォトンエコーの研究では、エコーパルス波形の位相をも含む詳細な観測結果を、色素分子のダイナミックスに対する非マルコフ効果を取り入れた2パルスフォトンエコーと蓄積フォトンエコーの合成波形として説明した。また、同じ試料を用いたポンプ・プローブ法においても、試料を透過したプローブ光パルスの詳細な波形を観測した。その結果、ポンプ光パルスと重なる時間領域でプローブ光パルスの位相が変化することや、ポンプ光透過後にプローブ光パルスのピークが大きくシフトする様子が見出された。そして、これらの現象は、試料を不均一広がりをもった2準位系とみなして、ブロッホ方程式とマクスウェル方程式を連立させて解析したシミュレーションによってほぼ正確に再現された。フェムト秒パルスを用いた原子や分子等のミクロなダイナミックスの観測は近年さらに一歩進んで、それらミクロな系の波動関数の操作や新たな化学反応の制御法の研究へと進みつつある。そこでは入射光パルスの波長や強度のみならず、位相がきわめて重要であり、例えば振幅が同じパルスでも位相が異なると、物質に対する波動関数操作への効果は全く異なったものとなる。光パルスは波動でありながら、通常の分光学的実験ではそのパルスエネルギーやスペクトルあるいはパルスの強度波形などが測定されるのみで、10^<14>Hzから10^<15>Hzの高速で振動する波動としての時間波形を位相を含めて測定することはほとんど行われていない。我々は、入射光や透過光電場の自己相関関数のみでなく、入射光電場と試料からの透過光電場の間の相互相関関数をも計測することができる可視光領域の白色光マイケルソン干渉計を独自に作製し、光の線形伝搬領域における波形変形を位相情報をも含めて測定した。その結果、自由誘導減衰信号波と入射光が180度位相がずれた光波であること、位相の等しい2パルス励起と位相が互いに反転した2パルス励起の試料に対する効果が著しく異なることなどを実験的に観測した。さらに、我々は非線形領域における予備的実験として、パルス幅14fsのcwモード同期Ti:サファイアレーザーを励起光とするフォトンエコーの位相情報をも含む測定を行い、励起光パルスとエコーパルス両者の光振動波形の観測にも成功した。

本研究は独自に開発したマイケルソン型干渉計を用いて、フェムト秒領域のパルス幅をもつ超短光パルスの波形を位相をも含む波動として観測する方法について研究したものであり、最近盛んになりつつある超高速分光の新たな展開を目指したものである。試料の応答が線形的な領域では、入射光電場の波形と透過光電場の波形との関係が、入射光電場の自己相関と入射光電場と透過光電場の相互相関との間の関係と全く等しくなる。このことより、白色光マイケルソン干渉計を用いて、数種の試料について入射光パルス波形と透過光パルス波形を高い精度で計測して、異常分散領域における光パルスの伝搬特性や、共鳴領域における自由誘導減衰信号等を、光波動として明確に捉えた。さらに、光源を超短光パルスレーザーに置き換えることによって、この方法を超高速非線形分光に応用することを行った。すなわち、色素溶液ジェットを試料とするフォトンエコーの研究では、エコーパルス波形の位相をも含む詳細な観測結果を、色素分子のダイナミックスに対する非マルコフ効果を取り入れた2パルスフォトンエコーと蓄積フォトンエコーの合成波形として説明した。また、同じ試料を用いたポンプ・プローブ法においても、試料を透過したプローブ光パルスの詳細な波形を観測した。その結果、ポンプ光パルスと重なる時間領域でプローブ光パルスの位相が変化することや、ポンプ光透過後にプローブ光パルスのピークが大きくシフトする様子が見出された。そして、これらの現象は、試料を不均一広がりをもった2準位系とみなして、ブロッホ方程式とマクスウェル方程式を連立させて解析したシミュレーションによってほぼ正確に再現された。