hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規な作用機序に基づく海洋産抗腫瘍性マクロライドの作用機序解明

1.アクチン-アプリロニンA複合体に相互作用する第3の分子の探索研究アクチン相互作用物質アプリロニンAの抗腫瘍機序発現に関与する第3の分子を探索する研究を行った。アプリロニンAに存在する水酸基を蛍光化し,蛍光化アプリロニンAを合成した。現在は,昨年度合成したビオチニルアプリロニンAと蛍光化アプリロニンAを用いて,アフィニティーカラム実験及び細胞内挙動の観測実験を行っている。2.アクチン相互作用分子のアクチン結合部位に関する研究昨年度に続いて,ラトランクリンA及びBの光アフィニティー誘導化の検討を行った。アルキル化,及びアシル化したラトランクリン誘導体を数種合成し,アクチン脱重合活性を測定した。その結果,誘導化反応の足がかりとなるラトランクリン類のアセタール部を修飾すると,そのアクチン脱重合能が大きく低下することを示した。現在,アセタール部が無保護の誘導体合成を検討している。3.アメフラシの成分探索研究さらなる生物活性物質の発見を目指して,アメフラシの成分探索を行い,細胞毒性物質として新規アミナール化合物アプラミナールを単離,構造決定した。アプラミナールを構成するトリアザビシクロオクタン骨格はこれまでに報告例が無く,構造有機化学的にも興味深い化合物である。さらなる生物活性試験と,絶対立体配置の決定を目的として,現在全合成研究が進行中である。アクチン脱重合能を有する抗腫瘍性物質アプリロニンA(apA)の,アクチンに対する結合部位を明らかにする事を目的とし,研究を行った.1.光親和性標識実験apAのアクチン脱重合能に重要な部分構造である側鎖部をリガンドとし,光親和性基,蛍光基を有するプローブ分子を設計し,合成した.従来,光親和性標識実験では,検出基としてビオチンや放射性同位体を導入したプローブが用いられる.本研究では,より簡便に検出が可能な蛍光基を検出基とし,効率的なプローブ法の開発を目指した.合成プローブとアクチンの光標識反応により得られた反応混合物を電気泳動分析すると,アクチンの分子量に相当する位置に蛍光を持つバンドが観測された.このことから,アクチンがプローブにより標識されたことを示した.apA添加条件で光標識反応を行うと,光標識が阻害された,すなわち,プローブとapAがアクチンに対し同じ部位に結合することを示した.市販のアクチン脱重合分子,ミカロライドB(myB)とサイトカラシンD(CD)添加条件でそれぞれ光標識反応を行うと,myBは光標識を阻害し,CDは阻害しなかった.従って,myBは,apAと同じ位置でアクチンと結合し,CDは,これらマクロライドとは異なる位置に結合することを化学的に明らかとした.アクチン-apA複合体のX線結晶構造解析により,結晶中でのアクチンに対するapA結合部位を明らかとした.結晶中でのapA結合部位は,myBに代表されるアクチン脱重合マクロライドの結合部位と一致した.以上二つの実験から,アクチンに対するapAの結合部位が,既存のアクチン脱重合マクロライドの結合部位と一致することを示した.今後は,apAとアクチンの相互作用を詳細に検討し,apAの抗腫瘍性発現機構を解明する予定である.1.アクチン-アプリロニンA複合体に相互作用する第3の分子の探索研究アクチン相互作用物質アプリロニンAの抗腫瘍機序発現に関与する第3の分子を探索する研究を行った。アプリロニンAに存在する水酸基をビオチン化し,ビオチニルアプリロニンAを合成した。現在は,ビオチニルアプリロニンAを用いたアフィニティーカラム実験及び,アプリロニンAの細胞内挙動を解明する目的でアプリロニンAの蛍光誘導化実験を行っている。2.アクチン相互作用分子のアクチン結合部位に関する研究アプリロニンAは,アクチンのサブドメイン1-3間の疎水性クレフト(以下,疎水性クレフト1)に対して結合能を有する。アプリロニンAの側鎖をリガンドとして用いた光親和性実験を応用し,疎水性クレフト1に結合能を有する生物活性物質を識別するための実験を行った。疎水性クレフト1に結合する事が知られるミカロライドBとアプリロニンAを阻害剤として光親和性実験を行ったところ,光標識が阻害された。一方,疎水性クレフト1とは異なる結合部位を有するラトランクリンB,サイトカラシンDを阻害剤とした光親和性実験では,光標識の阻害は起こらなかった。この事から,疎水性クレフト1に結合する物質を簡便に識別する方法を確立した。続いて,サイトカラシンD結合部位を標識するプローブの合成を行った。市販のサイトカラシンDをリガンドとして用いた光親和性プローブを合成し,阻害実験を行ったところ,サイトカラシンDはプローブの光標識を阻害しなかった。この事から,サイトカラシンDをプローブへと誘導することによって,サイトカラシンDのアクチン結合部位が変化した,もしくは結合能を失った事を示した。

2.アクチン相互作用分子のアクチン結合部位に関する研究昨年度に続いて,ラトランクリンA及びBの光アフィニティー誘導化の検討を行った。アルキル化,及びアシル化したラトランクリン誘導体を数種合成し,アクチン脱重合活性を測定した。その結果,誘導化反応の足がかりとなるラトランクリン類のアセタール部を修飾すると,そのアクチン脱重合能が大きく低下することを示した。現在,アセタール部が無保護の誘導体合成を検討している。3.アメフラシの成分探索研究さらなる生物活性物質の発見を目指して,アメフラシの成分探索を行い,細胞毒性物質として新規アミナール化合物アプラミナールを単離,構造決定した。アプラミナールを構成するトリアザビシクロオクタン骨格はこれまでに報告例が無く,構造有機化学的にも興味深い化合物である。さらなる生物活性試験と,絶対立体配置の決定を目的として,現在全合成研究が進行中である。
力学的・化学的作用によるイオン結晶表面ナノ・ミクロ構造の変化

摩擦現象を通常の大きさから原子の大きさまで通じて理解するため、様々な規則構造を持つ結晶の表面を硬いサファイア針で引掻いて摩擦力を測ると共に、表面に生じた磨耗の痕跡を様々な顕微鏡技術により観察した。その結果、滑り変形、へき開、双晶などの塑性変形が加えた力の大きさや方向、位置に依存して活性化され、摩擦に影響を与える仕組みが明らかになった。結晶が成長の条件により様々に異なる多面体形状をとる理由を明らかにするため、結晶を溶解したときにできる微小な穴の形を顕微鏡観察することにより、結晶面の安定性を比較した。結晶面に選択的に吸着する分子を用いることにより、微小な結晶の形状を制御することができた。実施計画の課題1【結晶の力学物性と表面構造の関わり】については、前年度調べた立方晶のMgOにつき、(001)面に加えて(110)面、(111)面での摩擦・摩耗の実験を行った。(110)面では引掻き針の走査方向による異方性が明瞭に見られた。低加重では原子配列の異方性が摩擦の強弱を決めている。(111)面については高荷重で摩擦の異方性が見られたが、これは塑性変形の違いによる。立方晶でも滑り系の異なるZnS(001)面についても予備的な測定を行った。結晶軸が直交しているが格子定数の異なる斜方晶の例としてBaSO4結晶の(001)劈開面での摩擦・摩耗実験を行った。3方向の格子定数の違いを反映して、{210}劈開、{110}滑り、{011}滑りなどの塑性変形が荷重に依存して起こり、摩擦係数もそれにしたがって変化した。変形の起こるメカニズムについて解析している。課題2【液相環境中での結晶表面構造の安定性の比較】では、TiO2の結晶であるアナターゼおよびルチルについて固体フラックス中での溶解実験を行った。SO3を生じて酸化的環境を作るKHSO4およびNH3も発生してやや還元的環境を作るNH4SO4を溶剤として用い、結果を比較した。表面の水素化が特定面を安定化することがわかった。表面の安定性をTi原子の配位数により説明できた。光学不斉を持つ結晶表面が不斉の増殖を行うメカニズムをいくつかのケースで調べ、必要条件を提案した。実施計画の課題1【結晶の力学物性と表面構造の関わりの解明】については、立方晶のNaCl,PbS,MgO結晶の(001)面について摩擦係数の測定と摩耗痕の顕微鏡観察を行ったところ、すべての結晶について垂直荷重があるしきい値を超えたときに新たな塑性変形が始まり、摩擦係数が増加することが見られた。軟らかいNaCl、PbSについては中程度の荷重においてそれぞれ{110}滑り、{100}滑りの痕跡が摩耗痕の中に生ずるが、高荷重では激しい摩耗が起こり、規則性が失われた。一方、硬いMgO結晶では{110}滑りの痕跡が針跡の外まで達することが観察された。高荷重においては針の走査方向による異方性も明瞭に観察された。原子間力顕微鏡を用いた高分解能の観察により、塑性変形のメカニズムおよび異方性の原因を説明することができた。三方晶のカルサイト結晶については、(10-10)面における摩擦測定と摩耗痕の観察を行った。以前に調べた(10-14)面の場合と異なり、c(0001)面での滑りは起こらず、e{-1018}面における双晶変形、r面やf{-1012}面での滑りなどが観察された。針の走査方向による摩擦の異方性が見られた。課題2【液相環境中での結晶表面構造の安定性の比較では、カルサイトのm(10-10)面、e(-1018)面、ε(-1012)面、f(-1012)面、などの面を溶解することにより、酸性環境中でどのように形態形成が起こるかをほぼ解明することができた。酸化チタン結晶の中では、形のよい天然結晶が得られるアナターゼのc(001)面、p(101)面、m(100)面についてKHSO4粉末中での加熱で生ずるSO3によるエッチングを行った。結晶面の安定性の序列を定め、その理由を結晶構造から検討した。実施計画の課題1【結晶の力学物性と表面構造の関わり】についてはこれまで詳しく検討してきた三方晶のカルサイト結晶との比較のため、金属イオンの異なる同形結晶のマグネサイト(MgCO3)およびロードクロサイト(MnCO3)、および組成は同じでも結晶系の異なるアラゴナイト(CaCO3)の複数の結晶面についてサファイア針を用いた引掻き実験による摩擦測定および塑性変形パターンの観察を行った。その結果、滑り面の面間距離の違い、また優勢な滑り方向の違いなどにより結果が大きく異なることを見出した。3本の結晶軸方向の格子定数が異なる斜方晶のバライト(BaSO4)結晶については完全劈開面(001)の他、面内で方向性を持つ(210)劈開面も作成し、摩擦測定と表面の塑性変形の観察を行った。その結果、可能な塑性変形パターンが経時的に、また、引掻き針との相対的位置関係に依存して複雑な形状を作ることが明らかとなった。変形メカニズムについては概ね説明することができた。

課題2【液相環境中での結晶表面構造の安定性の比較】については、化学的に安定なバライト結晶面について、極端条件である熱濃硫酸中のエッチング実験を行い、エッチピット形状の観察により結晶面の安定性の比較ができることを示した。天然結晶の形状との比較により、結晶面の構造と安定性の関係を調べた。界面活性剤分子と結晶面の関わりについては、アミン基の金結晶面に対する吸着特性と水素イオン指数に依存したラメラ形成能とを組み合わせて、金ナノ粒子を捕集・再分散できる系を構築した。実施計画の課題1【結晶の力学物性と表面構造の関わり】の中で検討してきた複数の異なる滑りおよびへき開モードを持つ斜方晶の硫酸バリウム結晶について、試料結晶面の方位、針による引掻き方向、垂直荷重の大きさにしたがって異なるモードが働く仕組みを明らかにすることができた。針の周囲の局所的な力場が重要であり、磨耗痕の中での相対位置により異なる変形モードが活性化される。針の掻引によるずり応力も他の変形モードと共同することにより表面層を大きく剥がすことがあり、摩擦係数の変化の原因となることが分った。課題2の【液相環境中での結晶表面構造の安定性の比較】については、方解石型結晶の安定面のカチオンによる違いを調べた。炭酸マンガン結晶のへき開面を塩酸で溶解したとき、他の結晶では不安定であると考えられてきた極性面が安定化することがわかった。カチオンの半径が小さいと炭酸イオン間の隙間にある程度入り込むことが可能となり、最表面の局所的電荷分布が中性に近くなるためだと考えられる。同じ結晶系でも形に違いが出るのはこのような理由によると推定される。界面活性剤分子と結晶面の関わりについては、水素イオン濃度変化により集合状態が大きく変わるアミン系分子で金ナノロッド粒子を覆うことにより、粒子の回収・再分散の制御を可能にした。同様の方法は銀のナノ粒子についても適用できた。市販の界面活性剤分子のCTABを共存させてマイクロメートルサイズの金プレート結晶を成長させると、ロッド構造に形状を変えることができた。摩擦現象を通常の大きさから原子の大きさまで通じて理解するため、様々な規則構造を持つ結晶の表面を硬いサファイア針で引掻いて摩擦力を測ると共に、表面に生じた磨耗の痕跡を様々な顕微鏡技術により観察した。その結果、滑り変形、へき開、双晶などの塑性変形が加えた力の大きさや方向、位置に依存して活性化され、摩擦に影響を与える仕組みが明らかになった。結晶が成長の条件により様々に異なる多面体形状をとる理由を明らかにするため、結晶を溶解したときにできる微小な穴の形を顕微鏡観察することにより、結晶面の安定性を比較した。結晶面に選択的に吸着する分子を用いることにより、微小な結晶の形状を制御することができた。研究目的であるイオン結晶のナノ・ミクロ構造と力学物性の関係の解明については、立方晶・三方晶・斜方晶の単結晶それぞれ数種選んで研究している。構造パラメータそれぞれの違いがどのように力学物性に反映されるかは概ね明らかにすることができた。結晶の成長環境と形態の関係については、水溶液中のカルサイト系結晶の場合について全体像を知ることができた。さらに極端条件での研究手法を進めつつある。界面活性剤分子と結晶面の相互作用についても、形状選択的な金ナノ結晶の成長に成功しているほか、pH変化による金、銀ナノ粒子の捕集と再分散に成功している。ナノ・マイクロ科学結晶構造と力学物性については研究成果を一般性のある形で論文・解説等にまとめ、研究手法の普及に務める。界面活性剤と結晶表面の課題については、マイカ等数種の層状結晶劈開面を用いて分子配列に規則性を持たせることができるか検討する。
全国盲学校及び小・中学校弱視学級児童生徒の視覚障害原因等に関する調査研究

全国盲学校71校と弱視学級を開設している小学校70校、中学校17校について、在籍する児童生徒に対して視覚障害原因等の質間紙調査を実施し回答を得た。視覚障害原因は、先天素因、原因不明、中毒、全身病、腫瘍、外傷、伝染性疾患の順に多かった。眼疾患の部位と症状は、網脈絡膜疾患、眼球全体、視神経視路疾患、水晶体疾患の順に多かった。網脈絡膜疾患・視神経視路疾患の増加と水晶体疾患・眼球全体の減少が顕著である。盲学校の視力分布は、在籍児童生徒のおよそ3人に1人が0.02未満で、3人に2人が0.02以上であり、1980年度以降変化がない。点字使用は964人で、その割合は1990年度から減少傾向が続き、逆に普通文字使用は増加している。弱視学級では、視力は絶対盲から1.2まで分布しており、0.1以上0.3未満の群が33.0%でピークであった。点字使用者は230人中5人(2.2%)、普通文字使用者は204人(88.7%)であった。同時に、全国視覚障害者更生施設14施設に入所している視覚障害者920名に対して視覚障害原因等の質問紙調査を実施し、12施設749名の回答を得た(回収率81.4%)。更生施設入所者は20歳代から50歳代が中心で、男性が約75.2%を占め、障害等級では1・2級が74.4%であった。重複障害者の割合は13.2%で、漸次増加している。10歳代および20歳代では先天性の障害を持つ者が多く、一方、30歳代以降は中途視覚障害が多かった。また、全体の約半数が身体障害者手帳交付後2年以内に更生施設に入所していた。視覚障害原因は、先天素因、原因不明、全身病、外傷、腫瘍、中毒、伝染性疾患の順に多かった。視力分布は、入所者のおよそ3人に1人が0.02未満で、3人に2人が0.02以上であり、点字使用者が26.2%、普通文字使用者が54.5%、併用者が6.8%、録音機器活用者が8.4%であった。視覚補助具を使用している入所者は450名で全体の60.1%であった。全国盲学校71校に在籍する児童生徒に対して視覚障害原因等の質問紙調査を実施し、3,965人の回答を得た。視覚障害原因は、先天素因(50.7%)、原因不明(16.5%)、中毒(14.7%)、全身病(8.4%)、腫瘍(5.3%)、外傷(3.0%)、伝染性疾患(1.4%)の順であった。眼疾患の部位と症状は、網脈絡膜疾患(43.8%)、眼球全体(20.8%)、視神経視路疾患(16.1%)、水晶体疾患(7.7%)の順であった。

視力分布は、在籍児童生徒のおよそ3人に1人が0.02未満で、3人に2人が0.02以上であり、1980年度以降変化がない。文字使用者は3,236人(86.59%)、文字指導困難は448人(11.99%)であった。点字使用は964人で、その割合は1990年度から減少傾向が続き、逆に普通文字使用は増加している。視覚補助具使用者は1,559人で全体の41.47%であった。さらに、弱視学級を開設している小学校70校、中学校17校について同様の調査を行った結果、在籍児童は202人、生徒は28人で、総数は230人であった。視覚障害原因は、先天素因(57.8%)、原因不明(21.7%)、中毒(12.2%)、腫瘍(6.1%)、全身病(1.7%)、外傷(0.4%)の順であった。眼疾患の部位と症状は、網脈絡膜疾患と眼球全体がいずれも28.7%で、その他(おもに弱視)が15.7%、視神経視路疾患が12.6%、水晶体疾患が10.0%の順であった。視力は絶対盲から1.2まで分布しており、0.1以上0.3未満の群(76人、33.0%)がピークであった。点字使用者は230人中5人(2.2%)、普通文字使用者は204人(88.7%)であった。重度の弱視である視力0.020.1では、全員が視覚補助具を使用していた。全国視覚障害者更生施設14施設に入所している視覚障害者920名に対して視覚障害原因等の質問紙調査を実施し、12施設749名の回答を得た(回収率81.4%)。更生施設入所者は20歳代から50歳代が中心で、男性が約75.2%を占め、障害等級では1・2級が74.4%であった。重複障害者の割合は、13.2%で、漸次増加している。10歳代および20歳代では先天性の障害を持つ者が多く、一方、30歳代以降は中途視覚障害が多かった。また、全体の約半数が身体障害者手帳交付後2年以内に更生施設に入所していた。視覚障害原因は、先天素因(36.6%)、原因不明(25.9%)、全身病(23.6%)、外傷(5.3%)、腫瘍(4.1%)、中毒(3.1%)、伝染性疾患(1.3%)の順に多かった。眼疾患の部位は、網脈絡膜疾患(57.7%)、視神経視路疾患(17.0%)、眼球全体(14.4%)、ぶどう膜疾患(6.0%)、水晶体疾患(2.8%)の順であった。視力分布は、入所者のおよそ3人に1人が0.02未満で、3人に2人が0.02以上であり、点字使用者が26.2%、普通文字使用者が54.5%、併用者が6.8%、録音機器活用者が8.4%であった。視覚補助具を使用している入所者は450名で全体の60.1%であった。
近代学校史における東京市私立小学校の研究

学制以降、東京市区域内では多数の私塾、寺子屋を私立小学校に再編する一方、新たに少数の公立小学校を設置して近代的な学校制度を設立した。圧倒的多数をしめていた私立小学校は明治40年頃には減少して、公立小学校が圧倒的優位を占めるようになる。この時期、私立小学校は公立学校より貧弱で中下層向けの学校とされていた。これまでの私立小学校の研究は、このような私立小学校を近代にはほろぶべき近世的遺物のように描く一方、大正期に生まれた新中間層を対象とした私立小学校、すなわち大正新学校を取り上げてきた。本研究は二つの性格の私立小学校の関係、変化の経過を明らかにしようとするもので、まず第一に、私立小学校に関する法規の検討を行った。戦前期の法令、解説書などの検討を通して、私立小学校は多くの場合小学校ニ類スル各種学校と一緒に規定されており、明治32年私立学校令を契機に両者は分離、概念を確立することがわかった。私立小学校が多いのは東京市に特有であるが、大阪など他の都市にも各種学校があり、これらをトータルに検討する必要があることが明らかになった。第二に、東京都公文書館が所蔵する私立小学校に関する簿冊の調査をおこなった。明治期の私立小学校には中小企業とでもいうべき性格がみられ、経営者と校長は別で、経営利益が計上された予算書が少なからずある。また校舎、教具、書籍などは財産でもあるので、家族に遺産として継承するような手続きがとられている。東京市で私立小学校が衰退するのは、これらの企業として学校では、国家がきめた教育内容を与えられない、という理由が大きいと思われる。少なくとも明治期東京市の私立小学校は単なる近世の遺物ではないことが明らかである。また最盛期(明治中期)の私立小学校にも上層向けの学校を認めることができ、これら経営として成り立ち得たものが大正期にまで存続している。以上の点が主要な到達点である。
社会資本の維持管理技術確立のための腐食環境評価

島嶼地域における社会資本の維持管理のために,実際の大型鋼構造物の部位別腐食環境評価をACMセンサを用いて行った。センサ出力と腐食量の関係は,1ヶ月の短期間の測定においては,センサ出力が低い領域で,従来の結果よりも腐食速度が大きくなっていた。1年間にわたり継続して計測したセンサ出力と腐食量の関係は,降雨がかからない内桁では屋内の関係式と一致しており,外桁では屋外の関係式で表されることが判明した。本研究の目的は,島嶼地域における社会資本の維持管理のために,実際の大型鋼構造物の大気腐食環境評価を行い,適切な寿命評価を行う手法の確立を目指すものである.そこで,沖縄県内の実橋梁において従来型(Fe/Ag対)と長寿命型(Zn/Ag対)のACMセンサを用いて部位別の腐食モニタリングを行った。同時に毎月の海塩付着量と鋼板の腐食速度も求めた。雨のかかりにくい内桁では,フランジ上面を除くと,部位に関係なくセンサ出力は小さい。雨がかかる外桁では,センサ出力は大きく,内桁のフランジ上面と同程度である。Fe/Ag対とZn/Ag対を比較すると,内桁のフランジ上面では,Zn/Agセンサの出力が大きいものの,外桁では,ほぼ同程度の出力であり,部位により両センサに相違が見られた。また,部位別の腐食環境も同様に,フランジ上面を除いた内桁では,毎月の海塩付着量も10mg/m^2程度と少なく,外桁では30mg/m^2とやや多い。フランジ上面では,100mg/m^2と最も多く,暴露期間とともに上昇し,4ケ月目では,700mg/m^2に達し,蓄積する傾向にあった。外桁では100mg/m^2とほとんど変化しなかった。鋼板の腐食量も海塩付着量が多い部位では腐食量も大きく,良い相関関係にあったが,外桁は降雨の影響があるため,その関係から外れた。センサ出力と腐食量の関係は,外桁およびフランジ上面で別々の相関関係が得られた。同時に月毎の海塩付着量と暴露した鋼板の腐食速度も求めた。得られた結果は以下の通りである。雨のかかりにくい内桁では,フランジ上面を除くと,年間を通してもさほど部位に関係なくセンサ出力は小さいままである。外桁では,降雨時のセンサ出力は大きいが,それ以外では内桁のフランジ上面と同程度である。しかし,長期のFe/Ag対とZn/Ag対を比較すると,内桁のフランジ上面では,Zn/Agセンサの出力が大きいものの,外桁では,ほぼ同程度の出力であり,部位により両センサに相違が見られた。毎月の海塩付着量はフランジ上面を除く内桁では,9月3月よりも4月8月にかけて多い傾向にあり,約1020mg/m2程度であった。風速,風向との対応を検討する必要がある。また,長期間になると付着量は増加していくことが判明し,1年間では約50mg/m2であった。外桁では降雨の影響を受けやすいため,変動が大きいが,3050mg/m2であり,フランジ上面では,100mg/m2と最も多い。長期では,暴年間では1000mg/m2と最も多く,外桁では100mg/m2とほとんど変化しなかった。鋼板の腐食量も海塩付着量が多い部位では腐食量も大きく,毎月の付着海塩量と良い相関関係にあったが,外桁は降雨の影響があるため,その関係から外れた。長期のセンサ出力と腐食量の関係は,センサ出力が大きいほど,腐食量も大きくなり,両者には正の相関関係が得られた。
TRAILとInterferon-αの併用による肝細胞癌治療の基礎研究

Tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand(TRAIL)はTNFファミリーに属し、癌細胞特異的にアポトーシスを誘導することが知られており、抗癌剤としての臨床応用が期待されている。しかし、すべての癌細胞がTRAILに対して高感受性ではなく、TRAIL誘導アポトーシスに対して抵抗性を示す癌細胞も多く存在する。肝細胞癌もそのひとつと考えられている。一方、Interferon-α(IFN-α)は坑ウイルス、坑腫瘍効果を持つサイトカインとして、すでに広く臨床応用されている。肝疾患においては坑ウイルス活性のみならず、肝発癌の抑制効果を持つとの報告もみられる。近年、細胞障害性T細胞において、IFN-α処理によりTRAILが誘導され、腫瘍細胞障害活性が増強されるとの報告がなされた。我々は、これらの知見からIFN-αがエフェクター細胞だけでなくターゲットである癌細胞に対しても直接作用し、TRAILによる癌細胞アポトーシスを増強するのではないかと考えた。本研究では、IFN-αとTRAILの併用による肝細胞癌に対する坑腫瘍効果を明らかにする目的で実験を行った。ヒト肝癌細胞(HuH-7,Hep3B, PLC/PRF/5)に対して、IFN-α(1,000IU)48時間前処理後TRAIL(50ng/ml)を添加したところ、単独添加に比して著明なアポトーシスが誘導された。また、IFN-α処理によりTRAILのdeath receptorであるDR5の発現が増強され、抗アポトーシス蛋白であるsurvivinの発現は抑制された。外来性にsurvivin遺伝子を導入すると部分的だが、アポトーシスは有意に抑制された。さらに、TRAILによって活性化され、細胞のsurvival signalに関わるNF-κBの転写活性やDNA結合能もIFN-α前処理により著明に抑制されることが解った。一方、IFN-α処理によってもTRAIL誘導アポトーシスが増強されないHepG2細胞ではIFN-αによる上記の変化を認めなかった。以上のことから、IFN-αは、ある種の肝癌細胞においてTRAILによるdeath signalを促進し、肝癌細胞の抗アポトーシス機能を減弱させることでTRAIL誘導アポトーシスを増強することが明らかとなった。Tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL)はTNFファミリーに属し、さまざまな癌細胞にアポトーシスを誘導することが知られている。さらに、TRAILはTNFやFas-Lと異なり正常細胞に対してアポトーシスを誘導せず、癌細胞特異的にアポトーシスを誘導することから抗癌剤としての臨床応用が期待されている。

我々は、これらの知見からIFN-αがエフェクター細胞だけでなくターゲットである癌細胞に対しても直接作用し、TRAILによる癌細胞アポトーシスを増強するのではないかと考えた。本研究では、IFN-αとTRAILの併用による肝細胞癌に対する坑腫瘍効果を明らかにする目的で実験を行った。3種類の肝癌細胞(HuH-7,Hep3B,PLC/PRF/5)に対して、IFM-α(1,000IU)48時間前処理後TRAIL(50ng/ml)を添加したところ、単独添加に比して著明なアポトーシスが誘導された。また、IFN-α処理によりTRAILのdeath receptorであるDR5の発現が増強され、抗アポトーシス蛋白であるsurvivinの発現は抑制された。これらの変化がアポトーシス増強の一因と考えられた。さらに、TRAILによって活性化され、survival signalに関わるNF-κBの転写活性やDNA結合能もIFN-α前処理により著明に抑制されることが解った。IFN-αは、肝癌細胞においてTRAILによるdeath signalを促進し、細胞の抗アポトーシス機能を減弱させることでTRAIL誘導アポトーシスを増強することが明らかとなった。Tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL)はTNFファミリーに属し、癌細胞特異的にアポトーシスを誘導することが知られており、抗癌剤としての臨床応用が期待されている。しかし、すべての癌細胞がTRAILに対して高感受性ではなく、TRAIL誘導アポトーシスに対して抵抗性を示す癌細胞も多く存在する。肝細胞癌もそのひとつと考えられている。一方、Interferon-α(IFN-α)は坑ウイルス、坑腫瘍効果を持つサイトカインとして、すでに広く臨床応用されている。肝疾患においては坑ウイルス活性のみならず、肝発癌の抑制効果を持つとの報告もみられる。近年、細胞障害性T細胞において、IFN-α処理によりTRAILが誘導され、腫瘍細胞障害活性が増強されるとの報告がなされた。ヒト肝癌細胞(HuH-7,Hep3B,PLC/PRF/5)に対して、IFN-α(1,000IU)48時間前処理後TRAIL(50ng/ml)を添加したところ、単独添加に比して著明なアポトーシスが誘導された。外来性にsurvivin遺伝子を導入すると部分的だが、アポトーシスは有意に抑制された。
SnO_2ーnSiおよびITOーnSi太陽電池の高性能化

SnO_2ーn・SiまたはITOーn・Si太陽電池は、n形Si上に、Sn,SbおよびInの塩化物をスプレ-し、酸化して製作した。本年度は使用する薬品の純度を上げ、酸素も精製して用いた。この太陽電池の暗時の静特性、光照射特性の解析、および、ESCAやSIMSによる深さ分析から以下のことが明らかになった。(1)暗時の静特性からダイオ-ド指数n、飽和電流密度J_0および障壁の高さφ_B^*が求まる。Si表面の酸化温度および時間を種々に変えて太陽電池を作り、nとφ_B^*の関係を求めると、φ_B^*=A+B/nとなる、nが小さいほどφ_B^*は大きくなる。Si表面を適度に酸化してδD_<ss>を小さくするとnは小さくなり、φ_B^*を大きくすることができる。(2)MIS形太陽電池の開放光起電力V_<OC>は、nとφ_B^*に比例することが、理論的に示される。そこで、nとV_<OC>およびφ_B^*とV_<OC>の関係をとると、nとV_<OC>は理論的予測に反し反比例し、φ_B^*とV_<OC>は予測通り比例関係にあることが分かった。次にSi基板の面方位によってV_<OC>が大きく違うことを見出した。すなわち、(100)面Siを使ったほうが(111)面Siを使ったものよりV_<OC>が15%20%大きいことが見出された。これは(100)面Siのほうが表面準位密度が小さくnが小さいため、φ_B^*が大きくなり、V_<OC>が大きくなるためと考えられる。(3)400°C程度の高温で熱処理すると比較的短時間でV_<OC>が低下する。この原因は、ESCA、SIMSによる深さ分析からNa^+やK^+でないことが分かり、また、静特から熱処理によってダイオ-ド指数nが増加し、このためφ_B^*が低下してV_<OC>も低下するものと考えられる。本研究による最大の変換効率は13%である。
代数・有限群:有限幾何学・アダマ-ル行列の研究

有限デザイン,特に対称2ーデザインの研究は有限群論の研究と深い関係にあるだけでなく、有限幾何学の一分野であるために集合論とも関係している。又コンピュ-タ-の利用も不可欠である。計算量が大きいので良いコンピュ-タ-プログラムが必要になってくる。この研究課題のもとで対称2ーデザインの一種であるアダマ-ルデザイン2ー(V,kλ)の研究をした。このデザインの存在は、またアダマ-ル行列の存在と同じ意味を持っている。このアダマ-ル行列の位数は、4の倍数であることが知られている。逆に4の倍数であれば常にアダマ-ル行列が存在するかというのがアダマ-ルの予想と呼ばれる問題である。又位数があまり大きくない時は.アダマ-ル行列の存在はわかっているが、その種類がとの位多くあるかはわかっていない。位数が4,8,12,16,20,24の分類は出来ていた。しかし28次のアダマ-ル行列については完全にはわかっていなかった。そこでアダマ-ル予想と28次のアダマ-ル行列の分類を、試みた。アダマ-ル行列とその自己同形群は深い関係があって,分類,構成においても群論的着想は非常に重要な役割を持つ。28次のアダマ-ル行列の分類の過程において、自己同形群が自明な群である行列が存在することがわかった。しかし自明な自己同形群を持つ行列があっても、アダマ-ル行列の分類においてはやはり群論的研究方法の重要性にかわりない。ホ-ル集合を持つ28次のアダマ-ル行列の分類を完成させた。この方法は代数学的方法によって,いかにコンピュ-タ-に乗せることを可能にするかにあった。又分類の新しい方法も得た。これらの計算のために新しいコンピュ-タ-プログラムの開発も必要であった。
棒状構造による銀河の動力学的進化の観測的研究

I.銀河スケールのにおよぶ星からなる棒状構造(以下、主棒状構造:長さは10-20kpc[キロパーセク])をもつ円盤銀河(棒渦巻銀河)の、主棒状構造の内側の領域(サイズは数kpc)での星間分子ガス、星形成領域の分布構造の観測結果をまとめ、次のように類型分類した:1.星間分子ガスの分布構造が主棒状構造に平行になっている銀河:2.主棒状構造に内接する星間分子ガスからなる「小さな棒状構造」(長さ数kpc)を持つ銀河。中には「小さな棒状構造」に内接する活発な星形成領域(サイズは数百pc[パーセク])を持つ銀河ものもある:3.「小さな棒状構造」は存在せず、数百pcの中心領域で爆発的星形成を起こしている銀河:4.数百pcスケールの中心領域に物質が集まっている一方で、主棒状構造に内接するような大きさ[数kpc]の星間分子ガスの渦巻状分布を持っている銀河:5.4.の星間分子ガスの渦巻状分布が環状構造になっている銀河II.文献から、I-1.からI-5.の系列が主棒状構造によって引き起こされた一連の動力学的進化の過程であることを支持する根拠を集め提示した。とくに、2.から4.の進化は、主棒状構造によって作られた「小さな棒状構造」によるトクルによって中心の数百pcの領域に星間ガスが集められる過程である。III.中心の数kpcの領域での星形成による星間ガスの消費時間は、1億年のスケールの銀河と10億年のスケールの銀河とに分かれることがわかった。後者は普通の星形成に相当する。前者はそのサイズによって、中心核爆発的星形成(サイズは数百pc以下:I-2,3に相当)と、環状爆発的星形成(サイズは数kpc:I-5に相当)とに分かれる。VI.Seyfert銀河は、I-4,5に見られることを見いだした。V.文献から、I-5の形態を持つ銀河では星の種族が数kpcサイズの領域の方が中心の数百pcの領域より若いことを見いだした。これは、I-3.からI-5.の内から外への進化が起きていることを支持する。
ゼロエミッションをめざした物質循環プロセスの構築

21世紀社会の要請に応え、地球に優しく、安全で快適な生活を維持できる人間活動および生産活動を創生するためには、環境への排出、すなわちエミッションを可能な限りゼロに近づける社会および生産システムが構築されなければならない。他方、わが国での資源・エネルギーに係る安全保障を考えると、1)現状での物質のフローと利用量を明らかにした上で、2)人間活動・生産活動を維持しながら資源・エネルギー消費量と環境への汚濁負荷をどこまで削減可能か、3)緊急事態に対処するためにはどれほどの物質(資源およびエネルギー)の確保が必要かを明らかにするとともに、4)新たなゼロエミッションをめざした物質循環プロセスを構築することが必要である。本研究では,このためのアクションプラン策定をめざして、1)ゼロエミッションのコンセプト作り、2)現状の各種生産プロセス等個別のプロセスにおける物質のフロー解析、3)個別プロセスでのゼロエミッションの方向性の検討、4)個別プロセスのネットワーク形成によるエミッション低減とその評価に加えて、5)ゼロエミッションを目指した物質循環プロセス構築のための手法策定および情報発信等についての研究を行った.21世紀社会の要請に応え、地球に優しく、安全で快適な生活を維持できる人間活動および生産活動を創生するためには、環境への排出、すなわちエミッションを可能な限りゼロに近づける社会および生産システムが構築されなければならない。本研究では,このためのアクションプラン策定をめざして、1)ゼロエミッションのコンセプト作り、2)現状の各種生産プロセス等個別のプロセスにおける物質のフロー解析、3)個別プロセスでのゼロエミッションの方向性の検討、4)個別プロセスのネットワーク形成によるエミッション低減とその評価に加えて、5)ゼロエミッションを目指した物質循環プロセス構築のための手法策定および情報発信等についての研究を行った.
グローバル国際社会下の一国の役割と方向性、国際協力についての研究

統一ドイツは派兵の質量を増大させた。第2・3次メルケル政権はアイデアの変容を経験し、シビリアンパワー論と普通の大国論の構成理念を包摂したハイブリッド型主導像を獲得した。この背景には、メルケル政権期、流動的5党システムが成立し、イデオロギー上相容れない連立形態、特に大連立の可能性が高まったこと、両大政党間で中道への収斂化、すなわち安保観の接近が進行したことがある。「政策企業家」と「重大危機」の相互作用により、ドイツ社会に脱原発や脱炭を促す意味構造が発生した。ドイツの環境エネルギー政策には合意形成/交渉民主主義ガバナンスが見られ、近年包括性、透明性、直接民主主義的形態を伴ったものへ変容している。2013年連邦議会選挙において、CDU/CSU(キリスト教民主社会同盟)の勝利は、メルケル(Angela Merkel)という候補者への評価に加え、CDU/CSUが多彩な政策能力を高め、有権者の評価を上昇させたことが要因である。また、同党は現代化により、広範な支持を得た。AfD(ドイツのための対案)の台頭は、CDU/CSUやFDP(ドイツ自民党)内で連立戦略を含む同党への対応を巡る苛烈な議論を導いた。第3次メルケル政権の安保政策と移民政策において、大規模な変容が窺われる。独外相や独国防相は2014年1月、緊急時に軍事的使用も辞さない世界の紛争地域へのドイツの積極的な派兵政策を展開している。「イスラム国」が攻勢を加え、中東地域が不安定化すると、ドイツ政府は、戦争地域へは武器を供給しないとする伝統的禁忌を破り、「イスラム国」への攻撃を受けたクルド人への武器供与を決定した。この結果、ドイツは「自制の文化」を弱めた。ドイツはシビリアンパワー論と普通の大国論の双方の特性を融合したハイブリッド型役割観念を追求する「権力志向兼備の平和回復大国」であるが、普通の大国論の要素を強めている。2009年連邦議会選挙後、「流動的5党システム」に変容が生じ、2013年連邦議会選挙後も多様な変容の可能性を含む。大政党ではCDU/CSUの党勢が1980年代の水準に戻る一方、SPD(ドイツ社民党)は低迷を脱しえず、CDU/CSUがSPDに対する片務的優位を誇る構造は強化・硬直化しつつある。他方で小政党間では流動状態は維持され、断片化が強化された。FDPがシステムの中核の座を失い、存在危機にある。第3党の座はFDPから緑の党へ移ったが、左翼党との競合状態にある。プレイヤーの構成が変わり、AfDが定着する可能性を含む。連立形態は一層複雑化し、分割化に変容が生じた。このような変容や方向性が2党優位システムへの回帰か、穏健多党システムの維持を意味するのか、引き続き動向に注視する。グローバルガバナンスの理論的知見の研究に加え、アフガニスタン派兵、リビア派兵への参加拒否、マリ派兵、ISIS(イスラム国)との戦いとクルド人への武器供与問題を事例に、第2次及び3次メルケル(Angela Merkel)政権の派兵事例の政策と議論を検証した。また現行のドイツの政党システムについて検証した。さらに、第2次及び第3次メルケル政権のエネルギー政策を検証した。最終的に、以下を明らかにした。グローバルガバナンス下、ドイツはEUの下で安全保障や環境エネルギー分野における国際協力に大きく寄与している。ドイツが「シビリアンパワー」か「普通の大国」の何れかという観点から主張を論じる先行研究とは異なり、ドイツは、「シビリアンパワー」論と「普通の大国」論の双方の主張内容が融合した「役割観念」(対外安保政策理念)を獲得しており、加えて近年、同観念に「普通の大国」論の主張内容が強く表れている。ドイツはESDP(欧州安保防衛政策)の深化と発展に寄与している。ドイツやEUは、平和回復活動への関与を念頭に置いた、包括的手法に基づく危機管理を実施する。さらにドイツは様々な問題を抱えつつも再生可能エネルギー源を拡大させ、脱原発を進展させている。対外政策と政党システムとの関係に関する先行研究は稀有である。ドイツの「役割観念」が変容した要因は、2大政党の中道化や、政党システムが流動的5党システムへと移行したことに依拠することを明らかにした。但し、AfD(ドイツのための代案)が躍進し、現在国政規模での予測得票率で第3党に肉薄する中、政党システムは6党制への移行の可能性を含めた、不安定で流動的な情勢下にある。このような変容が「役割観念」や対外政策の変容に与える影響について、引き続き検証する必要がある。研究成果は、学会誌や大学紀要への論文の掲載、国内外の学会や研究所での発表を通じて社会に還元した。第1の要因として、研究開始時に考慮していた研究内容を拡大・発展させることを企図したことが挙げられる。第2に、研究計画に対する見通しが不十分であり、必要な分析内容についての見通しが甘かったことが挙げられる。分析過程を通じて初めて分析の必要が明らかになったものがあり、その分析に予定外の労力と時間を要した。第3に、研究の成果を社会に還元する目的から平成27年度の研究成果の一部を学会誌や紀要雑誌へ投稿したり、国内外の学会で発表したが、原稿の加筆修正や校正のために必要な労力や時間に対する見通しがやや不十分であったことが挙げられる。

第4に、国内外の研究者を招聘して国際シンポジウムを実施することを試みたが、招聘を求めた研究者から快諾を得られず、結局機会を逸し、失敗したことが挙げられる。最後に、研究成果を書籍として刊行するために出版社との交渉を行ったが、最終的には達成されたものの、交渉がスムーズに進捗せず、一定の時間の経過を余儀なくされたことが挙げられる。1.具体的内容1990年代後半から現在までの時期におけるドイツの派兵と環境エネルギー分野を事例に、過程追跡に基づく政策分析と議会論議の言説分析を行い、ドイツ対外安保政策の概要と変化、「主導像(Leitbild)」を明らかにした。最終年度においては、特に第3次メルケル政権期の派兵事例と、第2次及び第3次メルケル政権期の環境エネルギー事例において、政策分析と言説分析を行った。研究成果については、一部を論文に纏め上梓した。その他2本の論文を欧文雑誌へ投稿中である。また、本研究成果を纏めた単著を作成中である。さらに、様々な国際学会で研究成果を発表した。その際、一例を除き、発表前にプロシーディングを上梓した。2.意義・重要性先行研究は第1に、『ドイツは「シビリアンパワー」と「普通の大国」の何れかである』という見解を暗黙の了解としているが、現実のドイツ外交は、普通の大国の特性を強化させつつも、双方の「主導像モデル」の特色を兼ね備えた主導像を追求しているという新しい知見を得た。第2に、ドイツ外交の連続性論者の主張とは異なり、アイデアレベルにおいてもドイツ外交は変容していることを明らかにした。第3に「シビリアンパワー」論者と「普通の大国」論者の双方の主張には、相互に近接し相違が些少な主張があるが、先行研究は、こうした主張の相違点を反映させた分析を行えなかった。また、損得考量の有無や国益の内容等を検証できなかった。しかし、議会論議の言説分析によりこの点を克服した。さらに主導像の変化は、「政策企業家」と「重大危機」との相互作用によることや、ドイツの政党システムにおける2大政党の中道化、流動的5党システムへの移行を背景とするという新しい知見を得た。合意や交渉を重視するドイツの環境エネルギーガバナンスは、近年直接民主主義や、政策決定の透明性を強化したものへ変化しているという新しい知見を得た。統一ドイツは派兵の質量を増大させた。第2・3次メルケル政権はアイデアの変容を経験し、シビリアンパワー論と普通の大国論の構成理念を包摂したハイブリッド型主導像を獲得した。この背景には、メルケル政権期、流動的5党システムが成立し、イデオロギー上相容れない連立形態、特に大連立の可能性が高まったこと、両大政党間で中道への収斂化、すなわち安保観の接近が進行したことがある。「政策企業家」と「重大危機」の相互作用により、ドイツ社会に脱原発や脱炭を促す意味構造が発生した。ドイツの環境エネルギー政策には合意形成/交渉民主主義ガバナンスが見られ、近年包括性、透明性、直接民主主義的形態を伴ったものへ変容している。本研究の進捗度がやや遅れている要因は四点に纏められる。まず第一に、本研究テーマの研究過程において、本研究の成果を豊かで実りあるものにする上で必須と思われる、有用な学術上の課題や研究関心が生じた。
自立安定性を備えた光共振器による微量水分計の開発

本年度は主にモード同期パルス動作のFeedback-free cavity (FFC)の研究に取り組んだ.過去に高エネ研グループと共同で100程度の低フィネス共振器を使って部分的に原理実証に成功している系であるが,このスキームをそのまま1万級の高フィネス共振器に適用できるのか検討を行った.フィネス54000の共振器を使用して実験的に検証を試みたが,残念ながらモード同期発振には至らなかった.次に光パルス伝搬の計算コードを開発して,モード同期発振可能なパラメータが存在するかシミュレーションを使って検証した.結果,現在使用している共振器ミラーでは群遅延分散が大きすぎ,発振器光路の途中に負分散素子を挿入して分散補償することがほぼ不可能なことがわかった.ゼロ分散ミラーの使用が重要であることが確認されたが,そのような鏡で共振器を構築すると達成可能なフィネスが制限される問題があり,今後の課題である.計算コードを開発する過程でDissipative Kerr solitons (DKS)と呼ばれる新しい光パルス蓄積技術の存在を知り,その計算コードの開発も行った.DKSでは周波数安定化したCWレーザーで蓄積共振器をポンプし,4光波混合を利用してその内部に光ソリトンを形成する.FFCとは原理が異なるが,CWレーザーによるポンプだけで光パルスが蓄積されるため,装置の設計思想としては近しい系であると言える.DKSは近年光コム分光の分野で注目されているが,共振器増幅吸収分光法(CEAS)に応用した例は報告されていない.開発した計算コードを基に,DKSによる光コムCEAS装置の検討を行っていく予定である.以上に加えて単一モードで発振するCW動作のFFCの実現を目指し,装置の設計と開発に着手した.超挟線幅のFiber Bragg gratingと短FSR共振器を組み合わせてこれを実現を目指している.単一モードCW動作のFFCを開発する前に,モード同期化FFCの実現可能性について集中的に検討を行った.そのため当初計画と異なりまだ吸収分光を実証できていない.しかしDKSを利用した新しい形式の光コムCEAS装置を着想することができた.H31の計画を前倒しして先に取り組んだ形になる.単一モードCW発振によるFFCの実現を行い,光学装置としての特性を評価する.10 GHz級の超挟線幅FBGを使って正味の利得帯域を狭め,短FSR共振器を使用して単一モードを達成する.発振波長はFBGの温調または伸張により0.5 nmの粗調整が可能であることを確認しており,またGHz単位の微調整は共振器PZTを使用して行う予定である.その後,CO2を試料に吸収分光の実証を行う.CW装置の開発の後にはDKSを利用した光コム蓄積共振器を開発し,CEAS装置への展開を目指す.本研究で採用する自立安定性を備えた光共振器(FFC: feedback-free cavity)は,高感度の光共振器を外部フィードバック制御系を必要とせずに共鳴維持できる画期的な手法である.しかしながら,これがどの様な形態の共振器増幅吸収分光法に適応可能であるかは全く未知であり,その道筋を確立することが最も重要な開発項目である.平成29年度は高エネ研の光共振器開発グループの協力のもと,東北大学にFFC光学系を構築することを目指した.微量水分計測のためには水の吸収線帯が存在する波長1940 nmで動作する光学系を開発することが望ましいが,まずは研究室に備品資源の豊富な波長1.04 μmで開発を行うことにした.この波長は二酸化炭素の炭素同位体比を検出するのに適した波長帯であることから,本方式が幅広い吸収分光計測に応用可能な技術であることを示すのにも好都合であると言える.開発の結果,フィネス54000(感度の増大係数として17000倍)の連続動作のFFC光学系を構築することに成功した.過去に我々が開発したFFC(APL Photnics 1,026103, 2016.)に比べて増大係数は低いが,各設計パラメータを見直すことで光軸のミスアライメントに対して高い安定性を得ることができた.その結果,共振器内部に基本ガウシアンビーム(TEM00)のほか,選択的に高次のエルミートガウシアンビーム(TEM01, TEM02)を蓄積できることを確認した.この特性は例えば電子加速器におけるビームサイズモニタなどに応用が可能である.連続動作の光学系に並行して,光コム分光法への応用が期待されるモード同期パルス動作のFFC光学系の開発にも取り組んだ.高エネ研のグループでは既に低フィネスのFFCが実現しているが,フィネスが1000を越える系の開発は未だ実現しておらず,現在も開発を継続中である.平成29年度はFFC光学系を構築することが最大の課題であり,これを達成することができた.ただし研究計画では波長1940 nmで動作する光学系を開発するところを,研究費や備品資源の関係で波長1.04 μmに変更して開発を進めている.水分計の開発としては遠回りになっているが,FFCによる新しい共振器増幅吸収分光法の開発という観点では現時点で問題はないと考えている.一方で,FFC光学系を構築する中で高次モードのレーザーを容易に安定に蓄積できることを発見し,本研究による波及効果的な応用を見い出すことができた.本年度は主にモード同期パルス動作のFeedback-free cavity (FFC)の研究に取り組んだ.

過去に高エネ研グループと共同で100程度の低フィネス共振器を使って部分的に原理実証に成功している系であるが,このスキームをそのまま1万級の高フィネス共振器に適用できるのか検討を行った.フィネス54000の共振器を使用して実験的に検証を試みたが,残念ながらモード同期発振には至らなかった.次に光パルス伝搬の計算コードを開発して,モード同期発振可能なパラメータが存在するかシミュレーションを使って検証した.結果,現在使用している共振器ミラーでは群遅延分散が大きすぎ,発振器光路の途中に負分散素子を挿入して分散補償することがほぼ不可能なことがわかった.ゼロ分散ミラーの使用が重要であることが確認されたが,そのような鏡で共振器を構築すると達成可能なフィネスが制限される問題があり,今後の課題である.計算コードを開発する過程でDissipative Kerr solitons (DKS)と呼ばれる新しい光パルス蓄積技術の存在を知り,その計算コードの開発も行った.DKSでは周波数安定化したCWレーザーで蓄積共振器をポンプし,4光波混合を利用してその内部に光ソリトンを形成する.FFCとは原理が異なるが,CWレーザーによるポンプだけで光パルスが蓄積されるため,装置の設計思想としては近しい系であると言える.DKSは近年光コム分光の分野で注目されているが,共振器増幅吸収分光法(CEAS)に応用した例は報告されていない.開発した計算コードを基に,DKSによる光コムCEAS装置の検討を行っていく予定である.以上に加えて単一モードで発振するCW動作のFFCの実現を目指し,装置の設計と開発に着手した.超挟線幅のFiber Bragg gratingと短FSR共振器を組み合わせてこれを実現を目指している.単一モードCW動作のFFCを開発する前に,モード同期化FFCの実現可能性について集中的に検討を行った.そのため当初計画と異なりまだ吸収分光を実証できていない.しかしDKSを利用した新しい形式の光コムCEAS装置を着想することができた.H31の計画を前倒しして先に取り組んだ形になる.平成30年度も引き続き長1.04 μm帯での開発を進め,まずは二酸化炭素を試料にFFCを使った初の共振器増幅吸収分光を試みる.狭帯域FBG型バンドパスフィルターとFSR 10 GHz程度の共振器を組み合わせてシングルモードの連続動作FFC光学系を開発する.対象試料を水分から二酸化炭素に変更する以外は実施計画書の通りに研究を進めることができる予定である.高フィネス共振器を用いたモード同期パルス動作の実現に関しても継続して開発を行う.単一モードCW発振によるFFCの実現を行い,光学装置としての特性を評価する.10 GHz級の超挟線幅FBGを使って正味の利得帯域を狭め,短FSR共振器を使用して単一モードを達成する.発振波長はFBGの温調または伸張により0.5 nmの粗調整が可能であることを確認しており,またGHz単位の微調整は共振器PZTを使用して行う予定である.その後,CO2を試料に吸収分光の実証を行う.CW装置の開発の後にはDKSを利用した光コム蓄積共振器を開発し,CEAS装置への展開を目指す.当初は開発した光共振器装置による吸収分光の実証までを計画していたが,本年度にそれを実行しなかったため物品費に余剰が生じた.次年度にこの先送りした吸収分光の実証を行う.