hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シリコン3次元フォトニック結晶による光制御に関する研究

本年度は,前年度独自に開発した,半導体基板に3方向同時プラズマエッチングを施すことで3次元フォトニック結晶を一括形成する方法の深化とそれを用いた光制御について検討を行った.まず,高品質な3次元フォトニック結晶を実現するために重要な深さ方向の多周期化に取り組んだ.マスク形状等を調整することで,前年度よりもさらに深い,深さ1.5周期の3次元フォトニック結晶を一括形成することに成功した.次に,このような手法で作製した3次元フォトニック結晶を用いると,わずかな積層回数でより多周期の3次元フォトニック結晶を実現できるため,積層多周期化について検討を行った.SOI基板上に深さ1周期強の3次元フォトニック結晶を形成した試料を二つ用意し,それぞれの表面を親水化した後,室温にて位置制御融着を行った。次に加熱を行い,接合を強固にし,片側の基板などを除去することで積層が完了した.光学特性評価より,1回積層するのみで,深さ2.5周期程度の3次元フォトニック結晶を実現できることが明らかとなった.最後に,本3次元フォトニック結晶を用いた光制御について検討を行った.本構造では,一括してきれいな表面を形成することができるため,表面を利用することで簡便な光制御が可能となると期待できる.本3次元フォトニック結晶における表面モードを所謂エバネッセント結合法で測定し,数値解析結果と比較したところ,両者は良く対応しており,本3次元フォトニック結晶における表面モードを初めて実証した.また,表面における光制御を実現するために重要な表面モードギャップの形成について数値解析により検討を行い,本3次元フォトニック結晶の表面に誘電体層(表面層)を付加することで,表面モードギャップを形成できることを明らかにした.さらに,表面層に人為的な欠陥構造を導入することで,光共振器・光導波路が実現できることを数値解析により明らかとした.本年度は、2方向斜めエッチング型3次元フォトニック結晶の表面モードについて検討した。まず、電磁界シミュレーションにより、2方向斜めエッチング型3次元フォトニック結晶の表面に局在するモードが形成されることを明らかとした。続いて、実際に試料を作製し、表面モードを実測した。ただし、表面モードは、空気中の伝搬光と結合が生じないため、試料表面近傍にプリズムを配置し、エバネッセント結合法を用いて表面モードの分散特性を評価した。測定結果はシミュレーション結果と良く対応しており、2方向斜めエッチング型3次元フォトニック結晶における表面モードの形成を実証した。次に、2方向斜めエッチング型3次元フォトニック結晶の特徴的な構造パラメータの一つである表面位相と呼称する、1回目と2回目のエッチング孔の相対位置で決まる表面構造を変化させた試料を作製し評価した結果、表面位相により表面モード帯域が変化することを明らかとした。さらに、表面モードの存在しない表面モードギャップ帯域の形成について検討した。電磁界シミュレーションにより、3次元フォトニック結晶表面に格子状の層を積層することで表面モードギャップが形成できることを見出した。積層を実現するために、シリコンから成る2方向斜めエッチング型3次元フォトニック結晶と薄膜シリコンをウエハ融着する技術を新たに開発し、試料を作製した。測定結果はシミュレーション結果と良く対応しており、表面モードギャップの形成を実証した。本年度の研究では、当初、半導体基板に対して斜め方向のプラズマエッチングを2回に分けて「順に」施すことで作製する、2方向斜めエッチング型3次元フォトニック結晶の高品質化に関する研究を計画していたが、より簡便に1回のプラズマエッチングにより3次元フォトニック結晶が形成できることが明らかとなったため、重点的に検討を進めた。まず、これまでの斜め方向プラズマエッチング技術の概念を拡張した、多方向から「同時に」斜め方向のプラズマエッチングを施す技術を開発することで、わずか1回のプラズマエッチングにより3次元フォトニック結晶が形成できることを見出した。作製する構造は、表面に2次元三角格子状に丸孔が形成されており、それぞれの丸孔から方位角120°の間隔で、かつ板面法線から35°の角度で3方向に孔を形成した構造である。続いて、3方向同時プラズマエッチングを実現するために、従来の1方向斜めエッチング用の電界制御板を、方位角120°の間隔で3方向に溝を配置したような電界制御板を設計し、3方向の「同時」プラズマエッチングを試みた。新たな技術により作製した3次元フォトニック結晶試料は、波長1.3μm付近のフォトニックバンドギャップ帯域において明瞭な透過率の減衰(-10dB)と反射率の増大(90%)を示した。本作製法は、2次元フォトニック結晶形成法とほぼ同じプロセスで3次元フォトニック結晶が形成できることを示しており、これまでに実証されてきた3次元フォトニック結晶の形成法と比較しても最もシンプルな形成法であると言える。

次に加熱を行い,接合を強固にし,片側の基板などを除去することで積層が完了した.光学特性評価より,1回積層するのみで,深さ2.5周期程度の3次元フォトニック結晶を実現できることが明らかとなった.最後に,本3次元フォトニック結晶を用いた光制御について検討を行った.本構造では,一括してきれいな表面を形成することができるため,表面を利用することで簡便な光制御が可能となると期待できる.本3次元フォトニック結晶における表面モードを所謂エバネッセント結合法で測定し,数値解析結果と比較したところ,両者は良く対応しており,本3次元フォトニック結晶における表面モードを初めて実証した.また,表面における光制御を実現するために重要な表面モードギャップの形成について数値解析により検討を行い,本3次元フォトニック結晶の表面に誘電体層(表面層)を付加することで,表面モードギャップを形成できることを明らかにした.さらに,表面層に人為的な欠陥構造を導入することで,光共振器・光導波路が実現できることを数値解析により明らかとした.本年度は、従来の斜め方向プラズマエッチング手法をさらに発展させ、多方向から「同時に」斜め方向のプラズマエッチングを実現する手法を新たに開発した。この多方向同時プラズマエッチング技術を用いることで、構造が複雑な3次元フォトニック結晶を2次元フォトニック結晶とほぼ同じプロセスで形成できるようになった。本年度は、多方向同時斜めプラズマエッチング技術を開発し、わずか1回のプラズマエッチングにより3次元フォトニック結晶が一括形成できることを示した。今後、エッチング条件の詳細な検討を行うことでより深いエッチングの実現を目指す。また、ウエハ融着法を用いた3方向斜めエッチング型3次元フォトニック結晶の積層による、3次元フォトニック結晶の多周期化に取り組む。
動体認識の神経回路とその動作機構

動体認識は多くの動物において見られる基本的な視覚情報処理であるが、その動作機構は不明な点が多く神経科学における重要な課題となっている。本研究ではショウジョウバエ視覚系を用いて動体認識回路の同定およびその機能解析を行った。まずハエに対して様々な視覚刺激を与え、ハエの応答を赤外線センサーによって測定するインセクトアリーナを構築した。この装置を用いてハエ視覚中枢内で動体認識に関与すると予測される神経細胞Mi1, Lawf1およびLawf2神経細胞の機能を解析した。その結果、Mi1が動体認識において中心的な役割を果たすこと、またこの過程でLawf1とLawf2が協調的に働く事を見出した。動体認識は多くの動物において見られる基本的な視覚情報処理であるが、特定の動き成分を抽出する動体認識回路の実体は不明な点が多く、神経科学における重要な課題である。動体認識回路の動作機構は進化的に保存されており、ショウジョウバエは優れたモデル系だと考えられているが、ハエを用いた動体認識の研究はほとんど進んでいなかった。ハエの神経遺伝学的ツールと行動実験を組み合わせることにより、動体認識回路の実体および動作機構を明らかにする。メダラ神経細胞Mi1およびLawf2の機能をインセクトアリーナを用いて解析した。Mi1の機能が阻害されたハエは、映像の動きが変化してもそれに対応できずに同じ方向に周り続けた。Lawf2の機能が阻害されたハエは、縞模様が太くなるにつれて応答性が低下した。Mi1とLawf2は動体認識に関わるが、その働きには何らかの違いがあると考えられる。bsh遺伝子のエンハンサー領域の解析から、bshの発現を完全に再現する断片およびラミナ特異的断片を見出した。これらの断片の制御下でGa14およびGa180をそれぞれ発現させることにより、Bsh陽性細胞の働きをメダラ特異的に操作できるようになると考えられる。Lim1についてはその発現を再現できるエンハンサー断片は得られなかったが、attPによるノックイン系統を作製した。現在この系統に対してGa14の挿入を試みている。カルシウムイメージングのために青色LEDを用いたインセクトアリーナを構築した。これまで、ハエの飛翔行動をビデオ撮影し画像解析することによって行動実験のデータを得ていた。しかし、この方法は非常に効率が悪く、大量の行動実験データを解析するには適していない。また、視覚刺激と画像データのタイミングを同期することが非常に困難であることがわかった。そこで、ビデオの代わりに赤外線センサーを用いて翅の動きをリアルタイムに解析する実験装置を構築した。これにより、動体認識に関与する神経細胞の活動を阻害したハエにおける行動異常を迅速に解析することができるようになった。公共のデータベースからゲノム上の様々なエンハンサー断片の発現パターンを解析し、これらDNA断片の制御下で特定の神経細胞の活動を操作する系統を作製した。これによって、L1, Mi1, Lawf2など動体認識に関与すると考えられている神経細胞の神経活動を特異的に操作するための実験基盤が整った。申請者によるハエ視覚系の発生機構についての研究から、特定の神経細胞の機能を人工的に操作する道が開かれた。ハエの神経遺伝学的ツールと行動実験を組み合わせることにより、動体認識回路の実体および動作機構を明らかにすることが本研究の目的である。新しい行動実験装置と動体認識に関与すると考えられている神経細胞の神経活動を特異的に阻害するトランスジェニック系統を組み合わせ、どの神経細胞がどのような役割を果たしているか解析した。動体認識の情報処理は大きく分けてON経路とOFF経路から成ると言われているが、L1, Mi1, Lawf2などON経路に属する神経細胞の活動を阻害した場合、視覚刺激への応答に異常が見られたが、この異常は想定していたよりも弱いものであった。ON経路とOFF経路の機能は大幅に重複すると考えられるため、今後はON経路とOFF経路の相互作用に着目して研究を進める必要があると考えられる。動体認識は多くの動物において見られる基本的な視覚情報処理であるが、特定の動き成分を抽出する動体認識回路の実体は不明な点が多く、神経科学における重要な課題となっている。動体認識回路の動作機構は進化的に保存されており、ショウジョウバエは優れたモデル系だと考えられている。これまで、コンピューター制御のLEDによりハエに対して様々な視覚刺激を与えるインセクトアリーナ、および赤外線センサーを用いて翅の動き、および視覚刺激に対するハエの応答をリアルタイムに解析するWing Beat Analyzer装置を構築した。

これにより、動体刺激に関与する神経細胞の活動を阻害したトランスジェニックハエにおける行動異常を正確に解析できるようになった。これまでに当研究室で同定したMi1、Lawf1およびLawf2神経細胞において特異的に任意の遺伝子を発現させることができる系統を確立し、これらの系統を用いることで、Mi1神経細胞が動体認識において中心的な役割を果たすこと、またLawf1およびLawf2神経細胞が協調的に働くことを見出した。さらに、新たに開発した透明化超解像撮影法により、Mi1神経細胞の軸索終末は特徴的な分岐構造を持つことを見出した。この分岐構造が方向特異的な動体認識において重要な役割を果たすことが考えられる。動体認識は多くの動物において見られる基本的な視覚情報処理であるが、その動作機構は不明な点が多く神経科学における重要な課題となっている。本研究ではショウジョウバエ視覚系を用いて動体認識回路の同定およびその機能解析を行った。まずハエに対して様々な視覚刺激を与え、ハエの応答を赤外線センサーによって測定するインセクトアリーナを構築した。この装置を用いてハエ視覚中枢内で動体認識に関与すると予測される神経細胞Mi1, Lawf1およびLawf2神経細胞の機能を解析した。その結果、Mi1が動体認識において中心的な役割を果たすこと、またこの過程でLawf1とLawf2が協調的に働く事を見出した。実験装置を再設計する必要が生じたが、新しい実験装置は予定どおりにセットアップでき、順調に稼働している。また、それと同時にトランスジェニック系統の作製も順調に進んだため。新しく設計した視覚行動実験装置は順調に稼働しており、これまでに作製したトランスジェニック系統を用いて多数の行動実験を行った。その結果、ON経路の神経活動を抑制することで視覚応答における異常が確認されたため。27年度が最終年度であるため、記入しない。神経科学新しい実験装置と新しいトランスジェニック系統を組み合わせ、視覚情報処理に関与する神経細胞の神経活動を阻害した時の行動異常を定量的に解析する。行動実験のパラダイムはコンピュータープログラムによって自由に設計できるので、動体認識に関与する様々な実験系を考案し、様々な実験データを解析する。また、視覚情報処理はON経路とOFF経路から成ると言われているが、現時点ではそのうちON経路に関わる神経細胞特異的に発現するトランスジェニック系統が作製されている。今後はON経路とOFF経路の相互作用に着目する可能性が高いので、OFF経路を構成する神経細胞特異的に発現するトランスジェニック系統の作製に取り組む。また、青色LEDを用いた行動実験装置を用いてカルシウムイメージングの系を立ち上げる。動体認識の情報処理は大きく分けてON経路とOFF経路から成ると言われているが、L1, Mi1, Lawf2などON経路に属する神経細胞の活動を阻害した場合、想定していたよりも弱い異常しか観察されなかった。ON経路とOFF経路の機能は大幅に重複すると考えられる。
電気エネルギーを用いたコンクリートの制御破砕工法の確立

金属細線に大電流を印加することで溶融気化させ,その際に生じる衝撃波を用いた放電衝撃破砕工法において,破砕対象物にくさび形状の空洞を設け,そのくさびに沿って亀裂を生じさせて破砕する手法と,実際の産業応用を見据えて,くさび形状の空洞を設けた小型試験片をカートリッジとし,破砕対象物に埋め込んで破砕をおこなうことで亀裂を制御する埋め込み型試験片を用いた手法について実験をおこなった.試験片に設けるくさび形状を工夫することで,横方向と縦方向の亀裂を同時に発生させて破砕することが可能であること,また埋め込み型の手法において,横方向の亀裂を制御して破砕することが可能であることを実験的に確認した.本研究は,電気エネルギーと金属細線を用いた放電衝撃破砕工法において,コンクリートを破砕する際の破砕量や破砕方向を制御する技術の確立を目的としている.現在,土木現場等でのコンクリート破砕をおこなう際には主に爆薬が用いられているが,本研究においては,コンデンサーに蓄積した電気エネルギーを瞬間的に金属細線に加えることで金属細線を溶融・気化させ,その際に発生する衝撃波を用いることでコンクリートを破砕する工法について研究を進めており,今年度は破砕対象物に対して楔形状の空洞を設け,放電により発生させた衝撃波をその楔部分に集中させることで,亀裂の方向を制御する技術について研究をおこなった.具体的には,楔形状の空洞が放電衝撃破砕をおこなう際の亀裂制御にどのような効果があるのかを調べるために,Φ100,高さ200mmのモルタル試験片においていくつかの種類の楔形状の空洞を設け,それらの試験片を放電衝撃破砕によって実際に破砕し検証をおこなった.得られた実験結果からは,試験片に対して適切な形状,大きさの楔状の空洞を設け,適切な充電電圧によって放電をおこなうことで,楔形状に沿った方向に亀裂を生じさせることが可能で,試験片を縦方向に二分割や四分割したり,輪切りのように横方向に二分割して破砕できることを確認した.また,楔形状の形を工夫し,八面体形状の空洞を設けることで,モルタル試験片に対して縦方向と横方向の亀裂を同時に発生させ,横方向に二分割し,さらにその上部の破砕片を縦方向に四分割するような形での破砕が可能であることを実験的に確認した.本研究は,電気エネルギーと金属細線を用いたコンクリート破砕工法について,その破砕量や破砕方向を制御する技術の確立を目的としている.単純に破砕だけを目的とした工法については,すでに火薬を用いた工法が確立されており多くの現場で利用されているが,法的な規制があることから別の破砕手段として電気エネルギーと金属細線を用いた工法を基に,その破砕量や亀裂方向を制御する工法について研究を実施している.平成27年度においては,当初はその破砕のメカニズムについて高速度カメラを用いて調べる予定としていたが,平成26年度の研究を進める過程において新たなカートリッジ式破砕工法を発案したため,急遽その実証実験をおこなう内容に変更した.具体的にはこれまでよりもスケールアップした破砕対象物に対して亀裂制御をおこなうために,穴を穿孔し,その穴に前年度の実験で亀裂制御が可能という結果が得られている楔形状の空洞を有したカートリッジを装填して一体化し,カートリッジを破砕する際に生じる亀裂を破砕対象物に伝えることで,対象物の破砕をおこなうというものである.研究の成果として,このカートリッジ式破砕工法においては破砕対象物とカートリッジの一体化が重要で,その方法について課題を残すものの,亀裂制御をおこなうことは可能であるという結果を得ることができた.当初は高速度カメラによる破壊進展のメカニズムについて観測する予定としていたが,今後の実用化を見据えた場合は今回の研究の方が優先度が高いと判断し急遽予定を変更したこと,およびこれまで使用してきた破砕対象物となる試験片と比較して直径,高さ共に2倍のΦ100mm,高さ200mmにスケールアップしたことにより,現有の機材による電気エネルギーを使った破砕方式では破砕力が不足することが判明し,その解決に時間が掛かってしまったことにより,やや研究に遅れが生じてしまった.放電衝撃破砕工法とは,直流高電圧電源によりコンデンサに蓄積した電気エネルギーを,ソレノイドスイッチを介して金属細線に印加することで細線を溶融気化させ,その体積膨張と周囲の液状媒体の気化膨張により高い衝撃力を発生させて破砕対象物を破砕するというものである.この工法は非発破・動的工法で,火薬を使わないことから,安全性・環境性に優れており,狭い場所や室内でも施工可能である.今年度の研究ではこの放電衝撃破砕工法において,単なる破砕をおこなうだけではなく,意図した方向や場所に破断面を生じさせることで選択的な破砕がおこなえるよう,新たに埋め込み型のカートリッジを用いた手法を考案し,その検証実験をおこなった.衝撃波に方向性を持たせるために,直径50mm,高さ100mmの円柱型モルタルの内部に楔形状の空洞を設けたものをカートリッジとして作成し,破砕対象物と見なした直径100mm,高さ200mmの円柱型大型モルタル試験片に埋め込んた試験片を作成した.試験片とカートリッジの隙間には超速硬グラウト材を流し込んで一体化しており,カートリッジに設けられた楔形状の空洞内には真鍮製電極と金属細線を取り付け,衝撃波を効果的に伝播させるために空洞全体はゲル状のホウ砂

水溶液で満たした.金属細線として直径0.1mm,長さ10mmのアルミニウム線を用い,コンデンサー容量2μF,充電電圧25kVの条件でこの試験片を使った破砕実験を行ったところ,カートリッジに設けられた楔形状の空洞のエッジ部分に衝撃波が集中し,そこから亀裂が進展することで,埋め込まれた側の大型試験片においても破断面を制御して破砕することが可能であることを確認できた.金属細線に大電流を印加することで溶融気化させ,その際に生じる衝撃波を用いた放電衝撃破砕工法において,破砕対象物にくさび形状の空洞を設け,そのくさびに沿って亀裂を生じさせて破砕する手法と,実際の産業応用を見据えて,くさび形状の空洞を設けた小型試験片をカートリッジとし,破砕対象物に埋め込んで破砕をおこなうことで亀裂を制御する埋め込み型試験片を用いた手法について実験をおこなった.試験片に設けるくさび形状を工夫することで,横方向と縦方向の亀裂を同時に発生させて破砕することが可能であること,また埋め込み型の手法において,横方向の亀裂を制御して破砕することが可能であることを実験的に確認した.これまでの実験においては,Φ50,高さ100mmのモルタル試験片を用い,楔形状の空洞を適切に試験片に対して設けることで,縦方向または横方向に亀裂を生じさせて破砕がおこなえることを実験的に確認していたが,平成26年度は,それを更に発展させ,試験片をΦ100,高さ200mmに大型化した上で,楔形状を工夫し,縦方向と横方向の亀裂を同時に発生させて破砕することに実験的に成功した,この実験とその成果は,平成26年度の研究計画として予定していた内容をある程度満たしており,おおむね順調に進展していると考えている.平成28年度に予定していた複数箇所で細線放電を発生させ,そのタイミングを調整することで意図した亀裂制御をおこなう手法については,予備的な実験でそのタイミングの調整が現状では難しいことが分かった.そのため予定を変更して,平成27年度の研究で結果が得られたカートリッジ式破砕工法における亀裂制御についての実験を進めると同時に,前年度実施できなかった高速度カメラでの破壊進展の観測,および新たに購入した圧力センサーでの衝撃波の位置的分布の計測をおこなうことで,破砕進展の物理的メカニズムについて調べる予定である.高電圧工学平成26年度の研究において,モルタル試験片に対して適切な楔形状の空洞を設けることで破砕時の亀裂制御が可能であることが確認できたが,この楔形状の空洞は,試験片を製作する際にあらかじめロウで作成した型を埋め込み,モルタル硬化後にそのロウを除去することで設けており,実用化という点ではそのまま適用することが難しい.そのため,平成27年度は予定している高速度カメラによる亀裂の発生メカニズムを解明することに加え,破砕対象物に対して円柱状の穴を設け,そこに楔形状の空洞を設けた小型の円柱状モルタルをカートリッジとして埋め込んで破砕する手法について,実用化に向けての実験と検証をおこなっていきたい.端数の部分で予算が赤字にならないよう,多少の余裕を持って使用したため.学会への移動経費として予定していたが,自家用車による移動により経費がかからなかったため,結果的に残額が生じてしまった.消耗品の購入に使用予定.主に消耗品の購入に使用する予定.
先駆的英国人日本学者のネットワーク-サトウ,アストン,チェンバレンを中心に-

連合王国国立公文書館(National Archives)におけるSatow Papersを調査して、サトウの日記やアストンあての書簡、ディキンズ夫妻との往復書簡を分析し、サトウ、アストン、チェンバレンおよびディキンズらの交友関係を具体的に明らかにした。先駆的英国人日本学者たちの要石の位置を占めたのはサトウである。サトウは離日後も日本への関心を失うことなく、交友のあったアストンやチェンバレン、ディキンズの日本研究を有形無形に援助した。また、ケンブリッジ大学図書館所蔵の「アストン和書目録の」の調査と分析により、同館に所蔵されるアストン旧蔵書の大半がサトウよりアストンに貸与されたものであることも明らかにした。アストンの日本学3部作(『神道』『英訳日本書紀』『日本文学史』などの英国帰国後の代表的著作はサトウの存在なしではありえなかった。なお、「アストン和書目録」についてはケンブリッジ大学図書館より翻訳の許可を得て、逐次活字化した。アストンおよびサトウの蔵書の質と量が具体的に明らかになりつつある。サトウのコレクションの一端がうかがわれる。また、この目録から、アストン、サトウと日本美術収集家として知られたW.アンダーソンとの交流も明らかになった。一方で、アストンの日本研究の実態を探るために、『英訳日本書紀』の脚注の和訳も試みた。これによって、アストンが平田篤胤・本居宣長らの国学者の著作を敬意をもって参考にしつつも、冷静な客観的な態度で引用している様子などが明らかになった。1)連合王国国立公文書館(National Archives)において、Satow Papersのうち、PRO30/33/1517所収のサトウの日記から資料収集を行い、サトウとアストンとの日本学をめぐる交友関係を明らかにした。2)上記のSatow Papersのうち、PRO30/33/11/4・5・6のサトウとディッキンズ夫妻との往復書簡を調査し、サトウ、アストン、チェンバレンらとディッキンズとの日本学をめぐる交友関係についても今後本格的に調査すべきことを明らかにした。3)ケンブリッジ大学図書館において、アストン旧蔵和書等に見られるアストンの書き入れの調査を開始し、アストンの日本学研究の実態の一端を具体的に明らかにした。4)上記図書館所蔵の「アストン和書目録」(仮称)の分析・翻訳に着手し、一部活字化した。5)アストン「英訳日本紀」の脚注の翻訳に着手し、一部活字化した。6)王立アジア協会および日本アジア協会の紀要の複写を入手し、明治期のジャパノロジストの活動の一端を明らかにした。2)上記のSatow Papersのうち、PRO30/33/4・5・6のサトウとディッキンズ夫妻との往復書簡を調査し、サトウ、アストン、チェンバレンらとディッキンズとの日本学をめぐる交友関係についても今後本格的に調査すべきことを明らかにした。6)王位アジア協会および日本アジア協会の紀要の複写を入手し、明治期のジャパノロジストの活動の一端を明らかにした。

2)上記のSatow Papersのうち、PRO30/33/11/4・5・6のサトウとディッキンズ夫妻との往復書簡を調査し、サトウ、アストン、チェンバレンらとディッキンズとの日本学をめぐる交友関係についても今後本格的に調査すべきことを明らかにした。3)ケンブリッジ大学図書館において、アストン旧蔵和書等に見られるアストンの書き入れの調査を行い、アストンの日本学研究の実態の一端を具体的に明らかにした。4)上記図書館所蔵の「アストン和書目録」(仮称)の分析・翻訳を行い、一部活字化した。5)アストン「英訳日本紀」の脚注の翻訳を行い、一部活字化した。6)王立アジア協会および日本アジア協会の紀要の複写を入手し、明治期のジャパノロジストの活動の一端を明らかにした。7)研究期間中の成果を研究成果報告書として刊行した。
縦渦導入型広帯域スクラムジェットの研究

H22年度研究実施計画に基づき研究を実施し,下記の成果を得た.1.境界層制御について,インレットと燃焼器の境界層剥離抑制を目的に,縦渦導入装置を設計し,燃焼実験による剥離抑制効果の確認と,着火・保炎等の燃焼特性への影響を調査した.また,壁面摩擦抗力低減の理論的検討を進めた.2.燃料噴射器・混合制御手法では,噴射器の縦渦導入部形状をパラメータとした性能評価を非燃焼・燃焼実験,CFD解析により実施し,混合・燃焼性能向上に必要な知見・データを取得した.3.着火・保炎・燃焼制御手法では,実験で観察された超音速燃焼器内のデトネーション生成・伝播・減衰の過程をCFDにより再現するとともに,伝播条件・伝播特性について調べた.着火装置について,超音速流中で誘電体バリア放電と非平衡プラズマの生成に成功し,これを用いた燃焼試験を実施した.4.広帯域燃焼器設計について着火,保炎,燃焼,インレット-燃焼器干渉抑制の全ての性能向上を目的とした燃焼器流路の形態提案と形状設計を行い,第1期エンジン設計へ適用した.5.インレット始動特性・性能評価については,可変形状インレットの可変量変化に伴う性能(インレット出口気流状態)についてCFDにより調べた.また,インレットの設計・性能予測ツールに関し,CFDによる評価・検証を進め,広帯域インレット最適化に向けた課題抽出を行った.6.第1期エンジンについては,H21年度成果および上記15の重要成果を適用してエンジン形態決定・形状設計・製作を行った.また,CFDによる事前性能評価を行った.7.燃焼器作動特性・性能評価については,HIEST燃焼実験(H24年6月)により実施予定である.H22年度研究実施計画に基づき研究を実施し,下記の成果を得た.1.境界層制御について,インレットと燃焼器の境界層剥離抑制を目的に,縦渦導入装置を設計し,燃焼実験による剥離抑制効果の確認と,着火・保炎等の燃焼特性への影響を調査した.また,壁面摩擦抗力低減の理論的検討を進めた.2.燃料噴射器・混合制御手法では,噴射器の縦渦導入部形状をパラメータとした性能評価を非燃焼・燃焼実験,CFD解析により実施し,混合・燃焼性能向上に必要な知見・データを取得した.3.着火・保炎・燃焼制御手法では,実験で観察された超音速燃焼器内のデトネーション生成・伝播・減衰の過程をCFDにより再現するとともに,伝播条件・伝播特性について調べた.着火装置について,超音速流中で誘電体バリア放電と非平衡プラズマの生成に成功し,これを用いた燃焼試験を実施した.4.広帯域燃焼器設計について着火,保炎,燃焼,インレット-燃焼器干渉抑制の全ての性能向上を目的とした燃焼器流路の形態提案と形状設計を行い,第1期エンジン設計へ適用した.5.インレット始動特性・性能評価については,可変形状インレットの可変量変化に伴う性能(インレット出口気流状態)についてCFDにより調べた.また,インレットの設計・性能予測ツールに関し,CFDによる評価・検証を進め,広帯域インレット最適化に向けた課題抽出を行った.6.第1期エンジンについては,H21年度成果および上記15の重要成果を適用してエンジン形態決定・形状設計・製作を行った.また,CFDによる事前性能評価を行った.7.燃焼器作動特性・性能評価については,HIEST燃焼実験(H24年6月)により実施予定である.
大腸菌ATP合成酵素:変異γサブユニットの回転によるエネルギー共役機構の解明

本研究は、ATP合成酵素(FoF_1-ATPase)におけるATP合成(分解)と機械的仕事との、およびH^+輸送との、エネルギー共役機構の解明を目的とした。本年は、α_3β_3γδεのサブユニットより成るF_1部分に位置する触媒サブユニット(βサブユニット)変異F_1を用いて、ATPの加水分解によってどのように機械的仕事が起こるのかを検討した。F1部分のγサブユニットは、α_3β_3の六量体の中央に位置して、ATP加水分解の際には決まった一方向に回転している。回転によって生じる回転トルクは約45pN・nmであった。βサブユニットのSer-174がPheに置換した(βS174F)変異F_1の回転トルクを測定したところ約17pN・nmに減少しており、βS174Fの変異F_1ではATP加水分解を回転に伝える機械的な欠損が起きていることが示された。このような変異酵素は今回初めて報告されたものである。βS174Fで減少していた回転トルクは、第二の変異として、βGly-149のAlaへの置換、βIle-163のAlaへの置換、またはβIle-166のAlaへの置換のどれかをβサブユニットに導入することで抑圧されたが、βIle-238のAlaへの置換では抑圧されなかった。これらの結果は、βGly-149からβSer-174の間の領域が、ATP加水分解と機械的仕事の共役が起こるのに重要な役割を持っていることを示唆している。以上の成果はJ. Biol. Chem.に報告した。本研究では,ATP合成酵素(FoF_1-ATPase)におけるH^+輸送とATP合成(分解)の間のエネルギー共役機構の解明を目的として,FoF_1複合体におけるcサブユニットオリゴマーおよびα_3β_3複合体の回転を,それぞれのサブユニットに結合したアクチンフィラメントの回転によって観察した.まず,機能的なcサブユニットを含む酵素複合体の回転を調べるために,cサブユニットのIle-28をThr残基に置換した.cThr-28(変異型)のcサブユニットに結合したアクチンフィラメントは,α_3β_3複合体をαサブユニットに導入したヒスチジン・タグを介してガラス板に固定すると,ATPの加水分解によって時計回りに回転してcIle-28(野生型)と同様の回転トルクを発生した.野生型のγεc複合体の回転は抗生物質であるベンチュリシジン添加によって頻繁に中断を繰り返すようになったが,変異型の場合には回転の中断頻度は野生型のほぼ半分であり(ベンチュリシジン70μMの場合),ATPase活性の結果に対応していた.次に,本酵素の回転子と固定子が実験的に交換可能であることを示した.遺伝子操作によってF_1部分のαまたはβサブユニットのアミノ末端にビオチン・タグを導入し,蛍光ラベルしたアクチンフィラメントを結合した.Fo部分のcサブユニットのアミノ末端にヒスチジン・タグを導入しガラス表面に固定した.ATPを添加するとアクチンフィラメントの反時計回りの回転が蛍光顕微鏡で観察され,回転トルクはcサブユニットの回転の場合とほぼ同様であった.以上によってα_3β_3を含む複合体とγεc_<10-14>を含む複合体とは,実験的には片方を固定すればもう片方が回転する関係にあり,酵素の触媒作用とH^+輸送作用のエネルギー共役機構に,回転が基本的に関わっていることが示唆された.以上の成果はJ.Biol.Chem.に報告した.本研究は、ATP合成酵素(FoF_1-ATPase)におけるATP合成(分解)と機械的仕事との、およびH^+輸送との、エネルギー共役機構の解明を目的とした。
筋萎縮性側索硬化症における脊髄前角細胞のシナプスの変化について

筋萎縮性側索硬化症(ALS)の脊髄前角細胞におけるシナプスの変化について検討した。臨床および病理学的にALSと診断された3症例,およびage-matchさせた対照3例を用いた。剖検は全例3時間以内に行なわれた。剖検時,各症例の腰髄(L1-5)を水平断で切り出し,2%グルタールアルデハイドで固定,型の如く処理した後,エポンで包埋した。約1μの薄切切片にトルイジンブルー染色を施して光顕で観察し,明確な核を有する前角細胞を確認した後,超薄切片を作製し,酢酸ウラニウムとクエン酸鉛の二重染色を施して電顕で観察した。対照例では,細胞面積が2000μm^2以上の大型前角細胞を検索した。大型前角細胞を倍率1400で,また細胞表面に接して存在する各シナプスを倍率8000でそれぞれ写真にとり,最終倍率それぞれ2660および15200まで引き伸ばし,細胞面積,各シナプスの数,全長およびactive zoneの長さをKontrom computerized image analyzerで測定した。同様の方法で,ALSの前角細胞を検索した。対照例では,前角細胞の面積が大きくなるにつれて,シナプスの数,シナプスの全長およびactive zoneの長さが有意に増大する傾向がみられた。ALS症例では,細胞面積,シナプスの数およびシナプスの全長が対照例に比較して有意に減少していたが,active zoneの長さには有意差が認められなかった。Central chromatolysisを起こしている前角細胞は,その面積,シナプスの数,シナプスの全長に加えて,active zoneの長さも有意に減少していたが,これらの所見から,ALSでは病初期からシナプスの数の減少が認められるが,active zoneが増大し,代償機転が働いているものと思われる。病期の進行あるいは前角細胞の変性の進行に伴い,active zoneも縮小し,重大な機能障害を起こすものと推察される。
カービー図式を用いた4次元多様体の微分構造の研究

4次元単連結閉多様体の上の全ての微分構造は,corkと呼ばれる可縮なコンパクト4次元(部分)多様体をその境界のinvolutionに沿って貼り直すことで得られることが知られている.前年度までの研究では様々な基本的な例を与えたが,まだ十分ではない.研究計画に従い,今年度は主にcorkの研究をAkbulut氏(ミシガン州立大学)と共同で行った.特に,Stein多様体が極小シンプレクティック4次元単連結閉多様体に埋め込めるという性質を用いることで,これまでの研究で得ていた例の簡明な構成を行うことができた.また,(ある)4次元多様体の中に埋め込まれた有限個のdisjointな同一のcorkであって,それぞれの貼り直しにより互いに異なる微分構造が得られる例の構成に取り組んだが,そのようなcorkの例を構成することはできなかった.これについては今後も引き続き研究を行いたい.しかし,Stein多様体の性質を用いることで,ノンコンパクトな4次元多様体の中に,同一とは限らない無限個のcorkをdisjointに配置し,それぞれが互いに異なる微分構造を産み出すようなものの例の構成は,ある程度上手くいった.現在はその細部を確認中である.同相だが微分同相でないコンパクトStein 4次元多様体の例は,最近Akhmedov-Etnyre-Mark-Smithにより初めて与えられた.彼らはknot surgeryを用いている.私とAkbulutは前年度までの研究で,ベッチ数の小さなそのような例を,corkを用いて構成した.微分同相でないことの証明の鍵は,構成した多様体をSeiberg-Witten不変量が消えていない閉多様体の中に適切に埋め込むことであった.以前は楕円局面のKirby図式を変形することでそのような埋め込みを実現したが,今年度の研究ではStein多様体の性質を用いることで,埋め込みの構成を簡略化することができた.4次元単連結閉多様体の上の全ての微分構造は,corkと呼ばれる可縮なコンパクト4次元(部分)多様体をその境界のinvolutionに沿って貼り直すことで得られることが知られている.前年度までの研究では様々な基本的な例を与えたが,まだ十分ではない.研究計画に従い,今年度は主にcorkの研究をAkbulut氏(ミシガン州立大学)と共同で行った.特に,Stein多様体が極小シンプレクティック4次元単連結閉多様体に埋め込めるという性質を用いることで,これまでの研究で得ていた例の簡明な構成を行うことができた.また,(ある)4次元多様体の中に埋め込まれた有限個のdisjointな同一のcorkであって,それぞれの貼り直しにより互いに異なる微分構造が得られる例の構成に取り組んだが,そのようなcorkの例を構成することはできなかった.これについては今後も引き続き研究を行いたい.しかし,Stein多様体の性質を用いることで,ノンコンパクトな4次元多様体の中に,同一とは限らない無限個のcorkをdisjointに配置し,それぞれが互いに異なる微分構造を産み出すようなものの例の構成は,ある程度上手くいった.現在はその細部を確認中である.同相だが微分同相でないコンパクトStein 4次元多様体の例は,最近Akhmedov-Etnyre-Mark-Smithにより初めて与えられた.彼らはknot surgeryを用いている.私とAkbulutは前年度までの研究で,ベッチ数の小さなそのような例を,corkを用いて構成した.微分同相でないことの証明の鍵は,構成した多様体をSeiberg-Witten不変量が消えていない閉多様体の中に適切に埋め込むことであった.以前は楕円局面のKirby図式を変形することでそのような埋め込みを実現したが,今年度の研究ではStein多様体の性質を用いることで,埋め込みの構成を簡略化することができた.
メラトニンの視床下部隆起部におけるゴナドトロピン分泌調節機序の研究

ラット正中隆起-視床下部隆起部(PARS TUBRALIS-MEDIAN EMINENCE)in vivo培養系においてメラトニン投与により培養液中LH濃度(LH release)は低下させること、組織中LH濃度(LH content)は変化しないこと、培養液中LH-RH濃度(LH-RH release)は上昇させることがわかった。また去勢ラットでの同様の実験系においてはLH releaseは低下、LH contentも低下、LH-RH releaseは変化しないことがわかった。臨床的には、出生時の臍帯血および母体血間には有意な正の相関があり、母体のメラトニン情報は胎児にも送られていることがわかった。不育症患者においてはメラトニンの一日総分泌量が有意に少ないことがわかった。妊婦ラットにメラトニンを投与することにより出生児体重が有意に増加することがわかった。またラット胎盤にはメラトニンレセプターが存在することがわかり、その親和性が高いこともわかった。またその構造は正中隆起-視床下部隆起部に存在するメラトニンレセプターとホモロジーがかなり高いことが証明できた。今後は不育症患者を分析することにより妊娠維持機構におけるメラトニンや正中隆起-視床下部隆起部の役割の更なる解明と、メラトニンの胎盤における作用機序を研究することにより分娩発来機序および切迫早産、子宮内胎児発育異常発来機序とメラトニンの関係を調べてみたい。
ウシ副腎皮質細胞における新規calmodulin結合タンパク質の構造と機能の解明

【目的】ウシ副腎皮質細胞を、substance Pによって刺激した際に、cortisol分泌に先行して特異的に発現する分子量240kDaの新規なcalmodulin結合タンパク質の構造と機能を明らかにする目的で、このタンパク質の精製とcDNAライブラリーの作成を行なった。【実験方法】初代培養ウシ副腎皮質細胞にsubstance P(10^<-8>M)を37°Cにて30分間作用させた後、テフロンホモジナイザーにてhomogenizeし、2,000xg,4°C,5分間の遠心により、未破壊細胞と核とを除去した。この上清を100,000xg,4°C,30分間超遠心を行ない,得られた上清を細胞質分画とした。これを、Sephadex G-200 column chromatographyによってゲル濾過し、分子量240kDa付近のfractionを回収した。限外濾過による濃縮を行なった後、calmodulin-Sepharoseを用いたaffinity chromatographyを行ない、目的の分子量を持ったcalmodulin結合タンパク質を回収した。一方、ウシ副腎皮質細胞のcDNA libraryを作成するために、ウシ副腎皮質細胞からguanine-hot phenol法によりtotal RNAを抽出し、oligo-dT columnを用いてpoly A-RNAの精製を行なった。このpoly A-RNAをreverse transcriptaseによりcDNAとし、λgt10phageにin vitro packagingを行なった。【結果・考察】Sephadex G-200 column及びcalmodulin-Sepharose affinitycolumnだけでは、目的とするタンパク質の純度を60%以上にすることはできなかった。現在、イオン交換カラムによる精製条件を検討中である。一方、このタンパク質を副腎皮質細胞のcell hogomenateに添加したところ、5μg/ml以上の濃度でCa^<2+>及びcalmodulin依存性にcortisol合成を惹起した。現在の段階では、Edman分解によるアミノ酸配列の決定を行なうにはタンパク質の純度・量ともに不足しているため、更に精製操作を繰り返している。一方、ウシ副腎皮質細胞のcDNA libraryの作成は完了しているが、これは、resting cellのlibraryであるため、substance P刺激下に誘導されるmRNAのcDNAが十分に含まれていない可能性もある。そこで、substance Pを作用させた副腎皮質細胞からmRNAを抽出して電気泳動で分離後、目的とするタンパク質合成を開始させるmRNAを含む分画を回収し、これを用いたdifferential hybridizationや発現クローニングが行なえるよう、mRNAの精製と分画を行なっているところである。
真空型エレクトロスプレー液滴イオンビームによる二次イオン質量分析の高性能化

平成30年度の研究開発においては、真空エレクトロスプレー液滴イオン(V-EDI)ビームを二次イオン質量分析(SIMS)の一次ビームとして最大限活用していくにあたり、1つの液滴イオンが試料に照射されたときのスパッタリングの効率(スパッタ率)や二次イオン生成の効率(二次イオン収率や有効収率)を精密に計測することを試みた。そもそもV-EDIビームとは真空下での水溶液のエレクトロスプレーによって発生させた帯電液滴であるが、その質量や価数は実際どの程度の値なのか不明であった。液滴イオン(帯電液滴)の真の姿とスパッタ率や二次イオン収率との相関を明らかにすることで、二次イオン質量分析を高性能化する際の基礎データとして利用できる。スパッタ率については、1つ1つの液滴イオンが平坦な表面に衝突したときの照射痕を原子間力顕微鏡(AFM)で観測すること、および液滴イオンビームを平坦な試料に長時間照射したときに削れた深さを段差計で測定するという2種類の方法で評価した。この際、単位面積あたりの照射痕の数を計測することで液滴イオンの価数についても評価した。二次イオン収率については、市販タイプの飛行時間型二次イオン質量分析(TOF-SIMS)装置にV-EDI銃を設置して二次イオンスペクトルを取得することで評価した。1入射イオンあたりに検出される二次イオン数が二次イオン収率であるが、それを精密に評価するにはスペクトル測定中に照射された液滴イオンの総数が必要となる。液滴イオンの総数については、単位面積あたりの照射痕数から実験的に求められた価数を利用し、精密な二次イオン収率を算出した。さらにSIMSの性能を判断する重要な指標として、試料1分子の消費により発生した二次イオンの検出数で定義される有効収率があるが、この有効収率についても実験的に精密に測定した二次イオン収率とスパッタ率の比から評価することができた。本研究の目的は革新的な巨大クラスターイオンビームである真空エレクトロスプレー液滴イオン(V-EDI)ビームを最適な条件で照射することにより、有機デバイスや生体組織などの実試料を従来のクラスターイオンビームでは到達できない圧倒的な性能で深さ方向分析やイメージング分析を実現することにある。昨年度までの研究開発により、試料電圧パルス化法のパルス幅や印加電圧などのパラメータを調整することにより1000以上の質量分解能が得られることを確認した。またV-EDIビームによるスパッタ率や二次イオン収率も精密に評価することができた。さらにはあるイオンビームを用いたときのSIMSの性能を判断する重要な指標である、試料1分子の消費により発生した二次イオンの検出数で定義される有効収率を実験的に算出することができた。同型の飛行時間型二次イオン質量分析装置においてV-EDI、現在市販装置で最もよく利用されるBiクラスター、および巨大Arクラスターを一次イオンビームとしてペプチドなどの有機試料の二次イオンスペクトルを測定したところ、V-EDIによる二次イオン収率はBiクラスターや巨大Arクラスターよりも3桁以上高いことが新たに判明している。以上のことからV-EDIビームを用いることにより二次イオン質量分析の性能をさらに大幅に改良できることが明らかとなってきており、おおむね当初の計画通りの研究開発を遂行できていると考えられる。本研究は真空エレクトロスプレー液滴イオン(V-EDI)ビームを二次イオン質量分析(SIMS)に活用していくための基礎データを収集するとともに、市販タイプの飛行時間型二次イオン質量分析(TOF-SIMS)装置にV-EDI銃を設置して二次イオンスペクトルを取得し、V-EDIビームによる二次イオン収率や有効収率を明らかにしてきた。今後は有機デバイスや生体組織といった実試料において従来にない性能をもつ深さ方向分析やイメージング分析が実現できることを実験的に証明していくことを予定している。現在V-EDI銃を設置しているTOF-SIMS装置では、全二次イオンのイメージ像を投影モードの測定によって取得できるが、二次イオンを選別した上でイメージング分析を実施することができない。そこで質量分析計内に新たに二次イオンをパルス化するための電極を設置し、特定の二次イオンを抽出した上で質量分析イメージングを行っていく予定である。平成29年度の研究開発においてはまず、V-EDIビームを二次イオン質量分析(SIMS)へ応用していく上で重要となる飛行時間型二次イオン質量分析(TOF-SIMS)装置と接続したときの質量分解能を向上させることを試みた。一般にイオンビームを用いてTOF-SIMSにより分析を行う際には、イオンビームを10ナノ秒以下の短いパルスにして照射し、そのパルス化を行う際の信号を飛行時間測定のスタートとしている。従ってTOF-SIMS測定における質量分解能はそのパルス幅に大きく依存する。しかしながらV-EDIビームはそれを構成する1つの帯電液滴がもつ質量が大きく、またその質量が単一でなく分布をもつこともあり、10ナノ秒以下に短パルス化することが極めて困難であった。そこでV-EDIビームをパルス化する代わりに、二次イオンを飛行時間分析計へ輸送するために試料に印加する高電圧をパルス化する手法(試料電圧パルス化)を用いることにした。試料電圧パルス化におけるパルス幅や電圧を最適化したところ、1000以上の質量分解能を得ることに成功した。

またSIMS用イオン化プローブとして現在最高の性能をもつBiクラスターや近年SIMSやX線光電子分光における深さ方向分析用スパッタプローブとして実用化された巨大Arクラスターと比較してどの程度分析性能を向上できるかを評価した。その方法としては同型のTOF-SIMS装置においてV-EDI、Biクラスターおよび巨大Arクラスターを照射したときに得られる二次イオンスペクトルを測定し、感度の基準となる二次イオン収率や分解片イオン強度比を比較した。これら3つのイオンビーム照射によって得られる二次イオンを測定したところV-EDIによる二次イオン収率は、Biクラスターや巨大Arクラスターよりも2桁以上高いことがわかった。本研究の目的は革新的な巨大クラスターイオンビームである真空型エレクトロスプレー液滴イオン(V-EDI)ビームを用いて、有機エレクトロニクスデバイスや生体組織などの実試料を従来のイオンビームでは到達できない圧倒的な性能で深さ方向分析やイメージング分析を実現することにある。そのための必要条件の一つとして測定における質量分解能は3000以上であることが望ましい。現在までに試料電圧パルス化法のパルス幅や印加電圧などのパラメータ調整により1000以上の分解能が得られることを確認したが、さらなる最適化が不可欠である。一方、V-EDIビームそのものの性能を評価するために、同型の飛行時間型二次イオン質量分析装置においてV-EDI、Biクラスターおよび巨大Arクラスター照射による二次イオンを測定したところ、V-EDIによる二次イオン収率はBiクラスターや巨大Arクラスターよりも2桁以上高いことがわかった。以上のことからV-EDIビームを用いることにより二次イオン質量分析の性能を大幅に改良できることが明らかとなってきており、試料電圧パルス化を用いる装置改良も順調に進んでいることから、おおむね当初の計画通りの研究開発を遂行できたと考えている。平成30年度の研究開発においては、真空エレクトロスプレー液滴イオン(V-EDI)ビームを二次イオン質量分析(SIMS)の一次ビームとして最大限活用していくにあたり、1つの液滴イオンが試料に照射されたときのスパッタリングの効率(スパッタ率)や二次イオン生成の効率(二次イオン収率や有効収率)を精密に計測することを試みた。そもそもV-EDIビームとは真空下での水溶液のエレクトロスプレーによって発生させた帯電液滴であるが、その質量や価数は実際どの程度の値なのか不明であった。液滴イオン(帯電液滴)の真の姿とスパッタ率や二次イオン収率との相関を明らかにすることで、二次イオン質量分析を高性能化する際の基礎データとして利用できる。スパッタ率については、1つ1つの液滴イオンが平坦な表面に衝突したときの照射痕を原子間力顕微鏡(AFM)で観測すること、および液滴イオンビームを平坦な試料に長時間照射したときに削れた深さを段差計で測定するという2種類の方法で評価した。この際、単位面積あたりの照射痕の数を計測することで液滴イオンの価数についても評価した。二次イオン収率については、市販タイプの飛行時間型二次イオン質量分析(TOF-SIMS)装置にV-EDI銃を設置して二次イオンスペクトルを取得することで評価した。1入射イオンあたりに検出される二次イオン数が二次イオン収率であるが、それを精密に評価するにはスペクトル測定中に照射された液滴イオンの総数が必要となる。液滴イオンの総数については、単位面積あたりの照射痕数から実験的に求められた価数を利用し、精密な二次イオン収率を算出した。
網膜浮腫の成因に対するMuller細胞の膜電位と水チャンネル蛋白からの機序解析

1.実験方法Sprague-Dawley(SD)系白色ラット(雄,6週齢)を用いて、虚血-再灌流による高眼圧モデルでストレスを負荷し網膜浮腫を作成した。前房内に27G針を刺入し、150cm水柱圧で生理的食塩液を灌流することで虚血状態とした。1時間後に加圧を中止して、血流を再開通させた。網膜虚血の開始と解除は、散瞳下で検眼鏡的に網膜動脈の拍動消失および再開を確認して行った。経時的に実験群を分類し眼球を摘出、アクアポリン-1,2に対する抗体を用いて免疫組織化学的に検討した(蛍光抗体法)。網膜血流再開通後、経過時間によりそれぞれ直後(0時間)、1時間、6時間、12時間、24時間、3日間、7日間、14日間経過後の各群に分類した。なおストレス負荷を加えていないものを正常とし、コントロール群とした。2.結果及び結論アクアポリン1は、負荷12時間後に、ラット網膜の視細胞内節にアクアポリン1の局在が見られた。また、負荷7日後には、視細胞内節より内層の神経節細胞層に、局在が見られていた。アクアポリン1は、網膜浮腫によって貯溜した組織間液の、遅発性移動に関係しているのではないかと思われた。アクアポリン2は高眼圧を負荷した直後の網膜には、外顆粒層から内境界膜わたって、アクアポリン2の局在が見られた。網膜浮腫の発症早期から、アクアポリン2が内網状層ならびに外顆粒層と網膜色素細胞層の間に生じた網膜浮腫に、強く関連しているいるのではないかと考えられた。形態学的に外顆粒層から内境界膜わたって、アクアポリン2の局在が見られた細胞は、ミューラー細胞の可能性がある。ミューラー細胞に局在すると考えられるアクアポリン2の働きによって、硝子体腔にくみ出されている可能性がある。これらのアクアポリンを、薬物によってコントロールすることができれば、網膜浮腫の改善に、そしてその結果、それらの症例の視力向上に役立つかもしれない。本研究は、黄斑浮腫にMuller細胞が、いかに関与しているかを検討した。A.ラット網膜でのAquaporin-4の局在を調べた。・硝子体や網膜血管に面したPlasma membrane領域に多く見られた。・Microvilliには見られなかった。・同様な領域にmRNAの局在を見た。B.ヒト培養Muller細胞の膜電位・平均-80mVだった。Muller細胞におけるAquaporin-4の局在とK^+Conductanceとの関係が見られた。経時的に実験群を分類し眼球を摘出、組織は未固定で凍結切片を作成し、アクアポリン-