hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝子組換え技術を用いたヒト型蛋白質の細胞内挙動制御による治療効果の改善

肝細胞増殖因子の血中安定性の向上と治療効果の改善を目的とした遺伝子組換え技術による細胞内挙動制御を試みた。HGFはヘテロな2本鎖からなる蛋白質であるがそれらが相補的に働くことによってレセプターを介したシグナル伝達の起こることが明かとなった。しかしレセプター結合部位自身はN末端に近い部分に存在することからC末端側に小胞体ならびに核移行シグナルを導入しCOS-7細胞にて発現させ組換え蛋白質を回収した。得られたリガンドを放射標識し、細胞内挙動を検討したところ、レセプターへの結合や内在化に関してはwild-typeHGFとほとんど同じである一方、リソゾームでの分解は組換え体で大きく低下し、本手法によって細胞内挙動を制御することが可能であることが明かとなった。ラット初代培養肝細胞系に添加後の安定性を検討したところ、wild-typeと比較し若干の安定性が確認されたが劇的なものではなかった。従って、リソゾームでの分解を回避したリガンドを再度表面にリサイクルさせる過程にさらなるdeviceが必要であることが示唆された。そこで、エシトソーム内でのレセプターからの解離が、その後のリガンドの運命(代謝もしくはリサイクル)を決めるという仮説に基づき、上皮成長因子とTGF-alphaの細胞内挙動を比較したところ、細胞内pHで解離のしやすい後者の方がリサイクルされる割合の大きいことが示唆され、今後このアプローチを組み合わせることによって、安定な蛋白質製剤の確立がなされるものと考えられた。同様な手法の一般的な応用性を明かにする目的でエリスロポエチンについても検討を開始する目的で、その体内動態機構の解析にも着手し、レセプターup-regulationのメカニズムが、標的細胞のmigrationと増殖によることを明かとした。本年度は肝細胞増殖因子(HGF)を中心に、治療効果の改善を目的とした遺伝子組換え技術による細胞内挙動制御を試みた。蛋白質の発現量が期待したほどではなかった点を除くと活性(ラット初代培養肝細胞に対する増殖促進効果)を保持した形での回収に成功し、得られたリガンドを^<125>I標識した。HGFレセプターを発現した細胞株(KB細胞)に添加し細胞内挙動を検討したところ、レセプターへの結合、内在化に関してはwild-typeHGFとほとんど同じである一方、lysosomal degradationは組換え体で大きく低下し、本手法によって細胞内挙動を制御することが可能であることが明かとなった。より詳細な解析を行うため大量合成を目的として現在バキュロウィルスによる組換え体の合成を行っている。同様な手法の一般的な応用性を明かにする目的でエリスロポエチン(EPO)についても検討を開始した。EPOについては未だ体内動態に関する検討が不十分であるため、レセプター介在性エンドサイトーシスの関与、特にレセプターのup/down-regulationについて検討を行ったところ、EPOによる脾臓レセプターup-regulationのメカニズムの解明に成功し、体内動態評価系の確立が終了した。来年度はさらに本遺伝子組換え手法を応用し、in vivo体内動態ならびに薬効の評価につなげたいと考えている。前年度に引き続き肝細胞増殖因子(HGF)の体内動態機構とその制御について検討を行った。放射標識HGFを正常および臓器障害ラットに投与しその体内動態を解析したところ、障害臓器によらず肝臓が主要な分布臓器であった。また非標識体投与の実験から肝臓のクリアランスがいずれの障害時においても全身クリアランスの70%程度を占め、クリアランス臓器としての肝臓の重要性が病態時においても確認された。

HGFのC末端に小胞体滞留シグナル、核移行シグナルなどを付与した遺伝子組換え体を作成し、ラット初代培養肝細胞系にアプライすることにより、その安定性を検討したところ、wild-typeと比較し若干の安定性が確認されたが劇的なものではなかった。昨年度の本研究から、エンドサイトーシス後のリソゾームにおける代謝については、シグナルの付与によりある程度回避することが可能であることが示唆されていた。従って本年度の結果は、エンドサイトーシスされたリガンドが再度表面にリサイクルする過程にさらなるdeviceが必要であることを示唆するものと思われる。蛋白質性薬物のエンドサイトーシス後の細胞内sortingについては、エンドソーム内でのレセプターからの解離が、その後のリガンドの運命を決める可能性が示唆されつつあることから、新たな蛋白質製剤としてレセプターからの解離の促進がターゲットとなりうるかを検討することとした。上皮成長因子(EGF)ならびに同じEGFレセプターに結合するTGF-alphaの解析から、両者のレセプターからの解離には顕著なpH依存性の違いが確認され、細胞内pHでレセプターから解離のしやすい後者の方がリサイクルされる割合の大きいことがクリアランス細胞である肝実質細胞で明かとなった。本研究テーマの今後の発展により、血中で安定な蛋白質製剤の分子設計基盤が確立されるものと考える。
イタコン酸エステルのラジカル重合における立体制御

イタコン酸ジ-n-ブチル(DBI)のバルク重合を60°Cより高温で行うと、分子内連鎖移動反応が起こる.最近、末端近傍の立体規則性がシンジオタクチックなラジカルの方がイソタクチックなものよりも分子内連鎖移動反応を起こしやすいことを見出した.また、Cu錯体を触媒とする原子移動ラジカル重合(ATRP)系開始剤を用いると、少なくとも60°Cでは分子内連鎖移動反応がほぼ抑制できることもわかった.本研究では、ATRP系開始剤以外に分子内連鎖移動反応を抑制する方法を調べた.1.ルイス酸scandium trifluoromethanesulfonate [Sc(OTf)_3]などの触媒量ルイス酸存在下、トルエン中60°CでDBIの重合を行ったところ、分子内連鎖移動反応が抑制されるとともに、得られたポリマーのシンジオタクチシチーが増加することがわかった.この結果は、末端近傍の立体規則性がシンジオタクチックなラジカルの方が分子内連鎖移動反応をしやすいという結果と対応するものである.また、DBI-Sc(OTf)_3混合物のNMR解析から、DBIモノマーとSc(OTf)_3との錯形成が分子内連鎖移動反応抑制の一要因であることを示唆する結果も得た.2.アミド化合物ルイス酸の変わりに水素結合を通してDBIモノマーと錯形成可能なアミド化合物中60°CでDBIの重合を行ったところ、トルエンなどの一般の有機溶媒中よりも分子内連鎖移動反応が抑制できることがわかった.また、DBIモノマーと当モル量のアセトアニリド存在下、種々の溶媒中で重合を行うと、極性の低い溶媒中の方が分子内連鎖移動反応をより抑制できることが明らかとなった.さらに、NMR解析からもDBIモノマーとアセトアニリド誘導体が錯体を形成していることを確認できた.これらの結果は、期待通り水素結合を通したDBIモノマーの錯形成が分子内連鎖移動反応抑制に重要であることを示すとともに、弱い水素結合を用いてもラジカル重合反応を制御できることを示唆するものである.最近、イタコン酸ジ-n-ブチル(DBI)のバルク重合では温度を変化させるだけでシンジオタクチックからイソタクチックリッチまでの幅広い立体規則性をもつポリマーが得られることを見出した.しかし、^<13>C NMRを用いた構造解析から、60°Cより高温では分子内連鎖移動反応が起こることが分かった.本研究では、分子内連鎖移動反応を抑制するとともに得られたポリマーの立体構造を制御できる立体特異性ラジカル重合系の開発を目指した.1.分子内連鎖移動反応と立体規則性DBI濃度を変化させて100°Cで重合を行うと、DBI濃度が低くなるにつれて分子内連鎖移動反応が起こりやすくなるだけでなく、得られたポリマーのシンジオタクチシチーが減少した.横軸にラセモ2連子、縦軸に分子内連鎖移動反応に由来する^<13>C NMR中のピークの強度をとると、概ね直線関係を示したことから、末端近傍の立体構造がシンジオタクチックな成長ラジカルほど分子内連鎖移動反応を起こしやすいことがわかった.2.エステル基の構造エステル基の構造をメチル、エチル、n-ブチル、"i-プロピル(DiPI)に変えて重合を行ったところ、エステル基がかさ高くなるほど、分子内連鎖移動反応が起こりやすくなることがわかった.3.ESR測定DiPI重合系のESRスペクトルには2種類のコンホメーションの異なるラジカルによるシグナルが観測され、一方は5本線シグナルを与えることが知られている.、PiPI濃度を低下または温度を上昇させると、5本線シグナルの相対強度が低下することを見出した.1.の結果を考え合わせると、末端近傍の立体構造がシンジオタクチックなラジカルが5本線シグナルを与えると考えられる.4.分子内連鎖移動反応の抑制Cu錯体を触媒とする原子移動ラジカル重合系開始剤を用いて、DBIの重合を60°Cで行ったところ、分子内連鎖移動反応がほぼ抑制できることがわかった.イタコン酸ジ-n-ブチル(DBI)のバルク重合を60°Cより高温で行うと、分子内連鎖移動反応が起こる.最近、末端近傍の立体規則性がシンジオタクチックなラジカルの方がイソタクチックなものよりも分子内連鎖移動反応を起こしやすいことを見出した.また、Cu錯体を触媒とする原子移動ラジカル重合(ATRP)系開始剤を用いると、少なくとも60°Cでは分子内連鎖移動反応がほぼ抑制できることもわかった.本研究では、ATRP系開始剤以外に分子内連鎖移動反応を抑制する方法を調べた.1.ルイス酸scandium trifluoromethanesulfonate [Sc(OTf)_3]などの触媒量ルイス酸存在下、トルエン中60°CでDBIの重合を行ったところ、分子内連鎖移動反応が抑制されるとともに、得られたポリマーのシンジオタクチシチーが増加することがわかった.この結果は、末端近傍の立体規則性がシンジオタクチックなラジカルの方が分子内連鎖移動反応をしやすいという結果と対応するものである.また、DBI-Sc(OTf)_3混合物のNMR解析から、DBIモノマーとSc(OTf)_3との錯形成が分子内連鎖移動反応抑制の一要因であることを示唆する結果も得た.2.アミド化合物ルイス酸の変わりに水素結合を通してDBIモノマーと錯形成可能なアミド化合物中60°CでDBIの重合を行ったところ、トルエンなどの一般の有機溶媒中よりも分子内連鎖移動反応が抑制できることがわかった.

また、DBIモノマーと当モル量のアセトアニリド存在下、種々の溶媒中で重合を行うと、極性の低い溶媒中の方が分子内連鎖移動反応をより抑制できることが明らかとなった.さらに、NMR解析からもDBIモノマーとアセトアニリド誘導体が錯体を形成していることを確認できた.これらの結果は、期待通り水素結合を通したDBIモノマーの錯形成が分子内連鎖移動反応抑制に重要であることを示すとともに、弱い水素結合を用いてもラジカル重合反応を制御できることを示唆するものである.
映画のグローバル化と国民映画の諸問題-<パルファメト協定>の歴史的意義

ワイマール映画史にとって最も重要な出来事のひとつが、ドイツ最大の映画社ウーファとアメリカの大手映画社パラマウント社とメトロ・ゴールドウィン・メイヤー社との間に取り交わされた<パルファメト>協定であった。研究代表者(田中雄次)と研究分担者(加藤幹郎)は、この協定のもつ歴史的意義を明らかにするために、海外(ドイツおよびイタリア)および国内(国立フィルムセンター)での調査研究をふまえつつ、論文化する作業を行った。平成14年度は、研究分担者に予定していた加藤幹郎がフルブライト奨学金によるアメリカでの映画研究のため参加できなかったために、研究代表者一人がドイツの国立映画研究所および東京のフィルムセンターでの調査研究と文献調査を行ない、その成果として論文「ワイマール映画のなかの女性たち」(『女と男の共同論』所収)を発表した。平成15年度は、8月にアメリカでの留学から帰国した加藤幹郎を研究分担者に加え、加藤のアメリカでの研究成果の報告と研究代表者のそれまでの研究成果の突き合わせを行なった。さらに研究分担者は、2003年10月にイタリアの無声映画研究シンポジウムに参加してドイツを含む1920年代ヨーロッパの無声映画の研究資料を収集して帰国した。研究分担者はその研究成果を研究代表者の勤務する熊本大学を訪問して報告し、その内容について双方で討論し検討した。その成果は、研究代表者の論文「ドイツの<アメリカ化>と国民映画の諸問題-<パルファメト>協定の歴史的意義」(『熊本大学社会文化研究2』・2004)で発表し、2004年秋までに刊行予定である研究分担者の著書『「ブレードランナー」論序説』(筑摩書房・2004)において公表される。今後は、<パルファメト>協定成立に至るまでのワイマール時代初期(1919-1923)の映画界の混乱した状況の詳細な分析と、<パルファメト>協定が形骸化していくワイマール時代後期(1928-1931)に製作されたドイツ映画の分析に重点をおいて研究を継続したいど考えている。ドイツ映画がグローバル化していく過程で、アメリカの映画会社パラマウント(Paramount)とドイツ最大の映画会社(Ufa)とアメリカの映画会社メトロ・ゴールドウイン・メイヤー(Metro)が共同で1926年1月に設立した「ウーファ映画販売会社」(Parufamet)の果たした役割は大きい。本年度の研究は、パルファメト協定後にドイツとアメリカで大きく異なる作品を作り続けたエルンスト・ルビッチュ、フリッツ・ラング、フリードリヒ・W・ムルナウ、ゲオルク・W・パプストなどの作品分析を通して、映画メディアのグローバル化とそれまでのドイツ国民映画がどのように展開したかを解明することに主眼を置いた。その目的を達成するために、平成14年8月中旬まで基礎文献を整理・分析することに力を注ぎ、8月20日から9月2日までドイツ連邦共和国にあるドイツ国立映画博物館(フランクフルト)、とポツダム映画博物館(ベルリン)において学芸員の人たちの助言を受けながら、資料の調査・収集を行った。当時のドイツとアメリカの貴重な資料を複写できたことは収穫であった。上記の監督たちに関する資料だけでなく、ハリウッドに渡って活躍したグレタ・ガルボやマルレーネ・ディートリヒに関する資料もいくつか収集し、その分析を2月下旬まで行った。さらに、2月28日から3月2日まで東京国立美術館フィルムセンターを訪問し、そこで開催されているイベント「映画遺産」のなかでドイツ表現主義の影響を受けた衣笠貞之介の「狂った一頁」や「十字路」を鑑賞し、当時の日本映画へのワイマール映画の影響を調査した。そうした成果として平成15年3月に「ワイマール映画のなかの女性たち」[「女と男の共同論」(成文堂)所収]を論文として発表した。今後は、<パルファメト>

協定成立に至るまでのワイマール時代初期(1919-1923)の映画界の混乱した状況の詳細な分析と、<パルファメト>協定が形骸化していくワイマール時代後期(1928-1931)に製作されたドイツ映画の分析に重点をおいて研究を継続したいど考えている。
数学ｅラーニングコンテンツの標準化による異種システム間連携とクラウドサービス化

MeLQSサーバに登録する問題の仕様を,教員が見やすい「問題仕様書」と,システムへの実装を目的とした「実装仕様書」に分け,それらを提供するMeLQSサーバの構築を計画している。昨年度は,問題仕様書の規格の策定とその登録システムの構築を行った。本年度は,問題仕様書の登録システムの再点検を行い,改良を施した。さらに,実装仕様書の登録システムも構築した。以下詳細について述べる。実装仕様書は,問題を数学オンラインテストとして利用するために必要なアルゴリズムやシステムに要求される情報を記述するものである。具体的には,問題名,問題文などの基本的なデータに加えて,問題生成のためのアルゴリズム,解答欄や変数の設定,解答を判定するためのアルゴリズムから構成される。また,実装仕様書の別の目的として,問題仕様書に基づいた出題と採点を多様なシステムに実装できることが目標として設定されている。そのため実装仕様書は問題仕様書の内容を手順化して記述するものとなっている。2つの仕様の違いは,それらのユーザーの違いである。問題仕様書は数学教員が,実装仕様書はシステムへの実装作業者が主に使用する。このため実装仕様書では,多数の類題を生成するための乱数化の手順や入力された解答に対する採点アルゴリズムの具体的かつ明確な記述が可能となっている。上記で述べた目的が達成度を確かめるために,実際に問題仕様書から数式オンラインテストシステム(今回はSTACKを使用)への実装を行ない,検証した。実装仕様書は,Blocklyを用いて記述されており,数学オンラインテストの問題を実装するための設計書の一つ一つがブロックで構成されている。現在はSTACKに由来するブロックがおもに規格策定されている。実装仕様書は,提供された問題仕様書に基づいて,数学オンラインテストの作成経験があるユーザが作成することが想定される。現在策定中の実装仕様書は,各システムの利用者であれば実装仕様書をもとにコンテンツを実装できるよう,問題パラメータの乱数の規定(乱数の範囲や条件),問題データの構造における実際の判定基準の記述などの実装方法に関するより詳細な仕様がブロックの集合体として表現できるよう改良されている。実装仕様書には,システム依存性を下げる効果が期待されている。昨年度,各種LMSの仕様に依存する部分からの脱却を図る上で,慎重に検討の上,決定された方針に述べる。問題仕様書については,Web上で簡易に作成するツールとして,逐次的に作成でき,複製や編集が容易にでき,さらに共有可能にし,実装仕様書については,CASに依存しない形式でアルゴリズムを記述するためにBlocklyを採用する方針である。これらの方針で今年度研究したことにより,研究課題の進捗状況として概ね順調に進展する結果となった。今後は,問題仕様書や実装仕様書を作成するツールで,数式入力システムMouth TOUCHの導入について再検討する。さらに,仕様書からメタデータを選定した後には,問題作成時のパラメータ設定,さらに学生から提示された解答の採点処理に必要な関数群の精選をし,それらのブロック化を目指す。コンテンツの仕様のメタデータのうち,解答処理の部分をSTACKのポテンシャルレスポンスツリーをベースとしたブロックの集合体による可視化を行うことを計画している。2.コンテンツ共有システムのインターフェース作成1で定義したブロックを利用して,いよいよ数学オンラインテストの問題を共有することのできる,コンテンツ共有システムの構築にとりかかる。このシステムでは,ユーザがコンテンツを登録,利用することができるもので,利用に際しては,XML形式で保存された共有コンテンツのダウンロードを可能にするもので,いわば,One-source for Multi-useを実現するものである。また, STACKのコンテンツ共有システムMathbankでのコンテンツ登録・利用の運用の技術基盤を利用する。また,これらの共有サービスを, ASPサービスとしてシステムを運用するフェーズに移行するために,その運用形態について検討を開始する。MeLQSサーバ上で扱うeラーニング用の問題の設計を、問題仕様書(Concept Design)と実装仕様書(Implementation Specification)の二段階式にすることと定め、問題仕様書の雛形を作成した。問題仕様書とは、数学の問題そのものの仕様を記述したもので、オンラインテストに限らない数学問題作成の基礎となるものである。実装仕様書とは、問題仕様書をもととしたオンラインテスト用の仕様書であり、この実装仕様書から各システム向けの問題フォーマットへと変換される。さらに、次年度のデータベース開発の準備として、仕様書をデータベース化するためのデータベースシステムの検討を行った。MeLQSサーバにおける数式入力インターフェース関連の概要とて以下の内容を行った。平成28年4月から6月において、MathTOUCHのユーザビリティに関するユーザ意見を集めるべく、Webサイトに数式入力の試作システムを公開した。この成果をICME-13で発表した。平成28年7月から8月において、MathTOUCHを多種ある数式自動採点システムの統一的数式入力インタフェースとするために、出力機能の拡張を行い、その成果をPCカンファレンスで発表した。平成28年4月から9月において、MathTOUCHとオンラインシステムとの親和性を高めるためにJavaScript化を行い、実際に数式自動採点システムのひとつであるSTACKに実装し、被験者実験によってその有用性を検証し、9月のEAMSカンファレンスで発表した。その成果は論文誌「MSOR Connections」に掲載された。平成28年9月から12月において、MathTOUCHのインテリジェント化を図るために機械学習アルゴリズムを実装し、被験者実験により有用性を検証した。この結果を、3月に情報処理学会139回CE研究発表会で発表した。平成28年度は、大きく4つの課題に取り組んできた。

二つ目の課題は、多種ある数式自動採点システムの統一的解答を支援するためにMathTOUCHの出力形式を拡張することである。これについては、代表的な数式自動採点システムであるMapleとMath on Webの出力形式であるMapleとMathematicaの出力機能を実装することができた。三つ目の課題は、MathTOUCHとオンラインシステムとの親和性の向上である。そのために、Javaで開発されたMathTOUCHをJavaScriptに書き換え、被験者実験により動作確認を行い、従来システムと変わらず、安定して利用することができることを確認した。四つ目の課題は、MathTOUCHのインテリジェント化で、機械学習技術を応用した数式予測アルゴリズム(ベスト10まで含めると85.2%)を実装である。これについては、実際に数式自動採点システムSTACK上で被験者実験を行い、従来方式に比べ、1.21.6倍速く数式入力ができることを確認した。MeLQSサーバに登録する問題の仕様を,教員が見やすい「問題仕様書」と,システムへの実装を目的とした「実装仕様書」に分け, MeLQSサーバの構築を計画している。本年度は問題仕様書の規格の策定とその登録システムの構築を行った。以下詳細について述べる。問題仕様に基づいて作成された仕様書は,数学オンラインテストについて詳しくないユーザが見ても,問題の内容を把握可能な情報となる。問題仕様書では,問題データ構造の内容を,数式処理システムのプログラム記法ではなく,内容の把握が容易な数学的記述で記載する。数式表現にはTeXが利用可能である。データベース化された問題仕様書は,ユーザのスキルに合わせWeb上での閲覧の他,TeXやPDF形式で利用できる。問題仕様書はオンラインテストだけではなく,紙などの別媒体によるテスト作成においても有用となる。そのような問題仕様書を手軽に作成でき,即時データベース化され共有できるWEBベースの問題仕様書作成ツールを開発した。STACKなどでの問題プレビュー機能等の拡充を考慮し,Moodleプラグインとした。問題仕様書の作成では,問題仕様書の項目に対応した入力フォームに内容を記述していく。一画面に多数の入力フォームが表示されることによる混乱をさけるためステップ・バイ・ステップ形式を採用した。最後の確認画面では一画面にすべての仕様項目が表示され,すべての項目が編集可能である。
臓器移植後急性腎障害の早期発見および早期回復ー新しい指標を用いての検討ー

臓器移植後の急性腎障害の早期発見集中治療部入室時のNGAL、L-FABP値は急性腎障害発症群と非発症群で有意差を認めなかった。血液浄化法導入群と非導入群でもNGAL、L-FABP値に有意差を認めなかった。臓器移植後の急性腎障害の早期発見にはNGAL、L-FABPは役立たないことが示唆された。前年度の段階では急性腎障害や血液浄化法導入の予測因子とはならないが、腎機能の経過を反映する可能性があった。本年度、より詳細に検討を行ったところ、入室6日目までのNGAL、L-FABP値は急性腎障害回復群と非回復群で有意差を認めなかった。腎機能の経過も反映しないことが示唆された。臓器移植後は腎障害を起こす因子が多因子あり、腎障害のタイミングも1点ではないことが原因と考えられた。2.腎臓超音波検査パルスドップラー法でresistive index(RI)を算出し検討を行った。RIは体血圧の影響を受けることが報告されており、急性腎障害の予測にあたり、まずRIと体血圧との同時測定を行い体血圧のRIへの影響を調べた。RIと体血圧には有意な相関関係を認めず、RIで急性腎障害が予測できる可能性が示唆された。RI値にばらつきを認め、他の交絡因子が作用している可能性も考えられた。RI値のばらつきや交絡因子の多さのため、「研究が当初の計画通りに進まないときの対応」を始めた。カラードップラーモードでの腎門部を除く、腎縦断面における血流面積/腎臓面積をソフトウエアを用いて検討を行った。視覚的な半定量での腎内の灌流状態の分類を数値化できるため急性腎障害予測に役立つ可能性がある。急性腎障害の予測が難しい原因として、急性腎障害の診断がクレアチニンによることがあげられる。我々は体液バランスでクレアチニンを補正することにより急性腎障害の診断精度が向上することを報告した。研究成果の具体的内容1.臓器移植後の急性腎障害の早期発見にNGALが役立つか。倫理委員会で承認後に研究を開始した。臓器移植後患者25例において、急性腎障害発症患者と発症しなかった患者で集中治療部入室時の血清および尿中NGAL値に有意差を認めなかった。いくつかのcut off値をもとにROC曲線を作成したが、AUC 0.67(血清)と急性腎障害の識別能としては低かった。研究計画書に記載した「研究が当初の計画どおりに進まないときの対応」をおこなった。尿中NGAL値を尿中クレアチニン値で補正を行い再検討したが同様の結果であった。L-FABPについても検討したが同様の結果であった。入室2日目のNGAL値も有意差を認めなかった。NGAL値は急性腎障害の早期発見の予測因子にはならなかった。2.臓器移植後の血液浄化法導入の予測因子にNGALがなり得るか。血清および尿中NGAL値は血液浄化法導入の予測因子にはならなかった。尿中NGAL値を尿中クレアチニン値で補正を行い、L-FABPについても検討したが同様の結果であった。3.臓器移植後腎機能低下症例での腎機能回復に関する指標としてNGALが使用できるか。集中治療部入室中のNGAL、L-FABP値は腎障害が持続する患者では上昇し、腎障害が回復する患者では低下する傾向が認められた。意義様々なlimitationが存在するが、本研究では臓器移植後の急性腎障害予測におけるNGALやL-FABPの意義は乏しかった(上記1,2)。しかし、NGAL値は腎機能の経過を反映する可能性があることが示唆された(上記3)。重要性NGAL値が急性腎障害の予測に万能ではなく、役立ちにくい患者状況があることが示唆された。臓器移植後腎障害は腎障害の原因が多く、タイミングもまちまちである。NGAL値は腎機能の現在の状態や腎臓治療のモニタリングとしては有用である可能性がある。研究計画調書に記載した研究目的は1.臓器移植後の急性腎障害の早期発見にNGAL(ヒト好中球ゼラチナーゼ結合性リポカリン)、RRI(腎臓超音波検査におけるrenal resistive index)が役立つか。2.臓器移植後の血液浄化法導入の予測因子にNGAL、RRIがなり得るか。3.臓器移植後腎機能低下症例での腎機能回復に関する指標としてNGAL、RRIが使用できるか。4.免疫抑制剤による急性腎障害動物モデルの作成。の4つである。うち、1,2のNGALに関しては結果を得て、学会発表および論文投稿を既に行った。「研究が当初の計画どおりに進まないときの対応」である尿中クレアチンでの補正値およびL-FABPの検討も終了した。研究目的1,2のRRIについては倫理委員会での承認を得て、測定系を確立し、実際にdata取得を始めている。研究目的3のNGALは現在data解析中であり、RRIはdata取得中である。研究目的4は動物実験講習会の受講を済まし、準備を進めている段階である。研究目的のほぼ半分を達成しており、達成度としてはおおむね順調に進展していると考えている。今後はRRI(腎臓超音波検査におけるrenal resistive index)の検討および動物モデルの作成を推進する。RRIについては測定システムを構築できたので、実際に測定を開始している。

RRIが急性腎障害の予測に役立たない場合は「研究が当初の計画どおりに進まないときの対応」のとおり、カラードップラーモードでの腎門部を除く腎縦断面における血流面積/腎臓面積での検討を行う。超音波画像は録画保存してあり、追加再検討が可能である。動物モデルの作成についても準備が出来次第開始予定である。研究成果は日本集中治療医学会、海外の集中治療医学会で発表し、評価、情報収集を行う。現在までに得られた結果を再検討し、腎障害回復期のNGAL、L-FABPの有用性を検討する予定である。研究計画書に記載した通り、RRIの測定にあたっては体血圧の影響を除く必要がある。そのためには体血圧とRRIを時相を合わせて同時に測定し検討することになるが、同時測定システムを作成するのに必要な記録装置およびソフトウエアの選定に時間を要した。そのため当初の見込み額と執行額が異なったが、研究計画に変更は無い。前年度の研究費も含めて当初の計画通り研究を実施していく。免疫抑制剤による急性腎障害動物モデル作成にあたっては実験用動物、免疫抑制剤およびNGAL、L-FABPの測定キットの購入が必要である。研究成果を国内外で発表し情報収集を行うために費用が必要である。
新奇低アミロース性突然変異米を軸としたデンプン生合成メカニズムの解明

米の胚乳デンプンのアミロース含量は、炊飯米の食味の良否はもちろんのこと、米加工食品の加工適性においても重要な形質である。申請者は自ら作製した突然変異米ライブラリーから、新たな特徴を持つ低アミロース米の選抜に成功した。本申請課題では、新奇な付加価値が期待される低アミロース選抜系統について、アミロース・アミロペクチンの分子量やグルカン鎖の解析などデンプンの特徴的な構造について明らかにするとともに、原因遺伝子の同定および機能を解析する。さらに、デンプン生合成関連遺伝子群の発現解析から形質発現の機序を解明する。得られた成果は、デンプン生合成メカニズムの解明と新規形質米育成の基盤となる。
ハリケーン「カトリーナ」を契機として発生した広域災害に対する社会対応に関する総合的な検討

平成17年12月10日18日、平成18年3.月18日27日の2回に渡って、1)米国の危機管理体制、2)被害の全体像、3)災害対応、4)復旧・復興に関する現地調査を行い以下のような知見を得た。調査対象機関は以下の通りである。(1)連邦:連邦危機管理庁・米国下院議会、(2)ルイジアナ州:連邦・州合同現地対策本部、州危機管理局、ルイジアナ復興局、(3)ミシシッピ州:連邦・州合同現地対策本部、州危機管理局、州復興担当事務所、(4)ニューオリンズ市:災害対策本部、都市計画局、(5)レイクビューコミュニティー、(6)在ニューオリンズ日本総領事館。(1)3つの災害:ハリケーン・カトリーナ災害として一括りで語られている災害は1)ハリケーン・カトリーナ、2)ニューオリンズの堤防決壊、3)ハリケーン・リタという3つの事案の複合災害として捉える必要があり、2)の事案は想定外であり、その事が今回の災害対応に関する大きな批判に繋がっている事が明らかになった。(2)危機対応システム:2001年の同時多発テロ以降の危機管理システムの見直しによりDHSの外局とされたFEMAの災害対応の失敗が大きな問題となっているが、その一方で新たに導入されたNRP(国家危機対応計画)、NIMS(国家危機対応システム)が上手く機能した。(3)応急対応期の活動:NRPに規定されるESF(危機支援機能)に基づき自治体の災害対応支援が行われた。被災者に直接支援を行うIndividualAssistance並びに被災自治体に対する支援を行うPublic Assistance共、現地に設置されたJoint Field Officeにおいて連邦政府直轄で業務が行われた。(4)復旧・復興期の活動:ルイジアナ州は復興事業を行う新たな機関Louisiana Recovery Authorityを設置し、復興計画の策定を行っており、住宅再建支援に最大15万ドルが支出される事がほぼ決定された。平成17年12月10日18日、平成18年3月18日27日の2回に渡って、1)米国の危機管理体制、2)被害の全体像、3)災害対応、4)復旧・復興に関する現地調査を行い以下のような知見を得た。被災者に直接支援を行うIndividualAssistance並びに被災自治体に対する支授を行うPublic Assistance共、現地に設置されたJoint Field Officeにおいて連邦政府直轄で業務が行われた。復旧・復興期の活動:ルイジアナ州は復興事業を行う新たな機関Louisiana Recovery Authorityを設置し、復興計画の策定を行っており、住宅再建支援に最大15万ドルが支出される事がほぼ決定された。被災者に直接支援を行うIndividualAssistance

並びに被災自治体に対する支援を行うPublic Assistance共、現地に設置されたJoint Field Officeにおいて連邦政府直轄で業務が行われた。(4)復旧・復興期の活動:ルイジアナ州は復興事業を行う新たな機関Louisiana Recovery Authorityを設置し、復興計画の策定を行っており、住宅再建支援に最大15万ドルが支出される事がほぼ決定された。
生殖細胞の発生・分化に関わる遺伝子の同定およびその機能解析

生殖細胞系列がどのように選別され、分化するのかについて明らかにされていない。さらに生殖細胞は体外で安定して培養することが非常に困難であるため、これまでこの分野の進展が妨げられていた。そこで、本研究では生殖細胞特異的に発現するMvh遺伝子座にGFP,lacZ遺伝子をKnock-inしたES細胞株を使用した。この系を用いると生殖細胞分化を可視化でき、さらに培養液中グルコース濃度によって分化能が異なることを見いだした。グルコース濃度によって発現変化する遺伝子をSubtraction法により探索し、このうち3遺伝子(Txnip,Pttg,RuvB12)について更なる検討を行った。発現差の確認のため、3遺伝子についてNorthern Blotting、定量RT-PCR法を行った。3遣伝子とも精巣特異的ではないが、in situ hybridization法によりマウス性腺における局在を検討したところ、いずれも性分化の起こる胎生12.5日目から発現が見られ、新生仔成獣に至るまで精巣での発現を確認できた。TxnipはSertQli細胞で発現することが確認でき、Pttg、RuvBl2遺伝子は精細管stage特異的に、精母細胞および精子細胞に発現していることを明らかとした。RuvBl2についてはペプチド抗体を作成し、精巣におけるタンパク発現も検討した。さらにRuvB12-GFP融合タンパクを作成し、RuvBl2遺伝子の細月包内挙動を検討した。その結果、細胞質に局在する細胞と核質に局在する細胞の2種類が観察され、従来報告されていた核内での働きの他に細胞質での機能を示唆する結果となった。本研究により、培養下での生殖細胞分化と糖代謝との間に何らかの蘭連があることが明らかとなった。さらに精巣には糖代謝に関わる酵素のうち特異的isoformが数多く存在することが報告されており、今回同定した遺伝子が成獣精巣でも発現していたことから、精子形成過程にも糖代謝が重要な役割をもつことが明らかとなった。1.生殖細胞へのin vitro分化系の利用と培養条件の検定生殖細胞特異的に発現するMvh(Mouse vasa homolog)遺伝子座にGFP(Green fluorescent protein),lacZ遺伝子をknock-inしたES細胞株を利用して、生殖細胞分化を可視化できる系を利用した。通常、この培養は高グルコース濃度(25面)培地で行われるが、効率のよい培養条件を検討する上で、低グルコース濃度(5.6mM)では生殖細胞形成が阻害されることを見出した。この現象は培養期間を延長しても同様であり、低グルコース状態から高グルコース状態とすると始原生殖細胞(PGC : Primordial germ cells)が見られるようになることから、分化の遅れあるいは細胞障害によるものでないと言える。2.生殖細胞分化の違いと差異的発現遺伝子の探索研究に用いたES細胞のうち、生殖細胞に分化した系(高グルコース群)と生殖細胞分化が抑制された系(低グルコース群)とを比較して発現差のある遺伝子の探索を行った。それぞれからPoly(A)RNAを抽出し、cDNAを合成した。PCR-Subtraction法により高グルコース群で高発現するcDNAをサブクローニング、BLAST programでデータベースから候補遺伝子を検索した。その結果、高グルコース状態で発現の強い28種の遺伝子を同定した。3.候補遺伝子の発現プロファイリングと組織学的検討得られた遺伝子が高グルコース濃度で発現が亢進しているかどうかをNorthern Blotting、定量RT-PCR法を用いて検討した。

その中で、特に発現差の強かったTxnip遺伝子や、生殖細胞に強い発現を示したPttg遺伝子、RuvB12遺伝子についてin situ hybridization法、免疫組織化学法を用いて組織学的検討を行った。生殖細胞特異的に発現するMvh遺伝子座にGFP,lacZ遺伝子をknock-inしたES細胞株では生殖細胞分化を可視化でき、この系では培養液中グルコース濃度によって分化能が異なる。我々はグルコース濃度によって発現変化する遺伝子を前年度までに同定しており、このうち3遺伝子(Txnip,Pttg,RuvB12)について更なる検討を行った。発現差の確認のため、3遺伝子についてNorthern Blotting、定量RT-PCR法を行った。Txnipは8585±2735倍、Pttgは5.93±0.19倍、RuvB12は2.16±0.12倍の発現差を示していた。3遺伝子とも精巣特異的ではないが、in situ hybridization法によりマウス性腺における局在を検討したところ、いずれも性分化の起こる胎生12.5日目から発現が見られ、新生仔成獣に至るまで精巣での発現を確認できた。精子形成細胞を欠損したW/Wvマウス精巣での検討から、TxnipはSertoli細胞で発現することが確認でき、Pttg、RuvB12遺伝子は精細管stage特異的に、精母細胞および精子細胞に発現していることを明らかとした。RuvB12についてはペプチド抗体を作成し、精巣におけるタンパク発現も検討した。さらにRuvB12-GFP融合タンパクを作成し、RuvB12遺伝子の細胞内挙動を検討した。その結果、細胞質に局在する細胞と核質に局在する細胞の2種類が観察され、従来報告されていた核内での働きの他に細胞質での機能を示唆する結果となった。本研究により、培養下での生殖細胞分化と糖代謝との間に何らかの関連があることが明らかとなった。さらに精巣には糖代謝に関わる酵素のうち特異的isoformが数多く存在することが報告されており、今回同定した遺伝子が成獣精巣でも発現していたことから、精子形成過程にも糖代謝が重要な役割をもつことが明らかとなった。
単離胚盤葉細胞の注入による鶏生殖系キメラの作製に関する研究

最近,ニワトリの初期胚操作法として,卵殻外培養法と窓開け受精卵法が開発された.ところが,何れの初期胚操作法を用いた場合もふ化率はかなり低い.家禽の標的遺伝子組換えの形質転換動物を作成する目的で初期胚操作法を用いる場合には,高いふ化率の得られることが極めて重要な要因となる.そこで,まず,窓開け受精卵法の改良を試みた.すなわち,ステ-イジ1の窓開け受精卵の窓を卵殻膜付き卵殻で蓋をする区,ラップで蓋をする区,ラップと卵殻膜付き卵殻で蓋をする区を設け,各区の孵卵壊死6および13日目の生存率,ふ化率,Hamburger&Hamiltonの分類による死亡ステージおよびAsmondsonの分類による死亡体位を調べた.ラップ区およびラップ卵殻膜付き卵殻区の生存率,ふ化率が著しく高い値を示した.このことから,窓開け受精卵法で初期胚操作を行う際にラップを窓の蓋として使用することが極めて有効な事が明らかにされた.次に,このラップを用いる窓開け受精卵法で生殖系キメラを作成する際のピエゾマイクロマニュピュレーターとセルインジェクターの有効性を検討した.家兎血清を含むTCM-199培地に5X10_5cells/mlの黄班プリマスロック単離胚盤葉細胞を浮遊させ,この単離胚盤は細胞浮遊液を,芯入りガラス管で作製した先端径50μmマイクロピペットを接続させたピエゾマイクロマニュピュレーターとセルインジェクターを用いて色々の設定条件下で注入し,孵卵中の生存率,死亡胚の発育ステージおよび体位,孵化率,羽毛キメラ発生率,孵化羽毛キメラ発生率,キメラの育成率及び生殖系キメラ発生率を測定した.その結果,窓開け受精卵法で生殖系キメラを作成する際にピエゾマイクロマニュピュレータとセルインジェクターを用いる事は非常に有効な事が明確にされた。
磁気浮上型人工心臓の力学的特性の解明と磁気浮上制御系の開発

小柄な患者にも埋め込み可能な高耐久な補助人工心臓を実現するため,磁気浮上型補助人工心臓の力学的特性(能動制御力,負バネ力,受動安定性および流体力),小型化に関する研究を行った。ロータ・インペラに作用する磁気的な力を推定するため,セルフベアリングモータの能動制御力と負バネ力,軸方向復元力の推定式を導出した。数値流体解析を用いてインペラに作用する流体力とポンプ性能を推定し、遠心ポンプを設計した。そして,小型セルフベアリングモータと小型磁気浮上遠心血液ポンプを開発し,その基本性能の評価を行ったので報告する。小柄な患者にも埋め込み可能な高耐久な人工心臓を実現するため,磁気浮上型人工心臓の小型化,磁気支持の信頼性の向上を図る必要がある。本研究では,一つのステータでロータの回転と磁気支持を分離して制御できる径方向支持型の磁気浮上モータ(セルフベアリングモータ)の開発と人工心臓としてセルフベアリングモータを用いた磁気浮上遠心血液ポンプの開発を行っている。本セルフベアリングモータは,ロータの径方向位置と回転を能動的に制御し,軸方向と径方向軸回りの傾きはロータに設置している回転浮上用永久磁石により発生する軸方向復元力と傾き復元トルクの受動安定性で静的に磁気支持し,完全非接触な磁気浮上を実現している。小型化,磁気支持の信頼性の向上を図るための検討として,インペラに作用する力学的特性を知る必要がある。そこで,本年度は,これまでに開発している磁気浮上遠心血液ポンプを対象として理論的解析や磁場解析,数値流体解析を行った。本セルフベアリングモータの能動制御力と負バネ力の磁束密度との理論的関係式として磁束密度分布を矩形波状とした推定式を導出した。これにより本セルフベアリングモータを設計する際に径方向磁気支持特性を容易に確認できるようになった。本推定式を用いて磁気支持特性の異なるように3種類のロータを設計し製作した。磁気支持の基本特性の評価を行った。今後,得られた基本特性から能動制御力・負ばね力・軸方向復元力・傾き復元トルクの関係を検討する。数値流体解析を用いてインペラが軸方向に変位させたときのポンプ吐出性能と流体力の変化を確認した。インペラが軸方向に変位してもポンプ吐出性能はあまり変化しないことが分かった。軸方向の変位が増えるにつれて流体力は小さくなったが,振動幅は大きくなることが分かった。今後,径方向に変位させたときと傾かせたときの確認を行う。本研究では,一つのステータで磁気浮上モータの回転と磁気支持を分離して制御できる径方向支持型の磁気浮上モータ(セルフベアリングモータ)の開発と人工心臓としてセルフベアリングモータを用いた磁気浮上遠心血液ポンプの開発を行っている。本セルフベアリングモータは,ロータの径方向の2軸と回転を能動的に制御し,軸方向と径方向軸周りの傾きはロータに設置している回転浮上用永久磁石により発生する軸方向復元力と傾き復元トルクの受動安定性で静的に磁気支持し,完全非接触な磁気浮上を実現している。そこで,本年度は,昨年度に引き続き,これまでに開発している磁気浮上遠心血液ポンプを対象として理論的解析や磁場解析,数値流体解析を行った。また,小型化したセルフベアリングモータの設計製作を行った。これまでに開発している磁気浮上遠心血液ポンプにおいて,磁気支持特性の異なる3種類のロータを用いた比較実験を行った。結果から負ばね力,軸方向復元力と傾き復元トルクの関係は比例関係になっていないことが分かった。径方向磁気浮上は負ばね力が小さい方が安定していた。これらの結果を踏まえて,セルフベアリングモータの能動制御力の推定式と負バネ力の推定式を用いて,小型化したセルフベアリングモータを設計製作した。今後,基本性能の評価を行い,小型磁気浮上型人工心臓の開発を行う。ポンプ部の定常流解析を行った。インペラを径方向,軸方向および傾き方向に変位させたときのポンプ吐出性能と流体力の変化を確認した。インペラが変位してもポンプ吐出性能はあまり変化しないことが分かった。今後,非定常流体解析を行い詳細に検討する。そこで,ロータ・インペラに作用する力学的特性を検討するため,理論的解析や磁場解析,数値流体解析を行った。そして,小型セルフベアリングモータと小型磁気浮上遠心血液ポンプを開発し,その基本性能の評価を行った。セルフベアリングモータの能動制御力,負バネ力,軸方向復元力の推定式を導出した。これによりセルフベアリングモータの磁気支持特性を容易に確認出来るようになった。また,回転磁界により軸方向復元力を制御できることが分かった。磁気支持特性の異なるロータを用いた比較実験を行い,静的な特性である負ばね力,軸方向復元力と傾き復元トルクの関係は互いに比例関係ではないことが分かった。これは負ばね力が小さく受動安定特性の良いセルフベアリングモータを開発できることを示唆している。数値流体解析を用いてインペラが変位してもポンプ吐出性能はあまり変化しないことが分かった。

また,これまでインペラをオープンインペラとしていたが,インペラの軸方向と傾きの変動を変位センサで計る検出面とするためとポンプ効率の向上のためにクローズドインペラとした。数値流体解析を用いてオープンインペラからクローズドインペラにすることでポンプ効率の向上することを確認した。開発した小型セルフベアリングモータは,径方向の磁気支持力が電流1 A時に2.3 N,負ばね力が径方向0.1 mm変位時に1.2 Nであり十分径方向位置を制御できることを確認した。小型磁気浮上遠心血液ポンプは,目標性能の揚程100 mmHg,流量5 L/minを回転数2,300 rpm,消費電力7.2 Wで達成し,補助人工心臓として十分な性能を有することを確認した。回転磁界の位相差を変更する制御により軸方向浮上位置が変位することを確認した。小柄な患者にも埋め込み可能な高耐久な補助人工心臓を実現するため,磁気浮上型補助人工心臓の力学的特性(能動制御力,負バネ力,受動安定性および流体力),小型化に関する研究を行った。ロータ・インペラに作用する磁気的な力を推定するため,セルフベアリングモータの能動制御力と負バネ力,軸方向復元力の推定式を導出した。数値流体解析を用いてインペラに作用する流体力とポンプ性能を推定し、遠心ポンプを設計した。そして,小型セルフベアリングモータと小型磁気浮上遠心血液ポンプを開発し,その基本性能の評価を行ったので報告する。本研究の計画は次のようになっている。平成25年度26年度前半に,(1)負バネ力,復元力および復元トルクと磁束密度との関係式,(2)能動制御軸と非制御軸の干渉の関係式,(3)インペラの浮上位置と人工心臓ポンプ内の流体力の関係式の導出を行う。関係式を導くのにあたり,磁場解析や流体解析を行う。平成26年度以降に(4)磁気浮上型人工心臓の開発・改良,(5)力学的特性と磁気浮上性能の関係の解明,(6)力学的特性を考慮した磁気浮上制御の開発を行う。現在,(1)については確認を終えている。(2)についてはある程度目途が立ったところである。(3)については次年度非定常流体解析を行い詳細にするところである。(4)については,小型化したセルフベアリングモータの開発を終えたところであり,次年度その基本性能の評価を行い,それを用いた小型磁気浮上型人工心臓の開発を行う。(5)についてはこれまでに開発しているセルフベアリングモータを用いてある程度確認を終えている。(6)については小型磁気浮上型人工心臓を開発してから行う予定である。以上から「おおむね順調に進展している」と考える。工学最終年度は,完了していない研究を引き続き行う。(1)(3)の各関係を検討するにあたり,磁場解析や流体解析を行う。また,小型化したセルフベアリングモータを評価するための治具の製作を行い磁気支持力などの基本性能の評価を行う。そして,(4)の小型磁気浮上型人工心臓を開発する。開発した小型磁気浮上型人工心臓を用いて(6)の力学的特性を考慮した磁気浮上制御の開発を行い,人工心臓としてのポンプ性能の評価と磁気浮上制御系の評価を行う予定である。平成25年度26年度前半に,
高安定原子時計のための冷却原子とイオンの相互作用の研究

冷却原子とイオンの相互作用によるイオン冷却と状態選択・状態検出を採用した、従来の水素メーザーなどに置き換わる全く新しい実用原子時計の開発を行うため、冷却原子ビーム装置及びイオントラップ装置の設計製作、Rb冷却原子ビームの光ポンピング用レーザーの開発を行った。レーザーに関しては、1590 nm DFBレーザーよりファイバー結合導波路型の非線形光学結晶を用いて第2高調波の795nm(Rb D1線)を発生する方式を採用した。冷却原子とイオンの相互作用によるイオン冷却と状態選択・状態検出を採用した、従来の水素メーザーなどに置き換わる全く新しい実用原子時計の開発を行うため、今年度は冷却原子ビームおよびイオントラップ装置の設計製作を行った。1.冷却原子ビームの生成高フラックスかつ低速度の冷却ビームを生成するための真空チャンバの設計・製作を行った。また、原子ビームの減速・冷却を行うための外部共振器半導体レーザーおよびその出力を100mW以上に増幅するテーパー増幅器の整備を行った。2.イオントラップの開発多数のイオンを軸上にトラップできるリニアトラップおよびそれを収納するための真空槽の設計・製作を行った。イオンとの荷電交換によりイオン化された原子を検出するために、イオントラップの周辺に二次電子増倍器を配置した。また、原子をイオン化するためのオーブン、電子銃を開発した。イオンをトラップするための電極は、閉じこめられるイオンの分布を変化させることができるように、4重極、8重極、16重極と複数の方式のトラップが可能な構造とした。時計遷移を観測するために、真空チャンバ内にホーンアンテナによりのマイクロ波を照射できるような構造とした。冷却原子とイオンの相互作用によるイオン冷却と状態選択・状態検出を採用した、従来の水素メーザーなどに置き換わる全く新しい実用原子時計の開発を行うため、今年度は、Rb冷却原子ビームの光ポンピング用レーザーの開発及びYb^+イオントラップ装置の改良を行った。1.光ポンピング用レーザーの開発Rb冷却原子を光ポンピングするための光源として、1590nmDFBレーザーよりファイバー結合導波路型の非線形光学結晶を用いて第2高調波の795nm(RbDl線)を発生する方式を採用した。1590nmDFBレーザーシステム、温度制御システム、非線形光学結晶の設計・製作を行い、1590nmの入力約4mWで795nmの出力約10μWを得た。更に、高出力化を図るために、エルビウム添加光ファイバアンプシステムの設計・製作を行い、出力約2mWを得た。2.Yb^+イオントラップ装置の改良多数のイオンを軸上にトラップできるリニアトラップおよびそれを収納するための真空槽の改良として、次の設計・製作を行った。1)イオンとの荷電交換によりイオン化された原子を検出するための二次電子増倍器の効率を上げるために、その配置を冷却原子ビームの進行方向にあり、イオントラップ用電極の後方にした。2)Rb原子とYb^+イオンのスピン交換を観測するために、Rb原子を光ポンピングするレーザーを入射し、蛍光を検出するシステムをイオントラップ用電極の後方に構成した。これは、冷却Rb原子ビームの一部は、Yb^+イオンと荷電交換が起こらないでイオントラップ領域を通過すると予想されるため、通過したRb原子のスピンの状態を測定することにより、入射した状態からの変化を観測するものである。3)イオンをトラップするための電極をステンレス製の8重極構造とした。冷却原子とイオンの相互作用によるイオン冷却と状態選択・状態検出を採用した、従来の水素メーザーなどに置き換わる全く新しい実用原子時計の開発を行うため、今年度は、Rb冷却原子ビームの光ポンピング用レーザーの安定化及びYb+イオントラップ装置の改良を行った。レーザーの安定化に関しては、レーザーのパワー制御、及び周波数安定化を行った。レーザーは、1590nm DFBレーザーよりファイバー結合導波路型の非線形光学結晶(PPLN)牽用いて第2高調波の795nm(Rb D1線)を発生するシステムである。PPLNを透過する基本波SHGのパワー変動が大きいため、音響光学素子(AOM)の1次光を分岐して、Rbセルの吸収線検出用と制御用の光に分け、パワーの制御を行った。制御ループ全体のゲインは34倍、PID装置のゲインは68倍、積分回路の時定数は1秒、AOMのドライブには約0.5Vの電圧を印加した。これよりパワー変動は、約1/200に減少した。また、ロックインアンプによるDFBレーザーの周波数変調、ファンクションジェネレーターによる周波数の掃引により、Rb原子の一次微分信号を検出して、吸収信号への周波数安定化を行った。その結果、周波数変動を17MHz程度に抑えることができた。イオントラップ装置の改良に関しては、イオンを軸上にトラップできるリニアトラップ、及びそれを収納するための真空槽について、次の設計・製作を行った。1)多数のイオンをトラップするために、電極をステンレス製の16重極構造とした。

2)イオントラップ電極、Ybオーブン、電子銃、及びそれらの配線を共通の電流導入端子付フランジに取り付けた構造にして、真空槽への脱着を容易にした。3)イオンとの荷電交換によりイオン化された原子の検出に関して、S/N比を高くするために、二次電子増倍器を、イオントラップ用電極の後方のRb原子の蛍光を検出する部分に取り付け、相互作用から検出までの距離を短くした。