hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
組織を透明化する試薬「Scale」の魚病研究への応用

本研究では,Scaleをはじめとした組織透明化試薬を魚病研究に適用し,病原体の侵入門戸や体内伝播経路を解明するための基盤を確立することを目的とした。各種透明化試薬を比較したところ,Scaleを改良したCUBICを用いた時に組織の透明性が最も高く,組織形態や抗原性なども保持されていた。また,蛍光標識した病原体を感染させたキンギョにおいて,魚体内の菌を蛍光顕微鏡下で可視化することができた。一方,RNAの保存性はSeeDBやClearTを用いた時が最も高かった。以上の結果から,目的に応じて透明化試薬を使い分けることで,病理組織学的,分子生物学的手法による感染症の診断が可能であることが明らかとなった。魚類の感染症の診断は,まず病魚の外部所見から解剖により病巣部を中心に採材し,病理組織学的解析を行うといったプロセスで行われる。しかし,網羅的な観察が困難なため,病原体の局在や動態がわかりにくいなどの問題点があり,健康に見えながら,体内のどこかに病原体が潜み,ある時,排菌するいわゆるキャリアの問題を解決できなかった。またウイルスや細菌などの病原体の侵入門戸や,菌の増殖部位,体内伝播などを説明することも困難であった。本研究では,組織を完全に透明化することができる試薬「Scale」を魚病研究に適用し,キャリア問題や病原菌の感染機構を解明するための研究基盤を確立する。具体的には,Scaleの魚類組織への適用と蛍光標識した魚類病原細菌の魚体内での分布の可視化,透明化した組織の病理組織学的解析への応用,および透明化した組織による病原体感染機構の生化学・分子生物学的解析へのアプローチである。平成25年度は,代表的な小型魚類であるゼブラフィッシュを用い,試薬の組成や処理方法を検討し,組織の透明化における最適条件を探索した。また,Scale試薬だけでなく,近年新たに開発されたSeeDBやClearTなどについても検討した。その結果,透明度は,ClearT>ScaleA2>SeeDBの順であったが,いずれも魚体内の病原細菌の分布を可視化できるほど高くはなかった。鱗を除去したところ、筋肉組織は透明化されていたことから,鱗や色素胞が透明化に影響を与えることが予想された。一方,頭部,腹膜および鰓は,いずれの試薬に用いても透明にはならなかった。また,ScaleA2を用いた時のみ,鰓組織の損傷が見られた。処理時間はClearTが2日,SeeDBが1週間であったのに対し,ScaleA2では2週間であった。魚類の感染症において,健康に見えながら体内に病原体が潜伏し,ある時排菌する,いわゆるキャリヤーは非常に大きな問題となっている。魚類の感染症は,病魚の病巣部を中心に採材し組織学的,分子生物学的解析を行うといったプロセスで診断される。しかし,このような二次元的,局所的な解析法では,保菌魚における病原体の潜伏機構や体内動態を三次元的,全体的に解明することが困難である。そこで,三次元的に魚体の内部構造を可視化し,その後注目すべき組織に焦点を当て詳細な解析を行うといった全体から細部に至るまで網羅できる方法が必要とされる。本研究では,組織を完全に透明化することができる試薬「Scale」を魚病研究に適用し,蛍光標識した魚類病原細菌の魚体内での分布の可視化,透明化した組織の病理組織学的解析への応用,および透明化した組織による病原体感染機構の生化学・分子生物学的解析へのアプローチを目指す。平成26年度は,代表的な小型魚類であるメダカを用い,Scale試薬の組成や処理方法を検討し,組織の透明化における最適条件を探索した。また,平成25年度と同様,Scale試薬だけでなく,近年新たに開発されたSeeDBやClearTなどについても検討した。コントロールとして,未処理区に加え,トリプシンやNaOHで処理する従来法を用いた。それぞれの.組織を用いた場合の組織の形態維持およびRNAの保存性について調べたところ,従来法を除くすべての透明化試薬で明瞭な鰓の構造と腸管上皮の構造が観察できた。次に,透明化処理後のメダカの鰓および肝臓からRNAを抽出し,電気泳動によりRNAの保存性を比較したところ,従来法とScaleA2ではRNAの分解が見られたが,SeeDB,ClearTでは高品質のRNAが検出できた。これまで,Scale試薬だけでなく,SeeDBやClearTなどの使用も試みたが,組織の透明度は十分とはいえず,また組織の自家蛍光も強いため,蛍光標識したキャリヤーを観察するには多くの課題が残されていた。

そこで平成27年度は,Scaleの改良法であるCUBIC法についても検討し,蛍光標識した魚類病原細菌の魚体内での分布の可視化,透明化した組織の病理組織学的解析への応用,および透明化した組織による病原体感染機構の生化学・分子生物学的解析へのアプローチを目指した。供試魚として,黒色素胞を持たないキンギョを用いた。CUBIC処理後の魚体の透明性および組織形態の維持について調べたところ,Scale,SeeDB,ClearTで処理した場合に比べて筋肉の透明性が高く,組織の形態も維持されていた。また,抗アクチン抗体を用いた免疫染色,およびGFPを導入したEPC細胞の観察では,タンパク質の保存性も高いことが明らかとなった。さらに,アクリジンオレンジで蛍光標識したAeromonas hydrophilaをCUBIC処理した後,蛍光顕微鏡で観察したところ,CUBIC処理による褪色は見られなかった。一方,DNAはある程度保存されていたものの,RNAの保存性は低く,PCRによる定量は困難であった。CUBICに含まれるアミノアルコールの高いpHによりRNAが加水分解されていることが示唆された。本研究では,Scaleをはじめとした組織透明化試薬を魚病研究に適用し,病原体の侵入門戸や体内伝播経路を解明するための基盤を確立することを目的とした。各種透明化試薬を比較したところ,Scaleを改良したCUBICを用いた時に組織の透明性が最も高く,組織形態や抗原性なども保持されていた。また,蛍光標識した病原体を感染させたキンギョにおいて,魚体内の菌を蛍光顕微鏡下で可視化することができた。一方,RNAの保存性はSeeDBやClearTを用いた時が最も高かった。以上の結果から,目的に応じて透明化試薬を使い分けることで,病理組織学的,分子生物学的手法による感染症の診断が可能であることが明らかとなった。現在のところ,全体としてはおおむね順調に進展しているといえる。平成25年度はゼブラフィッシュを用いていたが,筋肉組織は透明化されていたものの,鱗の黒色素胞と腹部が透明化できなかったため,顕微鏡での観察が困難であった。そこで平成26年度は,黒色素胞の少ないメダカを用いたことと,腹部の筋肉部を除去したことで内臓への試薬の浸透が早まり,この問題を解決することができた。また,昨年と同様,当初の計画にあったScale試薬だけでなく,SeeDBやClearTなどの試薬についても比較検討をした。各透明化試薬を用いた場合の組織の形態維持を調べたところ,すべての透明化試薬において明瞭な鰓の構造と腸管上皮の構造が観察できた。次に,RNAの保存性についても調べたところ,常法であるAGPC法ではいずれのサンプルからもRNAは抽出できなかったが,プロトコールをプロテナーゼKとフェノール/クロロホルムをベースにした方法に改変したところ,SeeDB,ClearTでからは高品質のRNAが抽出できた。以上のことから,魚類組織の透明化が可能で,組織の形態維持およびRNAの保存性に優れていたSeeDBとClearTは,三次元的な病理解析(全体)からリアルタイムPCR等による分子生物学的な解析(細部)まで広く適用できると考えられた。なお,予備実験の段階ではあるが,種々の蛍光色素で標識した大腸菌をメダカの腹腔内に接種し,蛍光顕微鏡で観察したところ,サイズの小さな菌でも明確に蛍光を検出できることがわかった。現時点では,組織の透明度はまだ十分とはいえず,組織の自家蛍光も強いため,蛍光標識したキャリヤーを観察するには多くの課題が残されている。これについては,Scaleを改良して屈折率などを調整したCUBICを導入することや,蛍光色素の蛍光波長を変えることで問題解決を図ることができる。
無意識に処理される視覚情報によって生じる生体反応の生理学的解析とスポーツへの応用

本研究では、無意識に行われている視覚情報処理によって生じる生理的反応と、これらの変化によって引き起こされる身体パフォーマンスを数値化する。対象は一般人から水泳やゴルフなどのアスリートとし、競技レベルや個人の特性などによる影響の受けやすさを検証する。最終的にこれらの結果をスポーツ現場でのトレーニングに還元し、競技力の向上につなげる。
分裂酵母複製開始点と相互作用する核内構造体の解析

真核生物における複製開始とその制御機構において、複製開始点を含む核内蛋白質複合体が重要な役割を果たしていると考えられる。分裂酵母染色体の複製開始点の構造を明らかにするために、分裂酵母第II染色体の約100kbの領域から、自律複製能をもつ断片(ARS)を5種類分離し、それらのうちの3つが染色体上でも複製開始点として機能することを確認した。染色体上のars2004領域とARSプラスミド上では、ほぼ同一の限定された部位から複製が開始することを確認した。次にARS2004の複製開始に必要な最小断片として940bpの断片を分離し解析したところ、その内部の50-100bpからなる3つの領域が必須であり、DNAの片側鎖にアデニンあるいはチミンが連続する塩基配列が多くみられた。必須領域内に8bpの塩基置換を導入した解析により、AAAAあるいはAAAT配列が重要であると結論した。分裂酵母複製開始点の特徴として、必須領域以外にもAあるいはTクラスターが繰り返し存在し、複製に寄与することが明らかとなった。必須領域はpoly(A)により機能的に置き換えることができるが、poly(A/T)あるいはpoly(AAAC)では置き換えられないことが判明した。必須領域の機能は、単に二重鎖を開裂しやすいことではなく、複製開始反応に関与する核蛋白質が塩基配列あるいはDNA構造特異的に結合する部位ではないかと考えられる。今後、複製必須領域に結合する蛋白質の探索とともに、複合体に含まれる可能性のあるORCホモログ、MCM蛋白質の関与を解析したい。
時系列ベクトルフィールドに拡張されたボリュームデータマイニングツールの開発

本研究では,テクスチャをベースとして2次元ベクトルフィールドの稠密な可視化法として知られているLIC(線積分畳み込み)法(Cabral他:93)を3次元に拡張し,ボリュームレンダリングする際,ベクトルもしくは関連スカラフィールドの位相解析手法を利用して定められる重要度分布を参照しながら伝達関数を制御し,遮蔽度を極小化して,局在化する特異点周辺の関心領域の内部構造を以下の手順にしたがって適応的に可視化できる処理系を開発した.1.ソリッドテクスチャリングを利用するMao他の方法を利用して,与えられた3次元ベクトル場からLICソリッドテクスチャを生成;2.微分位相解析法をベースに対象ボリュームフィールドの特異点を解析;3.ステップ2の解析結果から得られる3次元の重要度マップを参照しながら強調された伝達関数を自動生成;4.ステップ3で生成された伝達関数を利用して,LICソリッドテクスチャをボリュームレンダリング;陰影計算には流線照明モデルを適用.さらに,上記ステップ1-4からなるアルゴリズムを,リアルタイムボリュームレンダリングボードを搭載するビジュアルPCおよびPCクラスタ上に実装し,ベクトルボリュームのリアルタイムレンダリング環境を構築した.上記の処理系の動作は,米国オハイオ州立大学R. Crawfis準教授から提供されたプログラムにより生成された竜巻データや,研究代表者および分担者が平成9年から特別招聘研究員として関わってきた,文部科学省振興調整費「地球シミュレータ」システム向けの固体地球用並列有限要素解析プログラムGeoFEMによって数値シミュレーションされた各種データセットへの適用実験によって検証されている.本研究では,テクスチャをベースとして2次元ベクトルフィールドの稠密な可視化法として知られているLIC(線積分畳み込み)法(Cabral他:93)を3次元に拡張し,ボリュームレンダリングする際,ベクトルもしくは関連スカラフィールドの位相解析手法を利用して定められる重要度分布を参照しながら伝達関数を制御し,遮蔽度を極小化して,局在化する特異点周辺の関心領域の内部構造を以下の手順にしたがって適応的に可視化できる処理系を開発した.1.ソリッドテクスチャリングを利用するMao他の方法を利用して,与えられた3次元ベクトル場からLICソリッドテクスチャを生成;2.微分位相解析法をベースに対象ボリュームフィールドの特異点を解析;3.ステップ2の解析結果から得られる3次元の重要度マップを参照しながら強調された伝達関数を自動生成;4.ステップ3で生成された伝達関数を利用して,LICソリッドテクスチャをボリュームレンダリング;陰影計算には流線照明モデルを適用.さらに,上記ステップ1-4からなるアルゴリズムを,リアルタイムボリュームレンダリングボードを搭載するビジュアルPCおよびPCクラスタ上に実装し,ベクトルボリュームのリアルタイムレンダリング環境を構築した.上記の処理系の動作は,米国オハイオ州立大学R. Crawfis準教授から提供されたプログラムにより生成された竜巻データや,研究代表者および分担者が平成9年から特別招聘研究員として関わってきた,文部科学省振興調整費「地球シミュレータ」システム向けの固体地球用並列有限要素解析プログラムGeoFEMによって数値シミュレーションされた各種データセットへの適用実験によって検証されている.本年度は,テクスチャをベーズとして2次元ベクトルフィールドの稠密な可視化法として知られているLIC(線積分畳み込み)法(Cabra1他:93)を3次元に拡張し,ボリュームレンダリングする際,ベクトルフィールドの特異点解析手法を利用して定められる重要度マップを参照しながら伝達関数を制御し,遮蔽度を極小化して,局在化する特異点周辺の関心領域の内部構造を以下の手順にしたがって適応的に可視化できる処理系を開発した.1.ソリッドテクスチャリングを利用するMao他の方法を利用して,与えられた3次元ベクトル場からLICソリッドテクスチャを生成;2.Hesselink他の位相解析法をベースに一時刻の(あるいは定常の)ベクトルボリュームフィールドの特異点を解析;3.ステップ2の解析結果から3次元の重要度マップを生成し,それを参照しながら強調された伝達関数を自動生成;4.ステップ3で生成された伝達関数を利用して,LICソリッドテクスチャをボリュームレンダリング;陰影計算には流線照明モデルを適用.さらに,上記ステップ1-4からなるアルゴリズムを,リアルタイムボリュームレンダリングボードを搭載するビジュアルPC上に実装し,128×128×128のサイズのベクトルボリュームのリアルタイムレンダリング環境を構築した.上記の処理系の動作は,米国オハイオ州立大学R.Crawfis準教授提供のプログラムにより生成された竜巻データ等への適用実験によって検証されている.本年度は,昨年度の開発成果をベースとして,4次元ベクトルフィールドボリュームデータマイニング環境を開発した.その概要は以下の4点にまとめられる.1.スカラ場の位相骨格グラフの次元拡張によって,時系列方向の特異点,すなわち特異時刻(critical timing)を視覚的に特定する方法論T-mapを考案し,同環境の基礎に据えた.2.4次元ベクトルフィールドをハードウェアベースのリアルタイムボリュームLICを介してコントラクション変換することにより,上記の環境を利用して臨界時刻を特定できる前処理法を開発した.3.テラバイト級のデータを,位相変化を根拠として選択的にロードするようなデータマイグレーション(data migration)の概念を提唱し,ボリュームレンダリングアニメーションの伝達関数設計問題に適用して,その効果を検証した.4.研究代表者が平成9年から特別招聘研究員として関わってきた,文部科学技術庁進行調整費「地球シミュレータ」システム向けの固体地球用並列有限要素解析プログラムGeoFEMによって数値シミュレーションされた断層形成,マントル対流,地震波伝播等の時系列ボリュームデータの可視化問題に適用することにより,提案環境の実用性を検証した.
擬正則曲線のモジュライ空間の大域解析学的研究とその四元数化の研究

今年度は有向四次元開多様体上の反自己双対接続の無限次元モジュライ空間をGromovの平均次元(mean dimension)の観点から研究した。これは昨年度の成果である反自己双対接続に対するRunge型近似定理の応用として得られた。また、その研究の過程で、反自己双対接続に対する無限次元変形理論を構築した。擬正則曲線と反自己双対接続には、その大域解析学的性質に深い類似がある。たとえば、Gromov-Witten不変量とDonaldson不変量は、その構成は、形式的には、まったく同じである。しかし、細かいところに注目すると、その難点に違いがある。たとえば、擬正則曲線のモジュライでは、変形複体の障碍の扱いが繊細であるのに対し、反自己双対接続のモジュライでは、Weitzenbock公式によりその扱いは比較的容易である。今年度はまずは反自己双対接続のモジュライ空間に対して、研究を深め、その結果を眺め、擬正則曲線のモジュライに応用したいと考えた。今年度の結果を記す。三次元球面と一次元Euclid空間との直積上で、その曲率の最大値が一様に抑えられた反自己双対接続を考え、その全体からなるモジュライ空間Mを研究する。Mは、コンパクト距離化可能空間になり、無限巡回群が連続に作用する。したがって、平均次元が定義できる。さらに、Mに対して、平均エネルギー(mean energy, renormalized energy)を定義した。このとき、主結果は、Mの平均次元を平均エネルギーでの評価式である。これはAtiyah-Singer指数定理の無限次元版の萌芽である。一変数函数論におけるRungeの近似定理の四次元ゲージ理論での類似を定式化し証明し、その応用を研究した。また、擬正則曲線における類似も定式化し証明の概略を完成した。函数論でのRungeの近似定理とは、複素平面の領域上の有理型函数が、定義域をコンパクト部分集合に制限すれば、有理関数でいくらでも近似できるという定理だった。さて、有理関数とはRiemann球面上の有理型函数のことで、有理型関数とはRiemam球面への正則写像のことである。よって、Rungeの近似定理は、Riemam球面の領域からRiemann球面への正則写像は、定義域をコンパクト部分集合に制限すれば、Riemann球面全体からRiemann球面への正則写像でいくらでも近似できると言い換えられる。これのゲージ理論での類似とは、四次元閉多様体の開部分集合上の反自己双対接続は元々の四次元閉多様体上の反自己双対接続でいくらでも近似できるという定理である。これは四次元閉多様体が四次元球面のときにはS.K.Donaldsonにより示されていた。一般の四次元閉多様体ではAtiyah-Hitchin-Singer複体の二次元部分が自明とは限らないのでlDonaldsonの証明手法を一般の四次元閉多様体に適用するのは難しいが、研究代表者はKuranishi-Taubesによる手法を発展させてその困難を克服した。今年度は,四次元開多様体上の無限エネルギーゲージ理論について,昨年度に引き続き,研究した.昨年度はRunge近似定理のゲージ理論での類似(インスタントン近似定理)を定式化して証明した.Runge近似定理とは有理型函数の有理関数による近似定理のことであり,有理型函数と有理関数のゲージ理論での類似は反自己双対接続とインスタントンである.さて,インスタントン近似定理とは,(エネルギーが無限かもしれない)反自己双対接続のインスタントンによる近似定理のことである.今年度は,インスタントン近似定理を深化させ,ゲージ理論におけるモジュライ空間の幾何学に応用した.具体的には次のような定理を証明した:三次元球面と一次元Euclid空間の直積である四次元開多様体の上で,その曲率の各点ノルムの最大値が一様に抑えられているような反自己双対接続のゲージ同値類がなすモジュライ空間にコンパクトー様収束位相を入れたものを考える.このモジュライ空間は,コンパクト距離化可能空間であり,無限巡回群が自然に作用する.このとき,定理:このモジュライ空間の巡回群作用についての平均次元は有限である.平均次元とは「無限次元空間の次元」である.これは,M.Gromovにより1999年に導入された不変量であり,従順群の連続作用を持つコンパクト距離化可能空間に対して定義され,0以上の実数か無限に値をとる.この定理の証明にはインスタントン近似定理を本質的に用いる.今年度は有向四次元開多様体上の反自己双対接続の無限次元モジュライ空間をGromovの平均次元(mean dimension)の観点から研究した。今年度の結果を記す。

三次元球面と一次元Euclid空間との直積上で、その曲率の最大値が一様に抑えられた反自己双対接続を考え、その全体からなるモジュライ空間Mを研究する。Mは、コンパクト距離化可能空間になり、無限巡回群が連続に作用する。したがって、平均次元が定義できる。さらに、Mに対して、平均エネルギー(mean energy, renormalized energy)を定義した。このとき、主結果は、Mの平均次元を平均エネルギーでの評価式である。これはAtiyah-Singer指数定理の無限次元版の萌芽である。
嗅覚における新規な油センシングの分子機構

動物が油を感じるメカニズムに関しては、味覚の油センサーの報告はあるものの、嗅覚による油の受容の研究はこれ迄全く行われていない。申請者は、自然界で動物が効率的に油を摂取するためには、嗅覚を用いた油の匂いの感知が必要であると推測した。本研究では、不飽和長鎖脂肪酸に応答する嗅細胞とセンサー分子に着目し、嗅覚における新規な油センシングの分子機構の解明を目指した。マウスの行動実験から、Caイメージングによる嗅細胞の匂い応答の解析までを行い、油や不飽和長鎖脂肪酸の種類による嗅覚応答の相違を明らかにし。申請者が見出した油センサー細胞で特異的に発現する遺伝子を網羅的に探索し、油の匂いセンサーの機能を解析した。動物が油を感じる仕組みに関しては、味覚の油センサーの報告はあるものの、嗅覚による油の受容の研究はこれまで全く行われていなかった。その1つの原因として、従来の行動実験における問題点が挙げられる。匂いの嗜好性を判定する従来の行動実験では、濾紙に匂いをしみ込ませて、マウスに提示し、その反応を見る方法が一般的であった。しかしながら、この方法では、マウスが濾紙の油を舐めてしまうため、油による誘引作用が味覚によるのか、嗅覚によるのかを判別できていなかった。そこで申請者は、これ迄の研究において、小さな穴をあけたチューブに油を入れてマウスに提示するという、味覚の影響を排除した嗅覚のみによる油の匂いの嗜好性検査法を新たに確立した。具体的には、(1)油の匂いに対する反応性の解析と(2)油の匂いセンサーの解析を行った。まず、(1)油やその構成要素である脂肪酸やグリセロールに対する嗜好性や識別能の有無を、行動実験を用いてマウスの個体レベルで解析した。その結果、マウスは、植物油に含まれるオレイン酸などの不飽和長鎖脂肪酸、それ自体の匂いに誘引作用を示すことが分かった。また、(2)カルシウムイメージングによる嗅細胞レベルでの匂い応答の解析した。その結果、一部の嗅細胞がサラダ油やオレイン酸に顕著に反応することが分かった。更に、油に対する反応性のある嗅細胞で発現する遺伝子を解析した結果、新規の油センサー分子OOR (oily odorant receptor)を同定したので、現在、その機能解析を行っている。味覚においては、油センサーの研究が進んでいるが、嗅覚により油の匂いを感じる仕組みは、全く明らかにされていない。申請者はこれ迄の研究から、油やその主成分である不飽和長鎖脂肪酸の匂いにより、マウスが誘引されることや、嗅覚を用いて、これら必須脂肪酸の相違を識別できることを見出した。また申請者は、必須脂肪酸であるオレイン酸に応答する嗅細胞を同定し、新規の油センサー分子OOR(oily odorant receptor)を見出した。そこで本研究では、不飽和長鎖脂肪酸に応答する嗅細胞とセンサー分子OORに着目し、嗅覚における新規な油センシングの分子機構を解明する。具体的には、(1)油の匂いに対する反応性の解析と(2)油の匂いセンサーの機能解析を行う。まず、油やその構成要素である脂肪酸やグリセロールに対する嗜好性や識別能の有無を、行動実験を用いてマウスの個体レベルで解析する(1-1)。また、嗅球の神経回路レベルでの活性化部位の解析(1-2)と、カルシウムイメージングによる嗅細胞レベルでの匂い応答の解析(1-3)を行い、嗅覚の油に対する反応性を明らかにする。さらに、新規の油センサー分子OORの機能を解明するため、OOR細胞で特異的に発現する遺伝子を、次世代シークエサーを用いて、網羅的に探索する(2-1)。得られた候補分子に関しては、レンチウイルスによる嗅細胞でのin vivo遺伝子発現系(2-2)を用いて、新規の油センサー分子OORに関しては、ノックアウトマウス(2-3)を用いて、油のセンシングに関する機能解析を行う。肥満は生活習慣病の原因であり、大きな社会問題の1つであるので、油への嗜好性を生み出す“油の匂いを感知する仕組み"を明らかにすることは、肥満対策の観点からも極めて重要であると考えられる。平成24年度では、(1)油の匂いに対する応答性の解析を行った。(1ー1)マウスの匂いに対する行動解析:申請者は、これまでのマウスの行動解析から、植物油に含まれる不飽和長鎖脂肪酸(オレイン酸、リノール酸、リノレン酸)の匂いが、マウスに誘引作用を持つことを見出している。そこで、動物性脂肪に多く含まれる飽和脂肪酸や、短鎖や中鎖の脂肪酸について、匂いの嗜好性テストで調べた。その結果、マウスは中鎖の飽和脂肪酸に有意に誘引されることが分かった。

また、匂いの弁別学習実験において、マウスは個々の脂肪酸の匂いを識別できることが分かった。(1ー2)神経活動のマーカー遺伝子を用いた嗅球の活性化部位の解析:特定の匂いを嗅いだマウスの嗅球では、匂いに反応する受容体からの入力を受ける糸球のみが活性化される。神経活動のマーカー分子Zif268による抗体染色を行うと、活性化した糸球の周囲の介在ニューロンのみを染めることができる。そこで、マウスにオレイン酸の匂いを嗅がせた直後に、嗅球切片に対してZif268の抗体染色を行ったところ、嗅球の腹側部に存在する数個の糸球が活性化されることが判明した。(1ー3)嗅細胞の匂い応答の解析:嗅上皮から嗅細胞を単離してカルシウムイメージングを用いて、油や脂肪酸に対する反応を解析し、上記1-1)、1-2)の結果と比較検討した。申請者はこれまでに、嗅上皮から単離した嗅細胞の中に、オレイン酸に応答するOOR嗅細胞を見出している。そこで、カルシウムイメージング解析より、嗅球の腹側部に投射する嗅上皮のゾーン(zone 3-4)において、サラダ油に応答する嗅細胞が見られたが、統計的に処理するには数が少なすぎるので、2-1)でノックインマウス作製して、さらに詳細に検討する予定である。以上の結果により、本研究は順調に進展していると考えている。平成25年度では、(1)油の匂いに対する応答性の解析と、(2)油の匂いセンサーの機能解析の解析を行う。(2-1)油のセンサー細胞特異的な遺伝子の探索:申請者が同定した油センサーOOR遺伝子の翻訳領域を、gapEYFPと置き換えたノックアウトマウスを作製する。そして、そのマウスの嗅上皮から油のセンサー細胞を、YFP蛍光を指標にして単離し、cDNAライブラリーを作製する。OOR細胞で特異的に発現するセンサー分子やシグナル伝達因子を、次世代シークエサーを用いて、網羅的に探索する。得られた候補遺伝子については、in situハイブリダイゼーションを行い、嗅上皮での発現を確認する。(2-2)レンチウイルスを用いた遺伝子導入による油センサー分子の機能解析:申請者がこれ迄に見出した油センサーの候補分子や2-1)の解析で得られた分子を、レンチウイルスを用いて、単独または組み合わせて、マウスの嗅細胞に遺伝子導入する。生後1日目の新生児マウスの嗅上皮にレンチウイルスを注入し、12週間後に嗅上皮からウイルスの感染した嗅細胞を単離して、カルシウムイメージングを用いて、匂い応答を解析する。油センサーの候補分子を異所発現させた嗅細胞が、油や不飽和長鎖脂肪酸への反応性を獲得するのかどうかを検討する。(2-3)ノックアウトマウスを用いた油センサー分子の機能解析:野生型のマウスは、植物油に含まれる不飽和長鎖脂肪酸(オレイン酸、リノール酸、リノレン酸)の匂いにより誘引されるので、油センサーOOR遺伝子のノックアウトマウスについて、同様な行動実験を行う。もし、油や不飽和長鎖脂肪酸の匂いに誘因されない場合には、匂いの弁別学習実験において、ノックアウトマウスが脂肪酸以外の匂いの相違を識別できるかどうかを調べることにより、嗅覚喪失の特異性を明らかにする。該当なし
カルコパイライト系室温強磁性半導体の物性評価

この研究では、室温で強磁性を示すカルコパイライト型磁性半導体CdGeP_2:Mnはじめ一連のMn添加カルコパイライト型半導体の物性値を明確にすることを目的として企画された。当初、この物質の作製は、カルコパイライト型半導体のバルク単結晶にMnを蒸着・拡散させることにより行われた。われわれは、まず、CdGeP_2と同じ結晶構造をもつZnGeP_2の単結晶についてMn添加を行い、室温以上にキュリー温度を示すことを確認し、室温強磁性はCdGeP_2特有の現象ではないことを明らかにした。次に、東京大学の協力を得て、ZnGeP_2:MnのMn成膜過程でのin-situの光電子分光により、表面付近はMnリッチな金属相であるが、内部は半導体にMn^<2+>が添加された希薄磁性半導体相であり、この相が室温磁性を主に担っていることを明らかにした。また、第1原理バンド計算を行い、CdMnGeP_2において強磁性が発現するための条件を調べた。その結果、単純にMnがCdを置換した場合には反強磁性(またはスピングラス)相が安定であるが、MnがGeを置換した場合には強磁性が発現する。MnがGeを置換するのは自由エネルギーの観点からは安定ではないが、格子欠陥を含む場合には十分可能性がある。などの結論を得た。Mnの単結晶への拡散によっては、試料全体にわたって均一なMn濃度を得ることができない。このためには、薄膜試料についての研究を行うことが必要であるとの観点に立って、CdGeP_2:Mnのエピタキシャル薄膜の成長に取り組んだ。三元化合物CdGeP_2のMBE成長については報告がないので、無添加試料の作製から始めた。当初は、Cd, Ge, Pの3構成元素をすべて有機金属(MO)ガスソースで供給するMOMBE成長を行ったが、MOガスの分解が起きず、GaAs表面が荒れるだけで、全く何も堆積できなかった。このため、方針を変更して、Cd, Geは固体ソースを用いKセルから通常の分子線源として供給、PについてはMOガスTBP(Tertiary Butyl Phosphine)を熱分解セルで加熱分解して反応性の強いP_2として供給することとした。CdGeP_2の成長条件は、Cdの高い蒸気圧のため基板温度が高い場合に再蒸発が起きるので低温成膜が必要であるが、低温では原料の基板上での拡散が抑制されるため結晶化が起きないという大変厳しい状況にあり、CdGeP_2多結晶粒の堆積をフォトルミネセンスおよびラマン測定によって確認するにとどまっている。CdGeP_2の成膜と平行して、第1原理バンド計算から存在が予測され、in-situの光電子分光から存在が示唆されたMnGeP_2の成膜を進めた。MnGeP_2については、ほぼカルコパイライト結晶単一相と思われるエピタキシャル薄膜を作製できたことが、X線回折から確認された。この膜につきSQUIDによる磁気特性の測定をおこなった結果、320K付近にキュリー温度をもつ強磁性を確認した。これが、MnGeP_2自身によるものか、XRDでは観測されない微量の強磁性異相によるものかの確認を進めている。などの結論を得た。

このため、方針を変更して、Cd, Geは固体ソースを用いKセルから通常の分子線源として供給、PについてはMOガスTBP(Tertiary Butyl Phosphine)を熱分解セルで加熱分解して反応性の強いP_2として供給することとした。CdGeP_2の成長条件は、Cdの高い蒸気圧のため基板温度が高い場合に再蒸発が起きるので低温成膜が必要であるが、低温では原料の基板上での拡散が抑制されるため結晶化が起きないという大変厳しい状況にあり、CdGeP_2多結晶粒の堆積をフォトルミネセンスおよびラマン測定によって確認するにとどまっている。CdGeP_2の成膜と平行して、第1原理バンド計算から存在が予測され、in-situの光電子分光から存在が示唆されたMnGeP_2の成膜を進めた。MnGeP_2については、ほぼカルコパイライト結晶単一相と思われるエピタキシャル薄膜を作製できたことが、X線回折から確認された。この膜につきSQUIDによる磁気特性の測定をおこなった結果、320K付近にキュリー温度をもつ強磁性を確認した。これが、MnGeP_2自身によるものか、XRDでは観測されない微量の強磁性異相によるものかの確認を進めている。研究計画に従い、下記の研究を実施した。1.MOMBE装置の作製: CdGeP_2:Mn, ZnGeP_2:Mn等のカルコパイライト系磁性半導体薄膜をエピタキシャル成長させることを目的として、有機金属ガスソース・分子線エピタキシー(MOMBE)装置を設計し、発注、納入された。現在、真空排気部、観測部、試料加熱部の調整を進めている。2.ZnGeP_2単結晶に対するMnの堆積・拡散:MBEチェンバー(既存設備)を用いてZnGeP_2の単結晶(Siberian研究所にて作製)へのMn堆積・拡散を行った。過程はRHEED観察により、その場観察された。その結果、堆積中の基板温度を400°Cに加熱すると結晶構造を保ったまま、Mnの拡散が起きることが確認された。3.ZnGeP_2: Mnの評価:上記2のプロセスで作製されたZnGeP_2:Mn拡散層についてX線回折、磁気測定、EXAFS測定、XMCD、内殻光電子スペクトルの測定などを行っている。これらの研究には、研究分担者の協力を得た。ZnGeP_2:Mnは15Kから350Kまで強磁性的磁化を示し、350Kにおいてもヒステリシスが見られることから、この物質でも室温強磁性が確認された。精密なX線回折から格子定数は、母体結晶からわずかに縮小していることがわかった。CdGeP_2:MnおよびZnGeP_2について第1原理バンド計算を行い、欠陥の無い場合MnがCdおよびZnサイトを置換した場合は反強磁性が安定であるが、カチオン空孔があると強磁性が安定化することが理論的に明らかにされた。II-IV-V_2族カルコパイライト系磁性半導体のエピタキシャル薄膜を作製するため、MOMBE装置の整備を行った。この装置を用い、Cdソースとしてトリエチルカドミウム(TECd)、Geソースとしてテトラメチルゲルマニウム(TMGe)、Pソースとしてターシャリーブチルフォスフィン(TBP)を用い、GaAs基板上にCdGeP_2薄膜の低圧MOMBE成長を試みた。ガス流量、基板温度等の多様な組み合わせで成膜実験を行ったが、基板表面が荒れるだけで、何らの薄膜も成長しなかった。原因を調べたところ、TMGeおよびTBPの分解が起きていないことが明らかになった。このため、CdおよびGeのソースを固体ソースに代えるとともに、TBPのクラッキングを行うこととした。このため、Cd, GeのK-セルおよびクラッキングセルを自作した。新しい成膜装置が完成し、成膜実験を開始した。
エアクッションを用いた時世代超高速艇の研究開発

本研究は、全長4.6m、全幅2.1m、重量0.5ton(総重量1ton)の試験艇を用いた実海域での試験を通して、空気力および水力の双方を利用した次世代の高速艇を実現化しようとするものである。平成6年度には、種々の海象条件のなかで試験艇による実験を繰り返し、申請者らの予測通り、通常のACVに対する旋回時の横滑りおよび風浪に対する操縦性能、プラウインおよびアックアンダーに対する潜在的な危険性、推進プロペラによる騒音に関して著しい改善が見られることを立証した。さらに、艇体後部にはフラップを装着して、特に旋回時の姿勢制御に必要な基礎データの収集を行った。試験においては、種々の海象条件において、速力、操舵角、フラップ角をパラメータとして艇体の上下、左右、前後揺れの各加速速度を計測した。加えて、試験艇によって得られた加速度データを解析して得られる艇の運動状態を検証するために、伴走艇と陸岸からも同時にビテオによる撮影を実施した。その結果、船尾フラップによる制御方式は、試験を実施した有明海などのように浮遊物が非常に多い海域や、干満の差による水深変化が大きく係船中に着底したり、あるいは航走中にその危険性があるような海域においては、非常に簡便で有効な方法であることを立証することができた。また、最適構造および強度を解析するために必要な波浪中における艇体の応力分布の計測を行う予定であったが、これについては現在準備中であり平成6年度に実施することはできなかった。
スマートシティのイノベーション・システム：日本・米国・欧州・中国の比較分析

地球持続可能性に向けて、IoT、AIなどのデータ駆動型イノベーションがスマート・シティの創出に大きな役割を果たす。本研究は、科学研究、技術開発、社会実装において多様なデータが大量に生成される中で、大学、産業、公的機関などのステークホルダーが連携し、科学技術の知識の共有を進め、利益相反や知的財産の管理を適切に行いイノベーションを創出するプロセスを分析する。日本、米国、欧州、中国のイノベーション・システムのメカニズムの理論的なフレームワークを検討し、科学論文、特許、プロジェクトなどのデータベースを構築し実証的な分析を行う。オープン・イノベーションの観点から、科学技術データの公開、知的財産の管理、個人情報保護、センシティブ情報へのアクセスなどの課題を検討し、オープン・データの研究開発活動に対する影響、ステークホルダー間でのデータ共有・交換のインセンティブなどへの公共政策・制度設計を提案する。本年度は、スマート・シティのイノベーション・システムに関して、各国・地域の状況を踏まえた国際比較研究を行うにあたって、主に文献調査を通じて、日本、米国、欧州、中国におけるイノベーション・システムに関する基礎的な情報を収集した。特に、各国・地域におけるイノベーション・システムの特徴として、知識・技術ドメイン(産業セクター別特性)、アクター間の関係・ネットワーク(大学、公的研究機関、既存企業、スタートアップ企業、政府、産業団体、非政府組織)、制度環境(知的財産権(特許・著作権)、標準化、R&D支援、情報普及、市場競争、アントレプレナー支援、オープン・データ)に注目し、基本的な背景の整理を行った。本研究課題の現在までの進捗状況に関して、これまでスマート・シティのイノベーション・システムの国際比較に向けて、主に文献調査を通じて、日本、米国、欧州、中国におけるイノベーション・システムに関する基礎的な情報を収集した。各国・地域におけるイノベーション・システムの特徴として、知識・技術ドメイン(産業セクター別特性)、アクター間の関係・ネットワーク(大学、公的研究機関、既存企業、スタートアップ企業、政府、産業団体、非政府組織)、制度環境(知的財産権(特許・著作権)、標準化、R&D支援、情報普及、市場競争、アントレプレナー支援、オープン・データ)に注目し、基本的な背景の整理を行った。以上の状況に基づいて、本研究課題はおおむね順調に進展している。今後の研究の推進方策として、スマート・シティに関するイノベーション・システムについて、科学論文、特許、研究開発コンソーシアム、実証プロジェクトなどに関するデータベースを構築し、大学、企業、公的機関の連携関係を解明していくことを目指す。科学論文データベース、各国・地域特許データベース(特許庁、USPTO, EPO, SIPO)、研究開発コンソーシアム・実証プロジェクト報告書(NEDO/JST, NIST/DoE/ARPA-E, EU Horizon 2020, NSFC)、業界誌・レポートなどを活用し、関連する個人や組織を同定していく。大学、企業、公的機関などの性質・属性に関するデータベースと、科学論文共著、特許共同出願、共同技術開発、共同実証プロジェクトなどのデータベースを結合して、広範なリレーショナル・データベースを構築することで、イノベーション・システムに関わるアクター間の関係性を分析することを検討する。

科学論文データベース、各国・地域特許データベース(特許庁、USPTO, EPO, SIPO)、研究開発コンソーシアム・実証プロジェクト報告書(NEDO/JST, NIST/DoE/ARPA-E, EU Horizon 2020, NSFC)、業界誌・レポートなどを活用し、関連する個人や組織を同定していく。大学、企業、公的機関などの性質・属性に関するデータベースと、科学論文共著、特許共同出願、共同技術開発、共同実証プロジェクトなどのデータベースを結合して、広範なリレーショナル・データベースを構築することで、イノベーション・システムに関わるアクター間の関係性を分析することを検討する。
Stat転写因子群の増殖・分化における役割

1)IL-6による増殖、分化におけるStat3の生理的役割。IL-6のシグナル生成を担うgp130分子の機能ドメイン解析および優性抑制型Stat3を用いた解析により、Stat伝達系ばかりでなく種々のIL-6細胞内シグナルの役割を明らかにできるようになった。IL-6によりマクロファージに分化する細胞株M1においては、gp130の細胞内ドメイン近位部の133アミノ酸があれば、増殖停止、マクロファージへの分化、c-myb,c-myc発現抑制、junB,IRF1発現誘導、Stat3の活性化のすべての応答が認められたが、変異gp130を用いた実験から、Stat3の活性化とegr-1発現誘導を除くすべてのIL-6応答とが密接に関係することを示した。優性抑制型Stat3発現M1細胞株を用いた実験から、Stat3の活性化が、IL-6によるG1期での増殖停止、マクロファージへの最終分化、c-myb,c-mycの抑制に重要であるばかりでなく、Stat3がgp130の第2チロシン残基を含む領域に由来する増殖に向かうシグナルを負に制御していることを明らかにした。次にGCSFRとのキメラgp130受容体をIL-3依存性細胞株BaFに導入し、増殖、生存に必須なシグナルを解析した。細胞増殖には、gp130の第2チロシン残基に由来するシグナルと活性化されたStat3がともに必須であること、第2チロシンに由来するシグナル(おそらくSHP2-RAS-MARK)が細胞周期の進行に作用し、第3-6チロシンに由来するStat3がIL-3除去に伴うアポトーシスを阻害する役割をもつことを見い出した。2)Jak1のキナーゼ様ドメイン(JH2)に結合するものとしてStat5C末をクローニングした。Stat5がgp130のチロシンの有無にかかわらず活性化された際には、Jak1JH2-Stat5の直接の相互作用が重要であるとの結果を得た。
被子植物型ＮＤＨ複合体構築の進化的戦略

葉緑体NDH複合体とフェレドキシンの高親和性結合に関わるNdhSタンパク質を発見した。NDHはNAD(P) dehydrogenaseではなく、アンチマイシンA耐性のフェレドキシン依存プラストキノン還元酵素であることを明らかにした。またシロイヌナズナNDH複合体サブ複合体Aのアセンブリ過程を明らかにし、この過程に特異的に関わるアセンブリ因子を多数発見した。さらにゼニゴケのNDH複合体が、光科学系Iと超複合体を形成しないこと、また弱光下で葉緑体内のレドックスバランスの維持に機能することを明らかにした。本年度はシロイヌナズナのNDH複合体の構造、電子供与体サブユニット、アッセンブリーに関わる分子シャペロンについて重要な知見を得た。葉緑体NDH複合体は、Lhca5及びLhca6タンパク質を介して光化学系Iと超複合体を作るが、その過程は、NDH複合体を安定化させるのに重要であることを明らかにした。その機能は、強光下でさらに重要である。葉緑体NDH複合体の新規サブユニットCRR31、CRRJおよびCRRLを発見した。CRRJはJタンパク質、CRRLはJ-likeタンパク質であり、それぞれ膜貫通ドメインを有する。一方、CRR31はフェレドキシン結合部位を形成する光化学系IのサブユニットであるPsaEと構造が類似しており、NDH複合体のフェレドキシンとの親和性を高める機能があることを明らかにした。NDHはNAD(P)H dehydrogenaseではなく、フェレドキシン依存プラストキノン還元酵素(FQR)であることを提唱した。CRR6、CRR7はNDH複合体の蓄積に必須なストロマタンパク質であるが、これらがNDHのサブコンプレックスAのアッセンブリーに関わることを明らかにした。またC末に特異的な延長を持つシャペロニンサブユニット様タンパク質Cpn60 β4が、Cpn60複合体のサブユニットであり、NdhHのフォールディングに特異的に必要であることを明らかにした。ゼニゴケのNDH複合体遺伝子のノックダウンについては、技術的な問題で計画がやや遅れているが、葉緑体遺伝子のノックアウトも考慮に入れて、研究を継続している。本年度は、シロイヌナズナのNDH複合体のサブ複合体Aのアセンブリーに関する重要な知見を得て、さらにゼニゴケndhB遺伝子のノックアウト株の作出に成功した。NDH複合体はチラコイド膜に局在するが、そのサブ複合体Aのアセンブリーはストロマで完了することを明らかにした。またそのアセンブリーに必要な因子であるCRR6、CRR7を含むアセンブリー中間体を精製し、質量分析により、CRR41、CRR42の新規因子を含む複数のアセンブリー因子を同定した。またアセンブリー中間体として、NAI800、NAI500、NAI400を同定し、そこに含まれるタンパク質を同定した。アセンブリーは、この順番で進行し、最後にNdhNが取り込まれ、チラコイド膜でNdhLや他のサブ複合体と相互作用する。NdhH、NdhO、CRR41は、NAI500の成分で、さらなるアセンブリーの足場として機能する。CRR1はNdhKあるいはNdhM、CRR6とHCF101はNdhIのアセンブリーに機能する。ゼニゴケは陸上植物の進化の中で最も古く分岐し、陸上植物のNDH複合体の進化を探る上で、重要な材料である。ゼニゴケの葉緑体NDHが、シロイヌナズナのものと比較して低分子であり、おそらく光化学系1と超複合体を作らないことを示した。また、葉緑体形質転換技術を用いて、ndhBのノックアウトを行なった。ノックアウト株ではNdhMの蓄積量が激減し、NDH活性に起因するクロロフィル蛍光変化が消失していた。NDH複合体に欠損にも関わらず、ノックアウト株は正常な光合成を示した。この表現型は、被子植物のNDH複合体のノックアウトの表現型に良く似る。これまでのゼニゴケの葉緑体コード遺伝子ndhBの破壊により、雌性生殖器の形態異常が起きることを明らかにしている。この表現型は、想定したものとは幾分異なったので、NDH複合体の欠損が異常を引き起こすことを確認する必要がある。そこで、核コードのサブユニト遺伝子であるndhMのノックアウト株を作成し、同じ表現型を確認した。ゼニゴケの葉緑体NDHは、おそらく葉緑体のレドックス状態を調節することで、正常な雌性生殖器の形成に必須である。シロイヌナズナのNdhSは、NDH複合体と電子供与体であるフェレドキシンの高親和性結合に必須である。

NdhSのフェレドキシン結合面を形成する残基のうち保存性の高いものを選択し、塩基性アミノ酸から中性あるいは酸性アミノ酸に置換することで、Arg193が塩基性アミノ酸であることでフェレドキシン結合面の正電荷を保つことがフェレドキシンとの結合に重要であることを明らかにした。NDHは、他のフェレドキシン結合タンパク質同様に、静電的な結合でフェレドキシンを呼び込むことが明らかになった。CRR3は、機能未知のNDH複合体の蓄積に必要なタンパク質であったが、サブ複合体Bの蓄積に関わることが明らかになった。これまで抗体に問題があり、タンパク質としての機能解析が遅れていたが、今回、使用に耐えうる抗体の作成に成功し、CRR3を含むNDH複合体のアセンブリ中間体の候補を見いだした。葉緑体NDH複合体のアセンブリーについての重要な知見を得て、未知であったいくつかのアセンブリー因子の機能を特定した。また遅れていたゼニゴケのNDH複合体の逆遺伝学解析に、進捗があった。当初計画をおおむねクリアしていると自己評価する。25年度が最終年度であるため、記入しない。未知のCRR7の機能を解明する。NDH複合体のアセンブリーの律速要因を特定する。またフェレドキシンとの相互作用に関わるNdhSの機能をさらに詳細に行なう。ゼニゴケndhBノックアウト株の詳細な生理機能解析を行なう。またゼニゴケNDH複合体についての生化学解析を継続する。
斜入射配置高効率光学素子を用いた光分岐回路の試作と応用

光通信や光情報処理に有効な並列処理分野で期待される受動型光学部品として量産制を見込みやすいリソグラフィ技術に立脚したマイクロフレネルゾーンプレートを中心に次のような諸点での研究を行った.(1)斜入射配置多分岐ゾーンプレートアレイの設計・試作・特性評価:空間分割型で集束機能を持つリニアゾーンプレートアレイを直交し、2Dスポットアレイを構成し、高効率多分岐微小光学素子としての特性を光線追跡法により解析し、深紫外リソグラフィ法を用いた試作により高効率化を図った。さらに、半導体レーザを光源とする測定系により効率、光強度分布、結像スポット径などの基礎特性を測定、評価し、試作条件へフィードバックを図り、最適化を行った.(2)ガウシアンビーム強度分布を考慮した多分岐ゾーンプレートアレイの設計:試作:特性評価:半導体レーザの出射ビーム強度分布を考慮し、描画面積の大きさを変化させたゾーンプレートアレイを設計し、EB描画マスクと深紫外リソグラフィ法を用いた転写により試作し、アレイ化されたスポット強度の一様化と、結像スポット間の均一性を図り光分岐回路への適応の可能性を見いだした.(3)軟X線リソグラフィ法による高精細素子の試作:理化学研究所の協力を得て、パルス列YAGレーザ励起プラズマX線源を用いたX線リソグラフィ法による高精細素子の試作装置の開発とそれを用いた実験を開始し、X線の波長とレジストの露光特性、空間隙の影響、解像力などの基礎データを検出し、光学素子試作のためのS線源として有望であることを見い出した.(4)光電子集積回路用光クロックパルス列光学系の試作と設計:試作した多分岐結合用ゾーンプレートアレイと高速光パルスレーザ、及び光ファイバを用い、マルチポート化のための光遅延回路を構成する諸方式について比較検討し予備的実験を行った.(6)光並列処理用マルチビームジェネレータとしての基礎実験:試作した多分岐、結合用ゾーンプレートアレイを用い、高解像液晶と組み合わせたリアルタイムマッチドフィルタリングの基礎的検討を行い、応用の可能性を確かめた.光通信や光情報処理に有効な並列処理分野で期待される受動型光学部品として量産制を見込みやすいリソグラフィ技術に立脚したマイクロフレネルゾーンプレートを中心に次のような諸点での研究を行った.(1)斜入射配置多分岐ゾーンプレートアレイの設計・試作・特性評価:空間分割型で集束機能を持つリニアゾーンプレートアレイを直交し、2Dスポットアレイを構成し、高効率多分岐微小光学素子としての特性を光線追跡法により解析し、深紫外リソグラフィ法を用いた試作により高効率化を図った。さらに、半導体レーザを光源とする測定系により効率、光強度分布、結像スポット径などの基礎特性を測定、評価し、試作条件へフィードバックを図り、最適化を行った.(2)ガウシアンビーム強度分布を考慮した多分岐ゾーンプレートアレイの設計:試作:特性評価:半導体レーザの出射ビーム強度分布を考慮し、描画面積の大きさを変化させたゾーンプレートアレイを設計し、EB描画マスクと深紫外リソグラフィ法を用いた転写により試作し、アレイ化されたスポット強度の一様化と、結像スポット間の均一性を図り光分岐回路への適応の可能性を見いだした.(3)軟X線リソグラフィ法による高精細素子の試作:理化学研究所の協力を得て、パルス列YAGレーザ励起プラズマX線源を用いたX線リソグラフィ法による高精細素子の試作装置の開発とそれを用いた実験を開始し、X線の波長とレジストの露光特性、空間隙の影響、解像力などの基礎データを検出し、光学素子試作のためのS線源として有望であることを見い出した.(4)光電子集積回路用光クロックパルス列光学系の試作と設計:試作した多分岐結合用ゾーンプレートアレイと高速光パルスレーザ、及び光ファイバを用い、マルチポート化のための光遅延回路を構成する諸方式について比較検討し予備的実験を行った.(6)光並列処理用マルチビームジェネレータとしての基礎実験:試作した多分岐、結合用ゾーンプレートアレイを用い、高解像液晶と組み合わせたリアルタイムマッチドフィルタリングの基礎的検討を行い、応用の可能性を確かめた.光通信や光情報処理に有効な並列処理分野で期待される受動型光学部品として量産制を見込みやすいリソグラフィ技術に立脚したマイクロフレネルゾ-ンプレ-トを中心に次のような諸点での研究を行った。(1)斜入射配置型多分岐リニアゾ-ンプレ-トアレイマスクの設計:空間分割型で集束機能を持つリニアゾ-ンプレ-トアレイを組み合わせて2Dスポットアレイを構成し、高効率多分岐微小光学素子として有望なリニアゾ-ンプレ-トアレイマスクの特性を光線追跡法により解析し、具体的な数値を用いて最適設計を行った。(2)光多分岐リニアゾ-ンプレ-トマスクの試作:設計に基づいて現有のHeーCdレ-ザ(λ=325nm)を光源とするホログラフィ法とケミカルエッチング法によりリニアゾ-ンプレ-トアレイを試作し、波長変換による収差の除去の為の試作条件の検討を加えた。(3)深紫外リソグラフィ法による試作と高効率化:現有の重水素ランプを光源として利用したリソグラフィ法によりラメラ形状格子での高効率化をめざした転写条件の検出と同一基板上へ直交したゾ-ンプレ-トによるアレイ化をめざした。