hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腰部コンパートメント症候群に関する実験的研究

腰痛性間欠跛行の病態解明のため、慢性脊柱後弯モデルを作成し、腰椎部背筋群の筋内圧と筋血流の関係について検討した。【対象と方法】雑種成犬12頭(8-12kg、平均9.6kg)を用いた。全身麻酔下に側方アプローチにより第3から第5腰椎の椎体をAOプレートで固定し、後弯モデルを作成した。固定後の腰椎後弯角は、15.8±5.9°であった。術前(n=12)、術直後(n=12)、1週間後(n=4)、および1カ月後(n=5)に第4腰椎高位で腰背筋(軸上筋)の筋内圧と筋血流を測定した。筋内圧の測定にはMiller microtipcatheterを用いた。筋血流の測定は水素クラアランス法で行った。測定結果は分散分析法とポスト・ホックテストを用いて、統計学的に検討した。【結果】1.筋内圧:腰背筋の筋内圧(mmHg)は、術前8.6±7.6、術直後18.6±8.2、1週間後12.5±8.6、1カ月後12.0±5.3であった。術前の筋内圧と比較して、術直後の筋内圧は有意(p<0.005)に大きかったが、1週間後では有意差は認められなかった。2.筋血流:腰背筋の筋血流量(ml/min/100g)は、術前99.9±24.9、術直後74.8±13.1、1週間後83.0±29.0、1カ月後93.6±13.0であった。術前の筋血流と比較して、術直後の筋血流は有意(p=0.005)に低下していたが、1週間後では有意差は認められなかった。【考察】今回の研究から、腰背筋に対して後彎変形という静的な変化を与えた場合の筋内圧と筋血流量の変化は、一時的には筋内圧が上昇し筋血流量が現象するものの、その後は順応し回復してしまうことが判明した。腰椎後弯変形という静的異常状態のみでは持続的な腰背筋の筋内圧上昇や筋血流量低下はきたさない。臨床的研究で、腰椎後弯変形に伴う腰痛性間欠跛行の症例では、立位や歩行の負荷による腰椎部背筋群の持続性筋放電や易疲労性が認められている。したがって、腰痛性間欠跛行の病態には、脊柱の後弯化という静的因子に、さらに動的因子が深く関与していることが示唆された。
物質の自己組織化を用いたナノレベル無機/有機新しい複合材料の合成と光物性

本研究(=物質の自己組織化を用いたナノレベル複合材料の合成と光物性)では、ナノサイズ無機酸化物のメソポーラスクリスタル(MCM)のナノポアの中に有機系機能材料(即ち、高分子、色素など)の分子やクラスターをドープして、新しい複合光機能材料の作成法の確立と光物性の評価を中心とした基礎研究である。マトリックスとして、TEOS(TetraethylOrthosilicate)を、表面活性剤として、CnTMA(Tetramethyl Ammonium)とFeTMA(Ferrocenyltrimethylundecylammonium)などを用いて、ゾル-ゲル法で試薬の種類、濃度、溶液のpH、温度などを変化させることによりサイズの異なるナノポアを持つ自己組織化をしたSiO_2,V_2O_5,WO_3などのMCMを作製し、有機機能分子として、ポリジアセチレン(PDA)、フタロシアニンなどをSiO_2,V_22O_5,WO_3などのMCMのナノポアの中に入れ、物質の自己組織化を用いたナノサイズ複合材料の合成を試みた。透過電子顕微鏡(TEM)とX線回折などでサイズと構造を評価した。光吸収スペクトルでポリジアセチレン(PDA)、フタロシアニンなど機能分子の光物性を評価した。また、フタロシアニン機能分子をドープしたV_2O_5-MCM系において、ドープ量が増えると、アモルファス構造から結晶構造に相転移が起こることを観測した。
新たなゲノム機能調節機構の解明につながる好熱バチルスの制御因子Crhの解析

GK親株にhprK G268R変異のみを導入しiol遺伝子群が発現しなくなる原因がこの変異に他ならないことを確証するために、まず元来存在するhprK遺伝子を削除する必要がある。昨年度はこの遺伝子削除を進めたが、hprKの欠失により生育が低下するために、この変異株の作成に予定を上回る時間と労力を要した。また、hprK削除株においては、驚いたことに誘導物質の有無にかかわらずiol遺伝子群が完全に構成的に発現していることが判明した。この結果は、Crhのリン酸化がiol遺伝子群の抑制において必須であることを示唆する新たな発見でもある。さらに、このhprK削除株に野生型のhprKあるいはhprK G268R変異を導入し、機能の相補を観察しようと試みたが、プロモーターの選定が不適切であったためかこれを確認することはできなかった。そこで、来年度はまずこの相補実験の完成を第1目標とし、この達成によってもたらされる人工的なHPrKG268R変異株においてはiol遺伝子群が発現しなくなると予想されるので、この株においてCrhを破壊してiol遺伝子群の発現の回復を確認する。これによって、従来のカタボライト抑制ならびにCrhと相互作用する因子とCrhの第3機能との関連を理解できると予想している。一方、上記HPrK G268R変異+Crh破壊株においてCrh-Hisを発現させると、再びiol遺伝子群が抑制されるはずである。細胞内のCrh-Hisを精製して、リン酸化されP-Ser-Crh-Hisとなっていることを確認するとともに、細胞内クロスリンクによりP-Ser-Crh-Hisと相互作用する他のタンパク質因子を質量分析計によって同定して、Crhの第3制御機能に関わる「未知のパートナー」の特定に着手する。GKにおいてはhprKの欠失により生育が低下するために、この変異株の作成に予定を上回る時間と労力を要した。しかし、結果的に得られたhprK削除株においては、驚いたことに誘導物質の有無にかかわらずiol遺伝子群が完全に構成的に発現していることが判明した。hprK削除株においては、驚いたことに誘導物質の有無にかかわらずiol遺伝子群が完全に構成的に発現していることが判明した。さらに、このhp rK削除株に野生型のhprKあるいはhprK G268R変異を導入し、機能の相補を観察しようと試みたが、プロモーターの選定が不適切であったためかこれを確認することはできなかった。そこで、まずこの相補実験の完成を第1目標とする。次いで、この第1目標の達成によってもたらされる人工的なHPrK G268R変異株においてはiol遺伝子群が発現しなくなると予想されるので、この株においてCrhを破壊してiol遺伝子群の発現の回復を確認する。加えて、HPr、CcpAならびにMgsAについても同様に破壊し、影響を検討する。細胞内のCrh-Hisを精製して、リン酸化されP-Ser-Crh-Hisとなっていることを確認するとともに、細胞内クロスリンクによりP-Ser-Crh-Hisと相互作用する他のタンパク質因子を質量分析計によって同定する。これによって、Crhの第3制御機能に関わる「未知のパートナー」の特定に着手する。別の研究テーマの進展により、IolQと名付けた制御因子がパートナー候補として浮上しているので、これを仮想パートナーと見なした実験も並行して進める。

そこで、来年度はまずこの相補実験の完成を第1目標とし、この達成によってもたらされる人工的なHPrKG268R変異株においてはiol遺伝子群が発現しなくなると予想されるので、この株においてCrhを破壊してiol遺伝子群の発現の回復を確認する。これによって、従来のカタボライト抑制ならびにCrhと相互作用する因子とCrhの第3機能との関連を理解できると予想している。一方、上記HPrK G268R変異+Crh破壊株においてCrh-Hisを発現させると、再びiol遺伝子群が抑制されるはずである。細胞内のCrh-Hisを精製して、リン酸化されP-Ser-Crh-Hisとなっていることを確認するとともに、細胞内クロスリンクによりP-Ser-Crh-Hisと相互作用する他のタンパク質因子を質量分析計によって同定して、Crhの第3制御機能に関わる「未知のパートナー」の特定に着手する。GKにおいてはhprKの欠失により生育が低下するために、この変異株の作成に予定を上回る時間と労力を要した。しかし、結果的に得られたhprK削除株においては、驚いたことに誘導物質の有無にかかわらずiol遺伝子群が完全に構成的に発現していることが判明した。この結果は、Crhのリン酸化がiol遺伝子群の抑制において必須であることを示唆する新たな発見でもある。さらに、このhprK削除株に野生型のhprKあるいはhprK G268R変異を導入し、機能の相補を観察しようと試みたが、プロモーターの選定が不適切であったためかこれを確認することはできなかった。hprK削除株においては、驚いたことに誘導物質の有無にかかわらずiol遺伝子群が完全に構成的に発現していることが判明した。さらに、このhp rK削除株に野生型のhprKあるいはhprK G268R変異を導入し、機能の相補を観察しようと試みたが、プロモーターの選定が不適切であったためかこれを確認することはできなかった。そこで、まずこの相補実験の完成を第1目標とする。次いで、この第1目標の達成によってもたらされる人工的なHPrK G268R変異株においてはiol遺伝子群が発現しなくなると予想されるので、この株においてCrhを破壊してiol遺伝子群の発現の回復を確認する。加えて、HPr、CcpAならびにMgsAについても同様に破壊し、影響を検討する。
３７ローカスを用いた高精度ＤＮＡ鑑定法の構築とその実務への応用

常染色体上37ローカスの日本人におけるアレル頻度を明らかにした。D5S818、D19S433、F13B、FGAの4ローカスにおいて、新規なアレルを観察し、その塩基配列を決定した。また、染色体15番上に位置するPenta EとFESFPSが連鎖不平衡にあることが示唆された。そこで、FESFPSを除く36ローカスについて、シミュレーションにより二者間での血縁鑑定における尤度比の分布を評価し、血縁鑑定における対象ローカスの増加の有用性を検討した。このアレル頻度データをもとに、劣化試料のDNAタイピングを効率良く行えるよう7ローカスのマルチプレックスPCRをデザインした。昨年度までに終えた246人分の血液試料からのDNA調製およびそのタイピングに加え、本年度は110人分を行い、計356人の血液試料を本研究において使用した。しかしながら、本年度で追加したロットについては、ほぼ全ての試料について保存状態が不良であったとことが原因と考えられるDNAの劣化が著しかったことから、本研究において後の解析に用いるには不適当であると判断した。結果として、昨年度までに得られた結果を用いてアレル頻度表を作成するとともに、各種法医学的パラメーターを計算し、論文として発表した。計37の対象ローカスのうち、染色体15番上に位置するPenta EとFESFPSが連鎖不平衡にあることが示唆された。このため、2つのローカスのうちPD(Power of Discrimination,識別能)が低いFESFPSを除く計36ローカスにを用いたDNA鑑定が、従来法に比して優位なものとなるか否かについて検討するために、シミュレーションを用いた評価を行うこととした。1万組の親子および血縁の無い個人の36ローカスについてDNA型をアレル頻度に基づいて作成し、個人同定における存在確率分布、二者および三者間での親子鑑定における尤度比の分布、さらに二者間での同胞・半同胞鑑定における尤度比の分布を調べる事とし、現在シミュレーションのためのプログラミングを進めている。昨年度、本研究が計画以上に進展している事から、新たにABI社Minifilerを補完する高識別のローカスセットの有用性について提案したが、今年度においてローカスの選定とマルチプレックスPCRのデザインを行った。現在、PCR条件の検討を進めている。平成24年度においては、計175人分の血液サンプルについて、DNA抽出および市販の4つのDNAタイピングキット(Lifetechnologies社Identifiler、Promega社PowerPlex ESX17、PowerPlex CS7 custom、QIAGEN社HDplex)を用いて37ローカスのDNAタイピングを完了した。タイピングを行う中で、D5S818、D18S51、D19S433、F13B、FGA、Penta Eの6ローカスにおいて、これまでに報告の無かったアレルや報告例の少なかったアレルが認められた。そこで、これらのDNA断片をPCRにて増幅後クローニングし、塩基配列の確認を行った。その結果、D18S51・アレル29、D19S433・アレル9.2、Penta E・アレル19.4は既報のものと一致した。このうち、D18S51・アレル29、D19S433・アレル9.2は、日本人においての報告は無く、本研究が始めてである。また、D5S818・アレル6、F13B・アレル9c、FGA・アレル21.1は新規なDNA配列をもつアレルであることを明らかにした。現在までに得られた計175サンプルからのデータについて、PowerSTAT ver 2.1ソフトウェアを用いて法医学的パラメータの計算を行った。対象とした37ローカスのなかでSE33は最も高い識別力を示し、F13Bは最も低かった。さらに、GENEPOPソフトウェアにより同一染色体上に位置しているローカスが遺伝的に独立であるか否かについて検討したところ、第15染色体上のFESFPSとPenta Eとの間で連鎖不平衡にあることが推察された。京都大学大学院医学研究科法医学講座にて保管されていた法医解剖由来血液試料を用いて、常染色体上計37ローカスの日本人におけるアレル頻度を調べた。タイピングを行う中で、D5S818、D18S51、D19S433、F13B、FGA、Penta Eの6ローカスにおいて、これまでに報告の無かったアレルや報告例の少なかったアレルが認められ、その塩基配列を明らかにした。そこで、FESFPSを除く36ローカスについて、シミュレーションを用いた二者間での血縁鑑定における尤度比の分布を評価を行い、血縁鑑定における対象ローカスの増加の有用性が示唆された。

このアレル頻度データをもとに、市販タイピングキットMinifilerのローカスを補完しつつ、日本人の個人鑑定に有用な7ローカスを選定し、劣化試料のDNAタイピングを効率良く行えるようデザインした。ヒト肝癌細胞株HepG2由来のDNAを本キットに供すると、すべてのローカスで良好な結果が得られたのに対し、アフリカミドリザル腎細胞株COS7由来のDNAでは、有意なシグナルは観察されなかったことから、ヒト由来DNAを選択的に検出可能であることが示唆された。法医解剖にて採取された劣化試料を本キットに供すると、幾つかのローカスで有意なシグナルが得られたことから、今後の劣化DNA試料の解析において新たな一手段となり得ることが示された。医歯薬学/社会科学・法医学2年次における研究達成目標は、全ての血液試料(当初予定300人)からのDNA調製を終え、全ての試料について3つのDNAタイピングキットによるタイピングの完了することであった。現在までに、試料の劣化により本研究に不適当と判断したサンプルも含め、計356人からの血液試料について、DNA調製および全てのローカスについてタイピングに供した。劣化試料を除く175人分の試料からのタイピング結果をもとにアレル頻度分布を作成し、さらに法医学的パラメーターを算出して論文として発表した。現在は、本データをもとにした、多ローカスを用いたDNA鑑定の評価のためのシミュレーションプログラムの作成に着手した段階である。従って、本研究は既に3年次の行程に進んでおり、当初の計画以上に進展していると考える。研究計画においては健常人より血液試料の提供を受ける予定であったが、京都大学大学院医学研究科・医の倫理委員会より承認を得られたことから、京都大学大学院法医学講座にて保管されていた法医解剖由来血液試料を用いることとした。これにより計画予定の300人分の血液試料をほぼ確保することができた。しかしながら、いくつかの試料については採取時に既に腐敗していたと思われるものや、保存期間中の劣化等に起因すると思われる不完全なDNAタイピング結果が得られた。すなわち、対象ローカスの一部もしくは全体について、PCRによるDNA断片の増幅が不十分であったり全く行われないケースが認められた。本研究においては、部分的に得られたDNAタイピング結果は使用せず、全37ローカスでタイピングが完了した試料のみを以降の解析に供することとした。研究計画における平成24年度の目標は、200人分の血液試料からのDNA抽出と、Identifiler、PowerPlex ESX17、PowerPlex CS7 customの3キットを用いたDNAタイピングの完了であった。一方、これまでに246人分の血液試料からのDNA調製を行い、HDplexを含めた4キットによるDNAタイピングを終えることができた。その結果、前述の理由から246人分の結果のうち175人分の試料について目的とするデータの採取を完了した。さらに現在までに得られた175人分のデータについて、種々のパラメーターの計算や連鎖不平衡の有無について検討した。低頻度もしくは新規と思われるアレルの塩基配列を調べたところ、日本人において始めて認められたアレルや全く新規な配列をもつアレルを確認することができた。以上のことより、全体として当初の計画以上に進展していると判断した。
Ballistic contractionによる筋出力の準備と調整に関する研究

本研究ではballistic contractionによる筋出力量の準備と調整について,反応時間(筋放電開始時間)を利用して時間的側面から検討するとともに,効果器からの求心性情報が筋出力の準備や調整に影響を与えるかどうかを以下の2つの主な実験によって検討した.【実験I】各被験者の最大等尺性肘屈曲筋力を基に発揮筋力の目標値(20,40,60,80%MVC)を設定し,被験者の発揮する張力と共にオシロスコープの両面上にライン表示した.被験者は,warning signalの呈示後与えられるLEDの点灯を合図にできるだけ早く(ballisticに)目標値に筋出力を合わせる課題を行った.Foreperiodは,25秒の間を0.5秒刻みでランダム順に与えた.同じ条件下で,foreperiodの間のバイブレーターによって主働筋に振動刺激を与える実験併せて行った.【実験II】実験Iと同様の方法で行ったが,実験IIでは80%MVCを発揮している状態から各目標値(0,20,40,60%MVC)に発揮筋力を合わせる課題を行った.【結果及び考察】Premotor time(筋放電開始時間,PMT)と筋出力量(20,40,60,80%MVC)との関係は既に筆者らが報告しているとおり,ballisticな筋力発揮時には発揮筋力が大きくなるほどPMTが増大することが確認された.また,foreperiodとの関係については2秒ではPMTが大きく,foreperiodが長くなるにつれてPMTは短縮したが,4秒をこえると逆にわずかに増大する傾向に示した.また,筋出力量が大きくてもforeperiodが長ければ比較的短い潜時で筋放電が出現し,十分な準備時間があれば大きな筋出力でも素早く発揮できることを示唆している.さらに,foreperiod中に振動刺激を主働筋に与えて,筋出力のpreparationに求心性情報がどれほど影響力を持っているのかを検討したが,本研究のような課題動作の場合にはほとんどその影響が見られず,脳内プログラムによって準備・制御されていることが窺えた。実験IIについては現在分析を進めているところである.本研究ではballistic contractionによる筋出力量の準備と調整について,反応時間(筋放電開始時間)を利用して時間的側面から検討するとともに,効果器からの求心性情報が筋出力の準備や調整に影響を与えるかどうかを以下の2つの主な実験によって検討した.【実験I】各被験者の最大等尺性肘屈曲筋力を基に発揮筋力の目標値(20,40,60,80%MVC)を設定し,被験者の発揮する張力と共にオシロスコープの両面上にライン表示した.被験者は,warning signalの呈示後与えられるLEDの点灯を合図にできるだけ早く(ballisticに)目標値に筋出力を合わせる課題を行った.Foreperiodは,25秒の間を0.5秒刻みでランダム順に与えた.同じ条件下で,foreperiodの間のバイブレーターによって主働筋に振動刺激を与える実験併せて行った.【実験II】実験Iと同様の方法で行ったが,実験IIでは80%MVCを発揮している状態から各目標値(0,20,40,60%MVC)に発揮筋力を合わせる課題を行った.【結果及び考察】Premotor time(筋放電開始時間,PMT)と筋出力量(20,40,60,80%MVC)との関係は既に筆者らが報告しているとおり,ballisticな筋力発揮時には発揮筋力が大きくなるほどPMTが増大することが確認された.また,foreperiodとの関係については2秒ではPMTが大きく,foreperiodが長くなるにつれてPMTは短縮したが,4秒をこえると逆にわずかに増大する傾向に示した.また,筋出力量が大きくてもforeperiodが長ければ比較的短い潜時で筋放電が出現し,十分な準備時間があれば大きな筋出力でも素早く発揮できることを示唆している.さらに,foreperiod中に振動刺激を主働筋に与えて,筋出力のpreparationに求心性情報がどれほど影響力を持っているのかを検討したが,本研究のような課題動作の場合にはほとんどその影響が見られず,脳内プログラムによって準備・制御されていることが窺えた。実験IIについては現在分析を進めているところである.
傾斜機能層を利用したハイブリッド表面改質による高強度バイオマテリアルの創製

ハイドロキシアパタイト(HAp)粒子を用いたショットピーニング,HApプラズマ溶射,HAp粒子を用いたショットピーニング後にHAp溶射を施した生体適合チタン合金(Ti-6Al-4V ELI)に対して軸荷重疲労試験を実施した.その結果,各処理材とも未処理材と疲労強度と比較すると大きな差異は認められなかった.従来,溶射を施すことで疲労強度が低下することが報告されてきたが,本研究では疲労強度が低下することがほとんどなかった.破面を観察すると,応力振幅500 MPa以下にて疲労試験を実施した試験片全ての破面上に内部き裂の発生を示すFish-eyeが確認されため表面処理の疲労強度に及ぼす影響は少ないと考えられる.また,内部き裂の起点となる欠陥の大きさが試験片により様々であり,定性的にみると疲労寿命が短かった試験片,すなわち疲労試験開始後すぐに破断した試験片の内部き裂が大きい傾向があった.そこで,内部き裂発生起点の大きさが疲労寿命に影響を及ぼしていると考え,内部き裂の大きさと疲労寿命の関係を明らかにするため内部き裂起点部の大きさおよび試験応力から応力拡大係数範囲を計算した.その結果,応力拡大係数範囲の値が小さくなると疲労寿命が増加する傾向が得られた.したがって,本研究で使用したチタン合金(Ti-6Al-4V ELI)の軸荷重疲労特性は材料表面の状態より材料内部に存在する欠陥に大きく影響されることが分かった.アコースティックエミッション(AE)法を用いて溶射皮膜のはく離挙動と疲労寿命の関係を明らかにすることも当初の計画に含んでいたが,今後の検討課題とし,溶射材の疲労特性の更なる解明に繋げていく予定である.本研究では,ハイドロキシアパタイト(HAp)溶射皮膜を有する高疲労強度複合バイオマテリアルの創製を目的として,チタン合金に対してHAp溶射を施す前にHAp粒子を用いたショットピーニングを施してチタンとHApの中間の性質を有する傾斜機能層の形成を試みた.その結果,チタン合金にHApが拡散したと考えられる,チタンとHApが混在する層が確認された.また,界面の基材(チタン合金)表面には著しい硬さの上昇が確認され,従来の溶射法よりも高い圧縮残留応力が生起していた.実験室・大気中において超高サイクル域におよぶ回転曲げ疲労試験を実施した結果,従来の溶射法に比べてやや疲労強度が低下する結果となった.従来の溶射法では,基材を粗面化させることで皮膜と基材の剥離を抑制するために溶射の前処理としてブラスト処理を施しているが,本研究ではブラスト処理後にHAp粒子を用いたショットピーニングを施している.これにより従来の溶射法よりも基材の表面粗さが改善されたため溶射皮膜と基材の界面強度が低下し,皮膜が疲労過程中において容易に剥離することで界面からき裂が発生して疲労強度の低下に繋がったと考えられる.溶射を施す前にHAp粒子を用いたショットピーニングを施した試験片の疲労試験後の破面を走査型電子顕微鏡(SEM: Scanning electron microscope)を用いて観察した結果,疲労き裂は溶射皮膜と基材の界面より発生していた.したがって,溶射を施した材料の界面強度は,その疲労強度に大きな影響を及ぼすことが確認された.チタンおよびHApが混在する層は確認できたが,溶射の前にHAp粒子を用いたショットピーニングを施すことで疲労強度は改善されていない.したがって,疲労強度を改善させる適切な処理条件を模索中であることからやや遅れていると判断する.平成28年度より引き続き,ハイドロキシアパタイト(HAp)粒子を用いたショットピーニング材,HAp溶射材,HAp粒子を用いたショットピーニング後にHAp溶射を施した材料について応力繰返し数10^9におよぶ回転曲げ疲労試験を実施し,超高サイクル域の疲労試験データの取得を行った.その結果,各種試験片ともS-N曲線に明瞭な折れ点が現れる疲労限度型のS-N特性を示した.各試験片の疲労限度を比較すると,HAp粒子を用いたショットピーニング材の疲労限度が最も改善した.これは,ショットピーニングにより被処理面に高い圧縮残留応力が生起し,さらには加工硬化も生じたためと考えられる.一方,HAp溶射材およびHApピーニング後にHAp溶射を施した材料については,疲労限度は未処理材と比較してほぼ同程度の値を示し,大きな改善効果は認められなかった.HAp溶射材については前処理としてブラスト処理を施しており,これにより基材表面近傍に圧縮残留応力の生起および加工硬化は生じるが同時に基材表面が粗面化する.この粗面化した凹部よりき裂が容易に発生することで疲労強度の改善効果が得られなかったものと考えられる.HApピーニング後にHAp溶射を施した材料については,予めブラスト処理により粗面化した基材表面粗さがHApピーニングを施して改善されてしまったことでHAp溶射皮膜と基材の密着強度が低下したため疲労強度の改善効果が得られなかったと考えられる.また,アコースティックエミッション(AE)法より各種試験片の回転曲げ疲労破壊挙動の解明を試みたが,回転曲げ疲労試験では試験片が回転するためAEセンサの取り付けが困難であった.そこで,試験片の軸方向に引張圧縮の負荷を与える軸荷重試験においてAE信号の取得を試みた結果,チタン合金の疲労き裂の発生をAE法を用いて捉えることが出来た.AE法により基材であるチタン合金のき裂発生の信号を取得することに成功したが,溶射皮膜のはく離を表すAE信号については未だ検出できていない.

したがって,HAp溶射材およびHApショットピーニング後にHAp溶射を施した材料の疲労破壊挙動をAE法により解明できていないことからやや遅れていると判断する.ハイドロキシアパタイト(HAp)粒子を用いたショットピーニング,HApプラズマ溶射,HAp粒子を用いたショットピーニング後にHAp溶射を施した生体適合チタン合金(Ti-6Al-4V ELI)に対して軸荷重疲労試験を実施した.その結果,各処理材とも未処理材と疲労強度と比較すると大きな差異は認められなかった.従来,溶射を施すことで疲労強度が低下することが報告されてきたが,本研究では疲労強度が低下することがほとんどなかった.破面を観察すると,応力振幅500 MPa以下にて疲労試験を実施した試験片全ての破面上に内部き裂の発生を示すFish-eyeが確認されため表面処理の疲労強度に及ぼす影響は少ないと考えられる.また,内部き裂の起点となる欠陥の大きさが試験片により様々であり,定性的にみると疲労寿命が短かった試験片,すなわち疲労試験開始後すぐに破断した試験片の内部き裂が大きい傾向があった.そこで,内部き裂発生起点の大きさが疲労寿命に影響を及ぼしていると考え,内部き裂の大きさと疲労寿命の関係を明らかにするため内部き裂起点部の大きさおよび試験応力から応力拡大係数範囲を計算した.その結果,応力拡大係数範囲の値が小さくなると疲労寿命が増加する傾向が得られた.したがって,本研究で使用したチタン合金(Ti-6Al-4V ELI)の軸荷重疲労特性は材料表面の状態より材料内部に存在する欠陥に大きく影響されることが分かった.アコースティックエミッション(AE)法を用いて溶射皮膜のはく離挙動と疲労寿命の関係を明らかにすることも当初の計画に含んでいたが,今後の検討課題とし,溶射材の疲労特性の更なる解明に繋げていく予定である.2017年度は,まず疲労強度を改善する適切な処理条件を見つける.回転曲げ疲労試験および軸荷重疲労試験を実施し,荷重負荷様式による疲労特性の違いを調べる.また,疲労試験中におけるHAp溶射皮膜と基材の剥離をアコースティックエミッション法を用いて検出し,破断に至るまでのき裂の進展挙動を調査する.軸荷重疲労試験により,試験片軸方向に引張圧縮の繰返し荷重を与えて各種試験片について疲労試験データを取得し,これまでに取得した回転曲げ疲労試験の結果と比較して荷重様式による疲労強度改善率の変化を調べる.また,疲労試験中におけるHAp溶射皮膜と基材のはくり離をAE法により検出し,破断に至るまでのき裂の進展挙動を調査する.さらには擬似体液中などの体内環境を模擬した状況下で疲労試験を実施する.アコースティックエミッション用の装置やセンサが特注で製造に時間がかかり,2016年度に納品が間に合わなかったことが理由である.今年度はハイドロキシアパタイトの溶射を外注することがなかったため次年度使用額が生じてしまった.次年度は試験荷重方式を変えた疲労試験を行うために新たに試験片を作製し,これにハイドロキシアパタイトの溶射するための外注費として使用することを考えている.アコースティックエミッション用の装置やセンサを購入するために使用することが既に決定している.
意思決定の基準をセット・利用する脳内機構

意思決定とは、複数の選択肢から、ベストを選択する高次脳機能である。我々は、意思決定の際に、最適な選択をすべく、文脈や状況に応じて、基準を調節している。しかし脳の中で、どのようなメカニズムで、その基準が設定され、利用されているかは、よくわかっていなかった。そこで、本研究では、申請者がとりくんできた、意思決定の迷いを検出するための行動課題を改良し、迷い(確信度)の上流・下流に位置する基準を、別個に操作する実験パラダイムを開発した。その結果、意思決定の内部変数のゆらぎから、各試行間の確信度のばらつきを、さらに、確信度の時系列構造から、各試行間の意思決定の基準の変化を予測することができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。意思決定とは、複数の選択肢から、ベストを選択する高次脳機能の結果である。我々は、最適な選択をすべく、状況やコンテクストに応じて、意思決定の基準を調節している。しかし、その基準が、どのように設定され、利用されているかは、良くわかっていない。本年度は、霊長類が、意思決定において、迷いを、どのように検知して、どんな適応行動に結びつけているかを明らかにするために、サルとヒトの実験を並行して、精査した。まず、申請者自身が確立した、サルの実験系において、視覚刺激を提示して、二者択一の判断をさせるか、その判断を逃避してもよいというオプトアウトの選択肢を与えると、視覚刺激が曖昧になればなるほど、サルはオプトアウトすることが明らかになっている。さらに、オプトアウト課題を改良して、サルに二者択一の知覚判断課題をさせた後、その確信度を問うwagering課題を採用した結果、視床枕のニューロン活動は、知覚の確信度(迷いの逆)を反映していることが分かり、それは、知覚判断の基準からの距離によって、説明できることが分かった。次に、ヒトの心理実験において、主観的な自信の程度を、レーティングさせると、正解時とエラー時において、異なる心理物理関数が得られることが分かった。この性質も、知覚判断の基準からの距離によって、説明できることが分かった。意思決定には、迷いがつきものだが、その程度によって、基準が更新されうるエビデンスも得た。当初の計画どおり、サルとヒトの実験を並行してできた。これまでの知見を踏まえて、神経生理実験を進める。
減数分裂特異的に相同染色体間の接着を媒介するメカニズムとその制御

シナプトネマ複合体は減数第一分裂前期特異的に染色体上に形成される高次構造で、その際凝縮した相同染色体同士がその全長に渡って密着し相同染色体間で遺伝情報の交換を促進する。シナプトネマ複合体は細胞周期が第一分裂中期に移行するに従い速やかに解離するがその制御機構の多くは不明であった。本研究ではその制御において、主要な細胞周期調節キナーゼであるDDK(Dbf4依存性Cdc7キナーゼ)、ポロキナーゼ、CDK1キナーゼが協調的に機能することを示した。また、シナプトネマ複合体の解離に伴い体細胞分裂期型相同組換え機構が再活性化することを明らかにした。減数分裂を通じて染色体数は半減し、遺伝的多様性が増幅され配偶子(精子、卵)が形成される。特に第一分裂の前期において、父方由来と母方由来の染色体(相同染色体)が全長にわたって密着し遺伝情報を交換することは、減数分裂に必須の過程である。この相同染色体対合を支える複雑な染色体構造をシナプトネマ複合体と呼ぶ。シナプトネマ複合体形成と解離の制御機構はよく分かっていない。本研究において、私はシナプトネマ複合体が減数第一分裂期における染色体分配に先立ち迅速に分解される機構についての解析を行っている。これまでの結果により、シナプトネマ複合体の分解反応が細胞周期依存的キナーゼのネットワークにより制御されていることが示唆された。とりわけDDK (Dbf4-dependent Cdc7 kinase)とPoloキナーゼの相互作用がその制御の鍵を握ることを示唆する遺伝的データを得た。具体的には、DDKとPoloの相互作用に影響を与える種々のdbf4変異を作成し、DDKとPoloの相互作用の強度がシナプトネマ複合体の分解に与える影響を体系的に調べた。その結果、DDKとPoloの物理的相互作用がシナプトネマ複合体の分解制御の鍵を握ること、その相互作用強度がDDKのリン酸化レベルの重要なモジュレーターであることが明らかとなった。以上の結果により、シナプトネマ複合体の分解がPoloによるDbf4のリン酸化により制御されている可能性が強く示唆された。DDKがシナプトネマ複合体の分解制御に関与していることを明確に示すことができた。また、DDKの制御をつかさどるリン酸化反応を分子的に理解しつつある。PoloとDbf4の直接的相互作用がDbf4のリン酸化反応及びシナプトネマ複合体の分解に重要であることを示した。さらにDbf4の効率的なリン酸化に必須な部位を同定した。シナプトネマ複合体は減数第一分裂前期特異的に染色体上に形成される高次構造で、その際凝縮した相同染色体同士がその全長に渡って密着し相同染色体間での遺伝情報の交換を促進する。その中で中核的役割を果たすのがDbf4のリン酸化である。まずDbf4のリン酸化ははポロキナーゼとの直接的相互作用を通じて誘導される。さらにDbf4はCDK1によってもポロキナーゼと重複的にリン酸化を受ける。減数分裂で第一分裂前期から中期に移行する過程でポロキナーゼ、およびCDK1の活性調節を担うサイクリンの発現誘導が起こることから、これらのキナーゼの活性上昇がシナプトネマ複合体の解離を細胞周期の進行と結びつける分子的基盤と考えられる。また、減数第一分裂前期の終了から中期にかけて起こるシナプトネマ複合体の解離に伴い、体細胞分裂期型相同組換え機構が素早く再活性化することを見出した。減数分裂期の前期を通じて、相同組換えの開始を促すDNAの二重鎖切断が継続的に起こっていること、DNAの二重鎖切断が完全に修復されないと染色体分配に伴いゲノムの恒常性が著しく損なわれることから、減数第一分裂中期直前に起こる体細胞分裂期型組換え機構の活性化は染色体分配前にDNA傷害を完全に修復し切るためのメカニズムかも知れない。DDKの制御とDbf4のリン酸化について、そのリン酸化部位の正確な特定と、そのリン酸化がDDKの活性に及ぼす影響を明らかにするとともに、DDKとPoloがどのような機構を通じてシナプトネマ複合体の分解を促進するのか、その実態の解明に取り組んで行く予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
タンパク質膜挿入・膜透過に関与する糖脂質MPIaseと標的タンパク質との相互作用

膜タンパク質の膜挿入は根本的な部分ではすべての生物において保存されている。大腸菌においては、シグナル認識粒子SRPやタンパク質膜透過チャンネルSecYEGに依存して膜挿入が進行する経路と、これらに依存しないで進行する経路が存在する。YidCは、ミトコンドリアや葉緑体にもホモログが存在し、タンパク質膜挿入に重要な役割を果たす。YidCの結晶構造が報告され、その構造に基づきYidCの作用機構が提唱されているが、その機能については今なお不明な点が多い。申請者はタンパク質膜挿入の再構成系を確立し、膜挿入に必須の糖脂質MPIase(Membrane Protein Integrase)を発見した。さらに、この再構成系を用いてYidC機能を解析したところ、基質膜タンパク質の量が少ないときはMPIaseのみに依存して膜挿入するが、基質膜タンパク質量がMPIaseやYidCよりも多いときはYidCにより膜挿入効率が数倍上昇することを示した。この結果は、MPIaseとYidCが直接相互作用することを示している。YidCに強く依存する膜タンパク質とあまり依存しない膜タンパク質が報告されている。これらの膜タンパク質の膜挿入に関して再構成系で調べたところ、いずれの場合も膜挿入にはMPIaseが必須でありことが判明した。これらの結果は、まず膜タンパク質はMPIaseと相互作用して膜挿入反応が進行し、その後YidCに基質が受け渡されて膜挿入が完了することを強く示唆している。YidCの依存性が弱い膜タンパク質に関しては、MPIaseだけで膜挿入が十分に進行し、YidC機能が必要ないことが明らかとなった。YidCによる膜挿入促進は、SRP/SecYEGに依存する場合もしない場合も同様に観察された。27年度が最終年度であるため、記入しない。膜タンパク質の膜挿入や分泌タンパク質の膜透過は、根本的な部分ではすべての生物において保存されている。タンパク質膜透過チャンネルSecYEGはタンパク質膜挿入、膜透過のどちらにおいても中心的役割を果たす。YidCは、ミトコンドリアや葉緑体にもホモログが存在し、タンパク質膜挿入に重要な役割を果たすが、その機能については今なお議論が分かれている。タンパク質膜挿入、膜透過の分子機構を明らかにするため、申請者はそれらの再構成系を確立し、膜挿入に必須の糖脂質MPIase(Membrane Protein Integrase)を発見した、MPIaseはSecYEGと相互作用しSecYEGの二量体構造に影響を与えることを明らかにした。本年度はYidCとMPIaseの相互作用に着目して研究を進めた。その結果、基質膜タンパク質の量が少ないときはMPIaseのみに依存して膜挿入するが、基質膜タンパク質量がMPIaseやYidCよりも多いときはYidCにより膜挿入効率が数倍上昇した。この現象は、枯草菌由来のYidCでも大腸菌由来のYidCでも観察された。さらに、YidCの膜内部に存在する比較的親水的な空洞内に変異が生じたとき、YidCによる促進効果が無効となることも判明した。YidCによる膜挿入促進は、SecYEGに依存する反応でも観察された。このことは、MPIaseーYidC複合体はSecYEG複合体とも直接相互作用して膜挿入反応を触媒している可能性がある。MPIaseからYidCへと流れる膜挿入機構を提唱することができ、これまで議論の分かれていたYidCの役割に決着をつける結果が得られたため「おおむね順調に進展している」とした。

MPIaseとYidC、MPIaseとSecYEGという、タンパク質膜挿入・膜透過に重要な相互作用の詳細は、現在のところ大部分が不明なままである。これら相互作用の詳細について解析を進める。27年度が最終年度であるため、記入しない。
柏原代数に付随するq-頂点作用素のN点関数について

1990年頃京都大学数理解析研究所の柏原氏により発見された結晶基底の理論と、1991年にロシアの数理物理学者フレンケルとレシェティヒンにより発見されたq-頂点作用素の理論は量子群、格子模型、共形場理論などに特に大きな影響を及ぼした。申請者は、結晶基底を記述するために柏原氏により導入された柏原代数に対しq-頂点作用素の類似物を定義しその2点関数が、いわゆる量子R行列と一致することを示した。申請者の目的としては、2点関数のみならず、Nが2より大きい場合にN点関数の具体的な記述を与えるということがあった。申請者は、まず、柏原代数に対するq-頂点作用素の双対的な描写として現れる、変形された量子群の結晶基底の構造をリー環sl_2の場合に明らかにした。そこでは、変形された量子群の結晶基底が、道空間表示としうものを用いて、最も単純な2次元アファイン結晶のテンソル積のアファイン化の無限直和の形で表されることを示した。これは、フレンケルとレシェティヒンのq-頂点作用素の理論を用いて、京都大学の神保氏らによって解析されたXXZ模型の場合の結晶基底による描写のある種の極限に相当することが分かった。これらをもとにして、N点関数の具体的な記述に対しては、R行列の積に関係したものであるという予想が立つが、これは今後の大きな課題である。R行列の解析は、現在なお世界中の多くの研究者達が追求する大きなテーマであり、量子R行列が柏原代数に付随したq-頂点作用素と深い関係をもつということは、量子R行列に新しい解釈を与えたと言え、他のR行列の解析に役立つものと期待できる。
強相関チアジルラジカルの光・電流応答

環状チアジルラジカルの磁気特性や光物性、電気物性を研究した。BDTDAと呼ばれるラジカル分子の光物性を調べたところ、ITO|BDTDA(300nm)|Alなる光学セルが、バイアス電圧なしで巨大な過渡光電流を見せることを見出した。この起源であるが、「BDTDAはラジカルであるという電子構造の特殊性と自分自身の分極に助けられながら、電極界面で効率よく光電荷分離を起こす。BDTDAのLUMOはAlのフェルミ準位よりも高いため、電荷分離によって生じた電子はAl電極に即座に吸収され、ITOとAlの仕事関数の差によってITO側まで移動する。」を結論した。このメカニズムの面白さは、過渡電流は外部回路を通る界面から界面への電流であるため、有機半導体の最大の弱点である移動度の低さや化学的安定性は問題にならない点である。またこの機構を見れば明らかなように、過渡光電流発現に有機層内部の導電性は必要ない。つまり電極界面で電荷分離さえ生じれば、有機層内部を絶縁体に置き換えても同様の過渡光電流を観測できる。このモデルに従って過渡電流生成に特化した、電荷分離層と絶縁分極層からなる二層膜セルを作製した。電荷分離層=ZnPcとC60の共蒸着膜、絶縁分極層=有機ポリマーPVDFとすることにより、予想通りBDTDAのものに匹敵する大きな過渡電流や交流電流が生じ、また絶縁分極層の物質を取りかえて誘電率を制御することによって、過渡光電流の大きさを2ケタ以上変化させることに成功した。NT_3(GaCl_4)は、チアジルラジカルらしい3次元的な分子ネットワークをもつ結晶構造中に電荷が異なる4分子が存在し、室温でも電荷秩序状態にある。この系は顕著な非線形伝導を室温でも示すが、高電場によってこの電荷秩序が部分的に融解して高伝導になったためと推察している。最近、岸田(名大)らは、負性抵抗現象から電流発振を引き出すための電気回路を提案したが、NT_3(GaCl_4)もこれによって安定な発振を見せることが分かった。さらに試料に振動電流を印加しながらEPRを計測したところ、この影響を直接EPRシグナル上に観測することができた。このような計測は我々が知る限り初めての例で、本研究では有機伝導体中を電流がどのように流れるかといった極めて基本的な問題に対して、分子論的な知見を得られる。さらに本研究では、非磁性のGaCl_4をEPRアクティブなFeCl_4イオンに部分置換したNT_3(GaCl_4)_<1-x>(FeCL_4)_xを合成した。xの値は10%程度であった。この結晶に電流を印加したところ、EPRのレスポンスはNT_3(GaCl_4)のものとまったく異なり、電流による熱発生で単純に説明できることが分かった。これは対イオン上が電流パスとなっていないためであると解釈している。」を結論した。
ヒト胆癌肝および肝癌細胞における上皮成長因子リセプターと組織学的分化度の研究

ヒト肝細胞癌について, 1.ヒト肝の再生,増殖,腫瘍形成と密接な関与が考えられているEGF受容体の面からと, 2.DNAplcidyの面から検討を加えた.1.EGF受容体検索;対象は肝細胞癌12例で,良性胆のう疾患6例を正常対照とした.精製細胞膜分画と^<127>I-EGFを用いた解析により,肝癌組織12例中10例,非癌及び正常肝組織の全てにEGF受容体が検出され解離定数(×10^<-10>M)は肝癌,非癌,正常肝でそれぞれ90±40(Mean±SD), 8.5±5.7,9.9±4.5であり,総結合能(Fu/mg蛋白)はそれぞれ20.8±17.5,51.4±50.9,116.2±38.9であった.従来,肝癌組織においては,非癌部に比して, EGF受容体の発現が低下していると報告されているが,非癌部に比して癌部で増加している症例がみられ,興味がもたれた.2.フローサイトメトリーによるDNAploidy検索:対象はヒト肝癌14例で癌部と非癌部をそれぞれコラゲナーゼにより単離細胞とし, No〓idetP-40シリンジングにより裸核とし,エタノールで固定し, propidion codineにて染色を行いフローサイトメトリー(EAcS40)にてDNAヒストグラムを作製し, DNAploidyを検索した.未分化なものにPolyploidyを多く認めた.Euploidyを呈した6例全例単結節型であったが, Aneuploidy群とPolyploidy群では一定の傾向を認めなかった.Stage分類では, Fuploidyを呈した大半は進行度の低いもので, Aneuploidy又はPolyploidyを呈したものは進展したstageのものが多かった.今後データーを整現し, EGF受容体と組織型や病期との関係を明らかにしたい.ヒト肝細胞癌について, 1.ヒト肝の再生,増殖,腫瘍形成と密接な関与が考えられているEGF受容体の面からと, 2.DNAplcidyの面から検討を加えた.1.EGF受容体検索;対象は肝細胞癌12例で,良性胆のう疾患6例を正常対照とした.精製細胞膜分画と^<127>I-EGFを用いた解析により,肝癌組織12例中10例,非癌及び正常肝組織の全てにEGF受容体が検出され解離定数(×10^<-10>M)は肝癌,非癌,正常肝でそれぞれ90±40(Mean±SD), 8.5±5.7,9.9±4.5であり,総結合能(Fu/mg蛋白)はそれぞれ20.8±17.5,51.4±50.9,116.2±38.9であった.従来,肝癌組織においては,非癌部に比して, EGF受容体の発現が低下していると報告されているが,非癌部に比して癌部で増加している症例がみられ,興味がもたれた.2.フローサイトメトリーによるDNAploidy検索:対象はヒト肝癌14例で癌部と非癌部をそれぞれコラゲナーゼにより単離細胞とし, No〓idetP-40シリンジングにより裸核とし,エタノールで固定し, propidion codineにて染色を行いフローサイトメトリー(EAcS40)にてDNAヒストグラムを作製し, DNAploidyを検索した.未分化なものにPolyploidyを多く認めた.Euploidyを呈した6例全例単結節型であったが, Aneuploidy群とPolyploidy群では一定の傾向を認めなかった.Stage分類では, Fuploidyを呈した大半は進行度の低いもので, Aneuploidy又はPolyploidyを呈したものは進展したstageのものが多かった.今後データーを整現し, EGF受容体と組織型や病期との関係を明らかにしたい.
量子サイバネティクスにおける量子推定理論の新たな展開

量子推定理論とは,測定を介して観測者が物理系から取り出せる情報の限界を非可換統計学の観点から厳密に研究する分野である.本研究の目的は,量子推定理論におけるこれまでの理論的研究成果を,主として研究計画DO1「光子量子回路による量子サイバネティクスの実現」の研究代表者である竹内繁樹氏の研究グループとの共同研究を通じて実験的に検証すると同時に,その過程で得られる様々なノウハウ・研究成果を量子情報操作/制御の基盤技術として量子情報システムに組み込むことで,測定を介した量子系のフィードバック制御方法を確立し,量子情報科学の発展に寄与することにある.本年度は,光子の偏光方向の適応的推定実験を系統的に行い,研究代表者の先行研究である適応的最尤推定法の強一致性および漸近有効性(J. Phys. A: Math, Gen., 39(2006)12489)を世界で初めて実験的に検証することに成功した.まず,光子の偏光方向を定める半波長板の設定値θを推定する適応的推定実験において,光子数n=300の段階で,推定値の分布が理論的に予測される正規分布に,設定値θ=0,30,60,78.3(deg)のいずれにおいても十分収束していることがカイ2乗検定で確認できた.引き続き,推定値の期待値と分散の区間推定を行ったところ,分散についてはいずれの設定値においても,信頼水準90%という厳しい水準の信頼区間に理論値(量子Fisher情報量の逆数)が入っていることが確認できた.一方,期待値については,真値が信頼水準90%の信頼区間に入っているか,もしくは最大でも0.04(deg)以内のずれに収まっていた.実験系の設定精度が±0.2(deg)であることを考慮すると,以上の結果は,働て高い精度で理論予想を実験的に検証できたことを意味する.量子推定理論とは,測定を介して観測者が物理系から取り出せる情報の限界を非可換統計学の観点から厳密に研究する分野である.本研究の目的は,量子推定理論におけるこれまでの理論的研究成果を,主として研究計画DO1「光子量子回路による量子サイバネティクスの実現」の研究代表者である竹内繁樹氏の研究グループとの共同研究を通じて実験的に検証すると同時に,その過程で得られる様々なノウハウ・研究成果を量子情報操作/制御の基盤技術として量子情報システムに組み込むことで,測定を介した量子系のフィードバック制御方法を確立し,量子情報科学の発展に寄与することにある.本年度は,研究代表者が先行研究で明らかにしたCramer-Rao型下限の操作的意味づけの実験的検証に向けて,適応的推定方式の数値実験的検討を行った.まず,光子の偏向方向の推定問題に対して適応的推定法を用いた場合,最尤推定量が一致性および漸近有効性を示すという理論結果を数値的に確認した.引き続き,観測データから偏向角およびその分散を推定した場合の挙動を区間推定法を用いて解析し,サンプル数と繰り返し数の積が一定(15万回)という条件の下で最適なサンプル数を見積もった.この結果,実験的に実現可能な条件下で,量子推定理論が導出する推定方式の最適性が検証できそうであることが明らかとなった.現在,竹内グループの量子光学実験も着々と準備が進んでおり,近い将来,検証実験が軌道に乗るものと期待される.量子推定理論とは,測定を介して観測者が物理系から取り出せる情報の限界を非可換統計学の観点から厳密に研究する分野である.本研究の目的は,量子推定理論におけるこれまでの理論的研究成果を,主として研究計画DO1「光子量子回路による量子サイバネティクスの実現」の研究代表者である竹内繁樹氏の研究グループとの共同研究を通じて実験的に検証すると同時に,その過程で得られる様々なノウハウ・研究成果を量子情報操作/制御の基盤技術として量子情報システムに組み込むことで,測定を介した量子系のフィードバック制御方法を確立し,量子情報科学の発展に寄与することにある.本年度は,光子の偏光方向の適応的推定実験を系統的に行い,研究代表者の先行研究である適応的最尤推定法の強一致性および漸近有効性(J. Phys. A: Math, Gen., 39(2006)12489)を世界で初めて実験的に検証することに成功した.まず,光子の偏光方向を定める半波長板の設定値θを推定する適応的推定実験において,光子数n=300の段階で,推定値の分布が理論的に予測される正規分布に,設定値θ=0,30,60,78.3(deg)のいずれにおいても十分収束していることがカイ2乗検定で確認できた.引き続き,推定値の期待値と分散の区間推定を行ったところ,分散についてはいずれの設定値においても,信頼水準90%という厳しい水準の信頼区間に理論値(量子Fisher情報量の逆数)が入っていることが確認できた.一方,期待値については,真値が信頼水準90%の信頼区間に入っているか,もしくは最大でも0.04(deg)以内のずれに収まっていた.実験系の設定精度が±0.2(deg)であることを考慮すると,以上の結果は,働て高い精度で理論予想を実験的に検証できたことを意味する.
腸内細菌叢由来代謝物測定系の確立と臨床応用

腸内細菌由来のコリン代謝産物は、心血管疾患を含む多くの病態と関連していることが明らかになりつつあるが、多くの代謝物の中で日本人で重要な物質は何か、それが疾患予知因子となりえるかについては明らかでない。本研究では、(1)複数分子の同時測定系の確立、(2)地域住民を対象にしたコホート検体の測定、(3)測定値と心血管疾患ならびに動脈硬化指標との関連について解析を行い、複数の分子を選択し重みづけによる疾患尺度を創出する。日本人によるエビデンスを構築することにより、わが国における個人の疾患リスクや予後予測、ハイリスク者の特定などが可能になると期待される。