hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
動物モデルによる生体リズム異常の病態発生と治療の研究

A.時差症候群モデルとトリアゾラム(TZ)の位相変位作用。(1)恒暗条件下で自由継続しているラットの自発運動・飲水の概日リズムの種々の位相で、TZ5mgを腹腔内の1回注射しリズムの位相変位を計測して位相反応曲線(PRC)を作製した。これはハムスタ-のPRCと異なり、注射時刻によってリズム位相変位作用が有意に変化するという結果ではなかった。(2)12:12の明暗サイクルの位相を急に6時間前進させ、その移行期の異なる5時点でTZ5mgを腹腔内に1回注射し、自発運動・飲水・体温・睡眠の各リズムの再同調日数を計測した。すべての行動指標に共通して再同調日数を短縮または延長する注射時点は見いだせなかった。これらの結果はTZのリズム位相変位作用に種差があるか、計測ケ-ジの種類による差異があることを示す。B.季節性感情障害(SAD)の概日リズム異常モデルと高照度光照射。(1)短日で照度の低い冬季に相当する明暗条件下では、他の季節に相当する明暗条件下にくらべ、ラットの自発運動・飲水の概白リズムの位相は後退し、活動期の長さが変った。これらの変化は内因性周期の長い個体で著しいことを確めた。このような季節性変化は人間でも同様であるとすれば、SADでは冬にリズム位相が後退し睡眠期の延長が起るものと推論した。(2)冬の日出、日没に相当する短日明暗条件の明期開始時または終了時に一致させて高照度光パルスを照射してもラットのリズム位相は僅かしか変化しなかった。SADの高照度早期照射のタイミングにならって明期開始3時間前に照射するとリズム位相は数時間前進した。従ってSADの早期照射の際にも同様な位相前進が起ると推論した。(3)ラツトの松果体、精巣を摘除しても行動概日リズムの季節性変化や高照度光に対する反応に大差がないことから、SADの発現にメラトニン、テストステロンはあまり重要な役割を演じていないと推論した。1.サーカディアン・リズム位相前進・後退モデルに対する高照度光照射の効果.環境明暗サイクルの周期を同調可能な範囲内で,24時間から短縮すると,ラット行動リズムの位相は明暗サイクルに対し後退し,延長するとリズム位相は前進する.行動は睡眠,自発運動,飲水,体温を計測した.今年度は基礎的検討として明暗サイクル周期の最適条件を求め,後退モデルでは23時間20分,前進モデルでは28時間であることを確めた.更に後退モデルでは短日にするとリズム位相後退が一層著しくなることを認めた.これは冬期うつ病のモデルと見なし得る. 500010000ルックスの高照光を3060分,サーカディアン・リズムの種々の位相で照射して,リズム位相がどう変化するかを検討中である. 63年度の中期までに後退モデルについての実験が終了する予定である.2.時差モデルに対するトリアゾラムの再同調促進効果. 12:12時間に明暗サイクルの位相を急に6時間前進させ,ラット行動リズムが再同調するまでの日数を指標とした.明暗サイクルの移行期の種々の時刻にトリアゾラムを1回注射して再同調に要する日数がどう変るかを検討し,もっとも短くする投与時刻を検討中である. 63年度中期にこの実験が完了する予定である.予備的検討ではトリアゾラムの最適投与量が5mg/ラットであることが判明した.

トリアゾラム注射によって体温が45°C一過性に低下し,これがサーカディアン・リズムの位相変位に重要なのではないかと思われる興味深い知見を得て,現在検討中である.1.サーカディアン・リズム位相後退モデルに対する高照度光照射の効果。環境明暗サイクルの周期を同調可能な範囲内で、24時間から短縮すると、ラット行動(睡眠、自発運動、飲水)や体温リズムの位相は明暗サイクルに対して後退し、短日にすると更に後退する。これは冬期うつ病のリズム位相後退モデルとみなすことができる。このモデルで2000および9000ルックスの高照度光を1時間照射して、リズム位相の変化を検討した。明期末期に照射するとリズム位相は後退したが、明期初期の照射では予期したリズム位相前進が認められなかった。これは背景となる明暗サイクルの照度が100ルックスで、既に位相変位作用の頂値に達していたため更に高照度の光を照射しても効果がなかったと推定された。そこで背景照度を5ルックスに減じた実験を現在実施中である。2.時差モデルに対するトリアゾラムの再同調促進効果。12:12時間の明暗サイクルの位相を急に6時間前進させ、ラットの行動リズムが再同調できるまでの日数を指標とし、明暗サイクルの移行期の種々の時刻にトリアゾムラ5mgを1回腹腟内注射して、注射時刻が再同調日数をどう変えるかについて検討した。注射時刻によって2再同調日数は変ったが、自発運動、飲水、体温についてそれぞれ異なる結果であった。恒常暗の条件下で自由継続するリズムの種々の位相で、トリアゾラム5ngを1回注射し、注射位相とリズム位相変位の大きさとから位相反応曲線を作製した。しかし注射位相によってリズム位相変位が有意に変化するという結果は得られなかった。Turekらがハムスターで報告しているトリアゾラムの効果とは、我々のラットの結果が異なるので、同じゲッシ類でも種差があることが判明した。人間もラットも概日リズム調節の原則は共通するという視点に立って、季節性感情障害(SAD)のラットによるモデルを作り、自発運動・飲水の行動概日リズムの日長の変化による光周性と高照度光パルスに対する反応性を検討した。1.短日で照度の低い冬季に相当する実験室明暗条件下では、他の季節に相当する明暗条件下にくらべ、ラット行動の概日リズムの位相は後退し活動期の長さが変った。これらの変化はリズムの内因性周期の長い個体で著しかった。このような季節性変化が人間でも同様に起るとすれば、SADでは冬季にリズム位相が後退し、活動期の短縮ー睡眠期の延長(過眠)が起るであろうと推論した。2.冬季の日出、日没に相当する短日明暗条件の明期開始時または終了時に一致させて、高照度光パルスを照射しても、ラット行動概日リズムの位相は僅かしか変化しなかった。しかしSADの高照度光早朝照射のタイミングをまねて短日の明期開始3時間前に高照度光パルスを照射すると、ラットの行動概日リズムの位相は数時間前進した。この位相前進効果は明期の長さが時刻軸に対して非対称性に延長したことによるもので、高照度光パルスは位相前進の速さを促進するものとの結果を得た。SADの高照度光早朝照射でも同様な位相前進が起るものと推論した。3.ラットでは松果体、精巣を摘除しても、行動概日リズムの光周性変化や高照度光パルスに対する反応性に差異がないことから、SADの発現にメラトニン、テストステロンはあまり重要でないと推論した。
子宮収縮の調節におけるカリウムチャンネル膜電位制御機構の役割

子宮収縮は平滑筋細胞の膜電位の変化によりカルシュウム(Ca)が細胞内へ流入し起こる。そこで膜電位制御の主体と推察されるカリウム(K)チャンネルの電気生理学的特性について検討した。まず、酵素コラゲナーゼを用いて妊娠ラット子宮平滑筋層から細胞を単離する方法を確立し、単離した細胞にパッチクランプ法を応用し子宮平滑筋Kチャンネル電流の解析を行った。全細胞記録により比較的大きな外向きK電流が得られた。30秒以上持続する電流と立ち上がりが速く50ミリ秒で減衰してしまう電流の2種類が記録された。これらの電流は減衰時定数と電位依存性により、遅延性矩形電流と一過性外向き電流であると考えられた。前者は20mMのテトラエチルアンモニウムにより阻害され、活動電位の再分極相を形成する電流と考えられた。遅延性矩形電流は2種類(IKrおよびIKs)が知られているが阻害剤であるE-4031とIndapamideに対する反応性より子宮で観察されるのはIKsであった。一方、一過性外向き電流は2mMの4-アミノピリジンにより阻害されることより神経細胞で観察されるA電流と考えられ、活動電位の発生を抑制していることが推測された。単一チャンネル記録では細胞内のCa濃度に依存して開閉するCa activatedK channelが記録された。単一コンダクタンスは約250pSと大きく、maxi-K channelとみなされた。細胞が収縮した後に開き、膜電位を過分極させ収縮を終息させると推測された。しかしながら今回の実験では内向き整流電流の分離同定は困難であった。以上から少なくとも3種類のKチャンネルが相互に働き、膜電位を変化させ子宮収縮を制御していると考えられた。また、非選択性陽イオンチャンネルと思われる電流も記録され、別の膜電位制御機構あるいはCaチャンネル以外のCa流入機構の可能性が示唆された。まず、本実験の第一段階である酵素コラゲナーゼ・プロテアーゼを用いた妊娠ラット子宮平滑筋縦走筋層から細胞を単離する方法を確立した。高純度コラゲナーゼ・プロテアーゼ処理を2コース、高利力価コラゲナーゼ処理を3コース施行することにより組織深部より損傷の少ない細胞の単離が可能となった。これによりイオンチャンネル電流の記録がよりノイズの少ないものとなった。単離した細胞に通常のパッチクランプ法(全細胞記録法)を応用したところ、比較的大きな外向きカリウム電流が得られた。細胞により徐々に立ち上がり30秒以上持続する比較的大きな電流と立ち上がりがきわめて速く50ミリ秒で減衰してしまう電流の二種類が記録された。これらの電流は減衰時定数と電位依存性により、遅延性矩形波電流(Delayed rectifier電流)と一過性外向き電流(A電流)であると分離同定された。従来の輪走筋層の細胞と比較すると縦走筋層の細胞ではA電流の比率が低く、約10%の細胞にしか存在しないかあるいは電流密度が非常に小さいことが判明した。しかしながら膜電位制御を行っていると考えられる内向き整流カリウムチャンネル電流の分離同定は困難であった。そこで、通常のパッチクランプ法にかわり、現在はニスタチンを用いたPerforated Patch Clamp法を使い同電流の単離に着手している。同実験法は細胞内環境の維持が容易であることより、β刺激剤をはじめとする各種薬剤の効果を観察するのに適しており、またカリウム電流では報告もないため同時に検討を進めている。昨年確立した酵素コラゲナーゼ・プロテアーゼを用いた妊娠ラット

子宮平滑筋縦走筋層から細胞を単離する方法を用いて、子宮筋におけるカイウムチャンネル電流の分離同定とその解析を行った。通常のパッチクランプ法(全細胞記録法)により二種類の電流が記録された。これらの電流は減衰時定数と電位依存性により、遅延性矩形波電流(Delayed rectifier電流)と一過性外向き電流であると同定された。遅延性矩形波電流は20mMのテトラエチルアンモニウム(TEA)により阻害され、活動電位の再分極相を形成する電流と考えられた。一過性外向き電流は2mMの4-アミノピリジン(4-AP)により阻害されることより神経細胞で観察されるA電流と考えられ、活動電位の発生自体を抑制していることが推測された。単一チャンネル記録(Inside-out-patch法)では細胞内のカルシウム濃度に依存して開閉するCa activatedK channelが記録された。単一コンダクタンスは約250pSと比較的大きく、このチャンネルはmaxi-K channelの性質を持っていた。このチャンネルは細胞が収縮した後に開き、膜電位を過分極させ収縮を終息させるのではないかと考えられた。以上からこれらのカリウムチャンネルが相互に働き、膜電位を変化させ子宮収縮を制御していると思われた。現在はβ刺激剤をはじめとする各種薬剤の効果を検討している。この実験中に非選択性陽イオンチャンネルと考えられる電流も記録されており、別の膜電位制御機構あるいはカルシウムチャンネル以外のカルシウム流入機構の可能性があり同時に実験を進めている。子宮収縮は平滑筋細胞の膜電位の変化によりカルシュウム(Ca)が細胞内へ流入し起こる。そこで膜電位制御の主体と推察されるカリウム(K)チャンネルの電気生理学的特性について検討した。まず、酵素コラゲナーゼを用いて妊娠ラット子宮平滑筋層から細胞を単離する方法を確立し、単離した細胞にパッチクランプ法を応用し子宮平滑筋Kチャンネル電流の解析を行った。全細胞記録により比較的大きな外向きK電流が得られた。30秒以上持続する電流と立ち上がりが速く50ミリ秒で減衰してしまう電流の2種類が記録された。これらの電流は減衰時定数と電位依存性により、遅延性矩形電流と一過性外向き電流であると考えられた。前者は20mMのテトラエチルアンモニウムにより阻害され、活動電位の再分極相を形成する電流と考えられた。遅延性矩形電流は2種類(IKrおよびIKs)が知られているが阻害剤であるE-4031とIndapamideに対する反応性より子宮で観察されるのはIKsであった。一方、一過性外向き電流は2mMの4-アミノピリジンにより阻害されることより神経細胞で観察されるA電流と考えられ、活動電位の発生を抑制していることが推測された。単一チャンネル記録では細胞内のCa濃度に依存して開閉するCa activatedK channelが記録された。単一コンダクタンスは約250pSと大きく、maxi-K channelとみなされた。細胞が収縮した後に開き、膜電位を過分極させ収縮を終息させると推測された。しかしながら今回の実験では内向き整流電流の分離同定は困難であった。
遺伝子タギング法による糸状菌セルラーゼ遺伝子発現制御因子の同定とその機能解析

1.ClbR高発現株における分泌タンパク質の同定及び転写解析olbR高発現株のセクレトーム解析を行い、ClbR制御下で転写が活性化される遺伝子群の中でもその生産量に違いがあることを明らかにした。転写解析でも同様にClbR高発現によるセルラーゼ遺伝子への影響が異なることを見出し、ClbRが他の因子と協調的に機能する可能性があることを示した。2.Yeasttwohybrid法を用いたClbRと相互作用する因子の探索既知の糖質加水分解酵素遺伝子の転写活性化因子とClbRパラログからClbRと相互作用する因子を探索し、ClbRと相同性42%のパラログ(ClbR2)を単離した。遺伝子破壊株を用いた転写解析より、ClbRとClbR2はセルロース性基質を誘導剤とした際に、同一経路を介してセルラーゼ遺伝子の経路特異的転写活性化因子ManRを制御し、セルラーゼ遺伝子の発現に寄与することを明らかにした。3.ClbRの機能ドメイン解析C末端側から順次欠損した変異体を用いた解析からC末端側105aa内に転写活性化能を有することを示した。GFP融合タンパク質として発現させた各変異体の局在を観察した結果、推定DNA結合ドメイン内に核移行シグナルが存在することが示唆された。ClbRと同手法により,T-DNA挿入遺伝子破壊ライブラリからセルラーゼ遺伝子発現に関与する因子をスクリーニングし,新たに2株のセルラーゼ遺伝子発現制御因子欠損候補株を単離した。前年度及び本年度の成果よりClbRが他の因子と協調的に機能することが示唆されたため、本年度はClbRの相互作用因子の解析を中心に研究を進めた結果、ClbR2を単離し、ClbRとClbR2がmanRの制御に関与するという新たな知見を得た。ClbRのDNA結合特性は明らかには出来なかったが、本年度の成果よりClbRのターゲット遺伝子の候補を新たに特定出来、さらにClbR単独ではDNAに結合できない可能性を見出すことが出来た。ClbRの機能ドメイン解析及び、新たなセルラーゼ遺伝子発現制御因子の単離については当初の計画通り進展した。ClbRのDNAへの結合様式の解析はセルラーゼ遺伝子プロモータだけでなくmanRプロモータに対しても行う必要がある。またClbRとClbR2の両因子を混合してEMSA法を実施したり、クロマチン免疫沈降法を行うことにより両因子が同一DNA領域に結合するかどうかを明らかにしていく。ClbRの機能ドメイン解析に関しては引き続き行い、加えてClbR2も同様に解析することによりセルラーゼ遺伝子発現におけるClbR-ClbR2の活性化機構について検証する。現在酵母ツーハイブリッド法によりClbR2と相互作用する因子や、T-DNAタギングを利用したスクリーニングにより単離した新たなセルラーゼ遺伝子発現制御因子の候補が取得されているため、これらの解析も進めていくことによりセルラーゼ遺伝子発現制御機構の包括的な理解を目指す。我々は多種のセルラーゼ系酵素を分泌するAspergillus aculeatusのセルラーゼ・ヘミセルラーゼ遺伝子の発現制御機構を解明することを目指している。これまでにT-DNAタギングを利用したスクリーニングによりFIII-avicelase遺伝子(cbhI)の発現を制御する新奇なZn(II)_2Cys_6型転写因子様タンパク質Cellulose response regulator ClbRを同定した。本研究はClbRの詳細な機能解析を進めることを目的とする。1遺伝学的解析clbR破壊株および高発現株の各種セルラーゼ遺伝子発現解析と酵素活性測定を行い,ClbRの制御下にある遺伝子を特定した。またClbRはセロビオース・セルロースシグナル特異的なセルラーゼ・ヘミセルラーゼ遺伝子誘導発現に関与していることを示した。2ClbRのDNA結合様式の解析ClbRとその制御下にあるcbhIプロモータとの結合を調べるため,大腸菌で発現させ,部分精製したMalE融合ClbRを用いてEMSAを行った。しかし特異的な結合は検出されなかった。ClbRは複数の遺伝子発現誘導経路を介したセルロース応答機構に関与し,他の転写因子と協調的に作用していることが遺伝学的解析より示唆されている。従ってClbRが単独ではDNAに結合出来ない可能性が考えられる。またClbRの活性化の必要性なども考えられるため今後はin vivo実験系で検証していく。3ClbRの細胞内局在観察C末端にGFPを融合したClbRを発現する株を作製・蛍光観察を行い,セルラーゼ誘導条件下で核に局在していることを明らかにした。4新奇セルラーゼ遺伝子発現制御因子の探索ClbRと同様に,T-DNA挿入による遺伝子破壊ライブラリからセルラーゼ遺伝子発現に関与する因子をスクリーニングし,新たに2株のセルラーゼ遺伝子発現制御因子欠損候補株を単離した。

遺伝子破壊株を用いた転写解析より、ClbRとClbR2はセルロース性基質を誘導剤とした際に、同一経路を介してセルラーゼ遺伝子の経路特異的転写活性化因子ManRを制御し、セルラーゼ遺伝子の発現に寄与することを明らかにした。3.ClbRの機能ドメイン解析C末端側から順次欠損した変異体を用いた解析からC末端側105aa内に転写活性化能を有することを示した。GFP融合タンパク質として発現させた各変異体の局在を観察した結果、推定DNA結合ドメイン内に核移行シグナルが存在することが示唆された。ClbRと同手法により,T-DNA挿入遺伝子破壊ライブラリからセルラーゼ遺伝子発現に関与する因子をスクリーニングし,新たに2株のセルラーゼ遺伝子発現制御因子欠損候補株を単離した。clbR遺伝子破壊及び高発現実験,ClbRの細胞内局在解析は計画通り達成できた。一方,EMSAによるClbR-DNA結合解析についてはH23年度中に結論を得ることが出来なかった。しかし,clbRの遺伝学的解析よりClbRは他の転写因子と相互作用していることや間接的にセルラーゼ遺伝子の発現を制御していることが推測され,新たな可能性を見出すことが出来た。以上より,計画はおおむね順調に進展していると評価した。前年度及び本年度の成果よりClbRが他の因子と協調的に機能することが示唆されたため、本年度はClbRの相互作用因子の解析を中心に研究を進めた結果、ClbR2を単離し、ClbRとClbR2がmanRの制御に関与するという新たな知見を得た。ClbRのDNA結合特性は明らかには出来なかったが、本年度の成果よりClbRのターゲット遺伝子の候補を新たに特定出来、さらにClbR単独ではDNAに結合できない可能性を見出すことが出来た。ClbRの機能ドメイン解析及び、新たなセルラーゼ遺伝子発現制御因子の単離については当初の計画通り進展した。当初の研究計画通りClbRの機能解析を継続し,セルラーゼ遺伝子発現制御機構の一端を解明する。ClbRの部分欠失変異株を用いたドメイン解析,ClbRの翻訳後修飾の解析を実施し,ClbRの活性化機構について検証する。H23年度中に明らかに出来なかったClbR-DNA結合特性はin vivo実験系であるクロマチン免疫沈降法により引き続き解析する。また今回得られた知見を活かし,既知の転写因子との相互作用や間接的なセルラーゼ遺伝子発現制御への関与についても検討する。加えて,引き続きT-DNAタギングを利用した新奇制御因子のスクリーニング及びH23年度に取得した候補株の解析を進め,更なるセルラーゼ遺伝子発現誘導に関与する因子の同定を目指す。ClbRのDNAへの結合様式の解析はセルラーゼ遺伝子プロモータだけでなくmanRプロモータに対しても行う必要がある。またClbRとClbR2の両因子を混合してEMSA法を実施したり、クロマチン免疫沈降法を行うことにより両因子が同一DNA領域に結合するかどうかを明らかにしていく。ClbRの機能ドメイン解析に関しては引き続き行い、加えてClbR2も同様に解析することによりセルラーゼ遺伝子発現におけるClbR-ClbR2の活性化機構について検証する。
高温・超高圧実験条件の高信頼化と新しいダイヤモンド合成反応に関する共同研究

1.日中超高圧技術の比較検討日中間で形状の異なるアンビルを比較し、二段の斜面を持つ中国型アンビルでは、日本で使われている単純な形のものよりも、アンビル先端面のサイズに対してより大きな立方体圧力空間を形成できる。その空間のサイズを基準に考えれば圧力発生効率は単純型の概ね90%程度であることが判った。一方力学安定性(blow-out防止効果)が優れ、合理的である。これら二種類のアンビルの有効な利用に関するノウハウを蓄積した。2.炭化物の分解による新しいダイヤモンド生成反応の解明(1)SiCからのダイヤモンド生成条件を検討し、溶媒金属中のSi濃度が増加するとSiCの分解が鈍るという平衡論的な状況を明らかにした。(2)またSiが不純物としてダイヤモンドに含まれることも判った。(3)B4Cも金属溶媒中で分解してダイヤモンドを晶出させることを見出し、生成ダイヤモンドを詳しく評価した。(4)3d,4d,5d金属炭化物は前記炭化物に比して金属溶媒中で炭素を遊離し難い。TiCからFe3Cまでの3d炭化物について系統的な実験により遊離炭素の晶出(ダイヤモンド生成)の難易を明らかにした。3.ダイヤモンド中の金属元素不純物の分析Si、Ni,Co,Mnの含有されることを既に調べたが、この研究期間では更にFeの含有濃度が1ppm以下、Crは更に少なくZrは0.1ppm程度であることを、放射光利用蛍光X線法とLAM-ICP質量分析法によって明らかにした。4.国際賞の受賞:平成4,5年度及び平成7-9年度に採択されたこの研究を軸として行った日中学術交流を理由の一つとして、96年度、中国政府友誼賞を研究代表者が受賞した。研究目的のうち、ダイヤモンド生成融剤(3d遷移金属、または合金)と共存下の各種炭化物の分解可能性については、筑波大側で3d、4d、5d元素炭化物は上記融剤(溶融状態)では分解されないことを、また成都側ではB_4Cが分解可能なことを見出した(学会発表、葉利、羅湘捷、丁立業:高圧物理学報、増刊、1995、10-12)。本課題の主要炭化物、SiCについては筑波大で、融剤中のSi濃度と分解可能なSiCの量との関係、限界Si濃度など熱力学(平衡溶液論)の観点から炭素遊離反応を解明した(W.Li and M.Wakatsuki:Proc.15th AIRAPT Int.Conf.Warsaw,1995)。このカウンタパートとして成都側では溶融金属融剤中のSiの微視的状態を論じ、ダイヤモンド生成反応を解析した(こう清泉、こう立、洪時明:高圧物理学報、1995)。2名の招聘と3名の派遣を行って研究結果(途中経過を含む)の相互報告と討論を実施し、新しいダイヤモンド生成反応を検討した。その結果分解できる炭化物の具備すべき条件、融剤と炭化物形成元素と炭素の疑3元状態図の持つべき特徴などについてかなり明確な抽像が得られた。平成7年11月に筑波大を会場として開催された第二回日中交流高圧力シンポジウム(日中科学技術交流協会主催、筑波大側全メンバー及び成都側洪時明分担者出席)も相互討論の場に利用した。なお、3名の派遣の機会に、既に成都側に提供してあった高温・超高圧装置(ダイヤモンド合成装置)における温度、圧力制御系の動作の確認をも行った。更に、ダイヤモンドまたは炭素系物質を中心とする新材料の応用と研究開発に対するニーズや基礎研究に対する期待なども調査した。黒鉛及びダイヤモンドと金属(融剤)が起こす素反応の理解と制御法探索(即ち本課題の発展)への期待は大きく感じられた。1.炭化物分解によるダイヤモンド生成過程の解析・評価

当初SiC分解過程の詳細な調査を予定していたが、既に確認していたB_4Cの分解によるダイヤモンド生成実験が成都で急速に発展したので、主力はB_4Cに振り向けた。SiCについては次年度に補充する。Ni_<70>Mn_<25>Co_5よりもFe_<55>Ni_<29>Co_<16>合金によって、より効率よく分解できることが解った。関連して、中国でよく使われるNi_<70>Mn_<25>Co_5合金融剤を多くのソースから集め、組成を調査した。2.ダイヤモンドの不純物評価B_4Cから合成したダイヤモンドは青黒色の粉末で、X線回折では異常な特徴はない。成都側分担者を招聘した際にカソードルミネッセンスも観察した。多量のホウ素が固溶していると考えられる。3.アンビルの形状による圧力発生特性の比較・検討分担者を招聘し、両国のアンビル形状と圧媒体の違いによる圧力発生特性の差異について、高圧空間内の圧媒体の流動及び圧力校正の二点について、共同実験を行った。更に圧媒体自体の特性評価も実施中である。なお、本年度の研究結果は、3月中旬に研究者を成都へ派遣し、共同で解析・評価を行った。4.中国政府から「友誼賞」を受賞この共同研究(国際学術研究として採択2度)を軸とした学術交流活動(渡航10回、交流先20ヶ所以上)が評価され、9月27日、1996年度友誼賞を研究代表者が受賞した。友誼賞は中国の経済、科学技術、教育、文化等の発展に対して突出した功績のある外国人専門家に与えられ、外国人に対する最高の栄誉とされている。1.炭化物からのダイヤモンド生成反応:(1) B_4Cを炭素源とするダイヤモンドの生成を既に見出していたが、生成条件ならびに構造と物性を詳細に評価した。ESRによるスピン濃度は2×10^<18>cm^<-3>と高く、ラマンシフトはブロードでやや低波数側に移動している。高濃度固溶ホウ素(>1%)の特徴を備えたものであった。炭素空孔及び窒素と関連する局所構造も考察した。(成都)。(2)周期表に沿って、TiC、VC及びCr_3C_2からの生成を試み、VとCrの炭化物から生成を確認した。(成都)。更にMn_xC (Mn_3CMn_5C_2)とFe_3Cからの生成も試み、多量の遊離炭素(黒鉛)の生成が認められたが、ダイヤモンドはFe_3Cの場合に極めて僅かに確認されただけであった。(筑波)。(3)ダイヤモンド(遊離炭素)生成機構を検討した。一連の3d元素炭化物に関しては、Tiは炭素との結合力が強いため、Tiを含む溶媒の炭素溶解度が高いこと、一方、MnとFeの炭化物は、炭素量が少ないことによって、いずれの場合も高温下の溶媒中で炭素が過飽和にならないと想定される。他方、SiとBはCとの結合力は強いが、金属中では炭素を置換する原子として働くので、SiまたはBの含有が溶媒中の炭素溶解度をむしろ低下させると期待される。これが炭素量の少ないB_4Cでも容易にダイヤモンドが晶出する機構と考えられ、今後の課題の一つとしている。2.ダイヤモンド中の金属不純物評価:今年度はFeとCr,及びZrの含有濃度を夫々蛍光X線法及びLAM-ICP質量分析法で評価した。Feは1ppm程度以下、Crの含有量は更に低く、そしてZrは0.1ppmの程度であり、同じ窒素ゲッターとして用いられるTiより一桁低濃度であることが判った。(筑波)
線維芽細胞増殖因子を用いた新しい脳動脈瘤コーティング剤の開発

脳動脈瘤の外科的治療において,ネッククリッピングの不可能な動脈瘤について従来行われてきたcyanoacrylate系接着剤を用いた動脈瘤コーティングの長期成績は必ずしも良好ではなく,より有効なコーティング剤の開発が望まれている.このような状況を考慮して,現在,生体内吸収性高分子であるgelatinを水溶性カルボジイミドで架橋したgelatin hydrogelをDDSとして用い,脳動脈瘤外壁より塩基性線維芽細胞増殖因子(以下bFGF)を徐放することにより動脈瘤壁の線維化を促し破裂を予防するような新しいタイプの濃動脈瘤コーティング剤についての研究を行っている.in vitroでは,bFGFをgelatin hydrogelに含浸させ,hydrogelより放出されるbFGFの放出試験及び生物学的活性の測定を種々の方法で行っている.動物実験では,ウィスターラットの総頚動脈外膜剥離モデルを用い,外膜を剥離した部位にbFGFを含浸させたgelatin hydrogelを埋植し,外膜の修復過程と周囲の線維化などを経時的に観察し,組織学的方法などを用いてbFGFの徐放の有効性を検討評価しているところである.また,hydrogelのpellet,film,microsphereを作製し,hydrogelの形態の違いによる効果の相違についても検討中である.今後,生物学的効果の用量依存性についての実験,hydrogelの動脈瘤壁への接着法の検討,動脈瘤モデルを用いた実験などを行う予定である.脳動脈瘤の外科的治療において,ネッククリッピングの不可能な動脈瘤について従来行われてきたcyanoacrylate系接着剤を用いた動脈瘤コーティングの長期成績は必ずしも良好ではなく,より有効なコーティング剤の開発が望まれている.このような状況を考慮して,現在,生体内吸収性高分子であるgelatinを水溶性カルボジイミドで架橋したgelatin hydrogelをDDSとして用い,脳動脈瘤外壁より塩基性線維芽細胞増殖因子(以下bFGF)を徐放することにより動脈瘤壁の線維化を促し破裂を予防するような新しいタイプの濃動脈瘤コーティング剤についての研究を行っている.in vitroでは,bFGFをgelatin hydrogelに含浸させ,hydrogelより放出されるbFGFの放出試験及び生物学的活性の測定を種々の方法で行っている.動物実験では,ウィスターラットの総頚動脈外膜剥離モデルを用い,外膜を剥離した部位にbFGFを含浸させたgelatin hydrogelを埋植し,外膜の修復過程と周囲の線維化などを経時的に観察し,組織学的方法などを用いてbFGFの徐放の有効性を検討評価しているところである.また,hydrogelのpellet,film,microsphereを作製し,hydrogelの形態の違いによる効果の相違についても検討中である.今後,生物学的効果の用量依存性についての実験,hydrogelの動脈瘤壁への接着法の検討,動脈瘤モデルを用いた実験などを行う予定である.
動脈硬化診断支援システムの実用化最終段階に向けた実証研究

心筋梗塞はプラークと呼ばれる冠動脈内の蓄積物が破綻することにより引き起こされる.プラークの破綻を予測するためには,プラークの組織性状(組織成分)を正確に同定する必要がある.申請者らは,血管内超音波信号を各種ソフトコンピューティング手法を用いて解析を行い,プラークの組織性状を判別,その後,その構造を表示する動脈硬化診断支援システム(プロトタイプ・システム)を開発し,従来手法に対する優位性を確立した.本研究では,本プロトタイプ・システムの実用化を目指し,本システムの有効性を実データで実証する.平成30年度では,以下のことを行った.1.サポート・ベクトル・マシン(Support Vector Machine: SVM)により得られた結果に,分類組織のクラス不均衡性と組織間の実距離を考慮することにより,注目点の組織を再分類する新たな手法を提案した.これにより,冠動脈プラークの組織分類精度がさらに向上した.また,前年度に開発したツリー状構造を持つSVMによる組織性状判別法の有効性を実データで実証した.2.プラークの組織性状判別に深層学習(Deep Learning)を取り入れ,少ない学習データをDeep Learningの学習に耐え得るようにする新たな学習データの生成法を提案した.また,その有効性を実データで実証し,組織性状の判別精度を向上させた.3.本年度(研究最終年度)までに開発した様々な手法(HkNN法(信号の特徴および組織の周辺情報を組織分類に取り入れた手法),スパース・コーディング法,カオス・フラクタル法,SVM,Ada Boostによる統合など)の特徴を評価すると共に,それらの手法が機能を発揮する場面などを整理し,研究のまとめを行った.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。心筋梗塞はプラークと呼ばれる冠動脈内の蓄積物が破綻することにより引き起こされる.プラークの破綻を予測するためには,プラークの組織性状(組織成分)を正確に同定する必要がある.申請者らは,血管内超音波信号の知的解析により,プラークの組織性状を判別しその構造を表示する動脈硬化診断支援システム(プロトタイプ・システム)を開発し,従来手法に対する優位性を確立した.本研究では,実用化システムを目指し,本システムの有効性を実データで実証する.平成28年度では,以下のことを行った.1.各種組織性状判別アルゴリズムの精緻化と統合化によるスーパー判別法の開発:いくつかの観点に基づく判別結果をセカンド・オピニオン,サード・オピニオンとして同時に提示し,医師がプラークを多面的に診断できるようにすることは非常に重要である.申請者らの開発した3つの観点に基づく判別アルゴリズム(HkNN法,スパース・コーディング法,カオス・フラクタル法)の判別結果をAda Boost理論を用いて統合化し,更に精度の高いスーパー判別法の開発を行った.2.新たな見地からの新規組織性状判別アルゴリズムの開発:今注目を浴びているディープ・ラーニング(深層学習)を本研究に取り込み組織性状判別を行った結果,その有効性が確認された.3.プラーク領域の完全自動抽出:プラークの組織性状を3Dで表示するためには,1本の血管に付き数千枚ものBモード画像を処理する必要がある.そのため,プラーク領域を完全に自動で抽出するアルゴリズムが必要であり,そのアルゴリズムの開発を行った.4.動脈硬化診断支援システムの総合評価:上記で開発した動脈硬化診断支援システムの総合評価を行った.Ada Boost理論を用いて既開発の判別アルゴリズムを統合化し,さらに精度の高い判別結果が得られた.また,ディープ・ラーニング(深層学習)を本研究に取り込み,有効な判別結果を得た.心筋梗塞はプラークと呼ばれる冠動脈内の蓄積物が破綻することにより引き起こされる.プラークの破綻を予測するためには,プラークの組織性状(組織成分)を正確に同定する必要がある.申請者らは,血管内超音波信号の知的解析により,プラークの組織性状を判別,その構造を表示する動脈硬化診断支援システム(プロトタイプ・システム)を開発し,従来手法に対する優位性を確立した.本研究では,本プロトタイプ・システムの実用化を目指し,本システムの有効性を実データで実証する.平成29年度では,以下のことを行った.1.サポート・ベクトル・マシン(Support Vector Machine: SVM)をツリー状に配置した新たな構造を持つ識別器を提案し,冠動脈プラークの組織性状判別を行った.根ノードに配置されたSVMは,入力されたデータの判別困難性を判定し,判別が容易なデータと困難なデータを即座に識別,判別が容易なデータはそれ用に学習されたSVMへ,判別が困難なデータはそれ用に学習されたSVMへそれぞれ引き渡される.これにより,プラークの組織性状判別精度が従来よりも向上した.2. Restricted Boltzmann Machine(RBM)を用いた新たな判別法を提案した.具体的には,プラーク組織から反射された超音波信号(Radiofrequency Signal: RF信号)を2値画像パターンに変換した新たな特徴量抽出法の提案,プラーク組織データの不均衡さ(組織ごとのデータ数のばらつき)を考慮した新たな判別法の提案,誤判別率を判別アルゴリズムに取り入れ,再学習を行う新たな判別法の提案などを行い,従来手法よりも判別精度を向上させた.3.上記で新たに開発した手法,および前年度までの既開発手法の整理を行い,動脈硬化診断支援システムの総合評価を行った.人工知能を用いた冠動脈プラークの新たな組織性状判別法を開発し,既開発手法に勝る精度が得られた.

また,実用化に向けた動脈硬化診断支援システムの最終検討およびベンチャー企業への技術移転の検討も開始した.心筋梗塞はプラークと呼ばれる冠動脈内の蓄積物が破綻することにより引き起こされる.プラークの破綻を予測するためには,プラークの組織性状(組織成分)を正確に同定する必要がある.申請者らは,血管内超音波信号を各種ソフトコンピューティング手法を用いて解析を行い,プラークの組織性状を判別,その後,その構造を表示する動脈硬化診断支援システム(プロトタイプ・システム)を開発し,従来手法に対する優位性を確立した.本研究では,本プロトタイプ・システムの実用化を目指し,本システムの有効性を実データで実証する.平成30年度では,以下のことを行った.1.サポート・ベクトル・マシン(Support Vector Machine: SVM)により得られた結果に,分類組織のクラス不均衡性と組織間の実距離を考慮することにより,注目点の組織を再分類する新たな手法を提案した.これにより,冠動脈プラークの組織分類精度がさらに向上した.また,前年度に開発したツリー状構造を持つSVMによる組織性状判別法の有効性を実データで実証した.2.プラークの組織性状判別に深層学習(Deep Learning)を取り入れ,少ない学習データをDeep Learningの学習に耐え得るようにする新たな学習データの生成法を提案した.また,その有効性を実データで実証し,組織性状の判別精度を向上させた.3.本年度(研究最終年度)までに開発した様々な手法(HkNN法(信号の特徴および組織の周辺情報を組織分類に取り入れた手法),スパース・コーディング法,カオス・フラクタル法,SVM,Ada Boostによる統合など)の特徴を評価すると共に,それらの手法が機能を発揮する場面などを整理し,研究のまとめを行った.1.臨床データの収集,標本の作製および解析:検体を用いた剖検(解剖)データはなかなか集まらないため,平成29年度以降においても引き続き,研究分担者である日本大学医学部の廣の協力を得てデータの収集,および標本の作製に努める.2.各種組織性状判別アルゴリズムの精緻化と統合化:平成28年度に引き続き,収集した多くのデータに各種組織性状判別アルゴリズム(HkNN法,スパース・コーディング法,カオス・フラクタル法)を適用し,その精緻化・統合化に努める.3.組織性状判別アルゴリズムの並列化と高速化:実用化のためには,処理速度は非常に重要なポイントである.3D表示のためには,数千枚もの血管断面画像を手術室のベッドサイドで瞬時に処理する必要がある.そのため,データ処理の並列化と高速化は必須である.最終的には,リアルタイム処理(患者のベッドサイドでの10秒以内の判別結果の表示)を目指す.4.新たな見地からの新規組織性状判別アルゴリズムの開発:今までは組織からの反射信号であるRF信号の静的な特徴のみで組織の性状を判別してきた.
経年劣化評価のための非線形超音波フェイズドアレイ基盤技術の構築

まずフェイズドアレイの音場設計を行い、これに基づいて従来の非線形超音波システムと市販のフェイズドアレイを組み合わせ、開口合成によりき裂画像の計測により、受信部のアレイ画像表示技術の有効性を検証した。次に、送信部圧電素子を現在のLiNb03からPMN-PTをはじめとする能率の高い素子に変える場合の有効性を検証するため、PZT,PbTi03を加えた4種の素子で探触子を作成し、系統的に各素子の能率を検証した。その結果、他の3素子はLiNb03に比べ、4から10倍程度能率が高く、特に単結晶であるPMN-PTは、経年信頼性の点で有望であることを確認できた。次に低コストの非線形超音波アレイ装置として、最大600Vの励起電圧が可能なバーストパルス探傷器を改良し、さらにこれを8台制御するシステムを開発した。またアレイの基本設計を行うとともに、MEMS作製装置を中核とするリソグラフィー装置を用い、8chアレイを試作した。試作したアレイの有効性を確認するため、光弾性可視化装置により、ガラス試料内へのアレイによる入射波を観察し性能を検証した。その結果、従来用いてきた非線形超音波システムと比較して、安価な探傷器でも十分非線形現象が観察できること、アレイのチャンネル数は不十分なもののフェイズドアレイの遅延制御により音場が制御できることが確認できた。以上当初の計画通り、フェイズドアレイの作成技術と光弾性法による性能評価手法が確立でき、また探傷器を低コストでマルチチャンネル化する技術と、より多チャンネルで非線形超音波フェイズドアレイを開発できる見通しを得た。1.強力超音波の送受信システムの構成と制御技術に関する設計・試作計画に従い、スタンドアロン型で開発された連続波励振型超音波探傷器8台を、アレイ対応型送信システムに改良開発するため、制御回路基盤を設計し、すべてを制御できるソフトウェアの開発を行い、8chの送信アレイ駆動用探傷器を構成することができた。本装置の性能を、1chづつ市販の探触子につないで確認し、調整を行った。2.高電圧の励起に耐える8チャンネルのアレイの設計計画通り、従来のLiNbO_3単結晶圧電素子よりも大きな変位振幅を送信することができると考えられる、PMN-PT単結晶素子を準備し、まず単一素子として十分な性能の探触子が作製できるかを検証した。PMN-PT素子は、キュリー温度が低く、また脆いため、接着加工時には60度以上に温度を上昇させないよう、また加工時には加工応力が最小になるよう留意した。その結果、諸条件を選択すれば、同じ励振電圧で励起した場合、従来のLiNbO_3単結晶圧電素子より3倍程度大きな変位が得られることを確認した。並行して次年度作成を目標としている8chアレイの実現に向けて、最適のアレイ設計を行い、ピッチ1.8mmのアレイを第一設計として確定し、試作に向けて加工機の準備、予備実験を行った。加工には、東北大学ベンチャーラボラトリーのMEMS作製装置を中核とするリソグラフィー装置を用い試行錯誤の結果、設計した8chアレイについて作成のめどが立ったと考えている。また試作後、8chアレイの各エレメントの性能のばらつきの有無を検証するために利用を計画している、光弾性可視化装置について、本研究で用いる探傷器と光源のストロボの同期を取り、また計算機に取り込むソフトウェア、ハードウェアの基本整備を完了した。1.強力超音波の送受信システムの構成と制御技術に関する設計・試作最近開発されたスクエアバースト励振型の超音波探傷器を改良し、8台を精密にまとめて制御することで、アレイ対応型送信システムに改良開発した。制御回路基盤を設計変更し、8台を制御できるソフトウェアの開発し、当初の予定通り、8chの送信アレイが駆動できる探傷システムを構成した。本装置を、1chづつ市販の探触子につないで確認し、性能の確認とフィードバックによる改良を加えた。

平行して8chアレイの実現に向けて、最適のアレイ設計を行い、ピッチ1.8mmのアレイを第一設計として確定し、素子の加工、電極の貼り付け、配線、探触子としてのパッケージをイい、試作アレイを完成した。2.高電圧の励起に耐えるアレイ用素子の検討と試作本実験の骨子のひとつは、従来非線形超音波計測に用いてきたLiNbO_3単結晶圧電素子よりも大きな変位振幅が期待できる、最近開発されたPMN-PT単結晶素子を利用することにある。ただPMN-PT素子は、キュリー温度が低く、また脆いため、接着加工時には60度以上に温度を上昇させないよう、また加工時には加工応力が最小になるよう留意し、単一素子として十分な性能の探触子が作製できるかを検証した。その結果、諸条件を選択すれば、同じ励振電圧で励起した場合、従来のLiNbO3単結晶圧電素子より3倍程度以上の大きな変位が得られることを確認した。3.試作探触子の性能評価とまとめ試作した探触子はスクエアバースト探傷器と組み合わせ、探触子表面変位の計測や光弾性可視化装置により音場観察し一定の有効性を確認できた。結論として、PMN-PT素子は非線形圧電材料として高電圧に耐える信頼性が期待できる単結晶でありながら、PZT並みの変位が得られることから有望である。スクエアバースト探傷器は、従来のシステムに比べ1/5程度のコストで非線形計測に耐える大変位を発生でき、非線形計測の普及やアレイ技術の開発に重要な技術となることを始めて確認した。
光格子時間変調による極低温原子波束の動的制御と精密計測

理論研究では、放物型トラッブ中のポテンシャル最小値近傍に捕獲された冷却原子が、光格子の振幅変調の影響下で如何に振る舞うかを調べた。ハンブルグ大学で実施された実験との詳しい比較をして、実験におけるホール状態の減衰は、数値計算よりも急速に起こることが分かった。完全に孤立した格子システムでは、ホールダイナミクスが、非常に長いコヒーレンス時間を有することを見出した。実験研究では、マイクロ光トラップアレー中のレーザー冷却Rb原子を用いて量子多体系の量子シミュレーションを実現することを目指した。最大4個の原子間で量子もつれ状態を作る事ができ、量子スピン系のシミュレーションを実現する見通しが立った。渡辺は大学院生と協力して、現在までの実験結果を数値シミュレーションによって再現するための数値計算コードの整備と開発を行った。時間に依存するシュレーディンガー方程式を空間DVR法とルンゲクッタ伝播法を組み合わせて直接数値的に解くTDSE法を適用した。また、原子間相互作用を平均場近似レベルで取り込む計算を準備して、相互作用が比較的弱い場合は励起波束が安定することを知った。しかし、現段階では主要な考察を原子間相互作用を無視した1粒子近似の範囲に絞り、実験との比較を実施した。なお、これらの計算にあたっては試行的計算を多数こなす必要があることから、新規に計算機を導入した。ボゾン系については、数値計算結果からBragg反射によるBloch振動およびバンドギャップ間でのランダウ・ツェーナ遷移が波束の安定性に重要であること、また波束の効率的な励起にはラビ振動を用いた2段階式の励起が有効であることが分かり、学術誌へ投稿し、査読中である。フェルミオン系については、スピン偏極されていることを最大限に活かした数値模型によって、実験におけるホールの再現に成功した。同時に、ホールの安定性が実験以上に高いことがわかった。そのため、実験における温度依存性やトラップポテンシャルの理想的状態からのずれなどを取り入れた計算を行ったが、ホールの寿命は依然として長いことが分かった。論文執筆の段階に入った。一方、海外の共同研究者と研究の核心について密接に議論をすることは、大学院生の育成において極めて重要であることから2週間程度のワークショップを実施した。トラップの無い場合についてMathieu方程式を出発点とした時間発展の解析の可能性も吟味した。中川は光誘起衝突を用いて光トラップ中の原子を制御する技術の開発を前進させた。さらに、光マイクロトラップを用いた原子の捕獲にも成功して、精密計測への応用を視野に研究を展開している。H26年度はボゾン系を対象に詳しい研究を実施し、成果はPRAに掲載された。H27年度はフェルミオン系を対象にした研究を詳細にわたって実施した。フェルミオン系については、実験結果について解釈が不十分な点があることが分かった。特に、ホールの振幅は半古典的な見積もりに比べてかなり速い減衰が見られる。H27年度実施の研究の目的は、相互作用の充分小さな系を対象に、量子力学的に厳密な計算を行うことで、半古典計算の結果と実験の結果との差異を理解することにある。さて、数年前に行われたハンブルグ大学グループの研究[Phys. Rev. Lett. 110, 085302 (2013)]では固体におけるphotoconductivityと類似の現象を光格子の振幅を変調させて実現した。これで基底バンドのフェルミ原子の一部は励起バンドへ遷移し、それによって基底バンドに発生したホールの振る舞いが詳細に研究された。実験論文によると、励起された波束の記述には相互作用項はほぼ寄与しないことが確認されている。そこで、偏極したフェルミ原子を考えると、Slater行列で表現された状態はこの系の厳密多粒子波動関数となる。この事実に基づき波動関数の時間発展を計算して、ホールの回帰性に関する実験結果を再現することに成功した。ただし、ホール密度の減衰率の問題は依然として残る。そこで、有限温度下の三次元系で、調和ポテンシャルに非線形の歪がある場合を想定して計算したが、結果は変わらなかった。論文はPRAで査読中である。実験面では、空間位相変調器を用いて正方格子、三角格子、リングなどの任意の空間パターンで数10個のマイクロトラップアレーを作成して、これに冷却Rb原子を捕捉する方法を開発した。トラップ中のRb原子をリドベルグ状態に励起して量子もつれ状態を実現するためのリドベルグ状態励起用周波数安定化レーザー光源を開発した。計画通りにH26年度はボゾン系の振幅変調励起を、H27年度にはフェルミオン系の振幅変調励起を研究した。フェルミオン系については新しい視点から、対象とする系の厳密解を用いることができた。その表示の自然な拡張を行うことで、当初の1次元系の研究のみならず、3次元系の次元性や有限温度の効果も考慮することができた。基本的に半古典計算も厳密な量子計算も同様の結果を与えることから、実験に対する新しい課題が見えてきた。ボゾン系に関する成果は2015年にPRAに発表された。フェルミオン系についての成果はPRAへ投稿済みで現在査読中である。また、干渉計の研究についてはリドベルグ原子を用いた量子シミュレーター実現に必要な実験系がほぼ完成した。理論研究では、放物型トラップ中のポテンシャル最小値近傍に捕獲された冷却原子が、光格子の振幅変調の影響下で如何に振る舞うかを調べ、フェルミ系のホール(hole)ダイナミクスを再検討した。

量子力学的基底状態から準古典的な分布関数(Wigner分布関数)を構築して、これを初期条件にリュービル方程式による確率密度分布の時間発展を計算した。準古典動力学が長い時間スケールでも殊の外正確に量子動力学を再現することが分かり、興味深い。ハンブルグ大学で実施された実験との詳しい比較も行った。まず、実験におけるホール状態の時間変化は確率密度分布の位相空間内における回転を反映することが分かった。また実験におけるホール状態の減衰は、数値計算よりも急速に起こることが分かった。ホール状態の減衰に何が影響するかを明らかにするために、系の初期温度が有限であること、実験が3次元であること、放物型トラップに非調和歪みがあることの3つの可能性を評価する量子計算を実施して調べたが、いずれも不一致を説明するには不十分であった。振幅変調の不完全性(励起周波数に第2高調波や白色雑音が混入している可能性)も調べたが、ホールのダイナミクスを実質的に変化させない。実験における加熱などの環境の影響が想定されるから、完全に孤立した格子システムでは、ホールダイナミクスが、本質的に長いコヒーレンス時間を有することを示唆する。実験研究では、マイクロ光トラップアレー中のレーザー冷却Rb原子を用いて量子多体系の量子シミュレーションを実現することを目指した。トラップアレー中の複数のRb原子をレーザーでリドベルグ状態に励起すると、リドベルグ原子間の強い相互作用により1個のみが励起されるブロッケード効果が起きる。最大4個の原子間で量子もつれ状態を作る事ができた。さらに原子数を増やす事で量子スピン系のシミュレーションを実現する見通しが立った。理論研究では、放物型トラッブ中のポテンシャル最小値近傍に捕獲された冷却原子が、光格子の振幅変調の影響下で如何に振る舞うかを調べた。ハンブルグ大学で実施された実験との詳しい比較をして、実験におけるホール状態の減衰は、数値計算よりも急速に起こることが分かった。完全に孤立した格子システムでは、ホールダイナミクスが、非常に長いコヒーレンス時間を有することを見出した。最大4個の原子間で量子もつれ状態を作る事ができ、量子スピン系のシミュレーションを実現する見通しが立った。理論は研究計画に則り、主要な計算をボゾンおよびフェルミオン系の双方に対して実施した。研究は総合的に判断して順調に進展していると思われる。結果をまとめた論文の執筆および投稿もほぼ予定通りである。実験の進捗も概ね順調で、物理学会で口頭発表を行うに至っている。これまでの結果を踏まえて、量子系の具体的な操作や干渉計への応用を考える段階にきている。そこで、更なる操作の可能性として、2色のレーザーを用いた光格子によって、エネルギーバンド構造を操作することを考える。これによって、光格子振幅変調だけではアクセスできないバンド間の遷移を制御できるようになる。これによって発生する局在状態を座標および擬運動量の両空間において吟味していく。干渉計の実験については、完成した実験系で量子シミュレーションを行う予定である。