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中世・近世の肖像彫刻に関する総合的研究

本年度は、実地調査に向けた情報収集・調査交渉及び可能な範囲での実地調査に重点に置いた。実地調査の実現に至ったのは、群馬・金龍寺新田義貞坐像金龍寺新田義貞坐像、同・総持寺伝新田義貞坐像、同長楽寺の栄朝禅師坐像、伝徳川義季夫妻坐像、伝月船シン海坐像、達磨大師坐像、伝円儀僧正坐像、伝天海大僧正坐像、伝一翁院豪坐像、鎌倉・覚園寺の大智律師坐像、心慧上人坐像、南山律師坐像、願行上人坐像、俊ジョウ律師坐像、伽藍神三躯である。また、調査交渉では、宮城・瑞巌寺伊達政宗坐像、愛知・実相寺聖一国師坐像、福井・龍泉院徳川家康坐像などで、次年度以降の調査内諾を得ている。次に、実地調査を行った作例について、それぞれの主な成果を記す。金龍寺新田義貞坐像は武家肖像彫刻の伝統に則った束帯坐像であるが、制作は近代と思われ、義貞の名が高まった時期の顕彰的肖像と考えられる。総持寺新田義貞坐像は、鎌倉時代の制作とみられるが、神像または随身像とみられ、肖像との境界を考える上で興味ある作例と考えられる。長楽寺の八躯は、鎌倉時代から江戸時代にわたる作例群であるが、栄朝像は鎌倉時代の貴重な塑像作例であること、伝月船シン海坐像が優れた頂相頂相であること、伝円儀僧正坐像が天海の肖像であることなどを再確認し、個々のさらなる位置づけを検討している。覚園寺の像については、大智律師坐像、心慧上人坐像、南山律師坐像は一具であり、伽藍神像とも表現が近いこと、願行上人坐像が最も遡る作例であることなどが推定された。2018年度は、撮影・調書作成を行う本格的な実地調査を4箇所、調査躯数は18躯にのぼる。いずれも意義のある作例で、これらの詳細基礎資料が作成できたことは大きな成果である。また、調査交渉は上記4箇所以外に3箇所を行い、次年度以降の調査につなげることができた。初年度故に予算を執行できるのが7月中旬以降であり、実質的研究期間が3/4以下となり、短かった。これを鑑みれば、本年度の進捗状況はおおむね予定通りであったと考えられる。当初の予定通り、2019年度においても実地調査に重点を置く。2018年度において調査交渉を行った結果、宮城・瑞巌寺伊達政宗坐像、愛知・実相寺聖一国師坐像、福井・龍泉院の徳川家康坐像、徳川秀忠坐像、結城秀光坐像などについて調査の内諾を得ているので、調査実施予定である。このほか、品川養玉寺天海坐像、永青文庫細川宏子像などを交渉予定であり、実施に漕ぎ着けたい。本研究はこれまでに研究が欠落ないし等閑視されてきた時代や分野の作例に重点を置くことが主眼の一つなので、今年度は、生人形を含めて、近世末から近代にかけての俗人肖像彫刻に重点を置く予定である。

これを鑑みれば、本年度の進捗状況はおおむね予定通りであったと考えられる。当初の予定通り、2019年度においても実地調査に重点を置く。2018年度において調査交渉を行った結果、宮城・瑞巌寺伊達政宗坐像、愛知・実相寺聖一国師坐像、福井・龍泉院の徳川家康坐像、徳川秀忠坐像、結城秀光坐像などについて調査の内諾を得ているので、調査実施予定である。このほか、品川養玉寺天海坐像、永青文庫細川宏子像などを交渉予定であり、実施に漕ぎ着けたい。本研究はこれまでに研究が欠落ないし等閑視されてきた時代や分野の作例に重点を置くことが主眼の一つなので、今年度は、生人形を含めて、近世末から近代にかけての俗人肖像彫刻に重点を置く予定である。物品費の納入に若干の値引きがあり、その分に少し次年度使用額が生じた。この分は次年度において物品費等に有効に活用したい。
柱上変圧器を考慮した配電線誘導雷現象の検討

容量が5,10,20,30kVAの配電用柱上変圧器の高圧側から見たアドミタンスを,インピーダンスメータを用いて1kHz5MHzの周波数帯域で各々測定した結果,いずれの変圧器でも1MHz以上の周波数帯域で顕著な共振が認められた。測定されたアドミタンスの周波数特性を基に,変圧器の高圧側から見た等価回路を作成した。作成された等価回路は,従来提案されているものと比較すると,簡易な構成となっており,変圧器が雷サージに及ぼす影響が直感的に理解できるという特徴を有している。得られた等価回路の妥当性を検討するために,規約波頭長0.1又は1μs,規約波尾長50μs,波高値10kV程度の雷インパルスを配電用柱上変圧器に印加し実測された電流波形と,作成された等価回路と測定された電圧波形を用いて計算された電流波形との比較を行った。いずれの場合にも電流波形の波高値は10%以内の精度で一致した。試験配電線に生じる誘導雷電圧波形の実測結果では,周波数に換算すると数MHz以下の成分が支配的であるため,作成された等価回路は実配電線に生じる誘導雷現象を解析する上では十分有効であると考えている。また,変圧器に流入する電流は,変圧器容量が増加するに連れて大きくなる傾向があり,30kVAの変圧器では,5kVAのものと比較すると電流波高値は2倍程度に大きくなる。誘導雷現象に柱上変圧器が及ぼす影響を,誘導雷の縮小モデル実験及び水平電界を考慮した誘導雷現象解析手法を用いて検討した。変圧器は雷サージの周波数帯域では容量性の応答を示すため,変圧器が接続されると,一般に誘導雷電圧は小さくなり,立上がり時間は長くなる。作成された等価回路を用いた場合と,従来しばしば用いられてきた変圧器をキャパシタンスのみで模擬する場合との誘導雷電圧波形の相違は小さく,波高値で10%以下であることが判明した。配電用柱上変圧器の高圧側から見たアドミタンスを、インピーダンスメータを用いて1kHz5MHzの周波数帯域で測定した結果、1MHz以上の周波数帯域で共振が認められた。測定されたアドミタンスの周波数特性を基に、変圧器の高圧側から見た等価回路を作成した。得られた等価回路の妥当性を検討するために、規約波頭長1μs、規約波尾長50μs、波高値10kV程度の雷インパルスを配電用柱上変圧器に印加し実測された電流波形と、作成された等価回路と測定された電圧波形を用いて計算された電流波形との比較を行った。電流波形の波高値は10%以内の精度で一致している。作成した衝撃波発生装置から変圧器に印加される電圧波形には、波頭部に周波数に換算すると5MHz以上の急しゅんな変化が含まれているため、この部分では実測結果と解析結果の相違が多少大きくなっているが、これはインピーダンスメータの測定限界を超える5MHz以上の周波数に対する変圧器のアドミタンスが等価回路に正しく反映されていないためである。試験配電線に生じる誘導雷電圧波形の実測結果では、周波数に換算すると数MHz以下の成分が支配的であるため、作成された等価回路は実配電線に生じる誘導雷現象を解析する上では十分有効であると考えている。誘導雷現象に柱上変圧器が及ぼす影響を、水平電界を考慮した誘導雷現象解析手法を用いて検討した。変圧器は雷サージの周波数帯域では容量性の応答を示すため、変圧器が接続されると、一般に誘導雷電圧は小さくなり、立上がり時間は長くなる。作成された等価回路を用いた場合には、従来の手法のように変圧器をキャパシタンスのみで模擬する場合よりも、誘導雷電圧はさらに小さなり、立上がり時間も長くなる傾向があるが、立上り時間が1μs以上の雷撃電流波形に伴って、雷撃点に近い線路上の点に発生する誘導雷電圧の計算結果の相違は10%以下と小さいことが判明した。

また,変圧器に流入する電流は,変圧器容量が増加するに連れて大きくなる傾向があり,30kVAの変圧器では,5kVAのものと比較すると電流波高値は2倍程度に大きくなる。誘導雷現象に柱上変圧器が及ぼす影響を,誘導雷の縮小モデル実験及び水平電界を考慮した誘導雷現象解析手法を用いて検討した。変圧器は雷サージの周波数帯域では容量性の応答を示すため,変圧器が接続されると,一般に誘導雷電圧は小さくなり,立上がり時間は長くなる。作成された等価回路を用いた場合と,従来しばしば用いられてきた変圧器をキャパシタンスのみで模擬する場合との誘導雷電圧波形の相違は小さく,波高値で10%以下であることが判明した。
大腸癌におけるIL-2の5-FU抗腫瘍効果増強の検討

MTT assayにおいて,C1およびC1/FUにおける,IL-2単独のSurvival Curveでは,高濃度にてわずかに抗腫瘍効果がみとめられたが,IC50には至らなかった.同じくC1およびC1/FUにおける,5FU単独,IL-2併用のSurvival Curveでは,いずれの細胞においても,IL-2は5FUの抗腫瘍効果をC1では2.7倍,5FU獲得耐性株であるC1/FUにおいて9.7倍増強し、5FU耐性株ですぐれた効果を認めた.このことにより,IL-2が5-FUのmodulatorとして有効であり,5-FUの抗腫瘍効果を増強し,特にC1/FUでは5-FU耐性を克服していると考えられた.生化学的,分子薬理学的分析では,5-FUの代謝酵素,核酸への取り込みに対してIL-2は有意の作用を示さなかった.C1およびC1/FUにおいてThymidylate synthase (TS)阻害率は,IL-2によって上昇し,同様にTS catalytic activityはC1,C1/FUともにIL-2併用によって抑制された.以上より,IL-2は5-FUのBMとして有用であり,その作用機序としてTSレベルで5-FUの抗腫瘍効果を修飾すると考えられた.現在,雑誌論文投稿準備中である.MTT assayにおいて,C1およびC1/FUにおける,IL-2単独のSurvival Curveでは,高濃度にてわずかに抗腫瘍効果がみとめられたが,IC50には至らなかった.同じくC1およびC1/FUにおける,5FU単独,IL-2併用のSurvival Curveでは,いずれの細胞においても,IL-2は5FUの抗腫瘍効果をC1では2.7倍,5FU獲得耐性株であるC1/FUにおいて9.7倍増強し、5FU耐性株ですぐれた効果を認めた.このことにより,IL-2が5-FUのmodulatorとして有効であり,5-FUの抗腫瘍効果を増強し,特にC1/FUでは5-FU耐性を克服していると考えられた.生化学的,分子薬理学的分析では,5-FUの代謝酵素,核酸への取り込みに対してIL-2は有意の作用を示さなかった.C1およびC1/FUにおいてThymidylate synthase (TS)阻害率は,IL-2によって上昇し,同様にTS catalytic activityはC1,C1/FUともにIL-2併用によって抑制された.以上より,IL-2は5-FUのBMとして有用であり,その作用機序としてTSレベルで5-FUの抗腫瘍効果を修飾すると考えられた.現在,雑誌論文投稿準備中である.
ポルフィロモナス ジンジバリスのトランスフェリン結合性蛋白の精製とその性質

我々は、以前、Porphyromonas gingivalisが歯肉溝浸出液中に認められる濃度のトランスフェリンをその鉄源として利用し、増殖できることを見い出し、さらに、P.gingivalisにはトランスフェリンと結合する受容体が菌体表面に存在する可能性を示した。本研究では、P.gingivalis菌体表面に存在しているトランスフェリンの受容体を同定し、その諸性質を調べることによりP.gingivalisのもつトランスフェリン結合性タンパク質の本態を解明することを目的とした。P.gingivalis381とトランスフェリンとの結合性を放射能ラベルしたトランスフェリンを用いて調べると同時に、結合性の定量法を確立した。そして、その結合をScatchard解析したところ、P.gingivalis381のトランスフェリンに対するKd値は1.37μMであり、細胞当りの結合部位数は1.13×10^5であった。また、鉄制限培地に連続的に接種し培養したところ、P.gingivalis381のトランスフェリンに対する結合能は上昇し、鉄添加培地のP.gingivalis381と比較して、鉄制限培地に5回接種した株は約4倍結合能が増加していた。この培養条件下でのP.gingivalisから外膜標品を調節し、SDS-PAGEとウェスタンブロットを行い分析したところ、約20Kdのところにトランスフェリンと結合するバンドが認められた。以上の結果から、P.gingivalisのトランスフェリン結合性蛋白は、鉄制限下での培養により発現し、分子量は約20Kdの外膜蛋白であることが示唆された。
高度な把持を実現する複数対象物把握系の安定性解析と最適把持の設計

多指ロボットハンドには高度な把持と操りを実現する潜在能力がある.この能力を高める研究として,複数対象物を把持する場合の安定性と,この解析結果を基にした最適把持位置の設計を研究した.二次元平面内では,接触点の滑りと転がりを考慮して複数対象物の把持を解析した.把持パラメタの安定性への効果をも明らかにしている.三次元把持の場合には,接触点の滑りと転がりに加え,曲面の幾何学をも考慮して解析した.また,対象物が一つの場合について最適把持位置を設計するアルゴリズムを構築し,数値例を用いて妥当性を確認した.回転関節を有する多指ハンドで把持する場合には回転関節の角度およびリンク長を考慮して解析した.平成24年度は次の研究成果を得た.(1)指先の並進変位を線形ばねで置き換え,三次元空間内で二対象物を把持した場合について把握系の安定性を解析した.指先と対象物の接触点における滑り・転がりに加え,対象物同士の接触点における滑り・転がりの効果をも考慮した.そして,曲面の幾何学(計量テンソル,曲率,捩率)を考慮し,解析的に剛性行列を導出した.さらに数値計算での利用を考慮し,曲面の幾何学の詳細な計算手順も明らかにした.(2)回転関節から構成される多指ハンドによる単数対象物把持について安定性を解析した.まず,各関節を回転仮想ばねで置き換え,対象物変位と関節角変位の関係を明らかにし,把握系の位置エネルギを導出した.指先が滑り接触する場合と転がり接触する場合の両方について把持の剛性行列を解析的に導出した.この剛性行列を指先および対象物の曲率で偏微分することで,曲率の増減と安定性の増減との関係を解析により明らかにした.影響が生じる変位方向も導出した.数値例により,関節角の増減と安定性の増減との関係も明らかにした.(3)さらに,複数対象物を把持した場合を解析した.指先と対象物との接触に加え,対象物同士の滑り接触と転がり接触の効果を考慮する必要がある.対象物の数に応じてパラメタ数が増加するため,解析は複雑になる.対象物同士の接触位置変位を表わすパラメタを導入した.把握系のポテンシャルエネルギを定式化し,把握系の剛性行列を導出した.数値例により,提案手法の妥当性を確認した.(4)二次元平面内で単数対象物を包み込み把持する場合の安定性を解析した.指リンクと対象物との接触の拘束を考慮する必要があるため,問題は複雑になる.関節を回転仮想バネで置き換え,剛性行列を導出した.剛性行列を接触点の曲率で偏微分し,安定性への曲率の影響を明らかにした.さらに,その影響が生じる変位方向を解析により明らかにした.平成25年度は次の研究成果を得た.(1)三次元空間内で一つの対象物を把持する場合について,最適把持位置の設計アルゴリズムを構築した.アルゴリズムは次の手順である.まず,線形計画問題を用いて,力学的平衡を満たす指先位置と指先力を求める.そして,滑り接触と転がり接触,曲面の幾何学(計量テンソル,曲率,捩率)を考慮し,把持の剛性行列を求め,その固有値と固有ベクトルを求める.次に,多くの方向の外乱に対して安定性が高くなるように,正の固有値の数が大きい把持を選択する.多くの方向の外乱に対して均等な安定性になるように,正の固有値の中で最大と最小の比を用いて把持を選択する.最後に,大きな外乱に耐えられるように,正の固有値の積が最大になる把持を選択する.数値例を用いて,提案アルゴリズムの有効性を確認した.(2)剛性行列には,接触点位置,接触の方向,曲率,指先力,ばね剛性,など様々な把持パラメタが含まれる.そこで,二次元把持について,これらのパラメタで剛性行列を偏微分し,把持の安定性へのパラメタの変動の影響を解析した.(3)三次元空間内で複数対象物を把持した場合の安定性を解析した.指先と対象物との接触点における曲面の幾何学(計量テンソル,曲率,捩率)および滑りと転がりの効果に加え,対象物同士についても,それらの効果を考慮している.そして,剛性行列を解析的に導出した.数値例により,本解析の妥当性を確認した.(4)把持対象物の二次近似可動性を解析した.可動性では指先位置を固定し,対象物表面と指先表面との距離を用いて解析する.対象物の変動と距離との関係を同次変換行列を用いて詳細に表記した.曲面の幾何学を考慮して解析を行った.そして,二次近似可動性については,曲面の幾何学のうち計量テンソルと捩率は影響せず,曲率のみが影響することを明らかにした.多指ロボットハンドには高度な把持と操りを実現する潜在能力がある.この能力を高める研究として,複数対象物を把持する場合の安定性と,この解析結果を基にした最適把持位置の設計を研究した.二次元平面内では,接触点の滑りと転がりを考慮して複数対象物の把持を解析した.把持パラメタの安定性への効果をも明らかにしている.三次元把持の場合には,接触点の滑りと転がりに加え,曲面の幾何学をも考慮して解析した.また,対象物が一つの場合について最適把持位置を設計するアルゴリズムを構築し,数値例を用いて妥当性を確認した.

回転関節を有する多指ハンドで把持する場合には回転関節の角度およびリンク長を考慮して解析した.人間は様々な形状の対象物を器用に把持し,操ることができる.このような能力をロボットで実現することが本研究課題の目的である.多指ロボットハンドの潜在能力を高めるために把持の安定性を解析し,平成23年度には次の成果を得た.3次元空間内で2対象物を把持する場合,従来研究では接触点近傍の形状を2方向の主曲率で近似していた.より一般的な形状に対応するためには曲面の幾何学を考慮する必要がある.そこで,曲率に加え,捩率,計量テンソルをも導入した.指と対象物の接触の拘束と滑り接触および転がり接触の拘束を考慮して11行11列の剛性行列を導出した.数値例では剛性行列の固有値により安定性を評価し,固有ベクトルにより変位方向を求め,提案手法の妥当性を確認した.従来研究では,指を直交仮想バネで置き換えて解析していた.これは,指先が並進変位のみを生じ,回転変位を生じない場合を意味する.現在研究・開発されている多くのハンドは回転関節から構成される.より正確に安定性を評価するためには,回転関節の効果を考慮する必要がある.そこで,関節を回転仮想バネで置き換え,二次元平面内において単数対象物を把持する場合を扱った.指先と対象物の接触の拘束,滑り接触と転がり接触の拘束は非線形となるため問題は複雑になる.この問題点を解決し,剛性行列を導出した.数値例では回転関節の効果により変位方向に違いが生じることを示し,提案手法の妥当性を確認した.把握系の安定性と変位方向は剛性行列の固有値と固有ベクトルにより評価できる.しかし,数値のみでは,その妥当性が直感的に理解し難いという問題点があった.そこで,動力学シミュレータOpen Dynamics Engine (ODE)を用いて,把持モデルを構築し,変位モードを可視化する手法を提案した.これにより提案解析手法の妥当性が直感的に理解できるようになった.平成24年度は,次の研究を行った.指先変位を並進仮想バネで置き換えた場合について三次元二対象物把持の安定性を解析した.さらに,三次元対象物の曲面の幾何学(計量テンソル,曲率,捩率)の計算アルゴリズムを導出し,今後の三次元最適把持設計の基礎を構築した.指関節を回転仮想バネで置き換えた場合について,まず,二次元平面内で単数対象物を把持した場合を解析した.次に,二次元平面内で複数対象物を把持した場合を解析した.さらに,単数対象物を二次元平面内で包み込み把持した場合を解析した.以上のように,二次元に関する解析については理論解析,数値例を用いた妥当性の検証をしている.回転関節を有するハンドを用いて三次元空間内で対象物を把持する場合の解析を予定していた.三次元の解析,および最適把持の設計については今後取り組む必要があるが,おおむね順調に進展している.平成23年度は,二次元平面内で指先の回転変位を考慮した解析,および3次元2対象物を把持した場合の解析を予定していた.研究実績の概要に記述したように,これらの理論解析,数値例を用いた妥当性の検証を完了している.最適把持の設計に今後取り組む必要があるが,おおむね順調に進展している.平成25年度は次の研究を計画している.(1)三次元空間内で単数対象物を把持した場合について最適把持位置の設計アルゴリズムを開発する.平成24年度の研究成果として得られた曲面の幾何学の計算手法をプログラムに実装し,球形状および楕円体形状の対象物について最適把持位置の生成アルゴリズムを開発する.(2)指を三次元の直交仮想ばねで置き換え,三次元空間内で複数対象物を把持する場合の安定性を解析する.
重い電子系におけるスピン軌道相互作用と電子相関効果の絡み合いによる新奇物性の研究

当該年度は以下の研究を行った。(1)強い電子間相互作用と強いスピン軌道相互作用を有する重い電子系におけるトポロジカル相の実現の可能性について理論的に研究を行った。その結果、重い電子系の典型的なモデルである近藤格子模型において、近藤効果と、強いスピン軌道相互作用の絡み合いが、量子スピンホール状態と呼ばれる、トポロジカルに非自明な量子状態を実現することが分かった。また、このような強相関電子系でしばしば見られる磁気秩序と、トポロジカル秩序の共存についても研究を行い、ある種の重い電子系反強磁性体においてトポロジカル秩序が実現している可能性を示した。(2) 3次元トポロジカル超伝導体やカイラル対称性を持つトポロジカル絶縁体におけるトポロジカルな起源の電磁気応答、熱応答現象について研究を行った。その結果、これらの系のトポロジカルな性質を特徴づけるトポロジカル不変量がある種の接合系における電磁気応答・熱応答に現れることが明らかになった。(3)超伝導秩序パラメータが自発的に時間反転対称性を破っているカイラル超伝導状態において実現するゼロ磁場熱ホール効果について研究を行った。その結果を重い電子系物質でカイラル超伝導の実現が示唆されているURu2Si2に応用し、実験で観測が可能であることを示唆する結果を得た。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は以下の研究を行った。(1)強磁性超伝導体UCoGeにおける超伝導発現機構を微視的に解明した。計画班の石田憲二教授(京大理)のMR実験グループと共同で行った研究により、この系ではイジング的な強磁性スピン揺らぎが媒介する引力によってクーパー対が形成されており、非ユニタリーなスピン3重項超伝導が実現していることが明らかにな弓た。今回の研究成果は、NMR実験のデータからスピン揺らぎをモデル化し、それに基づく微視的計算によって、超伝導物性がよく再現できることを示したものである。これまでにも強磁性と共存する超伝導体は知られており、スピン揺らぎによる超伝導発現の可能性は議論されていたが、直接的な証拠は得られていなかった。今回の研究成果は、スピン揺らぎによるスピン3重項超伝導発現機構を世界で初めて確証した揺るぎないものである。(2)URu2Si2の隠れた秩序が何であるかを解明する研究を行った。母近の実験・理論から示唆されているように、遍歴f電子のバンドのネスティングによって引き起こされる相転移が隠れた秩序状態を生み出している可能性が高い。この描像に基づいた解析と、最近の磁気トルクめ実験結果から、我々はスピン・ネマティック状態が隠れた秩序として実現しているというシナリオを提唱してきた。平均場に基づく解析が、このシナリオがこれまで謎であった多くの中性子実験の結果や、STM等の1電子スペクトルの実験結果をよく説明することを明らかにした。特に中性子実験では、隠れた秩序相で2種類のスピン励起が存在し、その性質、スピン励起エネルギーギャップの違いなどが、どのようなモデルで説明できるのかが、これまで十分に検討されていなかったが、今回の我々の研究によって、1電子スペクトルのギャップの波数空間での異方性が、これらの実験事実を説明する上で重要であることが明らかにされた。それによって、上述のスピン・ネマティク・シナリオが有望であることが示された。(3)スピン軌道相互作用のある強相関電子系におけるトポロジカル絶縁体の実現と、それの電子間相互作用に対する安定性、磁気秩序状態をトポロジカル相との競合、共存について研究を行った。電子相関が強くなるとトポロジカル絶縁体からモット絶縁体への1次転移が起こることが明らかになった。噛また、反強磁性磁気秩序相とトポロジカル絶縁体が共存できる可能性を示唆する結果を得た。交付申請書に記載した3つの研究目的の内、2つ(強磁性超伝導体UCoGeの研究、URu2Si2の隠れた秩序の研究)は当初の計画以上に進展している。他方、交付申請書記載のCeRhSi

3,CelrSi3の研究についても、スピン軌道相互作用と量子臨界揺らぎ近傍での強結合効果との絡み合いによるトポロジカル秩序、マヨラナ・フェルミオンの実現の可能性について結果が得られつづあり、今後、研究結果をまとめていく予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。各テーマについて以下のように進めていく。(1)強磁性超伝導体UCoGeについては、ほぼ当初の目的を達成しているが、最近の中性子実験から得られたスピン励起のスペクトルを考慮してより定量的に詳細な解析を進め、本研究を完成させる。(2)URu2Si2の隠れた秩序状態の研究についてはより現実的な多軌道バンドモデルに基づく解析を進める必要があり、今後これを進めていく。また、これまでにも議論されてきたスピン帯磁率の強いイジング異方性が遍歴f-電子の描像でも理解できることをモデル計算で示す。(3)反転対称性のない重い電子系超伝導体CeRhSi3,CeIrSi3におけるトポロジカル秩序、マヨラナ・フニルミオンの実現の可能性についてこれまでの成果をまとめていく。
分子生物学的な根圏環境制御能強化による広域ストレス耐性向上に関する研究

世界には酸性土壌およびアルカリ性土壌が全可耕地の半分以上を占めている。これら土壌では、養分が不可給化していたり、各種無機化合物の毒性のために植物の生育が困難であるが、最近の研究では、植物根が各種の化合物を分泌して根圏環境(根の周り数ミクロン)を改善する機能があり、この根圏制御機能を高める研究を行い、以下の成果を得た。1)ルーピン根分泌性酸性ホスファターゼをコードするLASAP2のcDNAを導入したタバコ、およびプロモーター領域を含む遺伝子配列を導入したイネをこれまでに作成し、LASAP2導入タバコの根から本酵素がルーピン根における成熟タンパク質と同等の性質を持つ酵素が分泌されることを確認した。2)イネにPEPC遺伝子を導入するために、アグロバクテリウム系で利用可能な遺伝子コンストラクトを作成した。そのうち、根でも高発現が見込まれるアクチン遺伝子のプロモーターにPEPCを付加したコンストラクトを用いて形質転換したイネについて、PEPC導入系統を選抜した。また、これまでに明らかになっていなかったタイプのイネPEPC遺伝子を新たに単離し、その機能の解析を行った。このPEPCはC3型で葉において特異的に発現されるタイプの遺伝子であり、根型のPEPCとの相同性は80%程度であった。PEPC導入イネではAl耐性と低リン耐性が強化されたが、これは根におけるPEPC遺伝子とタンパク質の高発現によるもので、その結果根からシュウ酸の分泌が高まったことによる。3)リン欠乏のタマネギ根の浸出物がアーバスキュラー菌根菌の菌糸成長に及ぼす影響について検討した。タマネギの根の浸出物の酢酸エチル層をからTLCによりRf値0.47のスポット(A1)が得られた。この画分および脱塩水中(対照区)でGigaspora margaritaの胞子を培養した。A1画分中での外生菌糸長および菌糸の2次以降の分岐数は対照区に比べて培養7日目に長くなった世界には酸性土壌およびアルカリ性土壌が全可耕地の半分以上を占めている。A1画分中での外生菌糸長および菌糸の2次以降の分岐数は対照区に比べて培養7日目に長くなった1)イネにPEPC遺伝子を導入するために、アグロバクテリウム系で利用可能な遺伝子コンストラクトを作成した。2)分泌性酸性フォスファターゼの分泌能が非常に高いルーピンにおいて単離された本酵素の遺伝子LASAP2全長を含む遺伝子コンストラクトを用いてイネの形質転換を行い、形質転換系統を選抜した。3)新規にルーピンからフィターゼ遺伝子を単離した。そのアミノ酸配列からは分泌性タンパク質の特徴は確認されなかったが、フィチン態リン酸に特異的な酵素としての生理的機能を付与できる可能性を持つ遺伝子が単離された意義は大きい。4)タマネギを3段階のリン濃度(0,0.1および8mgPL^<-1>)の培養液で水耕培養し、根の浸出物を回収した。浸出物をXAD-4樹脂を用いて疎水性画分と親水性画分に分けた。さらに疎水性画分をシリカゲルTLC、ODSTLCで分離し、画分B1(Rf:0.21)を得た。

画分B1はGigaspora margaritaの外生菌糸の伸張と菌糸の分枝を促進した。分枝は2次から6次まで観察され、促進された分枝の8割以上は2次以降の分枝であった。これらのことからリン欠乏のタマネギ根の浸出物には菌糸の伸張と分岐を促進することより菌と宿主植物が根圏土壌中で接触する確率が高め、これにより菌根形成を促進していると考えられた。精製されたB1画分について各種機器分析を行なっている。1)根および地上部における各種ホスファターゼの発現解析これまでに、ルーピンからは細胞壁局在型酸性ホスファターゼをコードするLASAP1および分泌型酸性ホスファターゼをコードするLASAP2の2つを単離した。今年度、新たにフィチン酸特異的と予想されるホスファターゼを新たに単離し、LASAP3と命名した。LASAP3はダイズにおいて単離されたフィチン酸特異的ホスファターゼ(フィターゼ)とアミノ酸配列と82%の同一性を示したが、基質特異性が低い酸性ホスファターゼをコードすると考えられるLASAP1およびLASAP2とはそれぞれ23%,30%、比較的PEPに対する特異性が高いホスファターゼをコードするタマネギ鱗茎由来のAcPEPPと30%の同一性であった。サイトウの発芽種子由来の酸性ホスファターゼにおいて、精製酵素の構造解析が行われ、その活性中心を構成するアミノ酸残基が7個存在することが明らかにされているが、今回単離したLASAP3においてもこの7つのアミノ酸残基は保存されていた。このことから、本酵素の脱水反応の機作は特異性の低い酸性ホスファターゼと基本的には同一であると予想された。LASAP3タンパク質の細胞内局在部位を推測するためにPSORT prediction programを実行したところ、peroxisomeに局在する可能性が最も高いという結果が得られた。また、同様のプログラムでiPSORTにこのアミノ酸配列を入力した際には、N-末端のアミノ酸配列はmitochondrial targeting peptideを持つ結果が得られた。いずれにしても、分泌されて機能するタイプの酵素ダンパク質ではないものと予想された。今後、LASAP2のシグナルペプチドをつないで分泌型フィターゼのキメラ遣伝子を作成し、土壌中に含まれる有機態リンのうち最も高い割合で存在するフィチン酸を効率的に利用させることが可能であると期待される。2)酸性ホスファターゼを高発現させたイネ、タバコの生理解析ルーピン根分泌性酸性ホスファターゼをコードするLASAP2のcDNAを導入したタバコ、およびプロモーター領域を含む遺伝子配列を導入したイネをこれまでに作成した。昨年度は個体レベルでLASAP2導入タバコの根から本酵素がルーピン根における成熟タンパク質と同等の性質を持つ酵素が分泌されることを報告した。今年度は、イネの野性株と遺伝子導入株およびトマト、タバコ(野性株のみ)の培養細胞を用いて無菌的に有機態リン(ポリリン酸、フィチン酸)の利用能を調査した。トマトにおいてはポリリン酸の利用が認められなかったが、他の植物細胞においてはフィチン酸もポリリン酸も利用された。イネにおいては野性株と遺伝子導入株で生育に大きな違いはなかった。イネは低リン含有率耐性が強いため、さらに長時間培養する必要があると思われる。
比較動物学的見地からの筋発生学・筋再生学再構築への挑戦

MyoDやMyf-5を欠損したマウスは、ほぼ正常に筋発生や成長がおこることから、これら2つの因子は互いの機能を代償的に補完すると考えられている。一方MyoD欠損ラットは全てが離乳前に死亡し、ヒトでのMyoD欠損例では新生児が不動症により死亡する。本研究は、マウスで得られてきた筋分化マスター因子の機能や重要性が哺乳類全般に普遍的でない可能性を考え、各種筋分化マスター因子欠損ラット表現型の解析を行うとともに、各因子を蛍光タンパク質で可視化したラットを作出して発生段階における発現動態を解析する。これにより比較動物学的見地からの筋発生学や筋再生学の再構築へと繋がるような知見を得ることを目的とする。
シンクロトロン放射光を利用した臨床診断装置の開発

シンクロトロン放射光を医学に利用する際の利点は光子数がけた外れに多い単色X線が利用できることにある。この特徴は本研究で網羅したすべての研究課題に共通している。第2の利点は指向性の強いX線源であることにある。この特徴が生かされる研究は、生体組織内微量金属の検出と蛍光X線CTならびにX線顕微鏡であろう。われわれが本研究でとりあげた課題は多岐にわたった。その理由は主として利用できるシンクロトロン放射光源が日本では高エネルギー物理学研究所にしかないことによる。医学利用を掲げることは研究のいずれかの段階で被験者が患者であることを意識し、そのための準備をする必要があることが第2の理由であろう。この2年間の研究といっても、研究集会を開き、各研究課題の現状と問題点を整理するに留まったが、しかしここで明らかにされたことは2点あったと思われる。その第1点は、現在われわれが医学研究用に利用しているビームラインの光子数は臨床利用に供するには少なすぎるということ、第2点は、臨床医学研究あるいは臨床検査を現実の課題とするには、種々の研究者が各自の装置の開発を進めているとき、実験装置の組立ならびに実験終了後、次の研究者のために実験装置を解体し後片付けに費やす無駄な時間が多すぎること、が挙げられる。臨床医学への実用化を考えるとき、いずれの課題についても数多くの試料(被験者を含む)の測定を繰り返すことが必要不可欠だからである。このような現状を打開するには医学専用のビームラインを建設する必要があるとの判断に至った。以上の理由からわれわれは医学専用ビームラインの建設ならびに臨床診断装置の開発を目的として重点領域研究課題申請を行うこととし平成8年度発足の課題申請をおこなった。研究集会を平成6年1月17日18日に行った。そのときの研究発表演題を記してまとめにかえる。1微小冠状動脈造影盛英三(東海大学)2単色X線コーンビームCT像への散乱線の影響金森仁志(京都工芸繊維大学)3生体微量金属検出下條信弘(筑波大学)4エネルギー差分冠状動脈造影法と選択的冠状動脈造影法とにおける被曝線量の比較宇山親雄(国立循環器病センター)5 NE5Aの現状とNE1の利用について兵藤一行(高エネルギー物理学研究所)6小型医学診断用SR遠藤真広(放射線医学総合研究所)7X線顕微鏡安藤正海(高エネルギー物理学研究所)8放射光励起蛍光X線源の物理特性豊福不可依(九州大学)92次元X線検出器の動向93年11月のワークショップの紹介徳森謙二(九州大学)10 SR冠状動脈造影法武田徹(筑波大学)11放射光ビームスキャン対応撮影システム西村克之(埼玉医大)12エネルギ差分冠状動脈造影像の動画像表示山口高弘(電気通信大学)13放射光単色X線の散乱シミュレーションによる画質改善に関する検討奥康成(川崎重工)シンクロトロン放射光を医学に利用する際の利点は光子数がけた外れに多い単色X線が利用できることにある。シンクロトロン放射光を利用した臨床診断装置の開発」研究報告会を以下の要領で開催した。日時1994年12月14日(水)午後2時6時会場筑波大学大学会館第三会議室報告会プログラム1光子数のゆらぎに由来するCT値の誤差について(国循センター・宇山親雄)2単色放射光を用いた微小動脈造影法の臨床応用に向けて(東海大学・盛英三)3 SR-XRFイメージングによる腎臓内微量金属の動態解析(国環研・本間志乃、筑波大・下条信弘)4放射光を用いた濃度高分解能型CTの開発(筑波大・風間正博、武田徹、坂井悠二)

5単色X線CTに対する錯乱線の影響(京都工繊大・金森仁志)6臨床診断装置と光源(高エネ研・安藤正海、兵藤一行、山本樹、総研大・奥康成)7 11月の蛍光X線CT実験報告(九州大・豊福不可依)8 CdTe検出器の制御システムの改良とデータ処理について(九州大・徳森謙二)9光線追跡プログラム「FOCUS-X」の紹介(川崎重工・合澤清志)10 SR単色X線源を利用した診断装置における被曝線量の評価(国循センター・宇山親雄)11 NE1を用いた臨床診断用システム開発の現状(高エネ研・兵藤一行、安藤正海、総研大・奥康成、筑波大・武田徹、坂井悠二、大塚定徳、杉下靖郎)この報告会終了後、平成8年度発足「重点領域研究」課題の申請を行うことを決め、研究グループの責任者は研究計画、予算等を平成7年1月20日までに宇山親雄宛提出することを決定した。
生体膜に存在するアニオン輸送系,特に能動輸送系の解析

1.カサノリCl^-輸送性ATPaseについて(1)b(50kDa)サブユニットのクローニング:total RNA及びpoly(A)^+RNAのRT-PCRにより,重複した領域をもつ4つのクローンpCLB14を得た。塩基配列決定の結果,一次構造は478アミノ酸より成り,分子量は51,513であった。既報のカチオン輸送性ATPaseとの比較により,FタイプATPase,βサブユニットなかでもクラミドモナスCF_1-βに最も高い相同性を示した。(2)a(54kDa)サブユニットのクローニング:N末端から約50%をコードするクローンpCLA1(803bp)を得た。そのアミノ酸配列はホウレンソウCF_1-αサブユニットと約75%の相同性を示した。(3)RNAレベルでの発現の解析:カサノリから,CF_1-βサブユニット及びMF_1-βサブユニットをコードする可能性の高い遺伝子断片(それぞれ,273,332bp)を得た。塩基配列の比較により,(1)で得たCL^--bサブユニットのクローンとは異なる事,即ち,カサノリにはFタイプATPase,β様遺伝子が3種類存在する事が明らかとなった。これら3種類をプローブとしてノザーン解析を行った。Cl^--b由来の断片をプローブとした場合,10kb以上,7.5及び3.8kbのメッセージが検出された。CF_1-β,MF_1-β断片をプローブとした場合,約2.2kbのRNAが検出された。CF_1-αサブユニットをコードする可能性の高い遺伝子断片(260bp)を得た。pCLA1とは塩基配列で約77%の一致がみられたが,異なるクローンであった。両者をプローブとしてノザーン解析を行った結果,約3.2kb(Cl^--a)及び約2.4kb(CF_1-α)の大きさの異なるメッセージが検出された。上記の結果から,Cl^--ATPaseはATPase familyのなかではFタイプATPaseに属するものであるといえる。しかしながら,カサノリにはCF_1-及びMF_1-ATPaseがそれぞれ存在する事が証明された。即ち,FタイプATPaseがsmall multigene familyを形成し,それぞれのオルガネラで発現され,アニオン・カチオン輸送を担っている可能性の高いことが示唆された。2.カサノリsulfatepermeaseについて(1)細胞レベルでの硫酸イオンの取り込み:硫酸イオンを除いた人工海水中でカサノリ(34cm長)を一晩培養し,^<35>SO^<2->_4の取り込み能を調べたところ,約34倍の取り込み能の上昇を観察した。(2)遺伝子クローニング:cDNAライブラリーの直接増幅によりcysA(ヌクレオチド結合モチーフをもつサブユニット)遺伝子断片(359bp)を得た。そのアミノ酸配列はシアノバクテリアCysA蛋白質と比べ,54.6%の残基が一致するものであった。total RNAのRT-PCRによりsbp(ペリプラスム局在の可溶性蛋白質をコード)遺伝子断片(552bp)を得た。そのアミノ酸配列は大腸菌SBP蛋白質と比べ,約97%の残基の一致がみられた。その他のサブユニット,膜蛋白質CysT及びCysWの候補クローンの塩基配列を決定したが,大腸菌の各サブユニットに対する相同性は低いものであった。現在,クローニングを続行している。(3)ノザーン解析:cysA及びsbp遺伝子断片をプローブとしてノザーン解析を行った。それぞれ,約2.4及び1.55kbのメッセージが検出され,RNAレベルでの発現を確認した。3.カサノリmaltose permeaseについて:2-(2)で得たcysA遺伝子断片の他に,同一のオリゴヌクレオチドで増幅される369bpの遺伝子断片を得た。そのアミノ酸配列は,大腸菌Malk蛋白質と51%の残基が一致するものであった。ノザーン解析の結果,約1.65kbのメッセージが検出された。上記2及び3の結果は,カサノリにATP-bindingcassette(ABC)タイプのATPaseが存在する事を支持するものである。又,バクテリアに特有なperiplasmic permeaseが植物に認められた最初の例である。塩基配列の比較により,(1)で得たCL^--b

サブユニットのクローンとは異なる事,即ち,カサノリにはFタイプATPase,β様遺伝子が3種類存在する事が明らかとなった。これら3種類をプローブとしてノザーン解析を行った。Cl^--b由来の断片をプローブとした場合,10kb以上,7.5及び3.8kbのメッセージが検出された。CF_1-β,MF_1-β断片をプローブとした場合,約2.2kbのRNAが検出された。CF_1-αサブユニットをコードする可能性の高い遺伝子断片(260bp)を得た。pCLA1とは塩基配列で約77%の一致がみられたが,異なるクローンであった。両者をプローブとしてノザーン解析を行った結果,約3.2kb(Cl^--a)及び約2.4kb(CF_1-α)の大きさの異なるメッセージが検出された。上記の結果から,Cl^--ATPaseはATPase familyのなかではFタイプATPaseに属するものであるといえる。しかしながら,カサノリにはCF_1-及びMF_1-ATPaseがそれぞれ存在する事が証明された。即ち,FタイプATPaseがsmall multigene familyを形成し,それぞれのオルガネラで発現され,アニオン・カチオン輸送を担っている可能性の高いことが示唆された。2.カサノリsulfatepermeaseについて(1)細胞レベルでの硫酸イオンの取り込み:硫酸イオンを除いた人工海水中でカサノリ(34cm長)を一晩培養し,^<35>SO^<2->_4の取り込み能を調べたところ,約34倍の取り込み能の上昇を観察した。(2)遺伝子クローニング:cDNAライブラリーの直接増幅によりcysA(ヌクレオチド結合モチーフをもつサブユニット)遺伝子断片(359bp)を得た。そのアミノ酸配列はシアノバクテリアCysA蛋白質と比べ,54.6%の残基が一致するものであった。total RNAのRT-PCRによりsbp(ペリプラスム局在の可溶性蛋白質をコード)遺伝子断片(552bp)を得た。そのアミノ酸配列は大腸菌SBP蛋白質と比べ,約97%の残基の一致がみられた。その他のサブユニット,膜蛋白質CysT及びCysWの候補クローンの塩基配列を決定したが,大腸菌の各サブユニットに対する相同性は低いものであった。現在,クローニングを続行している。(3)ノザーン解析:cysA及びsbp遺伝子断片をプローブとしてノザーン解析を行った。それぞれ,約2.4及び1.55kbのメッセージが検出され,RNAレベルでの発現を確認した。3.カサノリmaltose permeaseについて:2-(2)で得たcysA遺伝子断片の他に,同一のオリゴヌクレオチドで増幅される369bpの遺伝子断片を得た。そのアミノ酸配列は,大腸菌Malk蛋白質と51%の残基が一致するものであった。ノザーン解析の結果,約1.65kbのメッセージが検出された。上記2及び3の結果は,カサノリにATP-bindingcassette(ABC)タイプのATPaseが存在する事を支持するものである。
実海域波浪中の水粒子運動の計測

平成2年度・3年度にかけて、応用力学研究所津屋崎海洋災害実験所沖合2Kmの海域に設置された海洋観測ステ-ションを利用して、3次元電磁流速計による波の水粒子速度の計測と試験円柱に加わる波力の計測を行った。得られた成果は大別して、波の水粒子速度の計測結果を利用して波の方向分布に関するものと、試験円柱に加わる波力に関するものの2つである。以下に得られた成果の主なものを示す。1)波の計測値から微小振幅波の理論を使って求めた実海域不規則波中の水粒子速度は3次元電磁流速計による直接計測値よりも有義値にして約7%程度小さい。この差は波高・波周期によらずほぼ一定である。得られた水粒子速度の計測値を使用して、波の方向スペクトルを求め、以下の結論を得た。2)計測対象となった波は沿岸波浪であり、様々な発達過程にあるにもかかわらず、外洋波で、しかもよく発達した波のデ-タを基に求められた「光易型の方向分布関数」で非常によく表現できる。3)風速、波高の有義値、波の方向分布パラメタ-はお互いに極めてよい相関があり、波の方向分布パラメタ-は実用的には波高の有義値を使って推定できる。4)3次元電磁流速計を使って求めた、波の方向分布に関する特性は従来のように波高計のデ-タから求めた波の方向分布の特性と良く一致する。5)不規則波全体の時系列を通して、一定と考えて求めた波力係数C_D、C_Mは波の水粒子速度の有義値と円柱の直径で定義されるKeuleganーCarpenter数でよく整理される。しかしながら、波の一波一波で求めたC_D、C_Mは値がまとまらず有義な傾向が見いだせない。6)実海域不規則波中の波力はモリソン式で90%の精度で表現できる。残り10%は砕波力によるものと考えられる。前記研究課題に関して、本年度は実海域波浪中の計測結果と比較するために、波浪水槽を使用して模型実験を行った。実験では規則波及び不規則波中の水粒子運動の計測と波浪中に置かれた鉛直円柱に加わる波力の計測が行われた。実験の結果によると、水粒子速度は微小振幅波の理論で精度よく推定できること、さらに有限長さの鉛直円柱であっても、従来の2次元円柱に関する実験的研究で求められた抗力係数、質量力係数が応用できること等が明らかになった。さらに、応用力学研究所付属津屋崎海洋災害実験所沖合2kmの海域に設置された海洋観測ステ-ションに3次元電磁流速計と直径50cmの波力計測用の鉛直円柱を取り付け計測を開始した。計測項目は波高・風速・水粒子速度・波力の4項目である。また波高は容量式波高計、風速はカップ式風速計、水粒子速度は3次元電磁流速計、波力は防水型2分力計でそれぞれ計測する。現在までの計測で得られたデ-タによると(1)水粒子速度は微小振幅波の理論で精度よく推定できる。(2)波力の計測から得られた抗力係数はかなり小さく、質量力係数が大きい。等であるが、これらはいずれも入射波高が小さい場合の特徴を表している。この原因は(1)これまで得られたデ-タには大波高の場合が含まれていないこと

(2)流速計の没水深度が海面から2.5mと比較的大きいこと等によると考えられる。そこで来年度は電磁流速計をさらに海面に近い位置に設置する。また台風時及び冬季の季節風が強く、大波高が期待できるときの計測を重点的に行う予定である。本年度は前年度に引き続き、実海域に設置された海洋観測ステ-ションを利用して、3次元電磁流速計による波の水粒子速度の計測と鉛直円柱に加わる波力の計測を行った。その結果以下のような結論を得た。得られた水粒子速度の計測値を使用して、波の方向スペクトルを求め、以下の結論を得た。1)計測対象となった波は沿岸波浪であり、様々な発達過程にあるにもかかわらず、外洋波で、しかもよく発達した波のデ-タを基に求められた「光易型の方向分布関数」で非常によく表現できる。2)風速、波高の有義値、波の方向分布パラメ-タはお互いに極めてよい相関があり、波の方向分布パラメ-タは実用的には波高の有義値を使って推定できる。3)3次元電磁流速計を使って求めた、波の方向分布に関する特性は従来のように波高計のデ-タから求めた波の方向分布の特性と良く一致する。以上のような3次元電磁流速計による水粒子速度の計測と波高計による波の計測に加えて、鉛直円柱に加わる波力を計測して、次のような結論を得た。4)不規則波全体の時系列を通して、一定と考えて求めた波力係数C_D、C_Mは波の水粒子速度の有義値と円柱の直径で定義されるKeuleganーCarpenter数でよく整理される。しかしながら、波の一波一波で求めたC_D、C_Mは値がまとまらず有意な傾向が見いだせない。5)実海域不規則波中の波力はモリソン式で90%の精度で表現できる。残り10%は砕波力によるものと考えられる。6)円柱表面に貝や海草などが付着した場合の波力の推定法は、実用的に重要であるが、本研究の結果有用な推定法が確立された。
確率的符号器をもつ情報理論的に安全な暗号システムにおける符号化定理

本研究は,確率的符号器をもつ情報システムについて深く考察し,特に敵対者からの攻撃に対して理論的に安全な情報システムに対して新たな知見を得た.本研究では,一般情報源をもつシャノンの暗号システムに対して,符号器が確率的な場合にも有効な新しい形の符号化定理を導出した.また,シェアの改ざんを試みる不正な参加者のもとでも安全性が保証される(n,n)しきい値法を提案し,その安全性を理論的に示した.さらに,有限射影平面に基づく電子指紋符号を解析し,すべての不正者が特定されるための条件を考察した.本研究は,確率的符号器をもつ情報システムについて深く考察し,特に敵対者からの攻撃に対して理論的に安全な情報システムに対して新たな知見を得た.本研究では,一般情報源をもつシャノンの暗号システムに対して,符号器が確率的な場合にも有効な新しい形の符号化定理を導出した.また,シェアの改ざんを試みる不正な参加者のもとでも安全性が保証される(n,n)しきい値法を提案し,その安全性を理論的に示した.さらに,有限射影平面に基づく電子指紋符号を解析し,すべての不正者が特定されるための条件を考察した.本研究では、通信システム、特に秘密鍵暗号系、ステガノグラフィなどの確率的符号器を有するシステムがもつ基本的な情報理論的性質を、明らかにすることである。本研究の特徴は、情報源や通信路に対する極めて緩やかな仮定のもとで、考える通信システムの特徴付けを行うことである。平成20年度は、一般情報源(無記憶性・マルコフ性などの仮定のない)の固定長符号化の問題と、シャノンの暗号システムとして知られる秘密鍵暗号系の解析を行った。固定長符号化の問題では、符号器は情報源から出力される長さnの系列を符号語に変換し、復号器は符号語から情報源出力を復号する。本研究では、復号誤りが生じる確率がn→∞でOに収束するという要請のもとで、任意の確率的符号器と決定的復号器に対して成り立っ関係式を明らかにした。得られた関係式は、符号可逆定理に相当するもので、従来Fanoの不等式として知られている不等式の一般化と考えることもできる。本研究ではまた、一般情報源から出力される長さnの平文を、符号器と復号器で共有している秘密鍵のもとで暗号化する方式について考察し、任意の確率的符号器と決定的復号器に対して成り立っ符号化逆定理を導出した。従来、一般情報源をもつシャノンの暗号システムでは、漸近的等分割性として知られる性質が成り立たず、Homophonic Codingと呼ばれる手法を用いた確率的符号器を構成していたが、本研究の結果により、Homophonic Codingを用いた手法が確率的符号器を含めた符号器クラスで最適性を有することがわかった。平成21年は、敵対者がいる状況での(2,2)しきい値法の研究、および電子指紋符号の研究を行った。以下に両者の具体的な内容を述べる。(2,2)しきい値法はもつとも基本的な秘密分散法であり、1つの秘密情報を、2つの分散情報に符号化し、1つの分散情報からは秘密情報が全く得られないが、2つの分散情報からは密情報が誤りなく復元できるという性質をもつ。本研究の特徴は、秘密情報が一般的な情報源からブロック単位で出力され、分散情報をもつユーザになります参加者が存在する状況を考えたことにある。本研究でば、従来の安全性基準とは異なる新しい安全性基準を定式化し、この安全性基準のもとで、分散情報のレートおよび分散情報生成のために用いる乱数のレートに関する符号化定理を導出した。敵対者の攻撃成功確率の上界と下界も得られた。敵対者が存在する(2,2)しきい値法は、秘密鍵認証系の一般化と見なすこともでき、得られた結果は基本的である。また、本研究により、新しい一般情報源のクラスも見いだすことができた。得られた結果は、現在、国際会議に投稿中である。他方、電子指紋符号は、インターネットを通じて配布される動画などの有償のコンテンッの不正コピー(海賊版)の流涌を防ぐための技術である。電子指紋符号では、コンテンツの配布元は、ユーザのID情報を符号化してコンテンツに埋め込み、コンテンツを配布する。一方、悪意のある複数のユーザは、結託してコンテンツを不正に操作し、埋め込まれたID情報から、自分たちが特定されないことを目指して不正返なコンテンツを生成する。本研究では、結託ユーザの攻撃に関するある制約のもとで、不正に生成されるコンテンツから、結託ユーザすべてを特定することを目標として研究を実施した。特に、有限射影平面を用いて得られる電子指紋符号では、結託ユーザが2名のときには、多くの場合に2名の結託ユーザが特定できることを示した。本研究の成果は、現在論文誌に投稿中である。同じ問題設定で不正者全員の特定可能性を理論的に示した従来研究はなく、本研究の意義は大きい。平成22年度も,平成21年度に引き続き,電子指紋符号の研究および敵対者がいる状況での秘密分散法の研究,を行った.これらは,ともに情報理論的に安全性が規定され,一様乱数を用いた確率的な符号化を行う.以下に両者の具体的な内容を述べる.電子指紋符号は,インターネットを通じて配布される動画などの有償コンテンツの不正コピー(海賊版)の流通を防ぐための技術である.電子指紋符号の枠組みでは,コンテンツの中には,ユーザのID情報が符号化して埋め込まれる.

悪意のあるユーザは,複数人で結託してコンテンツを不正に操作し,自分たちが特定されないことを目指して不正にコンテンツを生成する.本研究では,有限射影平面に基づく電子指紋符号を構成することにより,すべての結託ユーザを特定できる十分条件を与えることに成功した.本論文の成果は論文誌にすでに発表済である.本研究では,得られた十分条件の必要性についても議論し,国内外の会議において口頭発表を行った.秘密分散法は,1つの情報をシェアと呼ばれる複数の情報に符号化し,秘密情報の安全性を高める技術である.本研究では特に,秘密情報が,無記憶性などの仮定のない一般的な情報源から出力される状況を考え,シェアの数が2で,(A)2個のシェアから秘密情報が1に近い確率で復元できる,(B)任意の1個のシェアからは秘密情報がほとんど洩れない,という2つの制約のもとでの符号化・復号化を考察した.本研究では符号化に必要なシェアのサイズ,一様乱数のサイズ,敵対者の攻撃の成功確率についての符号化定理を導出した.得られた符号化定理は新しい情報源のクラスを示唆しており,この新しい情報源クラスに関する結果も国内の研究会ですでに行った.