hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水の浸透に伴う目詰まりが浸透破壊に及ぼす影響に関する実験的研究

浸透流に伴う目詰まり発生メカニズムと浸透破壊の関係を,土粒子個々の性質とその集合体としての性質に着目して,実験的に検討を行った.得られた主な成果は次の通りである.1.浸透破壊実験における技術的な問題点:a)実験に使用する水の脱気を綿密に行っても,実験に数日の時間を要する場合,供試体中に気泡が生じる.実験時にバックプレッシャーを付加するなどの工夫が必要である.b)本課題での流量制御方式の実験では,前述の気泡のために生じる透水断面の減少が透水抵抗の増大を生じて,浸透破壊の発生に大きく寄与する.2.Terzaghiの限界動水勾配に関連して:a)本課題で行った実験では,破壊形態に拘わらず,Terzaghiの限界動水勾配を首肯できるものであった.3.Justinの限界流速に関連して:a)本課題での流量制御方式の実験では,従来の浸透破壊実験に較べ土粒子個々が動き出す過程を詳細に観察することができたので,土粒子個々の限界流速を決定し易かった.b)本課題で行った実験では,供試体の有効間隙から求められる断面積で算定した平均流速を用いることで,破壊形態に拘わらず,Justinの限界流速を首肯できる結果を得た.4.微細土粒子の目詰まりに関連して:a)ガラスビーズを対象に行った実験では,間隙比に拘わらず,従来の粒径比条件の範囲で微細土粒子の移動・目詰まりが観察された.但し,一般土を対象とした実験では,微細土粒子を観察するには至っておらず,今後さらに継続して検討していく.5.水平流の実験に関連して:a)供試体とモ-ルドとの境界に生じる微小な隙間が実験に大きな影響を及ぼすため,何らかの処置が必要であることがわかった.この点を解決すべく,さらに装置の改良を進めていく.浸透流に伴う目詰まり発生メカニズムと浸透破壊の関係を,土粒子個々の性質とその集合体としての性質に着目して,実験的に検討を行った.得られた主な成果は次の通りである.1.浸透破壊実験における技術的な問題点:a)実験に使用する水の脱気を綿密に行っても,実験に数日の時間を要する場合,供試体中に気泡が生じる.実験時にバックプレッシャーを付加するなどの工夫が必要である.b)本課題での流量制御方式の実験では,前述の気泡のために生じる透水断面の減少が透水抵抗の増大を生じて,浸透破壊の発生に大きく寄与する.2.Terzaghiの限界動水勾配に関連して:a)本課題で行った実験では,破壊形態に拘わらず,Terzaghiの限界動水勾配を首肯できるものであった.3.Justinの限界流速に関連して:a)本課題での流量制御方式の実験では,従来の浸透破壊実験に較べ土粒子個々が動き出す過程を詳細に観察することができたので,土粒子個々の限界流速を決定し易かった.b)本課題で行った実験では,供試体の有効間隙から求められる断面積で算定した平均流速を用いることで,破壊形態に拘わらず,Justinの限界流速を首肯できる結果を得た.4.微細土粒子の目詰まりに関連して:a)ガラスビーズを対象に行った実験では,間隙比に拘わらず,従来の粒径比条件の範囲で微細土粒子の移動・目詰まりが観察された.但し,一般土を対象とした実験では,微細土粒子を観察するには至っておらず,今後さらに継続して検討していく.5.水平流の実験に関連して:a)供試体とモ-ルドとの境界に生じる微小な隙間が実験に大きな影響を及ぼすため,何らかの処置が必要であることがわかった.この点を解決すべく,さらに装置の改良を進めていく.
変形性股関節症の発症要因に関する研究

変形性股関節症(hip osteoarthritis :以下変股症)は、股関節に非炎症性、進行性に骨形成性の変化をきたし,加齢とともに徐々に進行する疼痛によって、日常生活に著しい障害をきたす疾患である。欧米諸国では股関節内構造に欠陥がなくして発症する一次性股関節症が多く、特に英国では年間最大39000hipが股関節形成術の対象となるなど、大きな公衆衛生学的問題となっている。しかしわが国ではほとんどが先天性股関節脱臼および臼蓋形成不全に続発する二次性のものであると考えられているため、発症要因にせまる疫学的アプローチは皆無であると考えらる。申請者は、わが国における変股症の発症要因を明らかにすることを目的として症例対照研究を実施した。まず症例としては、平成6年において45歳以上で、整形外科医により日本整形外科学会変形性股関節症のエックス線診断基準の0または1度と診断された者とした。この症例に1例に対し、症例の住所における住民台帳より性、年齢(±5歳)をマッチした住民を1例ランダムに選び対照とした。調査方法は対面聞き取り調査とした。調査項目は、英国研究者と共同開発したもので、職業、移動手段、スポーツ、趣味、たばことアルコールの摂取頻度、関節障害の有無、運動障害の有無、既往歴、月経状況など約60項目からなる。1996年12月31日現在で総計64組(男3組、女61組)の症例・対照ペアの聞き取り調査が終了した。平均年齢は症例61.95歳、対照62.69歳であった。症例と対照の平均値を比較すると、体重は症例52.0kg,対照53.69kgと対照の方が重い傾向にあったが、BMIでみると、症例24.6、対照24.3とほぼ同様であった。いままでに従事した仕事の数は症例2.3、対照2.0と症例の方が多かった。
生体超音波スペクトロスコピーによる生体組織の老化現象の定量的計測のための基礎研究

本研究では、新しい生体組織診断法である生体超音波スペクトロスコピーにより生体組織の老化度の計測方法を確立するための基礎研究を行った。工学・生物医学及び臨床医学の境界領域の学問として工業技術者及び医学者たちによる共同研究を実現することによって、問題点の整理を行い、研究組織を発足させ、研究分担課題の整理を行った。具体的な研究成果を次に示す。1.研究組織の編成研究内容を大きく3つに分け、総括班を加えて4つの班からなる組織を編成した。総括班:研究の総括と研究分担者間の研究の調整第1班:超音波顕微鏡による生体組織診断法の調査第2班:心筋及び動脈の硬化度の定量計測に関する研究・調査第3班:硬組織の弾性的性質の定量計測に関する研究・調査2.研究状況の調査各班の研究内容に関連した研究についての研究状況の調査を行った。3.「生体組織の老化の超音波による診断に関する研究会」の開催本研究組織が主催して、この表題の研究会を開催した。4.科学研究費補助金「重点領域研究」の申請に関する打ち合わせ総括班のメンバーにより本研究を重点領域研究の研究領域へと発展させるための組織作りを行い、研究分野の整理と班編成、研究規模、具体的な到達目標、将来の展望などの詳細について打ち合わせを行った。上記2項の調査結果と第3項の研究会における討論の内容を基に、平成9年度の重点領域申請を目指してさらに詳細に研究・調査を行うこととした。
部位特異的変異法及びプローブ法によるアルブミン分子上の薬物結合サイトの微環境解析

本研究では,蛋白結合におけるアニマルスケールアップの信頼性向上を目的として,ヒト血清アルブミンにおける立体構造及び薬物結合性データを基に,薬物の血清アルブミン結合における種差について検討を行い,以下の知見が得られた。1)ヒト,ウシ,イヌ,ウサギ及びラット血清アルブミンのSDS-PAGE並びにキャピラリー電気泳動を測定した結果,各アルブミン種はほぼ同じ分子量を有するものの,分子表面の荷電状態に明らかな差異が認められ,イヌやウサギは他の動物種よりも負に帯電していることが判明した。また,遠紫外領域のCDスペクトル測定結果より,二次構造を推定したところ,いずれの種のアルブミン構造も大部分がα-ヘリックスによって占められていることが明らかとなった。2)示差走査熱量計(DSC)により,熱変性時における転移温度及び転移エンタルピーを求めた結果,イヌ及びウサギ血清アルブミンは立体構造の揺らぎが大きく,熱変性の際は各ドメインが異なった挙動を示し,多状態転移をとることが明らかとなった。一方,ヒト,ウシ及びラットの場合には,立体構造の揺らぎが小さく,イヌやウサギに比べ秩序だった構造をしていると考えられた。3)各種アルブミン分子上における薬物間の相互作用を競合的,協同的及び独立的結合モデルに基づいて解析したところ,動物種アルブミンにおいてもヒトと同様,複数の薬物結合サイトが存在することが示唆された。これらの知見は,血清アルブミン分子の構造特性と薬物結合能を理解する上での重要な基礎データになると共に,蛋白結合におけるアニマルスケールアップの正しい評価につながるものと思われる。本研究においては,蛋白結合におけるアニマルスケールアップの信頼性向上を目的として,ヒト血清アルブミンにおける立体構造及び薬物結合性データを基に,薬物の血清アルブミン結合における種差について検討を行った結果,以下の知見を得た.1)各種サイトl結合リガンド間の置換現象の結果から,ヒト血清アルブミン分子上のサイトlは,3つのサブサイト(それぞれ,サブサイトla,lb,及びlc)から構成される幅広い領域であることが示された.2)示差走査熱量測定により、熱変性時における転移温度及び転移エンタルピーを求めた結果,イヌ及びウサギ血清アルブミンは立体構造の揺らぎが大きく,熱変性の際は各ドメインが異なった挙動を示し,多状態転移をとることが明らかとなった.一方,ヒト,ウシ及びラットの場合,立体構造の揺らぎが小さく,イヌやウサギに比べ秩序だった構造をしていると考えられた.3)従来からN-B転移が明らかにされているヒト血清アルブミンと,その発現が疑問視されているラット血清アルブミンを取り上げ,NMRスペクトル法によりN-B転移を検討したところ、ヒスチジンを取り巻く環境の変化に加え,pH依存性のコンフォメーション変化を惹起することが明らかとなった.また,各コンフォメーションにおける安定性をDSCにより測定したところ,B型において揺らぎの増大が観察された.4)各種アルブミン分子上における薬物間の相互作用を競合的,協同的及び独立的結合モデルに基づいて解析したところ,動物種アルブミンにおいてもヒトと同様,複数の薬物結合サイトが存在することが示唆された.目下,リコンビナントヒト血清アルブミンを作成中であり,調整次第,薬物結合性を調べ,本研究の所期の目的である薬物結合サイトの微環境解析,加えて薬物の肝取り込みにおけるN-B転移の関与について調べる予定である.本研究では,アニマルスケールアップという観念から,種々のアルブミン分子上の薬物結合サイトの同定に取り組んだところ,以上の知見が得られた。1)ヒト,ウシ,イヌ,ウサギ及びラット血清アルブミンのSDS-PAGE並びにキャピラリー電気泳動を測定した結果,各アルブミン種はほぼ同じ分子量を有するものの,分子表面の荷電状態に明らかな種差が認められ,イヌやウサギは他の動物種よりも負に帯電していることが判明した。

2)各種アルブミン分子上における薬物間の相互作用を競合的,協同的及び独立的結合モデルに基づいて解析したところ,動物種アルブミンにおいてもヒト同様,複数の薬物結合サイトが存在することが示唆された。3)サイトI内のサブサイトIbマーカーであるDNSAとISをはじめとするサイトII結合尿毒症物質との間に相互のアンタゴニズム効果(負の協同性)の存在が明らかとなった。これは,一方のサイトにおける揺らぎ構造の変化が,サイトIとサイトIIの存在しているサブドメイン間に存在する共通した境界面を介して他方のサイトにへ伝達されたためであると思われる。
細胞内dNTPプールの不均衡が誘導する細胞死の分子機構の解明

我々は、抗腫瘍核酸代謝拮抗剤5-fluoro-2'-deoxyuridine(FUdR)が誘導する細胞死の分子機構と、necrosis及びapoptosisとの関連性について、マウス乳癌由来FM3A細胞を用いて検討した。細胞死に関与するDNA二本鎖切断酵素は分子量が約40kDaであり、多価陽イオンを要求せず、その至適pHは約6.3と酸性領域にあることがわかった。一方、FUdRによる細胞死、DNA鎖の断片化、細胞内酸性化がプロテアーゼ阻害剤によって抑制された。FUdRによるFM3A細胞(野性株F28-7)におけるFUdRによる細胞死の誘導には、protein kinase Cを介したc-fos及びc-junの発現、及びそれらの発現の上流においてセリンプロテアーゼまたはcaspaseに分類されるプロテアーゼが、さらに細胞死の後期においてcaspase-3-like proteaseが関与していることが明らかとなった。FM3A細胞の野生株F28-7細胞では、FUdRによる細胞死はnecrosisを示したが、自然突然変異を起こしたと思われる、F28-7細胞から単離したF28-7-A細胞においては、apoptosisが観察された。本研究の結果からは、細胞死誘導のシグナルが弱くかつ細胞内pHが酸性化する条件では、細胞はapoptosisを起こし、逆に細胞死誘導のシグナルが強くかつ細胞内pHが酸性化しない条件では、細胞はnecrosisを起こすことが示唆された。このように2つのクローン間での細胞死の分子機構の違いを調べることによって、どのような細胞内の現象がapoptosisとnecrosisに細胞を導くのかを調べることができると考えられる。さらに、これらの細胞死の分子機構を詳しく調べることにより、細胞内シグナル伝達系を標的とした新しい化学療法の開発が期待できる。我々は以前に、マウス乳癌由来FM3A細胞に5-fluoro-2′-deoxyuridine(FUdR)を作用させると細胞内のデオキシリボヌクレオシド三リン酸(dNTP)プールに不均衡が生じた後、DNA二本鎖切断酵素が誘導、または活性化され、細胞内DNAが特異的な長さの断片に切断され、細胞が死に至ることを見い出している。我々はこのDNA二本鎖切断酵素を精製し、その性質を調べた。また、この細胞死の過程で細胞内の酸性化が観察されるため、このDNA二本鎖切断酵素の活性化と関連していると考えられる。さらに、セリンプロテアーゼ阻害剤などによって細胞死が抑制されることから、プロテアーゼと細胞死との関係を検討した。精製したDNA二本鎖切断酵素は分子量が約40kDaであり、多価陽イオンを要求せず、その至適pHは約6.3と酸性領域にあることがわかった。また、フローサイトメーターによる解析から、FUdR使用後約12時間以降でDNA鎖の切断化と酸性細胞群の出現が同時に観察された。つぎに、酸性化細胞群と非酸性化細胞群とを分取してDNA鎖切断の有無を調べたところ、酸性化細胞群にのみDNA鎖の切断化が認められた。これらのことから、FUdRによるFM3A細胞の細胞死では細胞内酸性化がDNA二本鎖切断酵素の活性化に関係していると考えられた。また、この細胞が死に至る過程の細胞内酸性化とDNA鎖の断片化にプロテアーゼが関連していると推察された。我々は、抗腫瘍核酸代謝拮抗剤5-fluoro-2'-deoxyuridine(FUdR)が誘導する細胞死の分子機構と、necrosis及びapoptosisとの関連性についてマウス乳癌由来FM3A細胞を用いて検討した。

細胞死に関与するDNA二本鎖切断酵素は分子量が約40kDAであり、多価陽イオンを要求せず、その至適pHは約6.3と酸性領域にあることがわかった。一方、FUdRによる細胞死、DNA鎖の断片化、細胞内酸性化がプロテアーゼ阻害剤によって抑制された。FUdRによるFM3A細胞の細胞死では細胞内酸性化がDNA二本鎖切断酵素の活性化に関係していることがわかった。FM3A細胞(野生株F28-7)におけるFUdRによる細胞死の誘導には、protein kinase Cを介したc-fos及びc-junの発現、及びそれらの発現の上流においてセリンプロテアーゼまたはcaspaseに分類されるプロテアーゼが、さらに細胞死の後期においてcaspase-3-like proteaseが関与していることが明らかとなった。FM3A細胞の野生株F28-7細胞では、FUdRによる細胞死はnecrosisを示したが、自然突然変異を起こしたと思われるF28-7細胞から単離したF28-7-A細胞においては、apoptosisが観察された。本研究の結果からは、細胞死誘導のシグナルが弱くかつ細胞内pHが酸性化する条件では、細胞はapoptosisを起こし、逆に細胞死誘導のシグナルが強くかつ細胞内pHが酸性しない条件では、細胞はnecrosisを起こすことが示唆された。このように2つのクローン間での細胞死の分子機構の違いを調べることによって、どのような細胞内の現象がapoptosisとnecrosisに細胞を導くのか調べることができると考えられる。さらに、これらの細胞死の分子機構を詳しく調べることにより、細胞内シグナル伝達系を標的とした新しい化学療法の開発が期待できる。
電極界面接触吸着相のエネルギー構造と電子移転反応に関する研究

ヨウ化物イオン1^-を含むNaClO_4水溶液,各電位に保持した多結晶金箔電極に微小交流電圧を重畳することにより発生する表面エネルギー変化を,電極の裏面に張り付けた圧電素子からの電気的信号として敏感に検出した。圧電応答信号曲線から金電極の零電荷電位を評価することができた。また,零電荷電位よりも貴な電位領域で,1^-接触吸着相の構造変化が予想された。1^-接触吸着相が存在する場合と存在しない場合について回転ディスク金電極を用いて、Fe(CN)_6^<3->+e^-=Fe(CN)_6^<4->のレドックス反応電流密度を測定した。その結果,1^-接触吸着相はレドックス反応電流密度を増加させることが明らかになった。さらに,接触吸着相の構造変化が予想される電位領域でレドックス反応電流密度に屈曲が見られ,このことから接触吸着相の構造変化が金電極上での電子移転反応に影響を及ぼすことが示唆された。現在,レーザー光の反射角変化から表面エネルギー変化の絶対量を測定する装置を組み立て,Au/1^-系への適用を試みている。今後,表面エネルギー変化の絶対量測定より,接触吸着相のエネルギー構造変化と電子移転反応との関係を調べることを計画している。
20世紀前半イギリスの社会保障・福祉政策をめぐる諸思想の社会経済思想史的再検討

20世紀前半における福祉政策思想の代表として,ウェッブ,ベヴァリッジ,ボザンケ,ホブソン,ホブハウスらの福祉政策思想の比較研究を行うという目的を設定した。「救貧法に関する王立委員会」をめぐって,ウェッブとボザンケと比較した結果,当初の作業仮説どおり国家権力中心主義(ウェッブ)と,慈善中心主義(ボザンケ)との対照がある程度明らかになった。それだけでなく,両者の政策提言の差異には,ウェッブとボザンケの政策論には,スペンサー社会進化論の独自の摂取があることが判明した。ウェッブの場合には,産業社会を進歩とともに退化という二面的側面で考察し,後者の退化を防止するための国家介入を正当化した。ボザンケの場合には,人間の倫理過程の進化についての楽観論をもとに,国家の役割は,倫理的完成を推し進める積極的なものとなりうるが,その具体策はあくまで消極的でなければならないという主張を確認した。さらに,ウェッブとベヴァリッジの比較については,ウェッブの場合,ナショナル・ミニマムまでの国家介入を求めるものの,それ以上の部分についての保障は,友愛組合などの自発的団体にこれをゆだねるべきだという福祉の複合体構想が背後にあったことを明らかにした。他方,ベヴァリッジは,労働市場の需給一致傾向への信頼をもとに,国家の役割を情報提供などの均衡過程への手助けと位置付けていたことが分かった。いずれの論者においても,将来社会についてのビジョンをもとにそれぞれの福祉政策を単なる技術論としてではなく,社会哲学の一貫として提出していたことが分かった。平成14年度には,主に,「社会保険」をめぐるウェッブ,ベヴァリッジ,ボザンケト,ホブソン,ホブハウスらの福祉政策思想の比較研究を行うという目的を設定し,ひとまず,ウェッブ,ボザンケトらの社会保険反対論の背後にある,「進化論的社会改革思想」(ウェッブ),「理想主義的社会改革思想」(ボザンケ)との差異を明らかにするための準備作業として,ウェッブ『救貧法少数派報告』1909年,『窮乏の防止』1910年,ボザンケ『救貧法多数派報告』1909年などの一次資料をもとに研究を行った。ひとまず,ウェッブの福祉政策思想と社会進化論との関連についてのまとめの作業を行い,「ウェッブにおける社会進化と社会改良-市場・中間団体・国家をめぐって-」という論文を執筆した。またボーザンケトについては,『哲学的国家理論』などの理論的著作にも射程を広げ,研究の深化を行った。当初の作業仮説どおり国家権力中心主義(ウェッブ)と,慈善中心主義(ボザンケ)との対照がある程度明らかになったが,その理由を明かにするためにも,前者ウェッブの国家論について,平成15年度に予定していた,国内均衡対国際均衡,経済管理をめぐるケインズ,ベバレッジらの1920,30年代の議論の文脈から照射してみる作業を優先して行った。その結果,ウェッブにおける国家の役割は,第一次大戦を境に大きく変化していることが分かり,あらためて時期区分に配慮した比較が必要であることが明らかになった。特に,計画化と経済効率との関連をめぐるウェッブの思考が,具体的にいかなる歴史的経験によって裏付けられているのか,あるいはいないのかを朗かにするために,大英図書館における関連文献の収集,イギリス公文書館PROでの石炭産業国有化関係(「サンキー委員会」)の資料を収集した。当初計画として,ウェッブ夫妻とベヴァレッジとの福祉政策思想の比較研究を行うことが本年度の課題であったが,若干の発展的修正を行った。第一の修正点として,研究計画策定時においては,国内の福祉政策思想を,「福祉の複合体」として捉え,それ自体の発展過程として描写し,比較することをねらいとしていたが,研究が進展するなかで各論者の国家に関する基本的な視座を確定しておくことなしに,「福祉の複合体」としての比較は困難であるとの見解に到達できた。

第二の修正点として,研究計画策定時に見落としていた点として,第一次大戦期における各論者の戦時経済の平時利用への観点が,それぞれの福祉国家構想とその国家観の基本にあるという点に気づくことができた。関連資料をたどると,一次大戦終結期にウェッブ夫妻らが,本研究の比較対象主体である,ベヴァレッジ,ホブソンらの新自由主義者と連携して政策立案(「復興省」)に関与しており,その議事録・報告書が残っていると判明した。「政府公文書館」,「パーラメンタリー・ペーパー」などから,以下のことが分かった。現在,公営事業は,ブキャナンらの「公共選択論」により「非効率」と分析されており,テキスト・ブック的にはこれで正しい。だが,この当時の実務家の間では,イデオロギー中立的な経験的見地から,公営事業が市場よりも「効率的」という理解が広まっていた。ウェッブ夫妻もこれを共有し,その上で,戦後アメリカ行政学の発想を一部先取りして,「効率」達成の具体的制度構築(インセンティブとガヴァナンス)に知恵をしぼっていたことが分かった。特に,経済理論的な基礎において,ウェッブとホブソンら新自由主義者は同一の見地に立っており,主に独占と産業効率の点から公営事業と経済統制を主張したことが分かった。さらに,戦後再建へ向けての,中央集権的な行政機構の見直し作業の中で,ウェッブ夫妻とベバレッジは,非常に緊密な立場に立っていたことが明らかになった。なお,前年度に日本語で発表した論文を,イギリス人校正者の協力で英語論文に加筆修正し投稿を試みる作業を行った。現時点で,完成間近であり,来年度には他の研究会での発表と推敲を経て,公表する予定である。本年度は,次の2点つまり,(1)「福祉の複合体」をめぐるウェッブ,ボザンケ,ベヴァリッジらの対立点を,市場,中間組織,国家のみならず,地方・政府というファクターを導入して再検討すること,(2)1920年代に戦時統制経済の平時利用という観点について,それが,20世紀初頭のウェッブらの「国民的効率」運動からの発展であるのか,歴史状況に即した修正であるのかを確認し,ベヴァレッジなどの経済政策思想における国家の位置づけを比較する,という計画で研究を進めた。(1)については,ウェッブとボザンケの『救貧法報告』(1909)の内容に肉薄し,両者の差異が従来言われてきたように,福祉国家に対する進歩派,保守派の対立ではなく,世紀初頭の福祉行政再編における財政原則をめぐる「行政学」的な対立だったことを解明した。ボザンケの抑止的「扶助当局」創設案は,近代的福祉サービス提供にあたっての財政支出への歯止め策であり,ウェッブは,地方自治体が福祉サービスを担うにあたって,それを「予防は投資」すなわち財政節約から再編しようとした点を解明した。なお,ウェッブのナショナル・ミニマム論は,「国庫補助金」によるインセンティブ・デザインでもあり,単なる財政調整=再配分ではなかったことも解明した。(2)の課題については視座を修正し,当初予定を超えて,戦後のアトリー内閣における福祉国家形成における「計画化」の観点まで射程を広げ,これを産業政策の観点から見直すことで,1920年代からさらには1960年代にいたる福祉国家戦略の中に,位置づけ直す必要があるという知見を得た。
筋肉内脂肪率に着目した骨格筋減少症の予防・治療法の確立

癌や様々な疾患において、加齢性の変化である骨格筋減少症(Sarcopenia)や筋肉内脂肪率(intramuscular adipose tissue content: IMAC)が予後不良因子として注目されています。しかし、リハビリテーションや栄養療法等での改善効果は示されておらず、治療方法の解明が必要です。我々は、IMACがSarcopeniaの前段階になり得ることや、細胞周期遺伝子BubR1が老化と深く関与することを報告してきました。老化遺伝子であるBubR1がIMACとSarcopeniaに与える影響を検証し、Sarcopeniaに対する予防・治療法を確立することを目標としています。
「鳴く」生物の省エネルギー戦略に潜む数理法則の解明と応用

生物の発声行動における省エネルギー戦略の研究を進めた。生物には、メスを呼ぶためにオスが大きな声で鳴くものが多く存在する。初年度は、ニホンアマガエルの発声行動を中心に実験研究・理論研究を進めた。まず、実験データを解析することで、ニホンアマガエルは合唱のあいまで一斉に休んでいる性質を見出した。このような現象を内部自由度と周囲の状況に応じて確率的に自身の状態を切り替えるハイブリッドな力学系として記述し、実験結果を定性的に再現した。次に、この数理モデルを無線センサネットワーク上での通信方式に応用した。無線センサネットワークは多数のセンサ付き無線端末で構成されており、端末ごとの消費電力の削減が長時間のデータ収集に必須である。そこで、上記のカエルの合唱モデルを無線センサネットワーク上の通信方式とみなした数値シミュレーションを行い、ネットワーク全体の低電力化への有用性を検証した。本研究成果は、査読付き学術論文1件として公表し、筑波大学と大阪大学からプレスリリースした。一方で、本研究課題で着目しているサテライト行動についても、音声刺激と視覚刺激を同時に提示する実験システムを構築し、ニホンアマガエルのオスの反応を引き出すことに成功した。また、サテライト行動の数理モデリングについても、さまざまな生物についての文献調査を進め、数理モデルの枠組みを検討した。これらの予備的な研究成果についても、関連学会にて成果を発表した。発声行動と鳴かない状態の切り替えについて、実験と数理モデリングの両面からバランスよく進められた。一方で、サテライト行動についても、予備実験と数理モデルの枠組みの検討が十分に進められた。また、査読付き学術論文や学会などで研究成果を発表した。これらの実績から、初年度についてはおおむね順調に進展していると言える。今後も当初の計画通りに研究を進めていく。サテライト行動に関する実験と数理モデリングを中心に、フィールド調査に時間を割くことで、生物の省エネルギー戦略を実験データに基づいて研究していく。また、提案モデルの応用についても研究を進め、通信技術関連の学会や研究集会で発表し、さまざまなフィードバックを得ていく予定である。家庭の事情によって長期の出張が難しくなり、予定していたフィールド調査が実施できなかった。同様のフィールド調査は、所属する筑波大学近辺で実施したため研究遂行に支障は出なかったが当該経費を次年度に繰り越した。
人工骨－粘膜複合体による新規顎堤再建法の開発

インプラント治療において,骨量の不足は局所的要因として重要であり,様々な材料が骨造成に用いられ一定の成果を得ているが,その際に生じる問題がスペースメイキングに伴う軟組織量の不足である.角化歯肉が不十分な粘膜,オトガイ孔付近や下顎舌側のような粘膜剥離するにはリスクの高い部位などはできるだけ粘膜移植を併用して治療を行う必要性がある.本研究では人工骨及び人工骨上に軟組織を培養し人工骨ー粘膜複合体を製作し,移植可能か検討を行う.インプラント治療において,骨量の不足は局所的要因として重要であり,様々な材料が骨造成に用いられ一定の成果を得ているが,その際に生じる問題がスペースメイキングに伴う軟組織量の不足である.角化歯肉が不十分な粘膜,オトガイ孔付近や下顎舌側のような粘膜剥離するにはリスクの高い部位などはできるだけ粘膜移植を併用して治療を行う必要性がある.本研究では人工骨及び人工骨上に軟組織を培養し人工骨ー粘膜複合体を製作し,移植可能か検討を行う.
異常蛋白質の特異的分解機構を応用した神経変性疾患に対する遺伝子治療法の開発

細胞内タンパク質分解は、細胞周期や転写調節やシグナル伝達などの生物学上重要な現象の調節に関与している。ユビキチン介在性蛋白分解は、ユビキチン活性化酵素(E1)、ユビキチン結合酵素(E2)、ユビキチンリガーゼ(E3)の酵素カスケードによりユビキチンの基質へのイソペプチド結合と、その後のプロテアソームによる分解によって構成される。E3に基質特異性が担われていると想像され、現在まで、HECT型E3とリングフィンガー型E3の2種類のE3群が発見されている。最初、U-ボックスタンパク質は4つ以上のポリユビキチン鎖を基質に伸長させるE4 (Ufd2)として、出芽酵母の人工基質の分解システムの解析から同定された。Ufd2のC末端に存在する約70アミノ酸配列(U-ボックスドメイン)を有するタンパク質は、酵母からヒトに至るまで、各々の生物種に複数存在することが判明し、我々はヒト及びマウスからU-ボックスドメインを含むタンパク質のcDNAをクローニングし、そのE3活性を証明した(U-ボックス型E3)。ほとんどのU-ボックスタンパク質は分子シャペロンとの関係が認められ、U-ボックス型E3はシャペロン依存型E3である可能性が高い。異常蛋白の蓄積は対応するために、正確な蛋白フォールディングを起こすためには分子シャペロンが、一方、異常タンパク質を分解する場合はU-ボックス型E3が関与している可能性を示した。機能レベルでは、哺乳類のUfd2ホモログであるUFD2aが、ポリグルタミン病のひとつであるマシャド-ジョセフ病の原因遺伝子産物である、神経細胞内に蓄積されるMJD1タンパク質を認識し分解できることを見いだした。また、他のU-ボックス蛋白であるCHIPが、他の神経変性疾患であるパーキンソン病に関与していることを報告した。現在、遺伝子治療的応用に向けて、U-ボックス型E3の機能および細胞生物学的解析を遂行中である。現在まで蛋白分解機構が報告されているが、特に、酵母におけるユビキチン依存性プロテアソーム介在性蛋白分解に関する研究により、Skp1、Cul-1、F-box蛋白複合体(SCF複合体)と言われるユビキチン化を実行する酵素複合体は、細胞周期をはじめ、さまざまな細胞機能に関与する分子の発現調節(分解調節)を行っていることが明らかになった。SCFとは,Skp1、Cul1、F-ボックス蛋白(基質認識受容体)からなるユビキチンリガーゼ(E3)複合体である。我々は、酵母におけるアナロジーを利用して、マウスにおけるSkp1、Cul-1及び複数のFボックス蛋白を同定した。特に、我々がFWD1/β-TrCP(1つのFboxと7つのWD40リピートを有する)として同定したF-box蛋白は、免疫学上重要であるNF-κBの抑制分子であるIκBαと、細胞接着もしくは癌の分野で注目されるβ-cateninのユビキチン化、及び分解に関与していることを明らかにした。またSkp2というFボックス蛋白を同定し、Skp2の標的分子として、サイクリンEとp27を生化学的及び遺伝学的手法により見い出した。さらに、実際にサイクリンEとp27のユビキチンリガーゼであるかを確証するために、Skp2ノックアウトマウスを作製し、Skp2ノックアウトマウスは野生型マウスと比較して、体重が少なく、全体的に成長が遅い以外、肉眼レベルでは異常は認められなかったが、その線維芽細胞や肝臓細胞においてサイクリンEとp27の蓄積が認められ、これらの細胞において染色体多倍数性や中心体過剰複製などの細胞レベルでの異常所見を認めた。

また、最近、HECT型E3、RING型E3と並んでU-ボックス型E3の存在を発見し、その酵素学的解析を発表し、神経変性疾患などの異常蛋白蓄積症に関与するE3の存在を示唆した。細胞内タンパク質分解は、細胞周期や転写調節やシグナル伝達などの生物学上重要な現象の調節に関与している。ユビキチン介在性蛋白分解は、ユビキチン活性化酵素(E1)、ユビキチン結合酵素(E2)、ユビキチシリガーゼ(E3)の酵素カスケードによリユビキチンの基質へのイソペプチド結合と、その後のプロテアソームによる分解によって構成される。E3に基質特異性が担われていると想像され、現在まで、HECT型E3とリングフィンガー型E3の2種類のE3群が発見されている。最初、U-ボックスタンパク質は4つ以上のポリユビキチン鎖を基質に伸長させるE4(Ufd2)として、出芽酵母の人工基質の分解システムの解析から同定された。Ufd2のC末端に存在する約70アミノ酸配列(U-ボックスドメイン)を有するタンパク質は、酵母からと卜に至るまで、各々の生物種に複数存在することが判明し、我々はヒト及びマウスからU-ボックスドメインを含むタンパク質のcDNAをクローニングし、そのE3活性を証明した(U-ボックス型E3)。ほとんどのU-ボックスタンパク質は分子シャペロンとの関係が認められ、U-ボックス型E3はシャペロン依存型E3である可能性が高い。異常蛋白の蓄積は対応するために、正確な蛋白フォールディングを起こすためには分子シャペロンが、一方、異常タンパク質を分解する場合はU-ボックス型E3が関与している可能性を示した。機能レベルでは、哺乳類の、Ufd2ホモログであるUFD2aが、ポリグルタミン病のひとつであるマシャド-ジョセフ病の原因遺伝子産物である、神経細胞内に蓄積されるMJD1タンパク質を認識し分解できることを見いだした。また、他のU-ボックス蛋白であるCHIPが、他の神経変性疾患であるパーキンソン病に関与していることを報告した。現在、遺伝子治療的応用に向けて、U-ボックス型E3の機能および細胞生物学的解析を遂行中である。
肝疾患における窒素代謝に関する臨床的研究

慢性肝疾患,とくに肝硬変においては,窒素出納が負に傾いているが,この理由は主として窒素代謝機能の障害によるものである.対照並びに肝硬変患者に, ^<15>Nグリシンを経口投与し,尿中尿素,アンモニア中の^<15>Nを測定し,全身蛋白流量(Q),全身蛋白分解量(B)を算出した.対照例では,蛋白摂取量に比例してQは24g/LBMkg/日を変動するが,肝硬変患者,とくに非代償性肝硬変患者では,低蛋白栄養条件下にもかかわらずQは4g程度に上昇した.また対照例では, Bは2.0g/LBMkg/日にほぼ一定していたが,非代償性肝硬変では, 3g程度に上昇した.以上の成績から,重症肝疾患では,全身蛋白の代謝回転とくに蛋白分解量が亢進しており,その結果窒素出納が負に傾いているものと推定された.肝硬変患者における全身蛋白の代謝回転の亢進は,主として筋肉蛋白の代謝異常によるものと考えられる.肝硬変患者では血漿遊離アミノ酸のうち,分枝鎖アミノ酸濃度が低下しており,尿中メチルヒスチジン排泄量が増加している.この所見は,筋肉のエネルギー代謝の異常により,筋肉蛋白の分解が亢進していることを示唆している.この理由としては,まず肝疾患における内分泌異常が考えられる.事実肝硬変患者では高グルカゴン,高インスリン血症がみられるので,アミノ酸代謝が亢進する可能性が考えられる.しかしこれらの内分泌異常が筋肉蛋白の分解を亢進させる可能性は少ない.そこで,筋肉蛋白代謝異常と低アンドロジェン状態との関連を検討した.その結果,血漿分枝鎖アミノ酸濃度は血漿テストステロン量と関連し,尿中メチルヒスチジン排泄量はテストステロン,エストロジェン比と負の相関を示した.以上の成績から,重症肝疾患にみられる全身蛋白代謝の異常亢進の理由の一つに,性腺機能異常が関与する可能性が示唆された.慢性肝疾患,とくに肝硬変においては,窒素出納が負に傾いているが,この理由は主として全身的な窒素代謝機能の障害によるのもである.今回対照4例ならびに肝硬変患者8例に15Nグリシンを10mg/kg経口投与し, 3日間排泄される尿を採取し,尿中尿素ならびにアンモニア中への15NをGC/MSにて測定し, waterlowの理論に基づき,全身蛋白代謝量を算出した.対照例における全身蛋白合成量ならびに分解量はそれぞれ, 3.30±0.13, 2.83±0.18(g/LBM kg/日)であり,食餌蛋白量の変動にもかかわらずこの値はほぼ一定していた.代償性肝硬変(4例)では,ほぼ同様な成績がえられた.非代償性肝硬変(4例)では,低蛋白食餌条件下で測定したが,全身蛋白合成量ならびに分解量はそれぞれ4.68±1.12, 4.54±1.12(g/LBM kg/日)といずれも亢進しており,非代償性肝硬変では食餌蛋白量に対するhomeostasisが障害されている成績が得られた.一般に前回までのわれわれの成績によると,肝硬変とくに重症肝硬変では肝において生成される分泌蛋白を除き,組織蛋白,とくに筋蛋白の分解は亢進しているが今回の成績により肝不全においては組織蛋白の異常代謝が確認され,その結果窒素代謝が負に傾くものと考えられた.この正確な理由は不明であるが,おそらく肝不全時のホルモン代謝異常によるアミノ酸,蛋白代謝異常や,肝を中心とするアミノ酸,尿素代謝異常などに基づくものと考えられる.現在さらに15Nアンモニアを用い研究を続けている.慢性肝疾患,とくに肝硬変においては,窒素出納が負に傾いているが,この理由は主として窒素代謝機能の障害によるものである.対照並びに肝硬変患者に, ^<15>Nグリシンを経口投与し,尿中尿素,アンモニア中の^<15>Nを測定し,全身蛋白流量(Q),全身蛋白分解量(B)を算出した.対照例では,蛋白摂取量に比例してQは24g/LBMkg/日を変動するが,肝硬変患者,とくに非代償性肝硬変患者では,低蛋白栄養条件下にもかかわらずQは4g程度に上昇した.また対照例では, Bは2.0g/LBMkg/日にほぼ一定していたが,非代償性肝硬変では, 3g程度に上昇した.以上の成績から,重症肝疾患では,全身蛋白の代謝回転とくに蛋白分解量が亢進しており,その結果窒素出納が負に傾いているものと推定された.肝硬変患者における全身蛋白の代謝回転の亢進は,主として筋肉蛋白の代謝異常によるものと考えられる.肝硬変患者では血漿遊離アミノ酸のうち,分枝鎖アミノ酸濃度が低下しており,尿中メチルヒスチジン排泄量が増加している.この所見は,筋肉のエネルギー代謝の異常により,筋肉蛋白の分解が亢進していることを示唆している.この理由としては,まず肝疾患における内分泌異常が考えられる.事実肝硬変患者では高グルカゴン,高インスリン血症がみられるので,アミノ酸代謝が亢進する可能性が考えられる.しかしこれらの内分泌異常が筋肉蛋白の分解を亢進させる可能性は少ない.そこで,筋肉蛋白代謝異常と低アンドロジェン状態との関連を検討した.

その結果,血漿分枝鎖アミノ酸濃度は血漿テストステロン量と関連し,尿中メチルヒスチジン排泄量はテストステロン,エストロジェン比と負の相関を示した.以上の成績から,重症肝疾患にみられる全身蛋白代謝の異常亢進の理由の一つに,性腺機能異常が関与する可能性が示唆された.慢性肝疾患、とくに肝硬変においては、窒素出納が負に傾いているが、この理由の一つに筋肉蛋白の代謝異常があげられる。一般に肝硬変では血液遊離アミノ酸、とくにバリン、ロイシン、イソロイシンなど分枝鎖アミノ酸(BCAA)濃度が低下しており、また尿中3メチルヒスチジン(3MH)排泄量が増加している。この所見は、肝硬変では筋肉のエネルギー代謝の異常により、筋肉蛋白の分解が亢進している可能性を示唆している。肝硬変患者にBCAA含有量の多いアミノ酸混合液を静注すると、血漿BCAA濃度が上昇し、同時に尿中3MH排泄量が減少する。この所見は、肝硬変にみられる血漿BCAA濃度の低下と筋肉蛋白の分解亢進が密接に関連する事を示しているがその機序は不明である。肝硬変にみられる筋肉のアミノ酸、蛋白代謝異常に関しては、生体の代謝異常の一環を形成しており、その理由に内分泌代謝異常が考えられる。事実肝硬変では高グルカゴン、高インスリン血症がみられるので、アミノ酸代謝が亢進する可能性があるが、しかしこれらの内分泌異常が筋肉蛋白の分解を亢進させる可能性はすくない。むしろ肝硬変にみられる低アンドロジエン状態が筋肉の蛋白合成を障害し、分解を亢進する可能性が強い。肝硬変患者14例と年令、性がマッチする非肝疾患14例について、血漿テストステロン(T)、エストラジオール(E)濃度と、血漿BCAA濃度、尿中3MH排泄量との関係を検討した。その結果血漿T濃度は血漿BCAA濃度と相関しまた血漿TE比は、尿中3MH排泄量と負の相関を示した。以上の成結から、肝硬変にみられる筋肉のアミノ酸・蛋白代謝異常は、性ホルモン代謝異常と関連する事、また負の窒素出納の原因となりうる事などが推定された。非肝疾患患者(対照)と肝硬変患者について全身蛋白代謝量を測定する目的でWaterlowらの方法により、【^(15)N】グリシン10mg/kgを経口投与後、尿中尿素およびアンモニア中の【^(15)N】を質量分析計により測定した。対象症例は1週間またはそれ以上の期間一定の栄養条件下においた。対照例における尿素【^(15)N】は投与24時間まで計測され、計0.67atom % excessであった。一方アンモニア【^(15)N】は12時間まで計測され、計0.84atom % excessであった。尿素【^(15)N】より全身蛋白合成量を算出すると、227g/日となったが、糞便その他への窒素排泄量を減ずると、179g/日となった。全身蛋白合成量は、尿素【^(15)N】,アンモニア【^(15)N】より計算してもほぼ同一の値を示した。肝硬変患者について同様【^(15)N】グリシンを経口投与し、尿素,アンモニア中の【^(15)N】量を測定すると、尿素【^(15)N】が低く、アンモニア【^(15)N】が高い値がえられた。両者から計算した全身蛋白合成量は一致しなかった。従って、肝硬変患者における全身蛋白合成量は尿素,アンモニア中の【^(15)N】から総合的に計算する必要があり、現在検討中である。一方、尿素合成量を観察する目的で、【^15NH_4】Clを経口または持続静注して、血中および尿中尿素,尿中アンモニア中の【^(15)N】を測定した。【^15NH_4】Cl 1.0gを経口投与すると、尿素,アンモニア【^(15)N】は30分後最高値を示し、それぞれ3.0,9.0atom % excessであった。【^15NH_4】Cl 150
24時間ホルター心電図を用いた抗精神病薬による心臓突然死リスクの包括的評価

抗精神病薬服用中の統合失調症患者200名、健常者40名に対し、24時間ホルター心電図を用いてRR間隔を記録した。このうちrisperidone (RIS)服用者、olanzapine (OLZ)服用者、健常者(CNT)からそれぞれ年齢、性別をマッチさせた20名ずつを抽出し、RR間隔データから心拍変動をスペクトル解析して高周波成分(0.15-0.40Hz:HF)と低周波成分(0.04-0.15Hz:LF)とに分け、副交感神経の機能を反映するHFと、交感神経の機能を反映するLF/HFについて3群間で比較した。LF/HFは日中はRIS群、OLZ群、CNT群で各々2.9±1.5、4.0±2.2、4.5±1.6であり、RIS群はCNT群に比べ有意に低値であった(P=0.030)。夜間は各々1.4±0.7、2.1±2.1、1.9±0.9で有意差は認めなかった。HFは日中、夜間とも3群間で有意差は認めなかった。また、HFは3群とも夜間では日中と比べ高値であった。以上より、RIS服用患者では、日中も交感神経系が抑制されていることが示唆された。また、今回の結果では、抗精神病薬服用群で健常群と比較して副交感神経系が抑制されることは示されなかった。これらは既報と結果が異なっており、新たな知見となる可能性がある。解析精度を高めるため、今後さらにサンプル数を増やした上で再度解析を行い、結果を論文発表する予定である。
多者間の非古典相関に関する量子情報理論的研究

『受信者が受け取れる情報量は古典通信のビット数より大きくはなり得ない』という情報因果律の不等式を、量子力学に内在するランダムネスの効果を取り入れるように拡張した。その不等式を用いることにより、情報因果律ではなく、『十分に撹乱されたメッセージは情報を伝達することができない』という暗号の基本原理によって量子相関の強さが制限される場合があるという基礎科学的な知見を示すことに成功した。また、その内因性ランダムネスの下限を計算する方法の開発も行った。昨年度は、量子状態の無相関複製における最適忠実度を求めることにより、量子情報の分割可能性についての研究を行い、従来の指摘に反し、確率的には分割が可能であることを示すことに成功した。本年度は、この結果を一般次元の場合に拡張し、これらの結果を論文にまとめ投稿し受理された。また本年度は、遠く離れた2者であるAとBが予め共有している量子状態を、局所操作と古典通信(LOCC)でAとBの役割が入れ替わった状態にする(状態をスワップする)という量子情報処理について研究を行った。純粋状態はAとBの入れ替えに関して対称なので、AとBが予め共有している状態が純粋状態であれば、LOCCで常にスワップが可能である。このように、LOCCによる状態スワップは量子相関の対称性と密接に絡んでおり、量子相関の基本的性質を探る上で重要な問題である。ところが混合状態の場合については、AとBの局所密度行列の固有値が等しくなければスワップできないという定性的な事柄が分かっているのみであり、スワップ可能性の定量的な事柄は何も分かっていない状況である。そこで、ランダムに発生させた2量子ビット状態に対して、LOCCに近い操作であるPPT操作におけるスワップ成功確率を数値的に計算し、量子状態の入れ替え困難度の定量的評価を行った。その結果、すべての2量子ビットの状態は有限確率で入れ替えが可能である事、この確率はエンタングルメント量と共に減少する事を明らかにした。また、この下限を与える特殊な混合状態(すなわち、LOCCで入れ替えが最も困難な状態)を見出す事にも成功した。非古典相関や量子相関の性質を、量子状態の複製(cloning)という量子情報処理の観点から調べた。量子状態の完全な複製はNo-cloning定理によって禁止されているが、近似的な複製は可能である。しかしながら、このような近似的な複製では、複製された量子状態間には何かしらの相関(量子もしくは古典相関)が残っており、この状況は量子情報を複製したというよりは、量子情報を複数の系に単に分配したに過ぎないと言うことができる。そこで、複製された量子状態間に全く相関がないような近似的複製(無相関の複製)は可能なのかを考える。(近似的に)複製された系の間に相関が全くなく、それぞれの複製が元の量子情報の一部を保持しているとき、元の量子情報は複数の系に分割されたと言うことができるだろう。すなわち、無相関の複製可能性を調べることは、量子情報の分割可能性を明らかにすることでもあり、極めて基本的な問題である。例えば、元の量子情報を100としたとき、50対50や10対90,あるいは10対10(このとき80は失われる)のように分割できるかどうかを明らかにするということである。また、量子暗号における安全性にも関係した応用上も重要な問題である。この問題に関しては、任意の純粋状態が入力されたとき、それを(確率1の)決定論的な方法で分割することは不可能であることが示されている。すなわち、量子情報は複製できないだけではなく、分割すらできないという強い制限が存在していることになる。またこれより、確率的にも量子情報は分割できないことが示唆されている。しかしながら、本年度の研究で、確率的には量子情報の分割は可能であることを示すことができた。その際の最適な分割忠実度の導出にも成功した。また、分割忠実度は決定論的か確率論的で大きく変化し、このことは通常の近似的複製と大きく異なることを明らかにした。前年度、遠隔地に居る2者AとBが予め共有しているエンタングル状態を、局所操作と古典通信(LOCC)で入れ替える(状態をスワップする)という量子情報処理について研究を行い、入れ替えが最も困難である特殊な状態(入れ替えが成功する確率が最も小さい状態)を新たに発見した。しかも、この状態は状態空間の中でエンタングルしていない状態の極近傍に位置している。エンタングルしていない状態はLOCCで1の確率で入れ替えることができるので、その結果、状態パラメターを少し変化させるだけで入れ替え確率が1から殆ど0へと不連続に大きく変化することになっている。しかし、現実的な量子情報処理においては、ターゲットに十分近い状態が得られた場合には、処理が成功したと考えるべきである。そこで、本年度は、入れ替えた状態との忠実度にεのマージンを持たせた場合の入れ替え困難度についての研究を行った。εのマージンを持たせた場合でも、半正定値問題としての定式化ができ、数値計算を行うことができた。その結果、我々が発見した入れ替え困難な状態は、εのマージンを持たせた近似的入れ替えにおいても(εが小さければ)、入れ替えが極めて困難であることが判明した。本年度、この新たな結果を加えた論文を再投稿した。ただこれは、我々が発見した状態についてだけの数値計算であり、他の量子状態がεのマージンを考慮した場合にどうなるのかの計算は行えていないので、今後行う予定である。

また、本結果について国際会議で発表を行ったが、暗号応用についての可能性などの指摘もあり、概ね好評であった。我々が発見した状態の暗号応用についても、今後考察する予定である。量子相関の性質に関し、『受信者が受け取れる情報量は、量子力学的な非局所資源を使ったとしても、古典通信のビット数より大きくはなり得ない』という情報因果律は重要な役割を果たしている。実際、情報因果律を物理原理として採用することにより、量子力学では許されない非局所相関(の一部)を上手く排除できることが知られている。しかしながら、情報因果律の情報理論的導出を精査することで、或る種の非局所資源(具体的には部分的にエンタングルした状態)を非局所資源として使った場合には、古典通信に不可避的なランダムネスが乗ってしまうことが分かった。このランダムネスは量子力学にのみ特徴的に内在するものであり、通信プロトコルの工夫等によって除去することはできない。このような内因性のランダムネスが情報因果律にどのような影響を及ぼすのかを調べることは、非古典相関の基本的な性質を調べる上で極めて重要であるので、その研究を実施した。まず、量子力学が満たすべき情報因果律の公式を、内因性ランダムネスの効果を取り入れるように拡張した。導出された公式は非局所相関の或る量子境界において正しく飽和しており、タイトな不等式になっている。このことは、情報因果律に対する内因性ランダムネスの影響の大きさを示すとともに、我々が導出した情報因果律の公式の強力さを示すものである。また、系の次元、状態や測定量などに何の仮定も置くことなく、内因性ランダムネスの下限を計算する方法を示した。これはdevice-independent法と呼ばれる方法の一つで、近年、量子暗号などの量子情報処理への応用が広がっている。我々のdevice-independet法で求めることができる下限は、同時に非直交性の下限にもなっており、量子暗号への応用可能性も示唆されるものである。現在、この成果は論文投稿中である。『受信者が受け取れる情報量は古典通信のビット数より大きくはなり得ない』という情報因果律の不等式を、量子力学に内在するランダムネスの効果を取り入れるように拡張した。その不等式を用いることにより、情報因果律ではなく、『十分に撹乱されたメッセージは情報を伝達することができない』という暗号の基本原理によって量子相関の強さが制限される場合があるという基礎科学的な知見を示すことに成功した。また、その内因性ランダムネスの下限を計算する方法の開発も行った。本来の研究計画では、理想的な入れ替えの状況のみを考える予定であった。しかし、論文の査読者の一人から近似的な入れ替えも考えるべきとのクレームがつき、その研究も行うこととなった。近似的な入れ替えを考えた場合でも、我々が新たに発見した状態が入れ替え困難であることには変わりないが、より現実的な状況での結果を得ることができた。量子情報理論遠隔地に居る2者AとBが予め共有しているエンタングル状態を、局所操作と古典通信(LOCC)で入れ替える(状態をスワップする)という量子情報処理において、入れ替えた状態との忠実度にεのマージンを持たせた場合の入れ替え困難度について、一般の量子状態の場合にどのようになるかの研究を行う。