hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
がんの地域較差に対する栄養素摂取と発癌物質暴露に関する生体指標を用いた疫学的研究

岩手県二戸(1市4町村)・秋田県横手(1市7町村)・長野県佐久(1市8町村)・沖縄県石川(2市5町村)の保健所管轄地域の住民台帳より40歳から49歳の男子170名を無作為抽出し名簿を作成後、配偶者と共に、健康診断・面接質問調査・血液および尿の採取を実施した。調査対象男性の内、調査を実施し得た者の割合は、70%から78%(岩手:77、秋田:78、長野71:沖縄:76)であり、対象地域住民としての代表性および地域間の比較性において精度の高い標本を得る事が出来た。採取した血液(血漿・血清・リンパ球)や尿(随時尿・24時間尿)の試料については、-80°Cのディープ・フリーザーにて凍結保存し、随時分析に処している。現在迄のところ、岩手および沖縄の血中の栄養素(コレステロール、尿酸、タンパク)、微量元素(セレニウム・亜鉛など)、ビタミン(C、A、E、betaーカロテンなど)や、24時間尿中の硝酸塩、ニトロソアミノ酸(Nーnitrosoproline,Nーnitrosothioprolineなど)、食塩量の定量を終了した。両地域の比較の結果を要約すると、有意な高値を認めたのは、沖縄でコレステロール・中性脂肪・尿酸・alphaートコフェロール、岩手で総タンパク・アルブミン・ビタミンC・硝酸塩・含硫ニトロソアミノ酸であった。また、セレニウム・亜鉛・ビタミンA、betaーカロテンにおいては両地域で差を認めなかった。一方、食生活について、面接質問による食品摂取頻度調査や秤量法による3日間摂取食事量調査で得られた結果は、生体試料中の栄養素量と地域レベルで相関していた。即ち、沖縄において脂質や油脂、岩手においてタンパク質・果物・食塩などの摂取頻度あるいは摂取量が多かった。2地域のみの比較においては、がん死亡率の地域差の要因を明らかにする事は出来ないが、今後、更に2地域のデータが揃えば、何らかの解答を得られるものと考える。
バセドウ病血中の甲状腺刺激性杭体活性促進因子に関する研究

TSAbの測定法はブタ甲状腺細胞(PTC)を用いて、血清のPEG12.5%沈殿分画(PE)でのcAMP産生で測定されている。この場合、polyethylene glycol (PEG;6,000)濃度を12.5%から22.5%まで上昇させた場合、PFでのcAMP産生量は漸次増加し、だいたい22.5%で数倍の増加を示す.Protein A法で精製したTSAb-IgGをPEGと保生した場合、PEG濃度の増加にしたがってcAMP産生増加が認められ、最大cAMPはPEG5%で、10%では逆に抑制された。一方、5%PEGは甲状腺刺激物質〔TSH、GTP_γS、フォルスコリン、pituitary adenylatecyclase activaitin polypeptide(PACAP)〕のcAMP産生増加を惹起しないので、TSAbに特異的な現象と推定された。PEGのTSAbcAMP産生の増加促進現象は、TBII活性(TSHレセプターアッセイ法)の増加を伴わなかった。TSAb-IgGのprotease(パパインやペプシン)加水分解後の甲状腺刺激活性のあるF(ab');、Fabや小分子分画(Mr2万)にも5%PEGはcAMP産生増加促進を示した。また、TSBAb-IgGのパパイン加水分解後に甲状腺刺激活性が出現することを見出した。この場合、TSAb-IgGの場合と同様に、上記の3分画に甲状腺刺激活性が存在すること、また、5%PEGはこれらの各分画でのcAMP産生の増加促進作用を示した。このPEG活性促進現象はPEGの分子量が大きくなるにしたがって増加し、PEG2万が最大の促進効果を示し、また、非イオン性高分子化合物のdextranやpolyvinylalcoholでも同様の促進現象を見出した。PEGのTSAb活性への特異的促進作用から、TSAbの高感度測定法への応用が可能と推定された。
科学技術社会論と融合のちクリティカルシンキングの研究および教育手法開発

本研究課題の研究の成果としては、第一に、クリティカルシンキングと科学技術社会論それぞれの見直しと、理論的な拡充がある。抽象的な思考技術としてのクリティカルシンキングの具体化が本課題を通して進められ、また双方向コミュニケーションや疑似科学の問題をクリティカルシンキングの中に位置づけなおすためにメタCTという概念が導入された。科学技術社会論に対してもクリティカルシンキングの技法をどう位置づけるかという問題に解決を与える過程で、欠如モデルと双方向モデルを相対化し、適切に使い分けるための思考のプロセスが提示された。もうひとつの成果は、科学技術社会論的なクリティカルシンキング、という、具体性と抽象性をバランスよく併せ持った教育フォーマットが作られたということである。具体的には、科学技術の関わる社会問題について両論併記しながら、その問題を読み解くために必要な科学技術社会論の知識とクリティカルシンキングの技法を提示し、実践的に学んでいくというユニットシステムの教育手法の開発を行った。二つを融合させたということは単に教育効率の問題ではない。本研究が提示したのは一見したところどう結びつけてよいかわからない二つの思考スタイルを統一的なものとして提示する教育フォーマットであり、そこにはどちらの領域にも還元されない独自の要素として、クリティカルシンキングそのものを批判的に反省するという教育手法がつけ加わっている。本年度は、基礎的な調査をすすめる傍ら、研究分担者・協力者が交流する機会を多く設けて、研究の体制がためをすすめた。独自の研究会を2回、学会でのワークショップを一回開催し、また、各種の研究会において研究代表者・分担者が本研究課題の内容を説明して意見をもとめるような場を設けた。具体的成果としては、既存のクリティカルシンキングのテキストや研究協力者である三浦俊彦氏の『戦争論理学』を手がかりに、具体的事例を使ったクリティカルシンキング教育の手法について検討をかさね、両論併記型の課題文を使ったスタイルが有効ではないかという一応の結論を得た。また、これまでほとんど交流のなかった哲学系と心理学系の研究者の交流を通して、同じような問題意識が存在すること(特にクリティカルシンキングを狭く論理学的にとらえることへの疑問がどちらの分野にも存在すること)などが確認できた。以上のような研究を通して、メタクリティカルシンキング(クリティカルシンキングそのものについてのクリティカルシンキング)の重要性が確認された。本年度は、まず4月に応用哲学会第二回大会(北海道大学)にてワークショップを開催し、哲学と心理学の知見をどのように融合させるかについて検討をすすめた。また、7月にはコンサルティングなどで利用される実務的なクリティカルシンキングについての研究会を開催し、アカデミックなクリティカルシンキングとの異同や協力の可能性について検討した。研究協力者としてフランスよりリスクの哲学や心理学を専門とするAdrien Barton氏を迎えたので、彼を中心としてリスクの認知やコミュニケーションにおける批判的思考について検討をすすめた。その成果は、8月に、Society for Social Studies of Scienceの東京大会でのワークショップという形で発表した。具体的な教育プログラムについては、九州大学、総合研究大学院大学、会津大学などで授業実践を行った。また、そうした実践を踏まえて、本年度後半は最終年度に執筆するクリティカルシンキングの教材の内容の検討、執筆の分担など、具体的な検討作業をすすめた。23年度も、三つの研究班の研究を並行してすすめる形で研究をすすめた。第一班(村上・青木)は前年度に続いて海外や国内の事例の調査をすすめるとともに、インフォーマルロジックの観点からの理論的な研究もすすめた。第二班(伊勢田・調)の課題は科学技術社会論の現状の分析を行った。東日本大震災とそれに続く福島第一原発の危機的状況は、科学技術コミュニケーションの生きた実践の場となっており、クリティカルシンキングと科学技術社会論のかかわりを考える上でも重要な出来事が日々発生していたため、その検討を主に行ってきた。第三班(戸田山・久保田)は具体的な教育手法の開発として、本研究課題で開発された授業用マテリアルを用いた試行教育などを行った。これらの研究班の成果は、23年9月に行われた応用哲学会臨時大会のワークショップ「クリティカルシンキングの学際的教育実践」で発表され、それに基づく活発な議論も行われた。本年はこの三つの班による研究と並行して、最終的な成果として、本研究の知見を生かした教科書の執筆をすすめた。
顕微ラマン分光解析による窒化ガリウム系高出力青色レーザ端面の信頼性評価

本研究の目的は,短波長高出力発光デバイスの代表格である窒化ガリウム系高出力青色レーザに対し,その出力端面の信頼性評価への顕微ラマン分光法の適用可能性を探ると共に,光通信の波長帯である1.5ミクロン帯で発光する可能性が指摘され,将来の光エレクトロニクス材料として有望視されている材料の一つであるベータ鉄シリサイドの基礎的評価を行う点にある.本研究において,動作状態の窒化ガリウム系高出力青色レーザの顕微ラマン分光測定を行った.レーザダイオードからのレーザ光はフィルタにより充分遮断することが出来,測定に影響を与えるにとがないことが確認できた.しかし発振閾値よりもはるかに小さい電流値においてもラマン光の波長付近にブロードな非常に強いエレクトロルミネッセンスが発生するため,微弱なラマン散乱光が埋もれてしまうことが明らかとなった.赤色レーザダイオードの端面温度評価に有効である本方法は,窒化ガリウム系レーザに特有のこの問題のために,窒化ガリウム系レーザに適用することは困難であるとの結論を得た.しかしながら理論的検討において,高出力発光デバイス端面の冷却には従来用いられている結晶を介しての熱の除去では対応できないとの知見を得た.パッケージ内に封入する気体として熱伝導度の大きいヘリウムを用いること,デバイスの使用目的によっては液体を用いることにより,効果的に端面から熱を除去できるとの結論を得た.一方,光デバイス用材料として期待されているベータ鉄シリサイドの基礎的評価は,以下の進展があった.パルスレーザ堆積法によるFe-Siドロップレットは350°C以下の熱処理でベータ鉄シリサイドに相変化することが顕微ラマン分光により明らかとなった.また,熱処理前後のFe-Siドロップレットに対し,顕微ラマン分光分析と断面透過電子顕微鏡(TEM)観察を行った結果,TEMの格子像及び回折像から,熱処理前のβ-FeSi_2のラマン信号が観測されないドロップレットはアモルファスであり,熱処理後のβ-FeSi_2のラマン信号が観測されるドロップレットは多結晶であることが明らかとなった.この結果によって,これまで提案してきた「Fe-Si混合液滴の急冷により形成されたFe-Siアモルファスが,低温の熱処理によりβ-FeSi_2相に相変化する.」というモデルが正しいことが確認された.本研究の目的は,短波長高出力発光デバイスの代表格である窒化ガリウム系高出力青色レーザに対し,その出力端面の信頼性評価への顕微ラマン分光法の適用可能性を探ると共に,光通信の波長帯である1.5ミクロン帯で発光する可能性が指摘され,将来の光エレクトロニクス材料として有望視されている材料の一つであるベータ鉄シリサイドの基礎的評価を行う点にある.本研究において,動作状態の窒化ガリウム系高出力青色レーザの顕微ラマン分光測定を行った.レーザダイオードからのレーザ光はフィルタにより充分遮断することが出来,測定に影響を与えるにとがないことが確認できた.しかし発振閾値よりもはるかに小さい電流値においてもラマン光の波長付近にブロードな非常に強いエレクトロルミネッセンスが発生するため,微弱なラマン散乱光が埋もれてしまうことが明らかとなった.赤色レーザダイオードの端面温度評価に有効である本方法は,窒化ガリウム系レーザに特有のこの問題のために,窒化ガリウム系レーザに適用することは困難であるとの結論を得た.しかしながら理論的検討において,高出力発光デバイス端面の冷却には従来用いられている結晶を介しての熱の除去では対応できないとの知見を得た.パッケージ内に封入する気体として熱伝導度の大きいヘリウムを用いること,デバイスの使用目的によっては液体を用いることにより,効果的に端面から熱を除去できるとの結論を得た.一方,光デバイス用材料として期待されているベータ鉄シリサイドの基礎的評価は,以下の進展があった.パルスレーザ堆積法によるFe-Siドロップレットは350°C以下の熱処理でベータ鉄シリサイドに相変化することが顕微ラマン分光により明らかとなった.また,熱処理前後のFe-Siドロップレットに対し,顕微ラマン分光分析と断面透過電子顕微鏡(TEM)観察を行った結果,TEMの格子像及び回折像から,熱処理前のβ-FeSi_2のラマン信号が観測されないドロップレットはアモルファスであり,熱処理後のβ-FeSi_2のラマン信号が観測されるドロップレットは多結晶であることが明らかとなった.この結果によって,これまで提案してきた「Fe-Si混合液滴の急冷により形成されたFe-Siアモルファスが,低温の熱処理によりβ-FeSi_2相に相変化する.」というモデルが正しいことが確認された.本研究の目的は,短波長高出力発光デバイスの代表格である窒化ガリウム系高出力青色レーザに対して,その動作状態及び劣化メカニズムの詳細な解明を高感度顕微ラマン分光法を駆使して行う点にある.今年度は主に,試料となる窒化ガリウム系高出力青色レーザの準備とその基礎的パラメータの測定及び調査を行うと共に,発振中の窒化ガリウム系高出力青色レーザの活性領域を顕微ラマン分光により高空間分解能でマッピング測定を行う為に顕微ラマン分光装置の改良を行った.具体的には,発振中の窒化ガリウム系高出力青色レーザからの強いレーザ光と微弱なラマン散乱光を分離するためのフィルタ系,レーザパッケージの出力窓から離れた位置にある青色レーザダイオード端面を観察する為の長作動距離対物レンズ,計測ソフトウェア等の整備である.

この改良の結果を確認するために,試料としてベータ鉄シリサイド微粒子を用い,微弱なラマン散乱光の検出実験を試みた.その結果,所期の性能を満たすことが確認出来た.これによって,来年度以降行う予定である発振中窒化ガリウム系高出力青色レーザ端面を1ミクロン程度の空間分解能でマッピング測定し,温度分布等デバイス劣化に密接に関係する諸量を明らかにするための準備が整った.また,この確認実験の結果としてベータ鉄シリサイド微粒子の生成に関してこれまでに無い新たな知見を得ることが出来た.本研究の目的は,短波長高出力発光デバイスの代表格である窒化ガリウム系高出力青色レーザに対して,その動作状態及び劣化メカニズムの詳細な解明を高感度顕微ラマン分光法を駆使して行う点にある.今年度は,昨年度に発振中の窒化ガリウム系高出力青色レーザからの強いレーザ光と微弱なラマン散乱光を分離するためのフィルタ系やレーザパッケージの出力窓から離れた位置にある青色レーザダイオード端面を観察する為の長作動距離対物レンズ等の改良を行った分光装置を用いて,発振中の窒化ガリウム系高出力青色レーザの顕微ラマン分光測定を行った.一連の測定により,窒化ガリウム系高出力青色レーザ端面からのラマン散乱光が,レーザパッケージの温度に敏感であることが判明し,安定した測定を行うには高精度の温度管理が必要なことが分かった.この結果を踏まえて,高空間分解能でマッピング測定を行う為に,顕微ラマン分光装置で使用可能な小形レーザ温度コントローラの準備を行った.この改良の結果を確認するために,試料としてベータ鉄シリサイド微粒子を用い,微弱なラマン散乱光の検出実験を試みた.その結果,所期の性能を満たすことが確認出来た.これによって,来年度行う予定である発振中窒化ガリウム系高出力青色レーザ端面を1ミクロン程度の空間分解能での測定が可能となり,温度分布等デバイス劣化に密接に関係する諸量を明らかにするための準備が整った.また,この確認実験の結果として,ベータ鉄シリサイド微粒子がこれまでにない低温で生成可能であることも明らかとなった.本研究の目的は,短波長高出力発光デバイスの代表格である窒化ガリウム系高出力青色レーザに対し,その出力端面の信頼性評価への顕微ラマン分光法の適用可能性を探ると共に,光通信の波長帯である1.5ミクロン帯で発光する可能性が指摘され,将来の光エレクトロニクス材料として有望視されている材料の一つであるベータ鉄シリサイドの基礎的評価を行う点にある.今年度は,動作状態の窒化ガリウム系高出力青色レーザの顕微ラマン分光測定を行った.レーザダイオードからのレーザ光はフィルタにより充分遮断することが出来,測定に影響を与えることがないことが確認できた.しかし発振閾値よりもはるかに小さい電流値においてもラマン光の波長付近にブロードな非常に強いエレクトロルミネッセンスが発生するため,微弱なラマン散乱光が埋もれてしまうことが明らかとなった.赤色レーザダイオードの端面温度評価に有効である本方法は,窒化ガリウム系レーザに特有のこの問題のために,窒化ガリウム系レーザに適用することは困難であるとの結論を得た.一方,光デバイス用材料として期待されているベータ鉄シリサイドの基礎的評価は,以下の進展があった.パルスレーザ堆積法によるFe-Siドロップレットは350°C以下の熱処理でベータ鉄シリサイドに相変化することが顕微ラマン分光により明らかとなった.
博物館による古写真と記憶の広域収集とテキストマイニングによる活用方策

本研究では,古写真とその記憶を博物館の生涯学習事業として広く共有・活用する手法を確立することを目的とした。結果として,(1)生涯学習の機会となる古写真とその記憶の収集から活用に至るプロセスが確立できた,(2)古写真を用いて地域の環境と景観の形成過程を解読する方法を開発した。本年度は,まず兵庫県西播磨地域の佐用町上三河地区,河崎地区,船越地区,漆野地区を調査対象とし,地元住民11人から877点の古写真収集とヒアリングおよびアンケートによる記憶の収集を行った。また,古写真および記憶を収集する手法として,古写真の現地での展示を2回実施した。結果,新たな古写真の収集と,古写真提供者以外の地域住民から記憶を収集することに一定の成果を得た。得られたテキストデータはデータベース化し,次年度以降の構造化およびテキストマイニングでの分析の基盤整備を行った。なお,この展示による古写真と記憶め収集は,地域情報を把握し,まちづくりといった総合的な社会的課題を解決する,新たな生涯学習のあり方として一定の効果が認められた。次に,古写真による景観分析の試行として,兵庫県三田市下相野地区の集落成立時の古写真を120点収集し,景観分析の試行を行った。景観分析は,まず古写真から景観要素を抽出し,その位置関係を他の古写真とつなぎ合わせることで,当時の景観要素の配置を再現するものである。この結果を整理し,次年度以降に古写真撮影時の景観構造を分析する手法の検討を行った。テキストマイニングについては,本年度は講習への参加などを通して手法の習得に努めた。以上のように,平成21年度は古写真と記憶の収集とその手法の検討,景観分析およびテキストマイニング分析の手法の検討,および次年度以降の教師データの作成を行った。平成22年度は,まず古写真の広域収集として兵庫県淡路市仁井地区(兵庫県南部),兵庫県丹波市柏原地区および兵庫県三田市平野地区(兵庫県中央部),兵庫県朝来市与布土地区(兵庫県北部)から収集活動を行い,1000点超の画像データベース登録を行った。本研究の初年度から試行した(1)古写真の一時期借用,(2)博物館でのデジタル化,(3)提供者への返却,デジタルデータの使用許諾の取得および記憶の取得(アンケート),(4)地域での古写真展開催を通した記憶の二次データ(他者の記憶)の収集はほぼ手法として確立され,本研究の目的の一つである「新たな生涯学習のあり方の提案」の骨格ができたと言える。また,兵庫県朝来市与布土地区では,記憶を収集するために前年度実施した古写真展に加え,写真提供者が参加者に向かって当時の様子を語る会を,本研究のもう一つの目的である「住民参画型調査と相互学習手法の確立」に向け試行した。住民参画の部分に課題が残ったものの,相互学習手法の一つとして一定の成果が得られた。前年度に実施した古写真による当時の景観および集落構造の分析については,資料の一定のまとまりがあれば推定が可能な旨の研究論文を発表し,より詳細な地域学習の可能性を示すことができた。平成23年度は,記憶の分析とその結果の地域還元の手法を確立することで,平成22年度までに一定の成果を得た「新たな生涯学習のあ.り方の提案」および「住民参画型調査と相互学習手法の確立」をとりまとめる。最終年度となる平成23年度は,これまで実施してきた古写真と記憶の収集,およびそれを活用した古写真展の開催を通じた生涯学習の試行を継続し,その効果をとりまとめた。古写真とその記憶を収集する手法として,(1)古写真の一時期借用,(2)博物館でのデジタル化,(3)提供者への返却,デジタルデータの使用許諾の取得および記憶の取得(アンケート),(4)地域での古写真展開催を通した記憶の二次データ,(他者の記憶)の収集が有効であることが明らかとなった。加えて,小学生による祖父母からの古写真と記憶の収集・発表,写真提供者による「語る会」の開催など,参画主体に対応したプログラムも開発した。これらの実施結果から,古写真とその記憶によって人と自然の共生関係を読み解き,成果を地域に還元するまでを様々な地域住民と共に行うことは,【収集】【研究】【活用】といった博物館活動のプロセスとあわせて全てが生涯学習の機会となりえることが明らかとなった。本研究の成果によって,国内のどの地域でも保存されている古写真を素材とした「住民参画型調査と相互学習手法の確立」の手法が確立されたと言える。加えて,地域から収集した古写真を用いて,当時の居住環境や景観の形成過程を一定の精度で解読する手法を開発した。しかし,164点もの調査対象となる古写真がありながら,撮影場所と被写体の方向が同定できた27点に基づいた解読に留まった。今後は,広範かつ詳細に空問的変遷を解読し,それを博物館の生涯学習事業として地域住民へ提示することで,より広く共有・活用する手法を開発する必要がある。
過活動膀胱の生活習慣要因の疫学的・生理学的検討－新規看護ケア技術の確立に向けて－

過活動膀胱(OAB)へのメタボリックシンドロームの関与が報告されているが、具体的な生活習慣とOABの関係は十分明らかになっていない。本研究では、OAB症状管理の看護ケア技術確立をめざし、生活習慣や肥満によって生じる骨盤底機能低下と、OABの関係を検討した。その結果、女性OAB患者は肥満ではなかったが骨盤底が伸展していた。一方で、地域在住高齢者ではOABの有無での具体的生活習慣の違いを明らかできなかった。以上より、女性の骨盤底機能低下はOABの危険因子であり、OAB発症には性差がある可能性が示唆された。今後、性別や年齢別のOABと生活習慣の関係のさらなる検討が必要である。本研究では、過活動膀胱の症状緩和に対する看護技術を考案するために、1)骨盤底機能やメタボリックシンドロームに関連する複合的な生活習慣要因と過活動膀胱の関係を明らかにした後に、2)生活習慣要因による膀胱壁の虚血及び排尿筋過活動が発生する機序を解明することを目標とする。今年度は、1)骨盤底機能やメタボリックシンドロームに関連する複合的な生活習慣要因と過活動膀胱の関係について検討する一部として、女性を対象に骨盤底機能と過活動膀胱の関係について検討した。過活動膀胱と診断された高齢女性(15名、71.1±5.7歳)と過活動膀胱を有さない女性(12名、64.1±10.9歳)において、経会陰超音波法による恥骨-肛門直腸角距離を指標として骨盤底機能を比較した。過活動膀胱の有無によって体重などの身体特徴に違いはなかったが、過活動膀胱患者では安静時の骨盤底が有意に伸展していた。一方で、骨盤底筋の随意収縮力については両者の間で違いは認められなかった。このことから、女性においては、骨盤底の弛緩が過活動膀胱の発症に関与している可能性があると考えられた。この結果は、過活動膀胱と骨盤底障害の関係を示唆するものであり、骨盤周辺の形態・機能の性差を踏まえて、過活動膀胱の新しい症状管理のアプローチを検討する必要性を示すものであった。今年度は、1)メタボリックシンドロームに関連する複合的な生活習慣要因と過活動膀胱の関係について検討することを目的に、地域在住高齢者88名(平均年齢74.0歳、男性73名(83.0%)、糖尿病12名(13.6%)、高血圧40名(45.5%)、脂質異常症5名(5.7%))を対象に、自記式質問紙調査を行った。調査では、属性及びメタボリックシンドロームを含む合併症の有無、過活動膀胱症状質問票による過活動膀胱症状、簡易版自記式食事歴法質問票による栄養摂取状況について調べた。その結果、過活動膀胱と疑われた者は22名(25.0%)、大半(85.7%)は過活動膀胱症状質問票スコアが6-11点であり症状は中等度であった。過活動膀胱の有無により、糖尿病、高血圧、脂質異常症の有病者数に違いはなかった。また、過活動膀胱の有無による栄養摂取量の比較では、過活動膀胱患者が米飯を有意に多く摂取していたが、総エネルギー量や総たんぱく質量や脂質のほか、抗酸化酵素のビタミンCやビタミンEなどの摂取量は過活動膀胱の有無による違いはなかった。本研究では、過活動膀胱の症状緩和に対し介入可能な看護技術を考案するために、看護師が行える方法での骨盤底の形態・機能評価と過活動膀胱の関係を明らかにする必要があったが、経会陰超音波法での骨盤底評価は泌尿器科では一般的に行われていないことから、骨盤底障害と過活動膀胱の関係を正確に検討できない状況がああり、調査が遅れる結果となった。25年度が最終年度であるため、記入しない。対象者が少ないものの、過活動膀胱と骨盤底障害の関係を示唆する結果が得られたことから、今後は、1)メタボリックシンドロームに関連する複合的な生活習慣要因と過活動膀胱の関係について調査を進めることとする。
顎関節症におけるシクロオキシナーゼの関与について-臨床所見・画像検査との関係-

顎関節症患者の滑膜炎および繊維性癒着の有無とその範囲,ならびに関節腔内の変化について顎関節鏡視検査を施行した。鏡視検査にはファイバーテック社製ファイバーイメージングシステムFT-201および同社製ソリッドファイバースコープMS611S(TF3-105)を用いた。15年度は7例7関節、16年度は5例5関節に施行した。またこのときに採取に際し、インフォームドコンセントのうえ同意の得られた患者のみ、顎関節滑液および滑膜組織の採取を行った。関節滑液は,原則的に希釈せず原液採取を基本とするが,原液が採取困難な場合は,生理食塩水を用いた希釈採取とした。今回、顎関節鏡視施行した症例は、全例に開口障害を認め、12例中2例に関節雑音、12例中10例が顎関節部の運動痛を有していた。顎関節症症型分類は全例IIIb型であった。鏡視検査所見としては、12例中8例に滑膜炎所見を認め、12例中9例には上関節腔外側に限局した線維性癒着所見を認めた。一方、ヒト抗COX(シクロオキシナーゼ)抗体にて関節滑液中のCOXの検出を行い12例中4例で検出されたが、他の8例は検出限界以下だった。COXが検出された4例は臨床症状として開口障害および顎関節痛を有しており、また、鏡視所見では滑膜炎所見がみられた。これらは統計学的に有意差は認められなかったが、顎関節症、そのなかでも顎関節腔内での炎症とCOXの関連を示唆できる可能性があると考えられた。本年度は1.顎関節症患者における顎関節鏡視検査の施行顎関節症患者のうち保存療法により機能障害や疼痛などの改善を認めないものに対して,パンピングマニピュレーション療法または上関節洗浄療法と同時に関節鏡視検査を施行した。鏡視検査では,上関節腔内の滑膜炎,線維性結合組織,線維性癒着および関節構成組織の破壊の有無について確認した。鏡視検査は、ファイバーテック社製ファイバーイメージングシステムFT-201および同社製ソリッドファイバースコープMS611S(TF3-105)を用いた。本年度は7例7関節に施行した。2.関節滑液および関節滑膜の採取関節滑液の回収に関しては上記検査施行時に行った。採取に際し十分なインフォームドコンセントの元同意を得て行うこととし,同意の得られないものは採取しないこととした。関節滑液の回収は、原則として注射器にて吸引し採取したが、吸引し得なかったものについては、生理食塩水にて灌流をおこなったのち採取した。本年度は7例7関節の関節滑液を採取した。
生体内吸収性アパタイト焼結体の開発

従来までの水酸化アパタイトに代わり炭酸イオン含有アパタイトを新たな焼結原料とすると、焼結温度が炭酸含有量に比例して低下し、例えば初期炭酸含有量11.8wt%の試料では約750°Cで焼結できることが明らかとなった。X線回折、赤外吸収(IR)スペクトルで焼結体試料を解析すると、アパタイト相以外になんらの相も検出されず、本炭酸含有アパタイトが非化学量論組成でありながら焼結後にはアパタイト単一相となることも確認できた。また、熱重量分析(TG)、IR及び化学分析の結果から、焼結体アパタイト自信が炭酸イオンを含有していることも確認できた。焼結後の炭酸イオン含有量は焼結温度、昇温速度及び保持時間に依存したが、おおむね初期炭酸含有量の半量程度であった。上述の初期炭酸含有量11.8wt%の試料では、その焼結体は約6wt%の炭酸イオンを含有することを意味し、この含有量は骨アパタイトに含有されている炭酸イオン量に匹敵する。酢酸溶液中で溶解挙動を検討すると、本焼結体アパタイトは、比較的溶解度が高いことが知られているリン酸八カルシウ(OCP)、リン酸三カルシウム(β-TCP)及び脱有機骨アパタイトと同程度に溶解しやすいことが確かめられた。破骨細胞を用いた培養系では、本焼結体と骨は吸収されることが確認できたが、焼結水酸化アパタイト並びにβ-TCPでは吸収窩が認められず、本焼結体が、吸収性の点では骨アパタイトに匹敵するものと示唆できた。また、ラット頭蓋骨に本試料の多孔体を填入したところ、填入2週目で正常骨の1/3程度の厚さの幼弱骨が生成し、4週目では填入材料はほぼ完全に吸収され、填入部位は正常骨と差異のない骨組織で置換されていた。また、炎症所見はこの時期では認めがたく、本材料が生体親和性に優れ、極めて有効な骨補填剤となり得ることが理解できた。本年度の研究により、従来までの水酸化アパタイトに代わり炭酸イオン含有アパタイトを新たな焼結原料とすると、焼結温度が炭酸含有量に比例して低下し、例えば初期炭酸含有量11.8wt%の試料では約600°Cで焼結できることが明らかとなった。X線回析、赤外吸収(IR)スペクトルで焼結体試料を解析すると、アパタイト相以外になんらの相も検出されず、本炭酸含有アパタイトが非化学量論組成でありながら焼結後にはアパタイト単一相となることも確認できた。焼結後の炭酸イオン含有量は焼結温度、昇音速度及び保持時間に依存したが、おおむね初期炭酸含有量の半量程度であった。上述の初期炭酸酸含有量11.8wt%の試料では、その焼結体は約6wt%の炭酸イオンを含有することを意味し、この含有量は骨アパタイトに含有されている炭酸イオン量に匹敵する。酢酸溶液中で溶解挙動を検討すると、本焼結体アパタイトは、比較的溶解度が高いことが知られているリン酸八カムシウム(OCP)及びリン酸三カルシウム(β-TCP)より溶解しやすいことが確かめられた。また、比較試料として用いた脱有機骨アパタイトとほぼ同程度の溶解挙動を示すことも認められた。さらに、破骨細胞を用いた培養系で本焼結体が吸収されることも確認できた。

このように、本焼結体は生体親和性の点で従来までの水酸化アパタイト焼結体と遜色なく、吸収性の点では骨アパタイトに匹敵するものと予想でき、本焼結体が極めて有効な骨補填材となり得ることが推論できた。しかしながら、最終的な評価は動物実験後になされなければならず、この課題は次年度研究課題としたい。従来までの水酸化アパタイトに代わり炭酸イオン含有アパタイトを新たな焼結原料とすると、焼結温度が炭酸含有量に比例して低下し、例えば初期炭酸含有量11.8wt%の試料では約750°Cで焼結できることが明らかとなった。X線回折、赤外吸収(IR)スペクトルで焼結体試料を解析すると、アパタイト相似外になんらの相も検出されず、本炭酸含有アパタイトが非化学量論組成でありながら焼結後にはアパタイト単一相となることも確認できた。また、熱重量分析(TG)、IR及び化学分析の結果から、焼結体アパタイト自信が炭酸イオンを含有していることも確認できた。焼結後の炭酸イオン含有量は焼結温度、昇温速度及び保持時間に依存したが、おおむね初期炭酸含有量の半量程度であった。上述の初期炭酸含有量11.8wt%の試料では、その焼結体は約6wt%の炭酸イオンを含有することを意味し、この含有量は骨アパタイトに含有されている炭酸イオン量に匹敵する。酢酸溶液中で溶解挙動を検討すると、本焼結体アパタイトは、比較的溶解度が高いことが知られているリン酸八カルシウ(OCP)、リン酸三カルシウム(β-TCP)及び脱有機骨アパタイトと同程度に溶解しやすいことが確かめられた。破骨細胞を用いた培養系では、本焼結体と骨は吸収されることが確認できたが、焼結水酸化アパタイト並びにβ-TCPでは吸収窩が認められず、本焼結体が、吸収性の点では骨アパタイトに匹敵するものと示唆できた。また、ラット頭蓋骨に本試料の多孔体を填入したところ、填入2週目で正常骨の1/3程度の厚さの幼弱骨が生成し、4週目では填入材料はほぼ完全に吸収され、填入部位は正常骨と差異のない骨組織で置換されていた。また、炎症所見はこの時期では認めがたく、本材料が生体親和性に優れ、極めて有効な骨補填材となり得ることが理解できた。
視床下部弓状核細胞による成長ホルモン分泌促進因子の制御機構の研究

1.成長ホルモン(GH)が作用する視床下部神経細胞の同定。下垂体摘除ラットにヒトGHを静脈内投与し、c-fos遺伝子発現が誘導される視床下部細胞をdouble in situhybridizationで観察した。c-fos mRNAは視床下部弓状核と室周囲核に認められ、視床下部弓状核ではc-fos mRNA発現細胞のうち65%がニューロペプチドY(NPY)細胞であった。同様に、視床下部室周囲核では60%がソマトスタチン(SS)細胞であった。したがって、GHは視床下部弓状核のNPY細胞と室周囲核のSS細胞に作用し、これらの視床下部細胞がGHの中枢へのフィードバック機構に重要な役割を担っていることが考えられた。従来、GHの分泌調節に関して注目されていなかったNPY細胞のGH分泌における生理的意義について今後検討を要する。2.細胞内低血糖刺激による中枢性GH分泌抑制御機構の検討。2-deoxy glucose(2DG)をラット脳室内に投与して細胞内低血糖状態としたときの脳内c-fos遺伝子発現細胞をdouble in situ hybridizationで観察した。視床下部の弓状核、室周囲核、室傍核にc-fos mRNAが誘導された。弓状核NPY細胞の20%にs-fos mRNAが認められたが、SS細胞にはほとんど発現を認めなかった。2DGの脳室内投与によって細胞内低血糖状態を惹起すると摂食行動が促進されるとともにGHの分泌が抑制される。この機構に視床下部弓状核のNPY細胞が関与していることが示唆された。
ミトコンドリアＤＮＡの代謝制御機構の解明およびその解析方法の確立

本研究ではミトコンドリアDNA(mtDNA)量の調節機構および責任因子を解明することを目的とし、マウスを絶食等の生理的な環境変化に一時的に曝すことで、mtDNA量への影響と分子メカニズムの理解を目指した。その結果、一部の組織でmtDNA量が減少する様子を観察し、さらに同組織において細胞内分解機構の活性化が示された。一方で、mtDNA量の減少が示された一部の組織において、一時的な絶食後にmtDNAのバイオジェネシスに関する多くの遺伝子の発現量が上昇していた。このことからmtDNA量の減少は複製機構の変化によるものではなく分解機構の影響が示唆された。本研究では哺乳類におけるミトコンドリアDNA(mtDNA)の代謝制御機構を解明することを目的としている。前年度においては、生理的環境変化によるmtDNA量への影響が示され、当該年度ではその現象の分子メカニズムのさらなる理解を目指した。具体的には、これまでに定常状態におけるマウス組織のmtDNA量をリアルタイムPCR法により解析し、その結果、異なる代謝特性をもつ多様な組織間ではその量に違いがあることを明らかにしている。さらにマウスを一時的な絶食状態に曝すことで一部の組織で著しくmtDNA量が変化する結果を得た。予てより、飢餓適応により活性化されたオートファジー(AP)がミトコンドリアを分解対象とすることが報告されている。そのため、本研究で示された上記現象は、“絶食により誘導されたAPによってmtDNAが分解された結果である"という仮説によって説明される可能性がある。そこで、本仮説の検証を当該年度の目的とし、mtDNA分解におけるAPの関与を視覚的に確認するため、APおよびミトコンドリアの可視化トランスジェニックマウスを用いて形態学的解析を行った。その結果、絶食状態のマウスの特定組織において、ミトコンドリアがAP特異的な膜により覆われていることを確認した。また、この結果はmtDNA量の著しい変化が観察された組織と相関が認められた。さらにmtDNA量の減少が示された一部の組織においては、絶食後にmtDNAのバイオジェネシスに関する多くの遺伝子の発現量が上昇していた。このことから、mtDNA量の減少は複製機構の変化によるものではなく、分解機構の影響が示唆され、本仮説を支持する結果となった。現在は、AP必須遺伝子欠損マウスを用いて、絶食によるmtDNA量の影響を解析すると同時に、日常的な代謝回転機構へのAPの関与とその生物学的意義の解明への展開を図っている。ミトコンドリアDNA(mtDNA)は日常的に代謝回転しており、それは細胞周期独立的に行われているが、今日までその分子機序については詳細には理解されていない。mtDNAは体細胞あたり1000-10000コピーの範囲で存在しており、この量は、遺伝および生理的な環境要因によって厳密に制御されている。当該年度では、mtDNAの量の制御に関する分子メカニズムの理解を深めるため、まず、異なる代謝特性をもつマウスの多様な組織におけるmtDNA量をリアルタイム定量PCR法により解析した。その結果、各組織のエネルギー要求性を反映していることを示唆するように、mtDNA量は組織間で有意にばらつきが見られた。mtDNAの量の制御はミトコンドリアバイオジェネシスのマスターレギュレーターであるPGC-1αを起点とするカスケードに従って進行している。そこで、Pgc-1αおよび、その下流の遺伝子群の発現レベルを組織間で比較した。この結果、全ての遺伝子において組織間で有意にばらつきがみられ、一部の遺伝子の発現量においては過去に報告された組織におけるmtDNAの半減期の速度の差との相関を示唆する結果が得られた。つまり半減期の速度が早い組織は複製の活性が高い結果となり、一部の組織ではmtDNAが高い代謝回転率をもつことが示唆された。また、上記のmtDNA複製関連因子はエネルギー代謝にも関与しており、この活性は哺乳類における生理学的反応の概日リズムを支配している。このことから、mtDNA量の1日の時間変化に伴った変化に注目し解析を行った。その結果、特定組織のmtDNA量は日内変動を示し、これには上記の複製因子の制御が一部関与していることが示唆された。さらに、栄養条件の変化によるmtDNA量への影響を検討した結果、一部の組織において著しい変化がみられた。本研究ではmtDNA代謝回転機構へのオートファジーの関与を解明することを目的とし、当該年度ではそれを支持する結果を得る事ができた。まず、オートファジーは絶食により活性化することが理解されていることから、絶食時のマウス組織(大脳皮質、小脳、心筋(左心室)、胸腺、肝臓、腎臓、脾臓、膵臓、ヒラメ筋、精巣、尾、長指伸筋、等)におけるmtDNA量をリアルタイム定量PCR法およびΔΔCt法を用いて測定することを目的とした。

本研究で用いるΔΔCt法とは、PCR反応において、標的遺伝子(ミトコンドリア)の増幅量に対する対照となる遺伝子(核)の増幅量の比で、摂食マウスに対する絶食マウスのmtDNA量を算出させることができる方法である。しかし、ΔΔCt法が成立するためには、核、ミトコンドリアの両DNAを増幅させるプライマーの増幅効率がほぼ等しいことが条件となるため、まず上記を満たす条件の検討を行った。さらに、この条件で、絶食時のマウス組織mtDNA量を測定した結果、心筋、肝臓、腎臓、膵臓等で著しくmtDNA量の減少が示された。さらに、このときのmtDNAの複製関連遺伝子群の発現量をRT-PCR法およびΔΔCt法で測定した結果、多くの組織でその発現量が上昇していた。以上の結果は、絶食時にmtDNAの複製活性が上昇するにも関わらずmtDNA量が減少したことを示しており、栄養条件の変化によるmtDNA量の減少は複製活性の低下ではなく、分解による減少であることが示唆された。mtDNAの分解因子が“オートファジー(AP)"であることを支持するデータのさらなる取得を目的とし、絶食マウスの各組織におけるmtDNA分解とAPとの関連性を検討する。具体的には、絶食時のAPとミトコンドリアを形態学的に同時検出するため、AP膜特異的に存在するLC3にGFPを標識したTgマウスおよび、ミトコンドリアにDsRed2を標識したトランスジェニック(Tg)マウスの交雑系統であるGFP-LC3×mtDsRed2 double Tgを用いる。凍結切片用組織サンプルの採取は、mtDNA量測定条件と同じ絶食条件で行い、共焦点レーザー顕微鏡により、AP膜に隔離されたミトコンドリアを探索し、2D像を取得する。さらに連続断面像(Zシリーズ)を撮影し、3D像を取得する。次にmtDNA量の変化と飢餓誘導型APの活性の関連性を証明するために、肝特異的AP欠損マウスを作製する。そこでAP必須遺伝子であるAtg7の条件的ノックアウト(KO)マウスであるAtg7Flox/Floxマウスとインターフェロンγ依存的にCreリコンビナーゼを発現するMx-Cre Tgマウスとを交配して、Atg7Flox/Flox:Mx-Creマウスを作製する。このマウスにインターフェロン誘導剤であるpolyinosinic acid-polycytidylic acid (pIpC)を腹腔内に注射すると、肝臓におけるCreリコンビナーゼが発現し、その作用によって、loxPで挟み込んだAtg7のエキソン14が喪失する。pIpCの投与条件の決定には、PCR法、サザンハイブリダイゼーション法およびウエスタンブロッティング法を用いる。さらに、上記条件で作製したAP欠損マウスにおける飢餓誘導の結果、肝由来mtDNA量に変化がないことを確認する。以上により、mtDNA量の減少と飢餓誘導型APの関連性を証明する。本研究ではトランスジェニック(Tg)マウスを用いた実験実施を予定している。このマウスの系統維持のために、体外受精を介した繁殖や凍結胚作製を実施するため、過排卵処理や体外培養および凍結保存用の試薬・消耗品費を予算に計上した。
Study on effect of electrostatic interactions on stability of electron transfer complexes and amyloid fibrils

Ferredoxin(Fd)とsulfite reductase間、そして、FdとFd NADP(+)-reductase間の分子間相互作用と酵素活性との関連性を熱測定、核磁気共鳴分光法、X線結晶構造解析、酵素活性測定などの様々な手法を用いて調べた。蛋白質間の静電的相互作用とともに非静電相互作用も電子伝達複合体形成に重要であることを明らかにした。加えて、分子間の非共有結合の微調整によって酵素の活性が制御されることを提案した。様々な病気の原因となるアミロイド線維も球状蛋白質のように高温で高温変性し、低温で低温変性することを見出し、線維の低温変性には分子間の静電反発が重要であることを提案した。分子間の静電引力は、エンタルピーを下げ、複合体形成の駆動力になると考えられてきた。しかし、我々の熱測定の結果から、静電引力は複合体をエンタルピー的に安定化も不安定化もさせることが分かった。一方、水中の疎水性の強い分子同士は、脱水和が結合反応を駆動すると考えられている。しかし、我々は、LPGDSという蛋白質の疎水空洞に結合する疎水性の高い15種類のリガンドを用い、エントロピー獲得とともにエンタルピーの獲得も重要であることを明らかにした(Kume and Lee et al. (2014) FEBS Letts. )。パーキンソン病の原因蛋白質であるアルファ-シヌクレインが形成するアミロイド線維を作製し、25°C以下の低温と60°C以上の高温で線維がモノマーに戻ることを明らかにした。低温におけるモノマーへの脱重合(低温変性)は、線維のコアに埋もれている(静電的)尺力の増大と疎水性水和の増大によることだと提案した(Angewante chemie, just accepted)。蛋白質の凝集反応の熱力学は未知であり、挑戦的な課題である。我々は、等温滴定熱測定を用い、アミロイド線維形成の反応熱を直接に観測できた。透析アミロイドーシスの原因蛋白質であるベータ2ミクログロブリンが形成するアミロイド線維は、発熱をともなう重合反応であり、球場蛋白質の構造形成反応熱より小さかった(Ikenoue and Lee et al. (2014) PNAS)。蛋白質科学「研究の目的」に提案した通りに、順調に結果が得られている。主に熱測定(等温滴定熱測定、ITC)を用いた「蛋白質の定常機能性複合体」の「構造安定性」と「形成原理」の一般性が明らかになりつつある。「研究実績の概要」に述べたように、複合体形成のためには、エンタルピーとエントロピーの両駆動力のバランスが重要であることが分かった。アミロイド線維構造の熱安定性の理解はまだ不十分であり、広い範囲にわたるアミロイド線維の構造安定性を系統的に調べた。特に、今回の研究の興味深い結果は、アミロイド線維も球状蛋白質のように高温で高温変性し、低温で低温変性することであった。アルファ-シヌクレイン線維も球状蛋白質と同じく低温変性した。一つのアミロイド線維で低温・高温における熱安定性の評価は世界初である。超音波による過飽和の準安定性の解消の研究は、物質の形成原理の理解とともに、病院性アミロイド線維形成の理解や診断に極めて重要である。我々は、モデル蛋白質としてリゾチームを、溶解度の調節のためにアルコール・水の混合溶液を用いた。超音波は速度論的にトラップされた過飽和状態を解放させ、核形成を誘発する。そこで、アミロイド線維形成が促進され、真の平衡状態を見出すことができた。異なるアルコール濃度(異なる溶解度)におけるリゾチームのphasediagramが完成された。アミロイド線維形成には、線維を構成するモノマー内やモノマー間の多数の水素結合ができるので、大きな反応熱が期待できた。しかし、線維形成はモノマーの重合反応による超巨大分子の形成反応なので、沈みやすく正確な反応熱の観測が困難であった。しかし、ITCシリンジの撹拌によりアミロイド線維は分散され、線維形成の反応熱が効率よく測れた。ベータ2m線維の形成もエンタルピーとエントロピーの両駆動力のバランスによってきまることなど熱力学的な特徴づけができた。「蛋白質の定常機能性複合体」の「構造安定性」と「形成原理」に関する実験はほぼ完了してあり、原稿を作成し投稿することを目指している。加えて、静電的・疎水性的な分子間相互作用の「温度や塩濃度依存性」に着目し、温度と塩濃度を変化しながら「酵素の活性と親和力や駆動力間の関係」を調べる。Fd、FNR、SiRは植物の葉緑体内に存在するので、Fd-FNR間とFd-SiR間の相互作用の温度依存性は、生理学的にも興味深い。塩は中性塩であるNaClを用いる。

昨年度と同じく、活性測定、熱測定、溶液NMRなどを主に用いる予定である。アルファ-シヌクレイン線維の低温・高温変性をより詳しく調べる予定である。アルファ-シヌクレインは生体膜と相互作用し、アミロイド線維を形成する。膜との結合は、アルファ-シヌクレイン線維の熱安定性を変更させる可能性が高い。アミロイド線維形成に、エネルギー的に不利な電荷の埋もれがあっても、膜と結合は低温や高温に対する線維の安定性を高めるかも知れない。超音波照射による過飽和の解消が引き起こすアミロイド線維の形成機構の一般的な性質を得るために、リゾチーム以外のアミロイド原生蛋白質であるインシュリンを用いる予定である。リゾチームの場合と同様に、溶解度を容易に調節するためにアルコール・水の混合溶液を用いる。アルコールの性質が異なるトリフルオロエタノールとヘキサフルオロイソプロパノールを導入し、インシュリンのphase diagramを完成する。アミロイド線維形成の熱力学の確立を目指し、ベータ2m以外のアミロイド原生蛋白質を用いる。アルツハイマー病の原因蛋白質であるアミロイドベータ(1-40)ペプチドがアミロイド線維を形成する時の熱をITCを用いて直接に観測する。エンタルピー/エントロピー変化、比熱変化、自由エネルギー変化をもとめ、線維形成の熱力学的な特徴づけを行う。
Λ型三準位系における決定論的ラマン遷移の実現とその応用

一次元光子場と量子発光体とが強く結合した「一次元量子光学系」においては,入射光と発光体からの輻射との破壊的干渉のために入射光子が極めて効率よく発光体と相互作用し,自由空間中では不可能な新奇光学現象が可能となる.特に,発光体がΛ型あるいはΔ型の三準位系であり(i)励起状態からの二つの崩壊レートが等しい(ii)励起状態からの輻射が完全に一次元場に放出される,という条件を満たす場合には,単一光子の入射により決定論的に発光体の量子状態をスイッチすることが可能となり,量子メモリや光子検出器への応用が期待される.本研究では,上述の二条件を満足する一次元量子光学系を実装する方法を理論提案し,実験グループとの共同研究によりその光学応答を解析した.超伝導磁束量子ビットと伝送線共振器とが分散領域で強く結合した系において,超伝導ビットを外部マイクロ波でドライブすると,適当なドライブ周波数においてこの結合系が輻射崩壊レートを自在に制御可能な単一量子発光体として動作し,条件(i)を満足しうることを理論的に明らかにした.またこの系の微弱マイクロ波に対する線形応答を解析し,反射波のコヒーレント振幅が完全に消滅すること,入射波がほぼ完全に下方変換されることなどを理論的に示し,実験でも確認することができた.24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度の目的は,(i)純位相緩和を輻射緩和とパラレルに扱う定量的理論手法の確立,(ii)半無限一次元場で顕著に現れる輻射補正の活用,の二点であった.(i)に関しては,考察対象となる系に加え純位相緩和の起源となる低エネルギー励起場も含めた「拡張量子系」の量子動力学を入出力定式化により厳密に解析する手法を提案した.本手法は,輻射緩和・無輻射緩和・純位相緩和の三種の緩和を統一的なフォーマリズムで解析することを可能にするものであり,これらが共存する固体系での量子光学応答の定量的解析に大変適している.具体的には,まず本手法を量子ドットの共鳴蛍光に適用することで,低エネルギー場から連続的にエネルギーを吸収して系を冷却する「固体でのレーザー冷却」の可能性があることを理論的に示すことができた.また,本手法を量子ドットの自然放出に適用し,量子情報処理における単一光子源としての観点から,放出光子の量子力学的な諸性質(スペクトル・干渉性・純粋度)を評価することができた.(ii)に関しては,超伝導量子回路などで実現されているような半無限一次元場の端点における境界条件が操作可能である状況を想定し,この一次元場に結合した量子ビットの光学応答を考察した.その結果,量子ビットの輻射崩壊レートおよび共鳴周波数の双方を,境界条件により制御可能であることを示した.超伝導量子回路は元来制御性の高い物理系であるが,上述の結果は本系に境界条件自由度という新しい制御パラメータを加えることができることを意味する.一次元光子場と量子発光体とが強く結合した「一次元量子光学系」においては,入射光と発光体からの輻射との破壊的干渉のために入射光子が極めて効率よく発光体と相互作用し,自由空間中では不可能な新奇光学現象が可能となる.特に,発光体がΛ型あるいはΔ型の三準位系であり(i)励起状態からの二つの崩壊レートが等しい(ii)励起状態からの輻射が完全に一次元場に放出される,という条件を満たす場合には,単一光子の入射により決定論的に発光体の量子状態をスイッチすることが可能となり,量子メモリや光子検出器への応用が期待される.本研究では,上述の二条件を満足する一次元量子光学系を実装する方法を理論提案し,実験グループとの共同研究によりその光学応答を解析した.超伝導磁束量子ビットと伝送線共振器とが分散領域で強く結合した系において,超伝導ビットを外部マイクロ波でドライブすると,適当なドライブ周波数においてこの結合系が輻射崩壊レートを自在に制御可能な単一量子発光体として動作し,条件(i)を満足しうることを理論的に明らかにした.またこの系の微弱マイクロ波に対する線形応答を解析し,反射波のコヒーレント振幅が完全に消滅すること,入射波がほぼ完全に下方変換されることなどを理論的に示し,実験でも確認することができた.24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度の目標であった,純位相緩和を輻射緩和とパラレルに取り扱う手法の有効性が確認でき,今後の固体系における量子光学理論の展開に有用なツールとして活用する目処が立ったため.24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,これまでに数多くの研究の蓄積がある二準位系の量子現象を,A系を含む多準位系へと展開することを目標としている.これまでは,自然に実現される多準位系の活用を検討してきたが,高強度の光修飾によりもたらされる「着衣状態」の多準位系としての可能性を検討したい.
超局所解析学とS-行列理論

本年度のバ-クレ-グル-プとの共同研究(平成3年7月9月に実施)の主要な成果は次の2つであった。1°赤外発散を含んだSー行列の摂動展開に対しStappに依り数年前に提唱された或る新しいapproachの数学的裏付を試み、少くともQーQ項に関しては満足すべき結果が得られた。但し(観測にはかからない)QーC項の扱いは当初の予想に反して、種々の困難に遭遇し平成3年度内には数学的構造を解明することはできなかった。QーQ項の解析は特殊なdesingularizationを行って特異性の超局所解析を行い易い形に話を持っていく、と云う方法に拠り成されたものであり、他の問題にも応用可能な手法であろう、と期待している。2°上述の摂動展開は所謂“特異摂動"の典型的な例である。数学的課題としてこのような発散級数のボレル総和法に基いた“exact"な取扱を試みた。話を具体的にする為、高階常微分方程式のWKB解を材料に、計算機実験も交えつつ行った研究の結論はかなり意外な物であった。即ち、通常考えられる“変り点"から出るスト-クス曲線のみではボレル総和の確定する領域を記述し得ず、元来の常微分作用素に含まれるlarge parameterに関してボレル変換を行って得られる偏微分作用素の陪特性曲線の自己交又点をも“新しい変り点"として考慮せねばならぬ、と云う事実が明らかにされた。議論の途中に超局所的な話が出てくることは予想通りであったが、大域的な部分で陪特性曲線と云う超局所的概念が再び絡んできたことは極めて示唆的と思われる。この結果はかなりニュ-ス価値があると思われたので、10月にフランスで開かれた特異摂動に関する日仏セミナ-で青木・河合・竹井三人の連名で報告を行った。