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糖尿病地域医療連携コーディネーター養成プログラムの開発研究

糖尿病患者の増加と専門医不足の対策として、糖尿病の循環型地域医療連携ネットワークシステムの構築と、その手段としての地域医療連携パスの普及が多くの地域で試みられているが、全ての地域で成果を上げているとはいえない。われわれは、循環型地域医療ネットワークシステムを構築するためにはまず基幹病院の地域医療連携部門の改変強化が必須であり、それを実現するには循環型の医療連携に対応可能な「地域医療連携コーディネーター」を新たな構想のもとに養成することが必要と考え、実地調査とヒアリングを基礎として近接領域の教育プログラムも参照して「糖尿病地域医療連携コーディネーター養成プログラム」を開発した。糖尿病の循環型地域医療連携ネットワークに関わるコーディネーターには、疾患として糖尿病の知識が不可欠である。しかし、合併症を含めた糖尿病の知識は膨大であり、これを本研究の養成プログラムの一部とすると、直接の連携業務の部分との均衡を欠く恐れがある。そこで当初に計画していたごとく、千葉県糖尿病対策推進会議の千葉県糖尿病療養指導士/支援士制度(CDE-chiba)と連動することにした。CDE-chibaは日本糖尿病療養指導士と異なり、医療職以外も対象としており、本研究のプログラムの主な対象となる事務職も含まれる。われわれはCDE-chiba認定委員会委員(小谷野;更新小委員会長、江本;試験小委員会長)に参加し、制度設計、認定試験問題の作成、講習会のプログラムを作成した。平成24年11月に講習会と認定試験を実施し、約300人のCDE-chibaが認定された。CDE-chibaは平成25年度以降も継続的に認定作業および研修を実施する。本研究のプログラムの糖尿病の疾患理解の部分をCDE-chibaの研修プログラムと一致させることは、対象および内容から適切と考えられる。また、今後、本研究のプログラムをCDE-chibaの研修として実施することも検討している。連携業務の部分のプログラムについては、平成25年3月にセミナーを実施した。本研究の目的は、地域医療連携パスを媒介とした糖尿病の循環型地域医療連携ネットワークの構築であるが、プログラム作成段階で大きな変化があった。それは連携パスのIT化が急速に進む動きを見せていることである。これ受けてセミナーは地域医療連携のIT化に焦点をあてたものにした。参加者の評価は総じて好評であったが、循環型地域医療連携ネットワークや地域医療連携パスの概念的な講義よりも、具体的かつ詳細なIT化の手法、問題点などについての解説が求められていることが明らかになった。平成23,24年度の研究を基礎として,「糖尿病地域医療連携コーディネーターの到達目標」を作成した。到達目標の構成は、大項目として、1.糖尿病の基礎知識、2.地域医療連携の基礎知識、3.コーディネーターの実践を挙げ、それぞれに中項目、小項目(行動目標、知識)を附した。この到達目標をもとに「糖尿病地域医療連携セミナー2014」(以後セミナー)を開催した。セミナーには千葉県を中心に全国から看護師、社会福祉士、事務職、医師等の多職種からなる40名の参加者があった。セミナーは講義とともに全員討論を行った。講義では糖尿病地域医療連携の総論、地域疾病管理、循環型地域医療連携の問題点、地域医療連携におけるICT(情報通信技術)の利用、地域医療連携コーディネーターの実務などを取り上げた。また、総合討論Iとして糖尿病地域医療連携の現状と問題点を、総合討論IIとして糖尿病地域医療連携の将来の展望について、職種、地域の差を超えた活発な議論がなされた。このセミナーの内容は開催報告書として小冊子にまとめて全国に配布予定である(印刷中)。セミナーで行ったアンケートをもとに到達目標を再検討し改訂を行った。コーディネーターの養成、教育については本研究終了後も継続的に行う必要があり、次年度以降は本研究の成果を活用して平成23度より発足した千葉県糖尿病療養指導士/支援士の研修プログラムに取り入れることを計画している。到達目標についても順次改訂を行う予定である。また、「千葉県共用地域医療連携パス共用化推進事業に伴う座長会」および「千葉県・千葉県医師会・関係医療機関の協働による千葉県共用地域医療連携パスに関するシンポジウム」に本研究の成果を資料として提供した。今後、本研究の成果が千葉県のみならず全国の糖尿病地域医療連携の現場で活用されることを期待する。【国内施設等の調査】糖尿病の医療連携ネットワークシステムを構築している千葉県立東金病院、日本医科大学千葉北総病院、千葉大学医学部附属病院の地域医療連携部門で地域の基幹病院における糖尿病地域医療連携の実状と問題点を調査した。また、浦安市健康福祉部、健康センターでは、行政における糖尿病対策、一般住民に対する健診・教育の効果、地域(千葉県)の問題等について調査した。地域包括支援センター、福祉施設では、医療と福祉の連携と糖尿病、高齢化と糖尿病、公的支援体制について調査した。また、千葉県共用地域連携パスワーキンググループ、千葉県糖尿病療養指導士制度設立準備委員会に参加して、今後の千葉県における地域医療連携の方向性および千葉県医師会の計画についても調査した。

日本医療マネージメント学会の医療福祉連携講習会に参加して、そのプログラムを受講するとともに、全国の地域医療連携担当者から地域医療連携の実状について直接聞き取り調査をした。【調査の総括】地域の基幹病院は自己完結型の医療を目指すだけでは、今後、予想される高齢化を含む医療状勢の変化に対応することはできない。循環型地域医療連携システムを構築して、病院が地域で最も有効な社会資源となることが病院と地域にとって必要なことである。【プログラムの開発】日本医療マネージメント学会の医療福祉連携士養成のためのプログラムは包括的であり内容は膨大で、講義150時間と実習が義務付けられている。一方、われわれのプログラムは、基幹病院に属し、地域医療連携にある程度の経験ある実務者が、循環型地域医療連携システム構築に際に必要な知識、技術を修得するための限定したプログラムとした。すなわち、地域疾病管理、地域医療連携パス、医療情報システム、カウンセリング論、入院退院センター構想等のテーマを選択しコアプログラムを開発し、実際に講習会で実施するプログラムを開発中である。平成24年度の主な実施内容としてセミナーの開催を計画していた。セミナーについては、糖尿病に関するセミナーと地域医療連携に関するセミナーに分けて実施した。糖尿病のセミナーについて、千葉県糖尿病療養指導士/支援士制度(CDE-chiba)と連動させ、その進行に合わせたため、当初予定していた時期より開催が遅れてしまった。それにともない、地域医療連携に関するセミナーも時期を遅らせ縮小して実施することになった。平成25年度には、地域医療連携に関するセミナーの規模を大きくして再度実施する予定である。国内医療機関に実地調査をし、地域医療連携担当者から聞き取り調査を行った。現在の糖尿病地域医療連携における問題点とニーズを把握することができた。これに基づきコアプログラムを作成した。現在、フォーラム・講習会に実際に使用するプログラムの作成中である。平成24年度のフォーラム・講習会に向けて準備が整いつつあると考えられる。平成25年度も、引き続き本研究の養成プログラムを用いたセミナーを実施する。糖尿病に関する部分は、平成24年度と同じく、千葉県糖尿病療養指導士/支援士制度(CDE-chiba)の研修会として実施する予定である。また、地域医療連携に関する部分についても再度セミナーを実施する。平成24年度より講義内容、参加人数を増やし、全県レベルで実施する。ただし、平成25年度中に千葉県により千葉ITネット(仮称)が開設される予定であり、これを媒介として用いることで地域医療連携ネットワークの性質も大きく変化する可能性があり、本研究の養成プログラムもこれに対応するための大幅な改変を行う。セミナーの細目としては、IT化、地域疾病管理、カウンセリング手法、入退院センター構想などを取り上げることを検討している。
植物の発熱現象において観察される自己相似性と長期記憶過程の数理的解析

早春に開花するザゼンソウは、肉穂花序と呼ばれる特異器官が特異的に発熱し、当該温度を23°C程度に維持できる恒温性を有している。本研究においては、ザゼンソウ体温時系列に対し、現時点温度から次時点温度へのジャンプ量を取り、その特性を解析した。その結果、ジャンプ量のヒストグラムは尖度が高く、正規分布等の通常の古典的分布とは異なることが明らかとなった。さらに、ヒストグラムへのモデル分布の解析を行った結果、負の整数値をも取る混合Poisson分布におけるPoisson強度が小さい状況が良くフィットすることが判明した。また、得られた結果はKolmogorov-Smirnov検定により肯定的に検証された。ザゼンソウ肉穂花序温度データを基に、「各時間スケールでの分散vs時間スケール」の両対数プロットをとり、当該データが自己相似性および長期記憶性を有しているか否かを検討した。また、多数のプログラム開発により、温度制御の情報として現時点温度から次時点温度へのジャンプ量(差分)をとり、中心温度より低い側および高い側でのジャンプ量の分布を調べる事を行った。低い側では中心温度へ向かって体温を上げようとする勢いが優勢ではあるものの、体温を下げようとする劣勢も同時に存在する事が分かった。逆に、高い側では、体温を下げようとする優勢な勢いと同時に上げようとする劣勢も存在する。各温度でその分布をとり、横軸を温度として平均値をプロットすると、右下がりの直線になる傾向を視認する事ができた。ただ、温度制御メカニズムと関わる事だが、この直線は傾きが小さく、中心温度へ向かっての制御は予想より緩やかである。この事と発熱・吸熱のシーソーゲームの関連性は今後の考察を要する。また、ザゼンソウ肉穂花序における呼吸反応に関する一連の解析を行った結果、当該器官における呼吸制御にはユニークな化学平衡が関与していることが判明した。この化学平衡は発熱反応と吸熱反応から構成されており、本植物の恒温性に深く関与していることが予想された。さらに、本研究に関し、オーストラリア・アデレード大学のRoger Seymour教授とディスカッションを行った。これまでの研究において、ザゼンソウの発熱現象は、肉穂花序と呼称される特異的な器官において観察されることがわかっているが、当該器官における恒温性のメカニズムは不明のまま残されていた。本研究においては、肉穂花序における温度時系列データ等を基にした数理的な解析を行い、本植物の恒温性に関わるメカニズムを明らかにしつつある。特に、化学平衡に焦点を当てた解析は、英国科学誌Scientific Reportsに掲載されるなど、一定の成果を挙げたものと考えている。さらに、その後の取り組みとして、体温が中心温度より下がれば上げようとする(上がれば下げようとする)「中心温度への揺り戻し」の状況を調べ、その力学系メカニズムを特徴付けるための解析に着手した。上記の化学平衡からの示唆を受け、体温が下がった時に上げようとするだけでなく下げようとする勢いも(劣勢ではあるが)同時に働いている事のモデル化を、各温度で試みた結果、温度上昇因子及び下降因子のランダムな発生量分布を組み合わせた一種の混合Poisson分布によるモデルが、非常に良くフィットしている事が分かった。現在は中心温度からの温度差の関数として分布パラメータをモデル化する解析を行っている。今後、さらに客観的推論とするための手続きや、もう一段踏み込んだメカニズムモデル化を経て成果としてまとめたいと考えており、新年度の研究の方向性として良い観点が早い段階から定まってきた。このように、本研究はおおむね順調に進捗していると考えている。ザゼンソウ体温時系列に対し,現時点温度から次時点温度へのジャンプ量(差分)を取り,どのような特性を持つかを調べた.まず,中心温度よりも低い側および高い側でのジャンプ量の分布を調べた.低い側では中心温度へ向かって体温をあげようとする勢いが優勢であるものの,体温をさらに下げようとする劣勢も同時に存在する事が分かった.逆に,中心温度よりも高い側では,体温を下げようとする優勢な勢いと同時に,さらに上げようとする劣勢も存在する.つまり,体温時系列はランダムウォークと捉える事ができる.このジャンプ量のヒストグラムは尖度(kurtosis)が高く,正規分布等の通常の古典的分布とは異なる事から,非平衡系の相である事を想定して,ヒストグラムへのモデル分布のフィッティングを行った.その結果,通常のPoisson分布を拡張した,負の整数値をも取る混合Poisson分布の,Poisson強度が小さい状況が,良くフィットする事が分かった.このフィッティングは,Kolmogorov-Smirnov検定により肯定的に検証された.さらに,現在温度値において,ジャンプ量の期待値と,そのPoissonパラメータ対応物であるλ1-λ2との比較したところ,両者は中心温度付近の一定の範囲で非常に良く一致する事が確かめられた.また,分散についても,Poissonパラメータ対応物であるλ1 +λ2と,やはり非常に良く一致している.分散については,その一致している区間ではλ1+λ2がほぼ定数となる事が観察された.λ1 +λ2が一定である事は,中心温度より低い側・高い側いずれでも,温度を下げようとする勢いと上げようとする勢いの和は,上記区間で一定である事を意味し,これがシーソーゲームを継続させるポテンシャルエネルギーを生み出していると考えられた.得られた結果についてとりまとめ,現在、原著論文として国際的学術誌に投稿・審査中であり,研究の進捗は概ね順調に推移していると考えている.

ザゼンソウ体温時系列に対し,現時点温度から次時点温度への差分を取り,その特性を調べた.温度が低い側では中心温度へ向かって体温をあげようとする勢いが優勢であるものの,体温をさらに下げようとする劣勢も同時に存在する事が分かった.逆に,中心温度よりも高い側では,体温を下げようとする優勢な勢いと同時に,さらに上げようとする劣勢も存在する.つまり,体温時系列はランダムフォークと捉える事ができる.このジャンプ量のヒストグラムは尖度(kurtosis)が高く,正規分布等の通常の古典的分布とは異なる事から,非平衡系の相である事を想定して,ヒストグラムへのモデル分布のフィッティングを行った.その結果,通常のPoisson分布を拡張した,負の整数値をも取る混合Poisson分布の,Poisson強度が小さい状況が,良くフィットする事が分かった.さらに、中心温度近傍では中心温度への揺り戻しの作用が、平均的には、中心温度と現時点温度との差(温度変位)に比例する事を見出した.つまり、揺り戻し作用は中心温度付近ではバネの弾性力(Fuchの法則)と同様に捉える事ができる.この線形性は、発熱反応・吸熱反応がちょうど拮抗する平衡系として成り立っている.その事は、いずれのサンプル時系列データにおいても,共通の傾向性として,一種の平滑化処理をする事でモデルが非常に良くフィットする事に反映されている.このように、本年度までで平衡系の部分については理解が進んだと考えているが、これはまた、中心温度から離れた非線形挙動の温度領域の非平衡系についてのモデル化の重要な示唆を与えるものと期待される.早春に開花するザゼンソウは、肉穂花序と呼ばれる特異器官が特異的に発熱し、当該温度を23°C程度に維持できる恒温性を有している。本研究においては、ザゼンソウ体温時系列に対し、現時点温度から次時点温度へのジャンプ量を取り、その特性を解析した。その結果、ジャンプ量のヒストグラムは尖度が高く、正規分布等の通常の古典的分布とは異なることが明らかとなった。さらに、ヒストグラムへのモデル分布の解析を行った結果、負の整数値をも取る混合Poisson分布におけるPoisson強度が小さい状況が良くフィットすることが判明した。また、得られた結果はKolmogorov-Smirnov検定により肯定的に検証された。今後、ここまでの成果である「呼吸代謝と化学平衡の関係性」、そして「中心温度への揺り戻しメカニズム」をそれぞれ要素概念として解析を深化させると共に、両者を相互に関連付けた俯瞰的な理解へ向けての考察も進めていきたい。例えば、前者については、化学平衡と混合Poisson分布が示唆する「発熱・吸熱のシーソーゲーム」の力学系クラスの特徴付けについて考察したい。後者については、可逆的な発熱・吸熱反応における反応エネルギー(エンタルピー)の変化の挙動と混合Poisson分布のパラメータの関数関係をモデル化する事が考えられる。
歯胚の発育過程におけるFGFとTGF-βの関連性の解明

その結果、1) FGF receptorは発育初期のエナメル上皮細胞に局在していたが、その後、減弱する傾向が認められた。一方、リガンドのFGFについては、歯乳頭細胞に弱陽性、血管が陽性を呈した。2) TGF-βreceptorは発育の初期段階では内エナメル上皮に陽性であったが、経時的にヘルトビッヒ上皮鞘部に限局し、臼歯歯胚では歯根の完成とともに反応は消失した。3)さらに切歯と臼歯を比較すると、無根歯である切歯歯胚の基底部にはFGF receptor、TGF-βreceptorの反応が持続して認められた。しかし、臼歯歯胚においては歯胚が発育するにつれ反応が減弱する傾向は両者ともに同様であった。以上のことから、FGFは歯胚発育の初期増殖に、TGF-βはエナメル芽細胞の分化に関与するものと考えられた。また、上皮ー間葉系相互作用の面では、FGFの果たす役割が歯胚発育に特に重要であることが示唆された。これまで歯胚の形成や発育については数多くの増殖成長因子が関与することが明らかとなっている。一方、それらのほとんどは上皮系あるいは間葉系のみに作用する因子についての報告であり、歯胚が上皮-間葉系から構成され、さらに上皮-間葉の相互作用により発育が進行することを考える上での一連の歯胚発育のメカニズムを解明するには十分であるとはいえない。そこで、上皮および間葉系の両者に作用するとされるfibroblast growthfactor(FGF)、transforming growthfactor-β(TGF-β)が歯胚の発育どのように関与するか、加えて両者の関連性について検索することを目的に、胎生14生後100日齢のWistar系雄性ラット下顎切歯(無根歯)および下顎第一臼歯(有根歯)の歯胚を用い免疫組織化学的に検索を行った。その結果、1)FGFは歯乳頭内の血管内皮細胞に陽性であったが、その反応性は一様でなく血管の口径や種類あるいは発育段階によっても差が認められた。2)TGF-βについてはリガンド、receptorともに発育の初期段階では内エナメル上皮に陽性であったが、経時的にヘルトビッヒ上皮鞘部に限局する傾向が認められ、その後、臼歯では歯根の完成とともに反応は消失した。一方、無根歯である切歯では歯胚基底部に反応が持続して認められた。以上のことから、FGFは細胞の増殖に、そしてTGF-βは分化に関与するものと考えられたが、FGFについては歯種あるいは発育段階における顕著な差異は認められなかった。これらの点を踏まえ、平成10年度ではFGFのtype別の発現とreceptorの分布に加え、in situ hybridizationによる検索を行う予定である。
異常プリオンモデルタンパク質の開発と浄化酵素のスクリーニング

近年、我が国において海綿状脳症(狂牛病)に罹患した牛が15頭確認され、プリオン病発症機序の解明および治療・予防法の開発が緊急課題となっている。一方、申請者は、ラット肝臓から進化的に高度に保存された新規なタンパク質を世界に先駆けて発見した(Oka T et al.,J.Biol.Chem.270,30060-30067(1995))。過塩素酸によって抽出される本タンパク質をPerchloric acid Soluble Protein(PSP)と名付けた。PSPの一次構造は、大腸菌からヒトに至るまで高度に保存されていることが明らかにされた。また、驚くべきことに、PSPの立体構造は2個のαヘリックスと6個のβシートからなり、2個のαヘリックスと4個のβシートからなる異常プリオンタンパク質とαヘリックスとβシートの配置も含めて極めて類似した立体構造を示した。更に、Proteinase Kや熱に対する耐性も異常プリオンタンパク質と同様の性質を示したことから、PSPは少なくとも清浄化酵素の基質として異常プリオンタンパク質のモデルとなり得るとの着想に至った。PSPを基質として異常プリオンタンパク質を分解する酵素をスクリーニングした結果、ある種の放線菌が分泌する酵素(E77)がPSPを分解することを見いだした。更にE77はスクレイピー由来やCJD由来の異常プリオンを分解することを明らかにした。E77を精製して性質を明らかにした結果、分子量は約20,000でアルカリ性セリンプロテアーゼの性質を示した。E77のアミノ酸配列は、ASP1と高い相同性を示し、ASP1はE77のプレカーサーであることが示唆された。E77の至適温度は60°C、至適pHは9以上であり、E77は最適条件でスクレイピー由来の異常プリオンを3分で分解した。我々は、ラット肝臓から新規なタンベク質を発見しその性質を明らかにしてきた。本タンパク質は過塩素酸で抽出されることからPerchloric acid soluble protein(PSP)と名付けられた。PSPの立体構造を解明した結果、PSPは2本のαヘリックスと6本のβシートから構成される単純な立体構造を示した。興味あることにPSPの立体構造や熱耐性、プロテイナーゼK耐性などの化学的性質は異常プリオンタンパク質と酷似していた。PSPを異常プリオンタンパク質のモデルとして用い、プロテアーゼをスクリーニングすると異常プリオン分解酵素の発見につながるかもしれないという発想に至った。(財)微生物化学研究会の協力を得て多くの微生物を入手し、その中からPSPを分解する酵素を分泌する微生物のスクリーニングを行った。数百種類もの微生物を培養し、その上澄み液を調査した結果、干潟から採取された放線菌の一種を培養した上澄み液からPSPを分解する酵素を発見した。BSEと類似した羊のスクレイピーの異常プリオンとヒトのクロイツフェルト・ヤコブ病の異常プリオンを含む試験管にPSPを分解する酵素を混ぜて37°Cで30分間置くと、両方の異常プリオンが全く検出されなくなった。精製された異常プリオン分解酵素は、分子量約20,000であり、至適温度は60°C、至適pHは9以上を示した。
活断層によらない島弧地殻の変形様式の解明 ー歪速度パラドックスの解消にむけてー

本研究は測地測量で観測される地殻変動には弾性歪によるものだけでなく、永久変形によるものが含まれるという立場から研究がスタートした。当初は活断層周辺の地殻変動に焦点を当てる予定だったが、2014年神城断層地震の発生を受け、活断層そのものにもいわゆる固有地震を伴って地殻が変形するケースと、それより小さい地震や地震を伴わず地殻が変形するケースがあること、測地測量で観測される地殻変動は周囲の地殻変動のイベントの影響を受けながら変化することが判明した。本研究の成果は、活断層の運動による島弧地殻の変形は全体の変形の一部であることを示し、今後は包括した地殻の変形プロセスを考えていく必要性を示した。本年度は、測地データを取得のための整備が本研究の大きな目的であった。特に従来の観測点がある根尾谷断層や跡津川断層に対し、阿寺断層や糸静線牛伏寺断層付近は観測点が疎であった。そのため、現地調査によって適当な場所(主に小中学校およびそれらの廃校跡)を選定し、市町村及び学校と協議し、GPS観測点を設置し、観測を開始した(一部は天候などの影響で設置が出来ず、今年度にずれこんでいる)。これらは、今後定期的にデータを回収する予定である。一方、長期の変位量速度を見積もるための調査は、跡津川断層および根尾谷断層で実施し、空中写真判読による変動地形のマッピングと、詳細DEMデータの精度検証などをおこなった。その結果、跡津川断層においては、数カ所で新たな長期変形速度を見積もれる可能性がある場所を見いだした、また根尾谷断層では、詳細なDEMデータの入手がなされ、高密度変位量分布を作成するための下地ができあがり、温見断層や根尾谷断層北端部での変位地形に関して、調査候補地点を選定した。また、モンゴルに渡航し、現地のモンゴル科学アカデミー地理学研究所のD. Enkhtaivan先生と共同で、グンジン断層とフスタイ断層に関して、衛星画像を用いた実体視判読と予察的な現地調査をおこなった。その結果、変動地形がブロードで変位量を見積もるのが通常の調査では難しいことや、変位速度を見積もるための調査が国立公園の保護区であるために難しいことなどが判明した。一方、縮尺が大きく高解像度の航空写真の入手の手配を行い、DEM作成によって、鉛直成分を誇張するなどして変位地形を抽出する方法の下地を作った。また、台湾台東縦谷において、航空写真とPhotoscan Proを用いた写真マッチングによるDEM作成を行い、高密度変位量分布の作成を試みたが、航空写真では誤差が大きく、今後独自にデータを取得する方法を探ることになった。8月の中旬に、台湾東海岸の台東縦谷断層のクリープ運動に伴う地殻変動と変動地形的な地殻変動とを精度良く分離するために、リーグル社の地上設置型のレーザースキャナーを用いて、東竹地域の精密測量を行った。この地域では先行谷化している小河川の段丘が存在しており、変動地形が計測できる一方で、コンクリートで覆われた河川の土手が逆断層のクリープ断層によって短縮変形して破壊されている。そこで本年度は高精度な段丘面の計測と、2年後に比較することを想定したクリープ断層付近の地形計測を実施した。また、糸魚川静岡構造線活断層系北部で11月22日に発生した長野県神城断層地震を受けて、詳細な地震断層マッピングを実施し、地震による短縮量を見積もることを試みた。この地震の震源エリアは鷺谷が従来からGPS観測を続けており、1km程度の狭いエリアで大きな短縮が算出していた地域である。一方、松多が変動地形学的な垂直成分の変形量と断層の形状から大きな短縮レートを算出していた地域でもある。両者の値は桁違いの違いは無く、浅部まで定常クリープをしている可能性も考えられていた。したがって、今回の地震を受けて地震による短縮量、GPSによって観測されていた地殻変動量、長期の変位速度、この断層の活動履歴との関係を明らかにすることで断層近傍の変形サイクルが明らかに出来ることが期待される。本年度は地震後2週間で雪が積もってしまったため、簡易の地上踏査と重要地点のレーザースキャナーによる地表計測のみを実施した。その結果、地震断層を挟んだ数十メートル程度の長波長の変形も捉えることでき、より精度のよい変動地形を計測することが出来た。クリープ断層である台湾東海岸の台東縦谷断層において地殻変動と変動地形学的な地殻変動とを精度よく分離するために水準測量を中心とする調査を8月中旬に中部の玉里、瑞穂で3月に南部の台東、鹿野で行った。中部地域は以前より行ってきた調査の継続であり、南部は新たに調査を開始した地域である。この南部の地域は断層が二条に枝分かれしている。地質学的には東側の断層が主断層と考えられるのに対して、西側の断層はスラストフロントマイグレーションをおこした断層であると思われる。その西側の断層は地形学的な調査が容易であり、今回クリープ運動の有無を水準測量することで、断層末端部での歪の蓄積と変位の関係を求めることができる。このほかに、糸魚川静岡構造線活断層系の北端部で発生した神城断層地震における活動履歴を明らかにする目的で、蕨平地区を中心に地形地質調査を実施した。

その結果、今回の地震と同規模の地震が数百年前に発生したことと、AD420年以降少なくとも2回以上の活動があり,AD255年以降AD595年以前までにも少なくとも1回の活動があることが認められる.この平均活動間隔は586-880年であり,比較的短い間隔で地表地震断層が出現する地震が存在することが明らかになった.また,この間の平均変位速度は,上下成分が0.8m/千年,左横ずれ成分が3.5m/千年程度と見積もられ、その成分比が今回の地震による比と異なることから、2014年の地震と異なるタイプの地震の存在が示唆された。地表地震断層が出現したことにより、研究対象のウェートが若干変化しているが、内容的には順調に進んでいると思われる。当該年度は3つの成果を得た。第一に中部横ずれ断層帯の阿寺断層は、根尾谷断層や跡津川断層と異なり、横ずれ成分の運動が乏しい断層とされてきた阿寺断層において、初年度からGPSの連続観測を行っており、測地学的なデータが蓄積された。その結果、阿寺断層周辺の地殻変動は東北地方太平洋沖地震の影響や南海トラフの沈み込み帯の影響があるものの、これら広域の変動を取り除くと、優位に左横ずれ成分を有することが明らかになった。これは、活断層を駆動する歪の蓄積が長期間に定常的に蓄積している可能性を示すもので、阿寺断層に現在歪の蓄積が認められないことをもとにたてた本研究課題の仮説である、活断層周辺の歪蓄積が時間的に不均質だとする考えが、前提から覆される可能性を示す。第二は台東縦谷断層における水準測量を行うことで、クリープ断層末端部での歪の蓄積についての基礎データを取得した。当該年度はクリープ運動を平面だけでなく、断面方向でもより深くの変位分布を把握するために、玉里、瑞穂、鶴岡で測量を行った。その結果、断層末端部でのクリープ運動の経年変化を観測した。第三は神城断層末端部で2014年神城断層地震時に出現した地表地震断層の末端部付近において、長期間の変位量の分布と活動履歴と2014年の変位量分布から、この周辺の歪蓄積と解放の関係を明らかにするために、森上付近でピット掘削調査を実施した。その結果、活動履歴に関して、昨年度実施したトレンチ調査ではわからなかった、数千年間の活動履歴を明らかにした。地表地震断層が出現したことで研究対象のウェートが変化しているが、内容的にはおおむね順調だと考えている。活断層によらない地表変形は非地震性の変形、地表に変形を及ぼさない地震を伴う変形、固有地震より一回り小さな地震を伴う変形が連続的に存在すると考えられる。それらの地震の違いを明らかにする目的で、活断層で発生する固有地震より一回り小さな地震であるが地表に変位を及ぼした地震である2014年神城断層地震を重点的に調査した。この変形には地表地震断層の実変位量分布が必要であり、その作成を行うための極浅層反射法地震探査を行うとともに、対応する長期の変位速度分布作成のための段丘の年代値測定、地表地震断層部での古地震の大きさを知るためのトレンチ掘削調査、GPSによる地殻変動測定を行った。特に地表地震断層を横切る4測線(塩島測線・大出北測線・大出南測線・ウイング21測線)において実施したS波極浅層反射法地震探査では地表地震断層の東傾斜の形状が明らかとなった。本年度の調査を受けて、糸魚川静岡構造線活断層系北部の神城断層は、変位量と活断層範囲の異なる複数の地震のタイプが存在し、それらが一部では同じ活断層部でずれ、一部では異なる活断層を活動させることが明らかとなった。活動範囲や変位量の違いと地表地震が出現する位置との関係およびその要因については今後の課題となる。
正確な量子力学原理と化学概念を融合する予言的量子化学の構築

本年度は、本基盤研究(A)の最終年度に当たり、正確な量子力学原理であるシュレーディンガー方程式の一般解法、自由完員関数理論(Free Complement theory)がほぼ完成し、全第一周期原子とホルムアルデヒドなどの幾つかの分子に応用して、化学精度を安定に超える計算法として確立された。この成果は、J. Chem. Phys. 149 114106 (2018)に発表した。この様に高い精度の量子化学的計算は、今までに類を見ない成果である。また、このexact theoryと化学概念との融合を目指して、化学者にとって最も有用な化学構造式(Chemical Formula)を量子論的に活写するChemical Formula Theoryを提案した(J. Chem. Phys. 149 114105 (2018))。この理論は、localな原子論とその普遍性に範を置く原子・分子の新しい電子構造理論であり、分子軌道法とも原子価結合法とも異なる。その最初の応用例としてLi、Be原子の様々な基底・励起電子状態を計算した。次にこれを出発関数として、そのシュレーディンガー解をFC法によって計算し、きわめて正確でしかもコンパクトな結果を得た。その成果は、J. Chem. Phys. 150 044105 (2019)に発表した。Chemical Formula Theoryは、今後、化学者にとって理解しやすい半定量的な汎用性のある電子構造理論として発展していくことが期待される。さらにこれにFC法を応用することによって、exactな波動関数が計算される。これ等の計算から、それにふさわしい正確な化学概念が抽出され、化学を質的にも大きく発展させていくことが期待される。このように、申請者による革新的量子化学が、今後の化学の世界を大きく発展させていく原動力になることが期待される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。化学の全体は、シュレーディンガー方程式によって支配されている(Dirac 1928)。したがって、シュレーディンガー方程式を正確に解く事のできる一般理論を作り、これを日常の化学現象に応用する事のできる理論を創り上げることができれば、化学は本質的に解けたことになる。中辻は2004年にその一般理論をつくり、その後、その理論に基づいて日常の化学現象に応用する事のできる理論を創り上げることを目指して研究を続けてきた。本基盤研究(A)は申請書にあるとおりその完成ステージにあたる研究である。本年度はfirst rowatomのすべてについて化学精度をはるかに超える波動関数の効率的な計算法を追求し、それを達成した。分子は原子からできているからこれは最低限の必要条件である。つぎに、そこで発見・整備された方法に基づいて、分子の計算法を考案・整備し10個ほどの一般的な小分子(水からホルムアルデヒド程度の分子まで)についてテストした。その結果、考案した方法によって全ての分子について、安心・安全に化学精度(エネルギーについて、絶対エネルギーで誤差が1kcal/mol以下)を超える結果を得ることができた。この精度は知られているどのような方法をもってしても達成する事のできないほどの高精度であり、中辻理論が、理論的にも計算科学的にもいかに正確で有用な理論であるかを実証している。さらに、既に発表している対交換(inter exchange (iExg))理論(JCP, 2015)を利用すれば、この計算理論を大きな分子や巨大分子系にまで自然に拡張でき、自然なorder N理論を得る事ができることが証明された(投稿準備中)。この事は、理論的には中辻理論であらゆる化学と科学ができることを示しており、この理論の大きな可能性と、進むべき道を指し示しているものとしてとても重要である。昨年度の研究によって、理論的に2004年に中辻が示した化学理論の夢・「普通の分子について化学精度でシュレーディンガー方程式の解をルーチン的に求める事のできる理論と計算化学の作成」にむかって、一つの到達点に達した。その意味で、進捗状況としては上の(1)の分類としてよい。具体的には、LiからFまでの原子の9個の電子状態(Cについてはs2p2とsp3、Bについてもs2pとsp2)について、energyの真値からの平均誤差は0.066 kcal/molであり、化学精度をはるかに超えている。これは、分子計算や、解離エネルギーの計算などで必要である。次に計算した分子はLiH, BH, CH, OH, H2O, C2, C2H2, H2COであり、全てそのenergyを1kcal/mol以下の精度で計算している。真値との平均誤差は0.271kcal/molで、化学精度を優に超えている。例えばホルムアルデヒドの場合、全エネルギーは-114.507 au=- 71 806 194.63kcal/molで、真値との差が、-0.044 kcal/molである。この正確性は、驚くべきであると言ってよい。これらの結果は出るべくして出たものであり、他の分子についても、同じ程度のものであれば、安心してこの程度の結果が出ると考えている。この研究で、すべての原子の計算研究に要した時間はほぼ1カ月、すべての分子の計算研究に要した時間はほぼ2カ月であった。勿論この時間は試行錯誤も含めての研究時間であり、計算時間ではない。現時点で一つまだ残っている問題は、サンプリングの方法にまだ改良すべき点があることであり、引き続き研究してゆく。

また、これらの研究の成果は、その準備研究を経て、1年の最後の数カ月で出たものであり、論文にまとめる時間が無かった。引き続き発表してゆく。中辻は2004年に、化学の原理方程式であるシュレーディンガー方程式を解く基礎的一般理論「完員関数理論」をつくり、そののちこれを、日常の化学現象に応用する事のできる理論に展開する研究を行ってきた。本基盤研究(A)はその完成ステージにあたる研究である。平成29年度は、本研究の表題にある通り、「正確な量子力学原理と化学概念を融合する予言的量子化学の構築」を目指した研究の骨子が完成した。その成果の一部を、「化学」の長い歴史の中で最も成功した化学原理は、化学者の直観の源泉である化学構造式や化学反応式と言える。これらをまとめてChemistry Formula (化学設計式)と呼ぶ。その本質は、Dalton以来の原子の局所性とそのtransferabilityにあり、これに基づく分子の電子構造理論として、Chemistry Formula Theory (CFT)を構築した。このCFT自体、MO法ともVB法とも異なる新理論であり、分子の基底・励起状態を共に作ることのできることからも分かるように、大きな包容力のある理論である。このCFT理論にシュレーディンガー方程式の解を作ることのできる中辻の完員関数理論を応用することで、正確な波動関数を化学設計式の持つ数学的構造で計算することができ、定量的な解と同時に、正確な化学概念をも化学者に提供することができる。上記論文1)に示した、新しい分子の電子構造理論、Chemistry Formula Theory (CFT)は極めて汎用性のある理論であり、普通の有機化合物はもちろん、金属を含む分子、金属ー金属結合を含む分子など、従来のMOやVB理論では困難とされた分子もそのまま研究できる。また、これに完員関数理論をアプライすれば、そのような系のより高度な変分解や、exact解までをも手中にすることができるのであるから、これは当初の目的を遥かに上回るものである。上記論文2)では、シュレーディンガー方程式の正確な解を、LSE(local Schroedinger equation)法に基づくサンプリング法の計算の、「収束解」としてkcal/molの精度を遥かに超える精度で求めることができる新理論を展開している。この理論は常識を遥かに超える重要性を持つもので、exactなシュレーディンガー解を求めるうえで画期的な成果である。これも当初の目的を遥かに上回るものである。上記論文1)には理論として提案したが、本理論の中の積分できる関数のみを使って変分解を求めれば、CFTを大きくしのぐ信頼度の化学理論が誕生する。この理論を、FC-CFTと呼んでいるが、この理論も将来とても重要に使われよう。この理論結果に、積分できない関数を加えてLSE法により計算してやれば、exact解が得られるわけで、あらゆるレベルの研究が可能である。その研究の計算例はCH分子、C2分子について変分レベルでのextensiveな計算を行ったが、その成果は続けて論文にしていく。また、Cr2, Mo2それらなどの金属間結合にも応用したが、良い見透しを得ている。
昆虫幼若ホルモン活性物質の分子設計とリセプタモニテリング

天然および合成の昆虫幼若ホルモン活性物質の構造上の特徴は、原子数が1416からなる鎖状ないしは棹状の分子であり、分子の一端に何らかの官能基が組み込まれたものであることが明らかにされてきた。本研究者らは活性の高い誘導体の合成開発研究の中で、その実像をより具体的に、それは全長が1921A^^0の鎖状分子であり、その両端にかさ高さの径が47A^^0のcavityをもつものであることを明らかにしてきた。本研究においては、以上のような枠組みを満足させる活性構造の中に、オキシム、エ-テル、アミン等の官能を組み込んだ化合物を合成し、これら官能の生理活性に及ぼす効果を調べた。その結果オキシムにあってはその窒素原子が、エ-テルおよびアミンにあってはそれぞれ酸素と窒素が分子内の特定の位置に組み込まれたときに、高い活性が発現されることがわかった。これより、これら官能の活性発現において果たず役割は、受容体との位置特異的な相互作用であることが明らかとなった。またその位置を鎖状分子の官能基末端より約4.6Aのところであると特定することができた。換言すれば、幼若ホルモン受容体はその径が1921Aのcavityを形成し、その一端より約4.6Aの位置に特定の官能基との相互作用部位をもつものと考えられた。さらに官能基の位置異的相互作用の物理化学的内容を明らかにするために、エステル、アミド、カ-バメ-ト、ウレア等の官能を組み込んだ分子を設計合成し活性を調べるとともに、これらの官能基の靜電ポテンシャルを計算した。その結果幼若ホルモン活性を示す分子に組み込まれた官能基は、いずれも負の靜電ポテンシャルのピ-クを持つことが明らかになった。そしてそのピ-クが上記の、分子末端より4.6A^^0のところにある位置特異的相互作用部位に重なるように分子設計されたとき、高い活性を発現することが明らかとなった。天然および合成の幼若ホルモン活性物質の大まかな構造上の特徴として、それが原子数14-16からなる鎖状ないしは桿状の分子であり、適当な位置に何らかの官能基が組み込まれたものであることが明らかにされてきた。本研究者らは活性の高い幼若ホルモン誘導体の合成開発研究の中で、その実像をより具体的には、全長が19-21Åで鎖状分子両端のかさ高さの径が4-7Åのものであることを明らかにした。本研究においては、以上のような立体的枠組みを満足させる活性構造の中に、オキシム、エ-テルおよびアミンを組み込んだ化合物の合成展開を行った。その結果、オキシム誘導体にあってはその窒素原子が、エ-テルおよびアミン誘導体にあってはそれぞれエ-テル酸素とアミン窒素が分子内の特定の位置に組み込まれているときに、高活性が発現されることがわかった。これより、これら官能の活性発現において果たす役割は受容体との位置特異的な相互作用であることが明らかになるとともに、その位置を全長19-21Åの分子中の一端より4-6Åのところであると特定することができた。すなわち換言すれば、幼若ホルモン受容体はその径が19-21Åのcavityを形成し、その一端より4-5Åの位置にオキシム、エ-テル、アミンといった特定の官能基を相互作用する部位をもつものと考えられた。また、官能を構成する原子種の特異性についても興味ある事実が明らかになった。

すなわち単原子官能であるエ-テルとアミンにあっては、それぞれの官能原子が受容体との相互作用サイトであるが、窒素および酸素原子からなるオキシム官能においては、窒素部位がより強い相互作用をし、したがって高活性が発現されることが示された。天然および合成の昆虫幼若ホルモン活性物貭の大まかな構造上の特長として、それが原子数1416からなる鎖状ないしは棹状の分子であり、適当な位置に何らかの官能基が組み込まれたものであることが明らかにされてきた。本研究者らは活性の高い誘導体の合成開発研究の中で,その実像をより具体的に,全員が19ー21A^^。で鎖状分子両端のかさ高さの径が4ー7A^^。のものであることを明らかにした。本研究においては、以上のような条件を満足させる活性構造の中に,オキシム,エ-テル,アミンを組み込んだ化合物を合成し、これら官能の生理活性に及ぼす効果を調べた。その結果オキシムにあってはその窒素原子が、エ-テルおよびアミンにあってはそれぞれ酸素と窒素が分子内の特定の位置に組み込まれたときに、高活性が発現されることがわかった。これより、これら官能の活性発現において果たす役割は受容体との位置特異的な相互作用であることが明らかになるとともに,その位置を棹状分子の一端より約4.6A^^。のところであると特定できた。すなわち換言すれば、幼若ホルモン受容体はその径が19ー21A^^。のcavityを形成し、その一端より約4.6A^^。の位置に特定の官能基との相互作用部位をもつものと考えられた。さらに.官能基の位置特異的相互作用の物理化学的内容を明らかにするために、種々の官能基の靜電ポテンシャルを計算し検訂した。その結果、幼若ホルモン活性を示す分子に組み込まれた官能基はいずれも,負の靜電ポテンシャルのピ-クを持ち、そのピ-クが上記の4.6A^^。サイトにくるように分子設計されたとき高い活性を発現することが明らかとなった。
HTLV-1関連疾患のHTLV-1の超高感度組織化学的検出法による研究

今年度は、まず、今までのHTLV-1のproviral DNA、mRNAと関連蛋白を標識する超高感度組織化学を総括して、特に、関連蛋白のp40Tax蛋白(Tax)とp27Rex蛋白(Rex)のmodified ImmunoMax法での検出について日本リンパ網内系学会総会(1998年、熊本)のシンポジウム“ATLの20年"で追加発言として発表し、それぞれの組織化学の現状を把握し、そのreviewは日本リンパ網内系学会会誌(第39巻1号)に印刷中である。HTLV-1関連の超高感度組織化学の中でも前記のTaxとRexのmodifeid ImmunoMax法は、最も高率にATLL上の組織中のリンパ腫細胞を標識していたので、ATLL一例で、4つの生検された扁桃組織とリンパ節で異なる細胞組織像を呈するリンパ腫細胞でのTaxとRexの発現の検出を試みたところ、低悪性度の組織像を示す扁桃組織ではリンパ腫細胞は極々少量のTaxとRexを発現するのみであり、多形細胞像を示すリンパ腫は多量のRexの発現とRexよりは少量のTaxの発現を示した。対象としたMT-2細胞では、多量のTaxの発現と極少量のRexの発現が見られたことから、in vivoのATLL細胞では、TaxもRexもその発現を検出できない相と検出できる相が同一症例で観察される可能性が示唆されると共に、従来、Taxの検出がin vivoでの検出が困難であるとされて来たのが、in vivoのATLL細胞ではHTLV-1関連細胞株と比較して多量のRexの産生があり、そのRexによって、Taxの産生が抑制された状態にあることで説明できることが明らかになった(この検索は、現在、Pathology Internationalに投稿中である)。一方、上記の検索では、ATLLであることを常に組織化学によって診断するには、HTLV-1の組み込まれたproviral DNAの高感度標識の必要性も示唆された。そこで、FITC標識のPCRプライマーを用いたPCRでのFITC漂識一本鎖DNA probeの作製を行ったが、このprobeでのDAKO GenPoint法での高感度in-situ hybridization(ISH)では、充分な検出が出来ないことが明らかとなり、FITC-12-dUTPでの高度FITC標識2本鎖DNAの作製を行った。次年度に、このprobeを用いた超高感度ISHの開発を行う予定である。一方、HTLV-1のTaxによる細胞増殖を誘導する最終段階の過程は、Rb蛋白に結合して安定化しているE2F-DP-1複合体の放出と核への以降による細胞周期でのG1期からS期への進行であることが、吉田光昭らの研究で明らかにされたので、E2FとDP-1の高感度免疫染色によるATLLの細胞増殖の動態の検索を行った。その結果、検索した10例のATLLの8例例で、E2F-DP-1複合体をATLLの細胞質か核に検出して、HTLV-1のTaxの造ATLL作用の多くはこの最終過程に帰着する可能性が示唆された(この研究成果は、日韓リンパ網内系ワークショップ、国際レトロウイルス会議、日本リンパ網内系学会等で報告の予定である)。
cDNAセレクション法とトランスポゾンタギング法による高等植物の機能遺伝子の単離

cDNAスキャンニング法とトランスポゾンタギング法を組み合わせて単離した植物遺伝子の機能を解析する方法の開発に着手した。シロイヌナズナの5番染色体にDsT-DNAが挿入された親植物系統(Ds388-30)を用いてDsを転移させ、これまでに転移植物系統(1000系統)を作製した。Dsドナー部位を含む2つのYACクローン(CIC5Fll,CIC2B9)に対してcDNAスキャンニング法によりcDNAを単離した。PCRスクリーニングの結果、単離された遺伝子のreceptor-like protein kinaseのホモログ遺伝子およびシロイヌナズナのESTcDNA(T42369)と相同な遺伝子の遺伝子内部にDsが挿入した系統が選抜された。我々はラテックス粒子を用いてcDNAを選択する事により染色体の特定領域に存在するcDNAクローンを単離する方法(cDNAセレクション法)を開発している。この方法を発展させトランスポゾンを用いた挿入変異による遺伝子破壊と組み合わせて、単離した植物遺伝子の機能を解析する方法の開発に着手した。本研究では、シロイヌナズナゲノムの第5染色体上に位置する2つのYACクローン(CTR1遺伝子を含む約530kbの領域をカバーするYACクローンCIC5F11、約720kbの領域をカバーするクローンCIC2B9)を用いて実験を行った。これまでに5F11クローンよりCTR1遺伝子を含む51種類のcDNAを単離した。単離されたcDNAの中には、線虫に応答するタンパク質のホモログ遺伝子など新しい遺伝子が17個存在していた。また、2B9クローンからは新しい遺伝子26個を含めた71種類のcDNAを単離した。単離されたcDNAの中にはreceptor-like protein kinaseのホモログ遺伝子、ヒトのoxysterol-binding proteinのホモログ遺伝子、Myb DNA-binding proteinのホモログ遺伝子などが存在していた。これらの遺伝子内部にトランスポゾンDsが転移した系統の選抜をPCR-based screeningにより行ったところ、receptor-like protein kinaseのホモログ遺伝子内部にDsが挿入した系統が選抜された。また、Dsが挿入した系統よりTAIL-PCR法を用いてDsに隣接した遺伝子断片を回収し塩基配列決定するプロジェクトも開始した。その結果、既知遺伝子または既知遺伝子のホモログ遺伝子内部にDsが挿入した系統が数系統単離されていることがわかった。今後、変異体の表現型と遺伝子の構造から遺伝子の機能解析を行う計画である。
ヒストン脱アセチル化酵素HDAC2,3バランスに着目した抗うつ効果機構の解明

非選択的HDAC阻害薬Trichostatin A (HDAC 1, 2, 3, 6, 10, 11阻害薬)などの投与において抗うつ効果を示すことが報告されていることから、HDACsの機能抑制が抗うつ効果の発現に重要であるという表面的な理解が世界的に主流の考えである。しかし、抗うつ効果の作用機序を理解するには、治療効果が得られた際の実際のHDACs発現バランスについての情報が不足しており、抗うつ効果がいかに発現されているのか依然未解明な点が多く存在する。我々はHDAC2と3が同時に重要な役割を演じている可能性を先行研究から見出しており発現バランスの観点から抗うつ効果の薬理機序を検証する。
高分解二光子分光によるトラップ中の励起子の空間分布の精密測定

本研究では、二光子励起により波数ゼロ近傍に生成される冷たい励起子のトラップ中での挙動を、空間分解分光によって詳しく調べた。主な成果は以下の3点にまとめられる。1.パラ励起子の蒸発冷却:従来の一光子励起ではトラップ中でオージェ崩壊と呼ばれる二体衝突が起き、これが高密度励起子の生成を妨げている。衝突した励起子の半数は消滅し、残りの半数はイオン化されたのち主にオルソ励起子に再結合する。一方、本研究の二光子励起の方法では最初に生成される励起子の運動量が極めて小さいことを反映して、パラ励起子の二体衝突でイオン化が起こらず、オルソ励起子への変換も起きないことが明らかになった。衝突したパラ励起子の半数はトラップ障壁を越えてトラップ外に漏れ出すが、その際に運動エネルギーを運び去るため、トラップ中に残されたパラ励起子の数は減少するものの平均温度は低くなる。これは原子のボース凝縮体の生成で用いられている蒸発冷却の方法と同様の機構であり、本研究によってパラ励起子の冷却という低温高密度励起子の生成に向けた新しい可能性が拓けたといえる。2.パラ励起子の二光子共鳴:外場の下で初めて許容となるパラ励起子の二光子遷移を用いて、オルソ励起子を経由せずにパラ励起子だけを波数ゼロ近傍に選択的に生成できることを初めて実証した。3.二重トラップ:ストレス軸が結晶の[110]軸方向となるような新しい配置において結晶内に近接した2つのポテンシャルトラップが生成されることを、前年度に開発した3次元トラヅプ診断法により明らかにした。また、光子エネルギーの異なる2本のレーザービームを用いてそれぞれのトラップに異なる運動エネルギーを持つ励起子を注入する方法や、2つのトラップからの信号を分離して測定する方法を開発した。今後、2つのトラップに生成された励起子の再分布や密度依存性の測定などによって、パラ励起子の多体効果に関する新たな知見が得られることが期待される。高密度効果が期待される亜酸化銅の励起子に関して近年、密度の評価における拡散効果や空間分布の影響が指摘され、空間分解あるいはトラップへの閉じ込めなどの必要性が再認識されてきている。本研究では、オルソ励起子の二光子共鳴励起によって生成される低温の励起子をひずみポテンシャル中に閉じ込めその密度効果を探るための、これまでにないアプローチを試みた。本研究ではストレスの印可と時間分解測定によって初めて、冷たいオルソ励起子から間接的に生成されるパラ励起子の発光を観測した。また、発光強度の時間変化からパラ励起子寿命を推定し、その寿命が閉じ込めに十分であることを確認するとともに、分光学的手法によりトラップ中心へのパラ励起子のドリフトを観測した。このことにより、オルソ励起子の二光子共鳴励起がトラップ中にパラ励起子を生成し、それらを限られた空間内に保持する手段として有効であることが初めて明らかになった。また、入射光強度を増して生成されるオルソ励起子の数を増加させると、トラップ中のパラ励起子数は飽和を示すことを見出した。この原因は、ポテンシャルトラップがパラ励起子に対しては比較的緩やかであるため、2体衝突によってトラップ外への損失が起きているものと現在考えている。これらの結果は、トラップ中へのより効率的な冷たいパラ励起子の生成や、そのダイナミクスを探る糸口を与えるものと期待される。