hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
環境適応戦略としてのペルオキシソームの可逆的機能分化

光照射や老化など環境適応反応においてペルオキシソームの柔軟な機能分化が重要な役割を担っている。本研究では、ペルオキシソームに焦点を絞ったトランスクリプトーム解析およびプロテオーム解析や、ペルオキシソーム異常突然変異体を用いた解析、および光照射や老化などに対するペルオキシソームの応答を網羅的に解析することによって、植物細胞の環境戦略を支えるペルオキシソーム機能分化に関わる因子を同定し、その機能解析からペルオキシソーム機能分化の全体像を明らかにした。本年度は、以下の2つの方法によりペルオキシソーム機能欠損変異体の解析を行い、ペルオキシソーム機能を制御する遺伝子の同定とその機能解析を行った。[1]ペルオキシソーム形成不全変異体これまでの研究からペルオキシソームの機能欠損が形態変化を伴う場合があることが明らかになっている。そこで、GFPのカルボキシ末端にPTS1を付加した融合タンパク質(GFP-PTS1)を用いてペルオキシソ-ムを可視化した形質転換アラビドプシスに対してEMS処理を施し、後代でペルオキシソームの形態に異常が生じる多数の変異体を同定した。これらの変異体は、ペルオキシソームが長くなるものはじめ、ペルオキシソームが大きいもの、ペルオキシソームが一カ所に固まって存在するもの、GFP-PTS1がペルオキシソームへ輸送されないものなどに分類できる。本年度は、長いペルオキシソームを持つ変異体のうちの1系統(apm1)に関して遺伝子の同定および遺伝子産物の機能解析を行い、apm1変異体の原因遺伝子DRP3Aは、ペルオキシソームとミトコンドリア両方の分裂を制御するダイナミン様タンパク質をコードすることを明らかにした。この結果は、複数のオルガネラの分裂が同一の分子によって調節されることを示しており、オルガネラの機能を統一的に制御するメカニズムが存在する可能性が示唆された。[2]PEX遺伝子群の逆遺伝学的解析PEX遺伝子はさまざまな生物で解析が進んでいるペルオキシソーム制御遺伝子の総称で、PEX1をはじめ、30を越える遺伝子が知られている。我々は、ペルオキシソームβ酸化欠損変異体の解析からPEX14遺伝子を同定し、本遺伝子産物のアミノ酸配列が他の生物種と弱い類似性を持つことを明らかにした。そこで、DNAデータベースの検索を行い、アラビドプシスゲノムから全部で21個のPEX遺伝子候補を同定した。本年度は、これらの遺伝子のうちでペルオキシソームタンパク質の細胞内輸送に関与すると考えられるPEX5およびPEX7遺伝子についてRNAi法によるノックダウン株を作製し、これら遺伝子産物の機能解析を行った。その結果、Pex5pとPex7pがサイトゾルでレセプター複合体を形成して、PTS1やPTS2を持つペルオキシソームタンパク質の識別を行っていること、ペルオキシソームへのタンパク質輸送にはPex5pとペルオキシソーム膜タンパク質であるPex14pの結合が必要であることを明らかにした。さらに、植物がその生育段階に応じてPTS1とPTS2のタンパク質輸送経路を使い分けていることが示され、ペルオキシソームを介した機能発現にタンパク質輸送レベルの調節が働いていることが示唆された。PEX遺伝子群の逆遺伝学的解析アラビドプシスゲノムの網羅的検索を行い、他の生物と類似の配列を持つ15種類、21個のPEX遺伝子候補を同定した。本年度は、前年度までに解析を終了したPEX5、PEX7、PEX14遺伝子以外の12種類、18個の全PEX遺伝子候補を対象にしてRNAi法によるノックダウン株を作成した。これらノックダウン株を解析した結果、12種類の遺伝子のうち11種は実際にPEX遺伝子として機能していることが明らかになった。また、これら11種のPEX遺伝子群を、(1)ペルオキシソームタンパク質の輸送機構に関与するグループ(PEX1、PEX4、PEX6、PEX10、PEX12、PEX13)と(2)ペルオキシソームの形態維持機構に関与するグループ(PEX3、PEX11、PEX16、PEX19)に分類した。ペルオキシソーム形成不全変異体の解析GFP蛍光によって可視化されたペルオキシソームの形態を指標に単離されたapm変異体のうち、apm2、apm4突然変異体は、GFPがペルオキシソームのみならずサイトソルでも検出されることから、ペルオキシソームへのタンパク質輸送の効率が低下した変異体と考えられる。本年度は、この2系統に関して原因遺伝子の同定および遺伝子産物の機能解析を行った。その結果、APM2、APM4遺伝子はペルオキシソーム制御因子であるPEX13とPEX12をコードしており、ともにペルオキシソーム膜上に局在していることが明らかとなった。また、両変異体ではPTS1のみならずPTS2タンパク質の輸送効率も低下していること、およびPTS1タンパク質のサイトソルにおけるレセプターであるPEX5がペルオキシソーム膜上に蓄積することから、タンパク質レセプター複合体のペルオキシソーム膜上での移動が阻害されている可能性が示唆された。

本年度は、PEX遺伝子の役割を明らかにするため前年度から引き続いて以下の2つの研究を推進するとともに、ペルオキシソームのプロテオーム解析を行った。1)PEX遺伝子群の逆遺伝学的解析PEX遺伝子はペルオキシソーム制御遺伝子の総称である。これらのPEX遺伝子を対象にしてRNAi法によるノックダウン株を作成した。これらのうちでPEX10ノックダウン株は、根の細胞伸長が抑制される、葉の一部が淡緑色である、稔性が低いなど強い表現型が認められる。現在、これらの表現型とペルオキシソーム機能の関連について検討中である。一方、PEX16ノックダウン株の細胞内には、1つもしくは少数の大きなペルオキシソームしか認められない。このペルオキシソームはしばしば内部に小胞状の膜構造物を含んでおり、ペルオキシソーム膜形成機構のモデル系として解析中である。2)ペルオキシソーム形成不全変異体GFP蛍光によって可視化されたペルオキシソームの形態を指標に単離されたapm変異体のうち、apm2、apm4突然変異体は、それぞれPEX13とPEX12遺伝子に変異が認められた。これらの変異体ではPTS1およびPTS2タンパク質の輸送効率が低下しており、PTS1タンパク質のサイトソルにおけるレセプターであるPEXSがペルオキシソーム膜上に蓄積する。以上の結果は、PEX13とPEX12遺伝子産物がタンパク質レセプター複合体のペルオキシソーム膜上での移動に関与する可能性を示唆する。3)ペルオキシソームのプロテオーム解析ペルオキシソームタンパク質を網羅的に同定するため、材料をシロイヌナズナからダイズに変更してプロテオーム解析を行っている。そのため新たにダイズから高純度のペルオキシソームを単離する方法を開発した。MS解析で得られたタンパク質のペプチドMSフィンガープリントをダイズESTデータベースと参照することで従来より高感度でペルオキシソームタンパク質を同定することが可能になった。ペルオキシソームの可逆的機能分化について、以下1-3の研究成果を得た。1.PEX遺伝子群の機能解析PEX遺伝子は、さまざまな生物で単離されたペルオキシソーム制御遺伝子の総称である。シロイヌナズナゲノムには少なくとも22個のPEX遺伝子が存在する。これらPEX遺伝子変異体の表現型解析から、PEX遺伝子をペルオキシソームのタンパク質の輸送に関与するもの、形態維持に関与するもの、分裂に関与するものに分類した。これらの結果からタンパク質輸送機構のモデルを提唱した。2.ペルオキシソーム形成不全変異体GFP蛍光によって可視化されたペルオキシソームの形態を指標に単離されたapm変異体のうち、今年度は新たなapm変異体apm3、5について原因遺伝子の特定を行った。3.ペルオキシソームのプロテオーム解析ペルオキシソームタンパク質を網羅的に同定するため、ダイズから高純度のペルオキシソームを単離する方法と、2次元展開したペルオキシソームタンパク質のMS解析で得られたペプチドMSフィンガープリントをダイズESTデータベースと参照することで従来より高感度でペルオキシソームタンパク質を同定する方法を確立し、複数の新規ペルオキシソーム膜タンパク質の同定に成功した。
島弧地殻の第四紀隆起史を河川地形の逆解析から求める試み

本研究は、河床縦断形の逆解析から島弧の隆起速度の時空変化を推定することを目的としている。これまでの熱年代学や段丘に基づく隆起速度復元手法は、局所的かつ特定の条件が整った場所しか隆起速度の復元ができなかった。これに対して、本手法は島弧全体を網羅する復元が可能である。また、タイムスケールに関しても、数十万から100万年程度の期間の隆起度速度変化を潜在的には復元可能であることが本研究の検討結果から明らかになりつつある。熱年代学の数百万年から数千万年スケール、段丘の数千年から10万年スケールの復元に対して、それらを補間するような隆起速度復元が本研究の手法は可能である。今年度は手法の開発に務め、海水準変動を考慮したフォワードモデルの開発に成功した。このモデルは基盤岩の侵食を移流拡散方程式で表現するstream power modelを基本としている。モデルに空間的・時間的に離散化した任意の隆起速度履歴を与えると、山地の岩盤河川のプロファイルが計算される。この際に、隆起速度には第四紀で既存研究によって明らかになっている汎世界的海水準変動パターンを加える。これによって、第四紀の海水準変動がある中でも高解像度の隆起速度変化履歴を復元することが可能になる。さらに、逆解析を行うには、このフォワードモデルで計算された河床縦断形をDEMデータ(国土地理院10 mメッシュ)で計測されたデータと比較し、その差を最小化するように隆起速度履歴を修正するアルゴリズムが必要となる。今年度の検討では、いくつかの正則化項を加えればL-BFGS-B法で十分にこの最適化は可能であることがわかった。これらに加えて、今年度はフォワードモデルに基盤岩の強度の効果を取り入れるための検討を開始した。具体的には、西南日本の岩石採取を開始し、主として淡路島の和泉層群の砂岩をサンプリングを行い、試料の整形を行った。当初の計画通り、今年度はフォワードモデルを使った逆解析法の実装を行った。結果として、海水準変動を組み入れ、潜在的には岩石強度も考慮することが可能なモデルの開発に成功を収めた。計算速度のチューニングはそれほど行っていないが、検討すべき事項として挙げていた最適化手法の選択を進めた結果、現状でも十分に西南日本の隆起速度復元が実施可能なプログラムができているものと判断している。これに加えて、まだ実際の岩石の強度測定は実施していないものの、そのために必要な岩石の採取は開始している。これらのことから、全体としては研究の状況は順調に進行していると判断している。今後の研究は、計画通りフォワードモデルの開発を進めるのと同時に、野外調査によって実際の岩石を採取して、その強度の測定を行うことを計画している。これに加えて、今年度は予察的な水槽実験も計画に加えたい。近年になって、本研究で用いているstream power modelは岩盤河川の侵食に関する素過程(運搬される礫によるabrasion過程)を十分に反映していないことが指摘されている。このことを考慮し、最も普及しているstream power modelとは別系統のモデルであるSklar and Dietrich (2006)のモデルをフォワードモデルとして用いる可能性を検討している。現状で両者のモデルにどの程度の違いがあるかを検討するため、プラスチック粒子を用いた簡単な水槽実験を実施したい。実験結果をモデル計算結果と比較することで、河川の下刻パターンの再現性を検討する。

計算速度のチューニングはそれほど行っていないが、検討すべき事項として挙げていた最適化手法の選択を進めた結果、現状でも十分に西南日本の隆起速度復元が実施可能なプログラムができているものと判断している。これに加えて、まだ実際の岩石の強度測定は実施していないものの、そのために必要な岩石の採取は開始している。これらのことから、全体としては研究の状況は順調に進行していると判断している。今後の研究は、計画通りフォワードモデルの開発を進めるのと同時に、野外調査によって実際の岩石を採取して、その強度の測定を行うことを計画している。これに加えて、今年度は予察的な水槽実験も計画に加えたい。近年になって、本研究で用いているstream power modelは岩盤河川の侵食に関する素過程(運搬される礫によるabrasion過程)を十分に反映していないことが指摘されている。このことを考慮し、最も普及しているstream power modelとは別系統のモデルであるSklar and Dietrich (2006)のモデルをフォワードモデルとして用いる可能性を検討している。現状で両者のモデルにどの程度の違いがあるかを検討するため、プラスチック粒子を用いた簡単な水槽実験を実施したい。実験結果をモデル計算結果と比較することで、河川の下刻パターンの再現性を検討する。
レーダ画像を用いたオホーツク沿岸海域の海氷の流速分布測定と氷海航法への応用

1)流氷レーダ画像の運動解析の高速化流氷分布の時間的変化を自動的・客観的に把握するために,流氷レーダ画像に対して,ブロックマッチング法を応用できる.しかしながら,流氷分布の運動は複雑であり,通常のブロックマッチング解析では,多くの誤差(過誤ベクトル)が発生する.また,安全な航路を確保するためには,現在の状況を把握するだけでなく,未来の状況を予測する必要がある.そして,理想的には,この処理を自動的かつリアルタイムに実現する必要がある.ブロックマッチング法の解析結果は,予測処理の入力情報としても利用し得るものである.しかしながら,通常のブロックマッチング法では計算量が非常に大きいため,リアルタイム処理は困難である.そこで,本研究では,流氷解析の高速化・高精度化をはかるため,ブロックマッチングの改良手法を開発した.同時に、過誤ベクトルの発生原因を予測・回避することにより,高速化と高精度化を両立させた。2)ニューラルネットワークを用いたサブピクセル推定法デジタル画像上で輝度値のパターンを追跡する場合、標本化の影響で画素単位の移動量しか得られない事になる。すなわち、観測されているレーダ画像の1画素の大きさは約1600×1600[m]の正方領域を示しており、通常のPIVの手法ではこれ以上の精度の流速分布を求めることが出来ない。このような要求に対して、対象とする画素の近傍の濃度相関法における相関値の最大値とその周りの相関値を利用して、サブピクセル精度で流速分布を求め方法が提案されている。しかしながら、一般に用いられているガウス関数を一致度関数として用いた場合、十分なサブピクセル精度を得る事が出来ない。そこで、本研究ではニューラルネットワークを用いて、事前に対象とするレーダ画像のサブピクセルに関する情報を抽出し、実用航海に耐えうるサブピクセル精度の向上をはかった。(1)流速分布PIVは対象とする流体に微小な粒子を混入して、時間的に連続した粒子の投影像から流速分布を求める手法であり、様々な分野で流体の測定や解析するため用いられている。そこで、本研究では連続したレーダ画像から氷海を航行する船舶に対して、流氷の挙動を示した情報を提供できないかと考え、粒子画像流速測定法(Particle Image Velocimetry : PIV)を用いて、オホーツク沿岸の流氷の流速分布の可視化を行い海氷の動きをベクトルによって示した。しかしながら、レーダ画像には多くのノイズ、歪みがあるため、通常の濃度相関法を用い解像度を低く設定した場合、過誤ベクトルが多く含まれる可能性が高くなる。そこで、本年度は比較する画像間に新たな評価関数を導入した濃度相関法を提案し、ロバストな認識方法を実現した。(2)強化学習法の初期学習の改良強化学習では一般に、数回の状態遷移のあとに報酬が得られるため、ある状態で行った行動が正しかったどうかの評価が難しい。このような問題は、"報酬遅れ"と呼ばれ、ある状態に対する教師信号が分からないため、一般に学習が困難となり、学習時間の遅れにつながる。すなわち、エージェントがゴールに到達するまで、各状態において正の報酬が与えられないため学習の初期段階においてはランダムにゴールが探索される。海氷航行する船舶にとって、刻々と変化する海氷の開放水面上は、航路の探索時間は大きな問題である。本手法では状態における目的地への距離ではなく、目的地へ向かう方向にエージェントが移動し場合について、その行動に報酬が与えられる項をQ学習則に付加し、初期段階おいてエージェントが目的地に到達させる手法を提案した。1)流氷レーダ画像の運動解析の高速化流氷

分布の時間的変化を自動的・客観的に把握するために,流氷レーダ画像に対して,ブロックマッチング法を応用できる.しかしながら,流氷分布の運動は複雑であり,通常のブロックマッチング解析では,多くの誤差(過誤ベクトル)が発生する.また,安全な航路を確保するためには,現在の状況を把握するだけでなく,未来の状況を予測する必要がある.そして,理想的には,この処理を自動的かつリアルタイムに実現する必要がある.ブロックマッチング法の解析結果は,予測処理の入力情報としても利用し得るものである.しかしながら,通常のブロックマッチング法では計算量が非常に大きいため,リアルタイム処理は困難である.そこで,本研究では,流氷解析の高速化・高精度化をはかるため,ブロックマッチングの改良手法を開発している.過誤ベクトルの発生原因を予測・回避することにより,高速化と高精度化を両立させている。2)ニューラルネットワークを用いたサブピクセル推定法デジタル画像上で輝度値のパターンを追跡する場合、標本化の影響で画素単位の移動量しか得られない事になる。すなわち、観測されているレーダ画像の1画素の大きさは約1600×1600[m]の正方領域を示しており、通常のPIVの手法ではこれ以上の精度の流速分布を求めることが出来ない。そこで、対象とする画素の近傍の濃度相関法における相関値の最大値とその周りの相関値を利用して、サブピクセル精度で流速分布を求め方法が提案されている。しかしながら、一般に用いられているガウス関数を一致度関数とした場合、十分なサブピクセル精度を得る事が出来ない。そこで、本研究ではニューラルネットワークを用いて、事前にレーダ画像のサブピクセル精度を学習させ、実用航海に耐えうる計測精度の向上をはかっている。
HTLV-I感染症の病態の解明と治療への新しい試み

成人T細胞白血病(ATL)ウィルス(HTLV-I)は末梢性T細胞に感染し、その中の一部を白血化させる。しかし大半は白血化することなく一生を終える。最近になってHTLV-IキャリアはATL以外に種々の病態をとることがあきらかになった。熱帯、亜熱帯に多いHAM、TSPなどと呼ばれる頸性マヒ症はHTLV-Iとの関連が強く疑われている。他にわれわれが明らかにした他臓器癌の発生が高いこと、慢性腎不全、慢性呼吸器疾患、糞線虫症などがHTLV-Iと密接な関係にある。HTLV-I感染からATL発症に至る自然史の解明は重要な課題である。またHTLV-Iに感染しているひとを示す抗HTLV-I抗体の正確な検出法の開発は、キャリア、妊婦への告知の問題とからめて重要である。すでに発病している患者についての治療は緊急課題である。ATLの治療成績は他の白血病に比しても極めて悪い。治療成績が悪い背景には患者の免疫能の低下があると考えられる。その意味でもATLを選択的に破壊する新しい治療法の開発が必要であり、われわれはADA阻害剤2'-Deoxycoformycin(DCF)の臨床検討、IL-2toxin extracorporeal photochemotherapyなどの新しい治療の試みをおこなっている。
インターネット管理方式実現に向けた特定ドメインの新規管理手法の確立

本年度は、提案方式の実現性担保の為のソフトウェア設計・開発・機能評価を実施した。前年度に導出した方法・機能の要件をもとに、ソフトウェアの基本・詳細設計を行い、開発と評価を実施した。評価は、機能評価を実施した。機能評価は、前年度に明確化した開発要件を元に、予め作成したテスト項目に従って実施した。開発するソフトウェアは、「将来的なインターネット全体での利用」を見込む為、現在のインターネットで広く普及した技術を用いて開発した。具体的には、Webの暗号化通信で使用されるHTTPSプロトコル、暗号化通信の為に必要な暗号鍵をインターネット上で安全に利用する為のPublic Key Infrastracture(PKI)と呼ばれる公開鍵基盤を利用した。開発・実験環境としては、VMwareESXi(仮想化基盤用ソフトウェア)を配置した物理サーバ5台を、特定のドメイン内に属した異なるサブネットに接続し、閉じられた実験用システムを構築した。物理サーバ1にDACS Server(ポリシー情報管理サーバ)を配置し、物理サーバ25にDACS Clientを配置した「仮想化したクライアント」を配置した。また、各仮想化したクライアントの管理用ツールとして、VMWare vCenter Serverを活用し、効率的な評価(機能評価、大規模実験による性能評価)環境を整えた。次年度は、開発したソフトウェアを使用する形で、大規模な性能評価実験を実施し、管理規模の特定を実施する予定である。当初の計画通り、進捗が進んでいるため。大規模な性能実験を実施し、仮想環境上で「DACS Server1台で確実に管理可能となるクライアント台数の上限値」を特定する。その後、実験結果の評価を行い、問題点があれば、再度、ソフトウェアの改修を行うこととする。評価方法は、現在実施中の「既存方式(仮想化クライアントを前提とした「複数組織ネットワーク群管理の為のPBNM方式」)の性能評価実験」の結果を基準とした比較評価を中心に実施する。性能実験の内容:DACS方式の構造上、処理負荷が最も高い『クライアントへのログイン時に発生する「DACS ClientからDACS Serverへ発信されるポリシー情報の抽出・送信要求処理(処理p)」』の同時接続数の上限値を特定する。実験のポイントは、下記2点である。・時刻の同期をとった全クライアントから、スケジューラにより(処理p)を同時実行し、DACS Server用の仮想マシン(vm1)のCPU使用率が100%となる場合の「vm1のCPUの処理速度(ps1)」を特定する。同時に、vm1のメモリ使用状況を監視し、メモリ不足にならないようにする。・上記で測定したps1の値を減少させながら、それぞれの時点で「vm1のCPU使用率が100%となる場合のクライアント台数」を特定する。(vm1のメモリ使用状況を監視し、メモリ不足を回避する。)特定ドメインに適用可能な「複数組織ネットワーク群」管理の為のクラウド型PBNM方式の明確化を行った。前年度までに完結した「複数組織ネットワーク群管理の為のPBNM方式」の適用領域を拡大させる為、インターネット上での安全な通信を確保の為の「提案方式とPKI(公開鍵基盤)との整合性確保」の方法、ドメイン内の他組織ネットワークを管理する為に必要となる運用管理方法の内容などを明らかにした。具体的な研究内容としては、(a)開発・実験環境の構築、(b)方式の明確化、(c)方式実現に必要な方法・機能の要件の明確化などを行った。開発環境としては、VMwareESXi(仮想化基盤用ソフトウェア)を配置した物理サーバ5台を、特定のドメイン内に属した異なるサブネットに接続し、閉じられた実験用システムを構築する。また、方式の内容として、他の複数組織ネットワーク群に、クライアントを接続した場合の認証方式を明確化し、その場合のポリシー情報(通信制御情報)の配布方法・重複した場合の優先順位付けの方法を明確化した。その内容をIEEEIEEE主催の国際会議であるBWCCA2017や国際欧文誌で発表した。当初の計画通り進んでいる。具体的には、、(a)開発・実験環境の構築、(b)方式の明確化、(c)方式実現に必要な方法・機能の要件の明確化などを行った。(a)については、本研究の前段階に実施したサーバと本研究費で購入したサーバを使用して、開発・機能実験・処理負荷実験に必要な実験環境を整備した。(b)と(c)については、利用者が所属する組織が属する複数組織ネットワーク群とは異なる複数組織ネットワーク群に端末を接続してネットワークを利用する場合を考慮した認証システムの概念・仕組みを明確化し、認証が許可された後の複数のポリシー情報管理サーバーからのポリシー情報の抽出方法、それを元にしたクライアントに適用するためのポリシー情報の生成方法の明確化を行った。

具体的には、Webの暗号化通信で使用されるHTTPSプロトコル、暗号化通信の為に必要な暗号鍵をインターネット上で安全に利用する為のPublic Key Infrastracture(PKI)と呼ばれる公開鍵基盤を利用した。開発・実験環境としては、VMwareESXi(仮想化基盤用ソフトウェア)を配置した物理サーバ5台を、特定のドメイン内に属した異なるサブネットに接続し、閉じられた実験用システムを構築した。物理サーバ1にDACS Server(ポリシー情報管理サーバ)を配置し、物理サーバ25にDACS Clientを配置した「仮想化したクライアント」を配置した。また、各仮想化したクライアントの管理用ツールとして、VMWare vCenter Serverを活用し、効率的な評価(機能評価、大規模実験による性能評価)環境を整えた。次年度は、開発したソフトウェアを使用する形で、大規模な性能評価実験を実施し、管理規模の特定を実施する予定である。当初の計画通り、進捗が進んでいるため。平成30年度は、平成29年度に明確化した方式の実現性担保の為のソフトウェア設計・開発・機能評価を実施する。仮想環境内に仮想ネットワークシステムを構築し、特定ドメイン内でのソフトウェア動作検証を行う。平成31年度は、大規模通信負荷実験によるソフトウェア性能評価を実施する。ポリシー情報管理サーバ1台あたりで管理可能な「特定ドメイン内のクライアント台数」を測定し、本方式を実際のネットワークへ導入する際の指標を明らかにする。大規模な性能実験を実施し、仮想環境上で「DACS Server1台で確実に管理可能となるクライアント台数の上限値」を特定する。その後、実験結果の評価を行い、問題点があれば、再度、ソフトウェアの改修を行うこととする。評価方法は、現在実施中の「既存方式(仮想化クライアントを前提とした「複数組織ネットワーク群管理の為のPBNM方式」)の性能評価実験」の結果を基準とした比較評価を中心に実施する。性能実験の内容:DACS方式の構造上、処理負荷が最も高い『クライアントへのログイン時に発生する「DACS ClientからDACS Serverへ発信されるポリシー情報の抽出・送信要求処理(処理p)」』の同時接続数の上限値を特定する。実験のポイントは、下記2点である。・時刻の同期をとった全クライアントから、スケジューラにより(処理p)を同時実行し、DACS Server用の仮想マシン(vm1)のCPU使用率が100%となる場合の「vm1のCPUの処理速度(ps1)」を特定する。同時に、vm1のメモリ使用状況を監視し、メモリ不足にならないようにする。・上記で測定したps1の値を減少させながら、それぞれの時点で「vm1のCPU使用率が100%となる場合のクライアント台数」を特定する。(vm1のメモリ使用状況を監視し、メモリ不足を回避する。)
細胞内動態素過程の定量的解析に基づいたinvivosiRNA送達システムの創製

本申請研究では、高活性なinvivo核酸デリバリーシステムを構築するために、in vitro/in vivoにおける各細胞内動態過程(細胞内への取り込み過程、エンドソーム脱出過程、脱凝縮過程)定量化して比較解析を行った。その結果、低投与量になるにつれて1の過程がin vivoにおいて重要な要素になること、そして3の過程を改善することで薬理効果が改善することが明らかとなった。一方、構築されたinvivo核酸デリバリーシステムに予防・治療用核酸を搭載することで、急性肝炎の予防効果や、2型糖尿病・肥満の著しい病態改善効果を生み出すことに成功した。平成24年度は平成23年度に引き続きin vitroとin vivoにおけるNanoparticle活性の違いの解析を進めた。in vivoではNanoparticleの投与量を下げるにしたがって肝臓への集積割合が著しく低下することを明らかとした。一方、細胞内動態の過程、及び細胞質のsiRNA分子数とその遺伝子発現抑制効果についてはin vitroとin vivoで大きな違いがないことも明らかとなった。一方、in vitroとin vivoにおけるNanoparticle活性の比較解析から、遺伝子発現抑制を引き起こすのに必要なsiRNAの数が多いのではないかという結果が明らかとなったため、細胞質でsiRNAがポリカチオンから解離する過程(脱凝縮過程)に着目したキャリアの改良を試みた。従来使用してきた脱凝縮剤であるstearylated-octaarginine(STR-R8)の代わりにpH応答性であるstearylated-octahistidine(STR-H8)を使用したところ、STR-H8を使用した場合、細胞質におけるsiRNAの拡散度合い、遺伝子発現抑制効果の両方の改善が観察された。平成23年度はin vivoにおける核酸デリバリーシステムを構築した。そしてその性能をさらに上げるために、律速段階がどこにあるのかについて明らかにしてきた。今年度発見した現象はDDS研究者にとって非常に盲点であり、今後更なる高性能遺伝子キャリアを作成する大きなヒントとなる可能性が高い。一方、本年度は平成24年度の研究計画も前倒しで行うことができているので、非常に研究がうまく進んでいると評価している。今後は、平成23年度で得られた知見をもとにして、現在の投与量の1/10程度で同程度の活性が得られる核酸デリバリーシステムの構築に取り組んでいく。そして、構築されたデリバリーシステムを用いた治療応用として、pDNAデリバリーによる肝炎予防・治療効果の検討を、siRNAデリバリーによる2型糖尿病の病態改善効果の検討を実施する予定である。平成23年度の残金(28,893円)は平成23年度に実施した細胞実験関連試薬の支払いに使用する。
急性頭蓋内圧亢進時の血中カテコラミンと各種麻酔薬投与による影響

体重15kg25kgの雑種成犬6頭を対象とし、実験を行った。犬はketamine5mg/kg筋肉内投与にて麻酔を行い、気管内挿管を行い調節呼吸とした。その後笑気(66%)とisoflurane2%麻酔下に頭皮を切開し小開頭した上で、バルーンカテーテルを硬膜外に留置した。また内頚静脈を剥離し、頭側に向けて酸素飽和度センサー付きカテーテルを留置した。硬膜外に留置したバルーンに生理食塩水510mlを注入し、バルーン内圧を40mmHgに保ち急性頭蓋内圧亢進モデルを作成した。30分間放置した後thiopenthal(5mg/kgiv.後5mg/kg/hr)麻酔群と,isoflurane2%麻酔群にランダムに分け、さらに30分後にバルーン内の生理食塩水を除いて、この間の血圧,心拍数,頭蓋内圧,内頚静脈酸素飽和度が持続的に測定された。動脈血ガス,血糖値,血中カテコラミン値(epinephrine,norepinephrine)は、頭蓋内圧上昇前,麻酔薬投与前,投与後30分,投与終了時に測定された。除圧後30分の頭蓋内圧は、thiopenthal群で12±5mmHg、isoflurane2%群で20±7mmHgとthiopenthal群において平均8mmHg低かったが、その他の測定値に関しては両群間で有意な差は無かった。実験を行う上で当初計画からいくつかの変更を余儀なくされた。一つは頭蓋内圧亢進モデルの作成に関してで、これには結局バルーン付fogatyカテーテルを使用することとした。また、当初は基礎麻酔としてはfentanylを予定していたが、麻酔指定で使用が困難であったため、isoflurane麻酔とした。現在両群それぞれ3頭ずつと症例数が少ないため、今後症例数をさらに追加してまとまった時点で報告として発表する予定である。
Ｓｔａｒｋ系の一般論とＳｅｌｍｅｒ群の研究

前年度に構成した高階Euler,Kolyvagin,Stark系の一般論を用いて,その数論への応用について研究した.具体的な内容は以下の2つである.(1)高階Kolyvagin系と高階Stark系はGorenstein環係数の代数体のGalois表現とSelmer構造に対して定まるものである.前年度までの研究により,Selmer構造が核頂点を持つという仮定のもとで,高階Stark系のなす加群から高階Kolyvagin系のなす加群への自然な同型写像が存在することを証明した.係数環が完備離散付値環の場合,MazurとRubinによりSelmer構造が核頂点を持つための簡単な十分条件が求められていた.しかし,係数環が一般のGorenstein環の場合,そのような条件は知られていなかった.今年度は,係数環が完備離散付値環上の群環の場合に,canonical Selmer構造とunramified Selmer構造に対して,核頂点を持つための必要十分条件を求めた.応用として,加藤のEuler系を用いて,有理数体上の楕円曲線に対して,そのアーベル体上のSelmer群のGalois加群として構造を記述した.(2)前年度までの研究により,高階Euler系からcanonical Selmer構造に付随する高階Kolyvagin系が構成できることは証明されていたが,さらにRubin-Stark元からunramified Selmer構造に付随する高階Kolyvagin系が構成できることを証明した.応用として,Rubin-Stark予想のもとで,Mazur-Rubin-Sano予想の一部を解決した.また,Rubin-Stark元を用いてイデアル類群のGalois加群としての構造を記述することが出来た.平成30年度の研究計画にあった高階Euler系・高階Stark系とp進L関数との関係の記述に関してはあまり進展がなかったが,もう一方のStark系の新たな可能性の追求に関しては進展があった.前年度に今後の研究の推進方策として挙げていた,完備Gorenstein環の場合にSelmer構造がcartesinan条件を満たすためのの十分条件を探すという問題を解決することができた.その応用として,目標の1つであったDarmon予想の一般化であるMazur-Rubin-Sano予想をいくつかの場合に解決することができた.これは当初の計画通りの進展である.高階Euler系・高階Stark系とp進L関数との関係のを理解することが目標である.そのために,まず,具体的な場合の考察から始めることにする.Coleman写像を用いて,Deligen-Ribetのp進L関数とRubin-Stark元の関係について考察することにする.次に,前年度に得られた高階Euler系の理論を用いてBurns-佐野-栗原による高階岩澤主予想への応用を目指す.その後,一般のモチーフに対するさらなる一般化などについて研究を進めていく.1:以前の研究によって,単因子論を用いない高階Stark系の定義が得られていた.これを用いることで,完備Gorenstein環上の代数体のGalois表現に対して高階Stark系を定義することができた.また,高階Stark系からある不変量を定義することでSelmer群の高次Fittingイデアル全てを記述することができた.特に,Selmer群の特性イデアルが記述できる事が分かった.2:佐野昴迪氏とDavid Burns氏と討論を交し,次の2つを証明した.(1):Galois表現の係数が1次元の完備Gorenstein環の場合に,高階Euler系からBurns氏と佐野氏によって定義された高階Kolyvagin系を自然に構成した.また,ある条件のもとでこの写像が全射であることを証明した.(2):高階Stark系の集合から高階Kolyvaginの集合への自然な準同型写像を構成し,適切な階数の場合に同型であることを証明した.特に,1と2で述べた結果を合わせることで1次元の完備Gorenstein環の場合に高階Euler系を用いてSelmer群の高次Fittingイデアル全てを記述できることが証明できた.また,これらの結果の応用として,同変的な状況で,Leopoldt予想を仮定しないで,Rubin-Stark元を用いてイデアル類群の0次Fittingイデアルを評価する事ができた.平成29年度の研究計画にあったStark系の新たな可能性の追求に関しては進展がなかったが,もう一方のStark系の一般論の構成は高次のFittingイデアル全てを記述できたため当初の計画以上に進展している.Stark系の一般論の構成:Mazur氏とRubin氏によって得られていた単項イデアル局所環上の高階Stark系の理論と同様の結果を完備Gorenstein環係数で証明することを目標としていた.まず,`高階Stark系の成す加群は階数1に自由加群である'という性質をSelmer構造がcartesianであるという仮定の下で証明する事ができた.Mazur氏とRubin氏も単項イデアル環の時に同じ条件の下で同じ性質を示している.Mazur氏とRubin氏の証明は単因子論を用いたものであり,完備Gorenstein環係数では同じ証明はできない.従って,この困難を解決できたことは1つの進展であった.また,当初の計画では特性イデアルを記述することを目標としていたが,Stark系から定まる自然な不変量を用いて高次のFittingイデアル全てを記述する事ができた.これは当初の計画の予想を上回る進展であった.

また,高階Stark系と高階Kolyvagin系の間の同型写像の存在と高階Eulerから高階Kolyvagin系への自然な準同型写像の存在によって,1次元の完備Gorenstein環係数に対する高階Euler系の理論を構成する事ができた.これは当初の予想を超える大きな進展である.前年度に構成した高階Euler,Kolyvagin,Stark系の一般論を用いて,その数論への応用について研究した.具体的な内容は以下の2つである.(1)高階Kolyvagin系と高階Stark系はGorenstein環係数の代数体のGalois表現とSelmer構造に対して定まるものである.前年度までの研究により,Selmer構造が核頂点を持つという仮定のもとで,高階Stark系のなす加群から高階Kolyvagin系のなす加群への自然な同型写像が存在することを証明した.係数環が完備離散付値環の場合,MazurとRubinによりSelmer構造が核頂点を持つための簡単な十分条件が求められていた.しかし,係数環が一般のGorenstein環の場合,そのような条件は知られていなかった.今年度は,係数環が完備離散付値環上の群環の場合に,canonical Selmer構造とunramified Selmer構造に対して,核頂点を持つための必要十分条件を求めた.応用として,加藤のEuler系を用いて,有理数体上の楕円曲線に対して,そのアーベル体上のSelmer群のGalois加群として構造を記述した.(2)前年度までの研究により,高階Euler系からcanonical Selmer構造に付随する高階Kolyvagin系が構成できることは証明されていたが,さらにRubin-Stark元からunramified Selmer構造に付随する高階Kolyvagin系が構成できることを証明した.応用として,Rubin-Stark予想のもとで,Mazur-Rubin-Sano予想の一部を解決した.また,Rubin-Stark元を用いてイデアル類群のGalois加群としての構造を記述することが出来た.平成30年度の研究計画にあった高階Euler系・高階Stark系とp進L関数との関係の記述に関してはあまり進展がなかったが,もう一方のStark系の新たな可能性の追求に関しては進展があった.前年度に今後の研究の推進方策として挙げていた,完備Gorenstein環の場合にSelmer構造がcartesinan条件を満たすためのの十分条件を探すという問題を解決することができた.その応用として,目標の1つであったDarmon予想の一般化であるMazur-Rubin-Sano予想をいくつかの場合に解決することができた.これは当初の計画通りの進展である.Selmer構造がcartesianであるという仮定の下で高階Stark系の成す加群が階数1の自由加群であることを証明できた.しかし,いつSelmer構造がcartesianであるかという問題に対しては満足のいく十分条件が得られなかった.単項イデアル環の場合,Mazur氏とRubin氏は応用上十分なcartesian条件の判定法を得ている.
波形解析による超低レベル放射能測定

波形解析の方法を用いて、シンチレータに含まれる放射性不純物量を測定するためのシステムを構築する。本研究では、^<212>Bi(ベータ崩壊)→^<212>Po(アルファ崩壊、半減期0.3μsec)→^<208>Pb(トリウム系列)の連続崩壊の検出を行う。さらに、そのシステムを二重ベータ測定用CANDLESシステムに導入し、上記崩壊を除去することでバックグラウンドを低減化する。本年度は、波形収集のための高速サンプリング(500MHz)FADCを二重ベータ崩壊測定装置CANDLESシステムに導入した際の性能評価と、不純物濃度測定を行うことによる高純度結晶開発を行った。1、連続崩壊の測定には、時間分解能の評価、および、改善が必要である。CANDLESシステムに前述FADCを8台導入し、大型システムでの性能を見積もった。事象場所を解析から得、それを元に時間の補正を行った。時間補正によって時間分解能は改善し、FADCを全導入した際には、連続崩壊の検出に支障がないことを示した。2、CANDLESシステム用CaF_2(pure)結晶の不純物濃度を測定した。生産元ごと、および、生産過程ごとにCaF_2(pure)の不純物濃度を調べ、現状よりさらに高純度結晶を得るための調査を進めた。本研究では、212Bi(ベータ崩壊)→212Po(アルファ崩壊、半減期0.3μsec)→208Pb(トリウム系列)の連続崩壊の検出を行う。本年度は、波形収集のための高速サンプリング(500MHz)FADCの性能評価を行った。1、500MHz-FADCを用いて連続崩壊によるパイルアップ事象の同定を行った。予定通り、事象の99%以上を検出することができた。2、上記システムをCANDLESシステムに最小限ながら導入し、大型システムでの性能を見積もった。3、アルファ線とガンマ線の波形による粒子弁別の効率を向上させた。このことにより、バックグラウンドを低減化し、低レベル放射能の測定が可能であることを実証した。4、CANDLESシステム用CaF_2(pure)結晶の不純物濃度を測定し、最終的に96個の結晶の不純物測定を終えた。5、さらに不純物濃度の測定感度を上げるため、液体シンチレータに複数個のCaF_2(pure)結晶を沈めて測定する。各結晶で起こった信号の位置分解能を調べ、測定感度向上に問題がないことを示した。また、液体シンチレータを使用することによるパイルアップ事象の検出効率の低減がないことを示した。6、汎用性を高めたFADCの開発を行い、CANDLESシステムへの大量FADCの導入を進めた。
脈絡膜毛細血管板における局所循環動態評価法の確立・・・光線力学療法の副作用の評価

温度感受性リポソームにフルオレセインを封入し、脈絡膜の循環動態を解析できるシステムを確立した。さらに、一定の作成効率で温度感受性リポソームの作成が可能となり、定量的な評価が可能となった。また、verteporfinを用いた光線力学療法の脈絡膜循環への影響を評価するため、ラット等の実験動物に対して通常ヒトに対して用いられる量のビスダインを注射後、レーザーを照射し、光線力学療法を施行したが、脈絡膜毛細血管の狭小化や閉塞などの器質的な循環障害や、流入遅延などの機能的な変化も見られなかった。温度感受性リポソームの作成時には、作成効率にばらつきが生ることがあり、ばらつきが大きいと、投与量に定量性がなくなるとことにつながる。脈絡膜循環障害の程度の定量的な評価を可能にするため、また、その後verteporfinを封入した温度感受性リポソームを用いた、脈絡膜新生血管の治療を行うためにも、必須のステップであると考えられる。作成効率を一定にするために温度感受性リポソームの作成実験を行い、基礎研究を行い、比較的作成効率が均等にすることが可能となった。また、光線力学療法の脈絡膜循環への影響を評価するため、ラット、サルに対して通常ヒトに対して用いられる量のビスダインを注射後、レーザーを照射し、光線力学療法を施行した。眼底の透見は良好で、治療は問題なく行うことができた。しかし、その後に、フルオレセイン蛍光眼底造影を行ったが、脈絡膜毛細血管の閉塞などの器質的な循環障害を確認することはなかった。そこで、verteporfinの投与量を増加し、光線力学療法を行い、網膜、脈絡膜循環の障害モデルを作成した。投与量を多くすると、網膜・脈絡膜の高度な循環障害、血管の閉塞が生じ、器質的な障害が高度になることがわかった。今後、通常量、また、増加量を用いて光線力学療法を行い、その後に、温度感受性リポソームを用いて脈絡膜循環動態の解析を行う。器質的な障害が起きていなくても、血流量の低下、血流速度の低下など、循環動態には大きな変化が生じている可能性が考えられる。温度感受性リポソームの作成時には、作成条件により作成効率にばらつきが生じやすいばらつきが大きいと、投与量に定量性がなくなり、実験に支障が生じる可能性がある。実験動物を用いた脈絡膜循環障害の程度の定量的な評価を可能にするため、また、その後verteporfinを封入した温度感受性リポソームを用いた、脈絡膜新生血管の治療を行うためにも、必須のステップであると考えられる。作成効率を一定にするために温度感受性リポソームの作成実験を行い、比較的作成効率が均等にすることが可能となった。また、verteporfinを用いた光線力学療法の脈絡膜循環への影響を評価するため、ラット等の実験動物に対して通常ヒトに対して用いられる量のビスダインを注射後、レーザーを照射し、光線力学療法を施行した。施行後の実験動物の眼底の透見性は良好で、光線力学療法は問題なく行うことができた。そこで、その後に、フルオレセイン蛍光眼底造影などの脈絡膜循環動態の評価実験を行ったところ、脈絡膜毛細血管の狭小化や閉塞などの器質的な循環障害を確認することはできなかった。さらに、循環動態の解析を行ったが、流入遅延などの機能的な変化も見られなかった。verteporfinを用いた光線力学療法は実験で動物の健常脈絡膜に対して大きな循環障害を及ぼすことはなく、加齢黄斑変性に伴う中心窩下脈絡膜新生血管に対して広く施行されているビスダインを用いた光線力学療法は副作用の少ない比較的安全な治療であることが示唆された。
確率分布にギャップ構造をもつ量子ウォークの長時間極限定理の研究

補助事業期間全体を通じて、著書2本(単著1本、共著1本)と論文4本(単著3本、共著1本)の出版、そして、国際招待講演1件、国内招待講演7件、一般講演1件の研究発表を行った。最終年度の出版物は、著書1本(単著)と論文2本(単著1本、共著1本)であった。著書は国内出版社(裳華房)からの出版で、量子ウォークの極限分布をフーリエ解析を用いて導出する方法を細かく解説した学術書である。具体的な量子ウォークモデルに対し、それぞれの確率分布に対する極限分布の導出計算について記述した。論文は査読付き研究論文であり、国際雑誌から出版された。International Journal of Quantum Information, Vol.16, No.3, 1850023 (2018)では、一次元格子上を運動する二状態量子ウォークの確率分布に対し、その長時間後の振舞いを漸近的に記述する極限分布を計算した。その結果から、量子ウォークの確率分布にギャップ構造が生じることを数学的に明らかにした。また、Quantum Information Processing, Vol.17(9), 241 (2018)では、量子ゲーム理論に関係する1次元四状態量子ウォークの振舞いをフーリエ解析で計算し、2つの長時間極限定理を導出した。導出した極限定理により、量子ゲームにParrondo paradoxが生じることを理論的に証明でき、古典ゲーム同様、量子ゲームにもParrondo paradoxが存在することが分かった。研究発表は、量子ウォークに関する発表を国内で2回行った(招待講演2回)。また、University of California, Berkeleyの数学科を訪問して、F. Grunbaum Alberto教授と量子ウォークについて議論を行った。出版物は、著書1本(ひとつの章を執筆)と論文2本(単著2本)であった。著書は国際科学出版社からの出版であった。論文はいずれも査読付き研究論文であり、国際雑誌から出版された。いずれも量子ウォークの確率分布が、長時間極限においてどのように振舞うかを記述する数学的な解析結果であった。Quantum Information and Computation, Vol.16 No.5&6, pp.515-529 (2016)では、一次元格子上を運動する三状態量子ウォークの確率分布を解析して、長時間極限分布を導出した。その結果、その量子ウォークの確率分布には、ギャップ構造と局在化が同時に生じることがわかった。一方、Quantum Information Processing, Vol.15, No.8, pp. 3101-3119 (2016)では、一次元半直線上で定義される二状態量子ウォークの確率分布の具体的な表現形を導出することに成功した。さらに、フーリエ解析を用いることで、長時間極限分布も計算することができた。この研究では、量子ウォークに特殊な初期状態を与えることで、半直線上の量子ウォークが、全直線上の量子ウォークに焼きなおせることも証明されている。研究発表は、国内で4回行った(招待講演3回、一般講演1回)。いずれも、量子ウォークに関連した研究成果の発表であった。また、University of California, Berkeleyの数学科を訪問して、量子ウォークの研究も行っているProf. F. Grunbaum Albertoと、お互いの研究成果の報告を行うと同時に、量子ウォークの研究議論を行った。本研究で目標とするギャップ構造を確率分布にもつような量子ウォークのモデルを発見することができた(Quantum Information and Computation, Vol.16 No.5&6, pp.515-529 (2016))。数学的に厳密な解析にも成功しており、長時間極限分布の導出にも成功した。さらに半直線上で定義される量子ウォークの研究にも挑戦し、その結果として確率分布の精緻な表現形を得ることができた(Quantum Information Processing, Vol.15, No.8, pp. 3101-3119 (2016))。国際科学雑誌から出版される本における量子ウォークの章の執筆、量子情報系の国際雑誌から論文2本の出版、そして、招待講演3件と一般講演1件により、研究成果の発表も順調に行われた。したがって、研究はおおむね順調に進展していると言える。本年度は、国際招待講演1件、国内招待講演2件を行った。カナダのモントリオールで開催された数学国際会議「Mathematical Congress Of The Americas 2017(以下、MCA2017)」では、半直線上の量子ウォークに関して得られた数学的な結果を発表した。日本大学理工学部の「量子光学・量子情報セミナー」では、量子ウォークの基本的な話からはじめて、これまでに得られている数学的な結果(おもに、長時間極限定理)をいくつか紹介した。北海道大学の数学教室の「数理科学セミナー」では、ある物理方程式に関係する量子ウォークの構成とそれから得られる極限分布についての発表を行った。現在、論文を1本国際雑誌に投稿中である。この論文は、アーカイブには投稿済みである(arXiv:1704.04554)。国際会議「MCA2017」においては、量子ウォークのセッションを海外の研究者と共同で運営した。第5回Yokohama Workshop on Quantum Walk(於神奈川大学)を国内の研究者と共同運営した。海外渡航は、University of California BerkeleyのDepartment of Mathematicsに2回研究訪問を行い、ある量子ウォークモデルに関する研究をProfessor F. Alberto Grunbaumと進め、研究結果をまとめた論文を執筆して、2018年3月に国際雑誌に投稿した。論文の内容は、Parrondo Paradoxを生じるような量子ウォークモデルに対し、その確率分布の極限定理を導出した。

極限定理は2つ計算され、ひとつは確率分布の長時間極限、他方は空間を時間でスケールした確率変数に対する分布収束定理であった。ともにウォーカーの空間分布に局在化が生じることを示す結果でもあった。また、これらの定理を応用することで、数学的な知見から、量子ウォークを量子ゲームと見たときに、そのゲームにParrondo Paradoxが生じることを理論的に明らかにできた。補助事業期間全体を通じて、著書2本(単著1本、共著1本)と論文4本(単著3本、共著1本)の出版、そして、国際招待講演1件、国内招待講演7件、一般講演1件の研究発表を行った。最終年度の出版物は、著書1本(単著)と論文2本(単著1本、共著1本)であった。著書は国内出版社(裳華房)からの出版で、量子ウォークの極限分布をフーリエ解析を用いて導出する方法を細かく解説した学術書である。具体的な量子ウォークモデルに対し、それぞれの確率分布に対する極限分布の導出計算について記述した。論文は査読付き研究論文であり、国際雑誌から出版された。International Journal of Quantum Information, Vol.16, No.3, 1850023 (2018)では、一次元格子上を運動する二状態量子ウォークの確率分布に対し、その長時間後の振舞いを漸近的に記述する極限分布を計算した。その結果から、量子ウォークの確率分布にギャップ構造が生じることを数学的に明らかにした。また、Quantum Information Processing, Vol.17(9), 241 (2018)では、量子ゲーム理論に関係する1次元四状態量子ウォークの振舞いをフーリエ解析で計算し、2つの長時間極限定理を導出した。導出した極限定理により、量子ゲームにParrondo paradoxが生じることを理論的に証明でき、古典ゲーム同様、量子ゲームにもParrondo paradoxが存在することが分かった。研究発表は、量子ウォークに関する発表を国内で2回行った(招待講演2回)。また、University of California, Berkeleyの数学科を訪問して、F. Grunbaum Alberto教授と量子ウォークについて議論を行った。今後は、引き続きギャップ構造を確率分布にもつ量子ウォークの発見を行うために、モデルの構築を行っていく。その際、量子ウォークの背景にある物理学的なモデルも考慮するために、量子物理学の文献を調べつつ、モデルの構成を行うことにする。そして、各モデルに対して、確率分布の数値計算を実行して、その振舞いを観察する。数値計算は計算機上でプログラミングによって実行する。