hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨格筋特異的遺伝子組み換えによる横紋筋肉腫の発生と病態の分子メカニズム

骨格筋特異的遺伝子組み換えによる多形型横紋筋肉腫(RMS)モデル動物を開発した。本モデルでは100%の率でRMSを形成し、さらに悪液質を発症した。RMS形成能と悪液質誘導能の双方を保持する細胞株(RMS3)とRMS形成能のみを保持する細胞株(RMS6)を樹立した。マイクロアレイ解析によって、RMS特異的に亢進する種々の遺伝子や病態の悪液質誘導能を付与する遺伝子としてIL-6遺伝子を同定した。ヒト癌患者は末期において半数がカヘキシーを呈する。カヘキシーは治療の妨げとなることは勿論のこと、患者のQOLを深刻に低下させている。従来、炎症性サイトカインが原因物質である報告がなされてきたが、良い自然発症動物モデルが希有であり、因果関係を明白に証明することが困難であった。私共は、ほぼ100%の率でカヘキシー再現が可能な多形型横紋筋肉腫(RMS)自家発症型の遺伝子改変モデル動物を開発し、発症機序の解明の研究を進めている。平成20年度は、カヘキシー原因物質を探索するため、自家発症で同じ遺伝子変異に由来するカヘキシーを誘導できない腫瘍株に由来する腫瘍、メチルコラントレン暴露による組織学的に同型でカヘキシーを誘導できない腫瘍株に由来する腫瘍、さらに正常組織の3種を対照群として、カヘキシーを誘導する腫瘍との遺伝子発現(マイクロアレイを用いて約44000の遺伝子について差異)を検討した。RT-PCR,ノザンブロット法によって4遺伝子に限定した。その結果、分泌性因子として複数候補を同定した。胎盤特異的遺伝子、食欲中枢制御因子、心筋梗塞のマーカー遺伝子などに分類されるものであった。既報の炎症性サイトカイン遺伝子発現に有意差はなかった。次年度、カヘキシーとの関連を機能的に解析するためにRT-PCRにて遺伝子の全長cDNAをクローニングし、全長の塩基配列を確認した。興味深いことに、有力候補の遺伝子には、培養条件で発現せずに動物に移植し腫瘍塊形成後にのみ発現する遺伝子があることを見いだした。カヘキシーは治療の妨げとなることは勿論のこと、患者のQOLを深刻に低下させるため、治療にむけた遺伝子レベルの解明が重要である。従来、炎症性サイトカインが原因物質である報告がなされてきたが、不明な点が多い。遺伝子レベルの解明には、良い自然発症動物モデルが必須である。私は、遺伝子レベルで癌細胞発生からカヘキシー発症まで再現する動物モデルの開発に従事し、ほぼ100%の率でカヘキシー再現が可能な多形型横紋筋肉腫(RMS)自家発症型の遺伝子改変モデル動物を開発し、発症機序の解明の研究を進めてきた。平成21年度は、平成20年度に限定したカヘキシー誘導に関連する複数遺伝子をの発現コンストラクトを作製した。それぞれを、本来はカヘキシーを誘発しない腫瘍株に導入した新たな株を作製中である。また、Tumor generating cell(または腫瘍幹細胞)については、悪疫質誘発腫瘍塊より細胞株を樹立し、細胞数100個中に高頻度に存在することを証明した。さらに、同じ遺伝子型を有しながら、カヘキシーを誘発しない腫瘍塊では癌型K-ras遺伝子の発現量が半減(RNAレベル)していることを見出した。このことは、カヘキシー誘発関連遺伝子の発現がRasシグナル伝達経路の活性強度に依存する可能性を強く示唆していると結論される。生後0週の幼弱動物においても、p53-/-の遺伝子背景と癌型K-rasの発現によって、誘導後約4週間でRMSを発生することを証明した。興味深いことに、p53ヘテロ接合体の遺伝背景においてヘテロ接合性喪失(LOH)によってRMSを発症する頻度は、アダルト動物におけるその頻度に比べ、非常に低い値を示した。したがって、RMS発症は、遺伝子型に規定されていること、ヒトと同様に動物においてもRMS発症がAgeに依存性があることが示唆された。がん性カヘキシー発症は腫瘍側の因子と宿主側の因子の相互作用の結果である。本研究では、多形型横紋筋肉腫(RMS)自家がん発症型の遺伝子改変モデル動物を用いた実験系を開発し、がん性カヘキシーにおける腫瘍因子を同定することを主要目的の一つとしてきた。カヘキシーを発症する個体の腫瘍より、カヘキシーを誘発する腫瘍株(RMS3)と誘発しない腫瘍株(RMS6)を樹立した。それぞれに由来するRMS腫瘍塊の遺伝子発現プロファイルの解析結果、RMS3由来腫瘍塊に特異的に発現亢進を認める分泌性因子をコードする遺伝子としてインターロイキン6(IL-6)の他、3つのペプチド性因子をコードする遺伝子(A,B,C)を見い出した。

それぞれを過剰発現するRMS6細胞株を樹立し、正常動物に移植した結果、IL-6遺伝子または遺伝子Aの過剰発現がRMS6にカヘキシー誘導能を付与することを見出した。さらにIL-6遺伝子過剰発現RMS6由来腫瘍では遺伝子Aの発現亢進を、他方、遺伝子A過剰発現RMS6由来腫瘍ではIL-6遺伝子の発現亢進を証明し、活性化Rasによって腫瘍化した細胞が悪性化しカヘキシー誘導能を有するRMS腫瘍塊を形成する際、IL-6シグナルと遺伝子Aシグナルのシナジー効果が重要であることを示唆した。また、悪性黒色腫由来B16F10に遺伝子Aを強制発現してもB16F10はカヘキシー誘導能を獲得できなかったことから、そのシナジー効果は細胞系譜特異的であることを示唆した。さらに、本系では、カヘキシー発症動物の血中IL-6濃度に異常がないこと、同動物への抗IL-6レセプター抗体投与はカヘキシー病態を全く抑制しないことを示し、IL-6は病態形成プロセスには重要であるが病態維持には関与しないことを証明した。遺伝子Aの重要性を調べるため、遺伝子A受容体ノックアウト動物にRMS3を移植した動物を解析中である。
慢性関節リウマチ骨破壊に対する分子標的治療法の開発に関する研究

破骨細胞分化において、カルシウムシグナル依存性に誘導されるNFATc1がマスター転写因子であることが明らかになったが、NFATc1活性化に必要なカルシウムシグナルの活性化がどのようなメカニズムで誘導されるのかは不明であった。RANKのようなTNFファミリーの受容体が直接カルシウムシグナルを活性化することは考えにくかったからである。われわれは、ITAM(immunoreceptor tyrosine-based activation motif)をもつアダプター分子であるDAP12(DNAX activating protein 12)の欠損細胞において破骨細胞分化の異常があることから、免疫細胞でカルシウムシグナルを活性化するITAMが破骨細胞分化においても重要な役割をもつ可能性があるのではないかと考えた。DAP12欠損マウスの骨髄細胞はin vitroでは破骨細胞分化が障害されているが、骨芽細胞との共存培養では分化がレスキューされ、マウスの生体レベルでも正常数の破骨細胞が観察されることから、in vivoにおいてはDAP12の機能は他の分子によって代償されていることが予想された。われわれは、以下の理由からFc receptor common □subunit(FcR□)が代償分子と予想した。レスキューする受容体の候補となるosteoclast-ssociated receptor(OSCAR)がFcR□会合性受容体であったこと。破骨細胞前駆細胞のDNAチップを用いた発現解析から、ITAMをもつアダプター分子の中で、DAP12の次に高発現するのはFcR□であること。そこで、DAP12とFcR□のダブル欠損マウス(DKO)を作成した。DKOは、in vitroでもin vivoでもほぼ完全に破骨細胞分化が障害され、骨髄腔が形成されない重篤な大理石骨病を呈した。DKO由来の破骨細胞前駆細胞にレトロウイルスでDAP12を発現させると、野生型(WT)のDAP12では効率よくレスキューされるが、ITAMのリン酸化部位に変異を入れたDAP12においては、レスキューされないことから、破骨細胞分化においてITAMを介したシグナルが重要な意義をもつことが示された。DAP12とFcR□は、単独では細胞膜上に発現できない免疫受容体と会合することで、その受容体の膜上での発現を誘導するとともに、受容体からのシグナルをITAMを介して下流に伝えるアダプター分子である。それでは、破骨細胞前駆細胞においてFcR□及びDAP12に会合する受容体は何なのであろうか?われわれはOSCAR、paired immunoglobulin-like receptor(PIR)-A、及びtriggering receptor expressed by myeloid cells(TREM)-2、signal-regulatory protein(SIRP)□1といった免疫グロブリン様受容体がそれぞれFcR□及びDAP12と会合することを同定し、それらの受容体を抗体により架橋刺激すると破骨細胞分化が促進することを明らかにした。FcR□およびDAP12のITAMは免疫受容体とRANKLの両方に依存してリン酸化され、phospholipase C(PLC)□を介してCa^<2+>シグナルを活性化することでNFATc1を誘導する。このように、免疫受容体がDAP12またはFcR□のITAMを介して伝えるシグナルは、RANKLの共刺激シグナルとして破骨細胞分化に必須であることが解明された。

それでは、破骨細胞前駆細胞においてFcR□及びDAP12に会合する受容体は何なのであろうか?われわれはOSCAR、paired immunoglobulin-like receptor(PIR)-A、及びtriggering receptor expressed by myeloid cells(TREM)-2、signal-regulatory protein(SIRP)□1といった免疫グロブリン様受容体がそれぞれFcR□及びDAP12と会合することを同定し、それらの受容体を抗体により架橋刺激すると破骨細胞分化が促進することを明らかにした。FcR□およびDAP12のITAMは免疫受容体とRANKLの両方に依存してリン酸化され、phospholipase C(PLC)□を介してCa^<2+>シグナルを活性化することでNFATc1を誘導する。このように、免疫受容体がDAP12またはFcR□のITAMを介して伝えるシグナルは、RANKLの共刺激シグナルとして破骨細胞分化に必須であることが解明された。本年度はI型インターフェロン(IFN-β)の破骨細胞分化制御における意義をI型IFN受容体であるIFNAR1の欠損マウスとIFN-β欠損マウスを用いて検討した。その結果、IFN-βが破骨細胞分化因子RANKLのシグナル自体で誘導され、RANKLシグナルを抑制するネガティブフィードバック因子であることが明らかとなった。これらのI型IFNシグナル欠損マウスにおいては、破骨細胞の形成の異常亢進と骨粗鬆症が観察されることから、このシグナル系が骨代謝の制御において重要な役割を果たすことが証明された。IFN-βによる破骨細胞分化抑制は、破骨細胞分化に必須な転写因子c-Fosのタンパクレべルでの発現抑制に起因しており、レトロウイルスベクターを用いてc-Fosを過剰発現すれば、この抑制効果は解除可能であった。さらに、ウイルス感染時におけるI型IFNの誘導においては、IRF-3やIRF-7といったIRFファミリーの転写因子が必須であることが知られていたが、RANKLによるIFN-βの誘導にはこれらの因子は必須ではなく、C-Fos自体が重要であることも発見した。これらの知見に基づき、実際に炎症性骨破壊モデルや骨粗鬆症モデル動物の治療実験を行い、IFN-βが骨破壊や骨吸収の抑制において生体内でも有効であることを解明した。破骨細胞は、リウマチ骨破壊のeffector細胞として最も重要な細胞である。われわれは、これまでの研究により、リウマチ滑膜での破骨細胞分化亢進の原因が、RANKL(破骨細胞分化因子)の過剰発現にあることを明らかにしてきた。本研究においては、RANKLを標的とした抗体療法を試みると同時に、RANKLの下流シグナル分子の解析により、破骨細胞を特異的に制御するための新たな分子標的を同定しようとしている。
平均・加重を越えた多要素集団の持つ魅力評価手法の確立

本研究は,複数の対象からなるグループ全体としての魅力評価に関わる要因を特定し,魅力評価を予測するモデルを提案することを目的とした。研究1ではグループ構成員の顔の魅力を全体として比較可能か調べた。研究2では,3-5人集団の魅力評定課題を課し,グループ内の分散がグループ全体としての魅力に及ぼす影響を調べた。研究3では,装具としての衛生マスクが顔の魅力に及ぼす影響を調べた。研究2では分散の効果は全体的な魅力が低いときに,宇ループ全体の魅力を下げることを明らかにした。研究3では衛星マスク効果を発見し,マスク装着時の顔の魅力は遮蔽による平均化と不健康さのプライミングに基づくというモデルを提案した。顔の魅力知覚に関して,2つの下位プロジェクトを実施した。1つはグループ全体としての顔魅力知覚を検討する実験を行った。構成員の顔の魅力をグループ全体として知覚してグループとしての魅力どうしを比較可能かを調べることであった。そのため,顔画像4人分を1組としたグループ画像を1組ずつ計2組呈示し,被験者にどちらの画像のグループが全体として魅力が高いと思うかを答えるように求めた。また,続く実験で,影響を与える要因を探るため,グループの人数や呈示時間の長さを操作した。4つの実験の結果,グループ間の魅力の差が小さくとも,8人組でも,グループ全体としての顔の魅力を知覚し,比較できることがわかった。呈示時間を短縮した場合も同様に,グループ全体としての魅力を知覚でき,比較可能であった。しかし,100 msまで短縮すると,比較する2つのグループの魅力の違いが小さい場合,高魅力グループが正しく正答できなくなる場合も観察された(100 msで呈示した場合の3:1条件)。また,実験間の正答率の違いから,グループ人数の増加,呈示時間の短縮が,高魅力グループを正答する確率を低減する,あるいは正答することを不可能にすることがわかった。もう1つの下位プロジェクトでは,身体動作が顔の魅力知覚に及ぼす影響を調べた。お辞儀を模した前傾動作をシミュレートするように平面顔画像を倒し,元に戻すことで,その顔写真の人物も魅力が約20%増大することがわかった。倒立顔や無意味図形ではそのような効果は認められなかった。この結果は,視覚システムが刺激を顔として知覚したときだけ社会的手がかりを好悪判断のための手がかりとして統合することを示唆している。本研究は単純な運動が劇的に魅力の知覚に影響することを初めて示した。本研究はグループの魅力が構成メンバのどのような側面に影響されるのかを特定し,グループとしての魅力を推定するモデルを構築することを目的とした。2つの主となる研究の結果から,構成メンバの分散が影響しうることがわかった。どのような評価形態(呈示順序,空間的配置,呈示時間)で最も顕著に表れるかを特定するために,3つの実験を行ったところ,主としてグループ構成員のベースとなる魅力値のみが影響しており,呈示順序,空間的は位置は大きな影響を及ぼさないことがわかった。ベースとなる魅力の値は低い場合は一貫して分散が大きくなるほどグループ全体の魅力を低下させることがわかった。呈示時間は1秒に短縮しても結果には影響しなかった。呈示する人数は3名までは同様の結果であった。逐次比較事態を用いた実験の結果から,複数人からなるグループの魅力を判断するとき,1人1人の魅力を平均化することで,被験者がグループ全体の魅力を知覚できることがわかった。次に,作業記憶負荷が魅力知覚に及ぼす効果を検討したところ,作業記憶負荷が増えると魅力評価は中心化する傾向が一貫して見出された。すなわち,もともと魅力が高い人物画像の魅力は低下し,もともと魅力が低い人物画像の場合は魅力が上昇した。記憶負荷操作は左右鏡映像の対称性判断成績を低下させることから,顔画像の対称性を判断しにくくなったせいで,顔魅力の主決定因のひとつである左右対称性を魅力判断の基準とするための重みが低下したと考えられる。本研究は順調に進んでおり,2篇の研究論文を刊行することができた。また,このうちお辞儀に関する研究は日本心理学会第78回大会会員集会で特別優秀発表賞を受賞した。さらに,現在実施中の衛生マスクが顔の魅力に及ぼす影響を調べた研究のうち前半部分を2014年の日本心理学会で発表したところ,特別優秀発表賞を受けることが内定した。これは本年(2015年)の日本心理学会で正式に受賞する。複数の顔画像をグループとして知覚するときの分散の効果を調べた研究は,本年度中に残りのデータを取り終えて投稿することができる見込みである。衛生マスクが顔の魅力知覚に及ぼす影響に関しては,装着者,評価者の性別の効果,色,形状の効果を検証する実験を実施する。

グループとしての顔魅力評価実験は,予定では幅広いセットサイズ(顔画像数)を用いて,少しずつステップをずらしながら複数の実験を行うことを計画していた。しかし,実験の結果からかなり少ないセットサイズ(5)程度でも,同時にグループ化しての魅力評価が困難であることが分かったため,大きいセットサイズで実験する意義が消失した。このため,実施する被験者実験が減り,被験者費用,実験補助者雇用費用が予定額を下回った。顔魅力評価に及ぼす装具(衛生マスク)の効果はパイロット実験を行ったところ,良好な傾向が得られた。したがって次年度ではこのプロジェクトに人的資源を多めに投入する。
分化制御遺伝子を分子標的とした口腔癌の分化誘導療法

従来の治療法に抵抗を示す難治性腫瘍に対して、近年分化誘導療法などの新しい治療法の開発が試みられている。われわれは種々の分化制御遺伝子を分子標的としたヒト口腔癌細胞の分化誘導実験を計画した。脂肪細胞の分化制御遺伝子として機能しているperoxisome proliferator-activated receptorγ(PPARγ)の合成リガンドであるトログリタゾンが口腔扁平上皮癌および唾液腺癌両細胞の増殖を著明に抑制した。その分子機構の解析により、口腔扁平上皮癌に対する抗腫瘍活性はPPARγ非依存的で、非特異的な蛋白質合成阻害によるものであった。一方、唾液腺癌に対する抗腫瘍活性はPPARγを介する経路を有し、Skp2合成低下に伴うp27Kip1の蓄積による細胞増殖抑制効果によるものであった。さらに、ヒト唾液腺癌細胞のヌードマウス背部皮下腫瘍におけるトログリタゾンの抗腫瘍効果は、ヒト全遺伝子型マイクロアレイを用いた結果、hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1)の転写活性抑制因子であるfactor inhibiting HIF-1 (FIH-1)の発現誘導に伴うvascular endothelial growthfactor (VEGF)の合成低下による血管新生阻害によるものであることが明らかとなった。また、DNAチェックポイント機構に関わる分子の関与も明らかとなった。最終的に口腔癌細胞の脂肪細胞への分化を観察することはできなかったが、放射線および化学療法に抵抗性を示し、著明な浸潤、転移能を有する難治性の唾液腺癌に対してトログリタゾンを用いた治療が有用である可能性が示唆された。従来の治療法に抵抗性を示す腫瘍に対して、近年分化誘導療法などの新しい治療法の開発が試みられている。Peroxisome proliferator-activated receptor γ(PPARγ)はリガンド依存性転写因子であり、脂肪細胞分化のマスター遺伝子であることが明らかにされている。われわれは既に口腔癌細胞にPPARγが発現しており、そのリガンドが抗腫瘍活性を有していることを明らかにしている。そこで、本研究においては口腔癌細胞におけるPPARγの発現およびその合成リガンドの抗腫瘍の分子メカニズムにつき検討した。まず、唾液腺癌細胞では検索した全ての細胞において、PPARγの発現が認められ、合成リガンド処理によりその転写活性化能が確認された。一方、扁平上皮癌細胞ではPPARγの発現は一様ではなく、PPARγを発現している細胞を用いてもそのリガンド依存性転写活性化能を検出することはできなかった。しかしながら、合成リガンド特にtroglitazoneはPPARγの発現状態にかかわらず全ての口腔癌細胞の増殖を濃度依存的に抑制した。以上の結果より合成リガンドの抗腫瘍効果にはPPARγ非依存性のメカニズムが存在することが明らかとなった。次に、われわれはPPARγの転写活性化能が認められなかった扁平上皮癌細胞を用いて、合成リガンドによるPPARγ非依存性抗腫瘍活性のメカニズムの解析を行った。最初に、合成リガンド処理による細胞周期制御分子の発現変化を検索したところ、p27^<kip1>の蓄積とSkp2の発現低下が認められた。さらに、蛋白質の翻訳を制御するeIF-2αが合成リガンドによりリン酸化されることが明らかとなった。以上の結果より、合成リガンドによる細胞増殖抑制活性はPPARγを介することなくeIF-2αを活性化し、蛋白質合成を抑制することにより発揮される可能性が示唆された。われわれは既に口腔癌培養細胞におけるPPARγの発現様式およびその合成リガンドの抗腫瘍活性(in vitro)を明らかにしており、さらに合成リガンドのPPARγ非依存性の抗腫瘍活性についても報告した。そこで、本研究においてはヒト唾液腺癌細胞のヌードマウス背部皮下腫瘍モデルを用いて、PPARγ合成リガンドのin vivoにおける抗腫瘍活性とその分子メカニズムにつき検討した。まず、微小転移および浸潤能を正確に把握するためにヒト唾液腺癌培養細胞にgreen fluorescence protein (GFP)を導入したGFP安定発現細胞株をヌードマウス背部皮下に移植したのち、PPARγ合成リガンドtroglitazoneを腹腔内投与したところ、著明な腫瘍増殖抑制効果を示した。さらに、同ヌードマウス腫瘍よりtotal RNAを抽出し、マイクロアレイを用いてヒト全遺伝子の発現解析を行った。Troglitazone処理により約1,500種類の遺伝子の発現変化が認められた。その中には、p16、p27のような細胞周期停止に関与する分子やNBS1,BLM,RADなどのDNA修復に関与する分子等が含まれていた。さらに、機能未知遺伝子も多数含まれており、現在RNA interference技術を用いて機能解析を行っている。

一方、唾液腺癌に対する抗腫瘍活性はPPARγを介する経路を有し、Skp2合成低下に伴うp27Kip1の蓄積による細胞増殖抑制効果によるものであった。さらに、ヒト唾液腺癌細胞のヌードマウス背部皮下腫瘍におけるトログリタゾンの抗腫瘍効果は、ヒト全遺伝子型マイクロアレイを用いた結果、hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1)の転写活性抑制因子であるfactor inhibiting HIF-1 (FIH-1)の発現誘導に伴うvascular endothelial growthfactor (VEGF)の合成低下による血管新生阻害によるものであることが明らかとなった。また、DNAチェックポイント機構に関わる分子の関与も明らかとなった。最終的に口腔癌細胞の脂肪細胞への分化を観察することはできなかったが、放射線および化学療法に抵抗性を示し、著明な浸潤、転移能を有する難治性の唾液腺癌に対してトログリタゾンを用いた治療が有用である可能性が示唆された。
低温結晶中での炭化水素類の多光子励起と選択的反応の開発

1.低温結晶中にドープされた化学種の光学遷移においては、ホノンサイドバンドの寄与が減少し、シャープな吸収線が期待でき、この結果、物質選択的、同位体選択的、モード選択的な励起の可能性が生じる。また、低温の固体中では振動励起が非常に遅いことも期待され、特異な反応の可能性がある。本研究では、小分子をドープした希ガス結晶を作成し、赤外、近赤外領域での選択的励起の可能性と、以後の反応および振動緩和過程を明らかにし、その結果に基づき新規な反応プロセスの基盤を解明することを目的としている。小分子の低温固体中における励起と緩和の研究の対象として、酸素分子の詳細な検討を行った。すなわち、酸素分子をドープしたAr、Kr結晶を15K程度の極低温下に作製し、真空中に孤立させた。この結晶にKrFレーザー光を照射し、同時に結晶の紫外・可視吸収スペクトルを測定した。また高振動励起酸素分子から、電子励起状態への吸収スペクトルを測定し、スペクトル線の時間変化から、高振動励起状態の酸素の振動緩和の定量的な検討を行い、同時に、この吸収を用いて電子励起状態の酸素のポテンシャルを解析し、これら結晶中では、ケージ効果によりポテンシャルの形が影響されていることを示した。次いで、多原子分子として、H_2Sとフロン類を選び、Kr、Xe結晶中の単離状態を検討し、これら多原子分子を孤立させるには何万分の1程度の低濃度にする必要があることを明らかにした。これらの単離分子はKrFレーザーで解離できることを明らかにしたが、一方、赤外の多光子励起・解離は困難であると結論した。これは、固体中の多原子分子の振動緩和の速さ、赤外多光子励起に必要なエネルギーのマッチングの困難さと関係していると考えられる。低温結晶中にドープされた化学種の光学遷移においては、ホノンサイドバンドの寄与が減少し、シャープな吸収線が期待でき、この結果、物質選択的、同位体選択的、モード選択的な励起が可能性をもつ。本研究では、小分子を少量ドープした希ガス結晶を作成し、赤外、近赤外領域での同位体選択的、モード選択的励起の可能性と、以後の反応および振動緩和過程を明らかにし、その結果に基づき新規な反応プロセス、例えば、同位体分離の新規なプロセスの基盤を解明することを目的としている。小分子の低温固体中における励起と振動緩和の機構解明の一助として、酸素分子を対象として検討した。すなわち、酸素分子をドープしたAr結晶を15K程度の極低温下に作製し、新空中に孤立させた。その結果、高振動励起酸素分子から、電子励起状態への吸収スペクトルを測定することに成功した。スペクトル線の時間変化から、振動緩和は非常に遅い過程と考えられる結果を得た。現在この解析を継続している。15EA03:さらに3原子分子の一つであるOCSを選び、このAr結晶へのドープを試みた。赤外領域のスペクトルの観測によると、濃度が1/10000程度では、スペクトル線幅は不均一ブロードニングを起こしているが、さらに低濃度ではスペクトル線は狭くなり、ドープ分子を孤立させることが可能であると予想した。さらに、炭素の同位体シフトに対応した吸収スペクトルが認められ、基本的には同位体選択的な赤外レーザー励起ができることが判明した。

1.低温結晶中にドープされた化学種の光学遷移においては、ホノンサイドバンドの寄与が減少、シャープな吸収線が期待でき、この結果、物質選択的、同位体選択的、モード選択的な励起の可能性が生じる。また、低温の固体中では振動励起が非常に遅いことも期待され、特異な反応の可能性がある。本研究では、小分子をドープした希ガス結晶を作成し、赤外、近赤外領域での選択的励起の可能性と、以後の反応および振動緩和過程を明らかにし、その結果に基づき新規な反応プロセスの基盤を解明することを目的としている。2.小分子の低温固体中における励起と緩和の研究の対象として、酸素分子の詳細な検討を行った。すなわち、酸素分子をドープしたAr、Kr結晶を15K程度の極低温下に作製し、真空中に孤立させた。この結晶はKrFレーザー光を照射し、同時に結晶の紫外・可視吸収スペクトルを測定した。また高振動励起酸素分子から、電子励起状態への吸収スペクトルを測定し、スペクトル線の時間変化から、高振動励起状態の酸素の振動緩和の定量的な検討を行い、同時に、この吸収を用いて電子励起状態の酸素のポテンシャルを解析し、これら結晶中では、ケージ効果によりポテンシャルの形が影響されていることを示した。次いで、多原子分子として、H_2SとCHCIF_2を選び、Kr、Xe結晶中の単離状態を検討した。その結果、これら多原子分子を孤立して存在させるには何万分の1程度の低濃度にする必要があることがわかった。また、これらの分子はKrFレーザーでは解離できることが判明した。しかし、今までの検討では、赤外の多光子励起・解離は困難であると結論した。これは、固体中の分子の運動自由度と関係していると考えられる。
多値直交凝似雑音符号を用いた耐妨害伝送方式の研究

本研究は、M系列やGold系列などの符号よりも相関特性が優れた実数値の凝似雑音符号を開発し、耐妨害性、秘話性を従来よりも高めたスペクトラム拡散多重伝送方式の基礎を確立することを目的として、昭和62年度から昭和63年度までの2年間に亘って行なわれた。新しい符号とそれを用いたスペクトラム拡散通信方式は、この方面の技術者でも馴染みがないので、直接拡散方式に的をしぼって理論のほかに簡単な実験を行って説得性を持たせた。結論的には、局間于渉のない多重伝送の一方式が見出され、符号発生と相関演算にディジタル信号処理を採用すれば、ほぼ理論通りの性能が得られることが分かった。今後、専用DSPあるいはASICの開発が進展すれば、実用レートの実数符号によるスペクトラム拡散多重伝送が実現できると思われる。以下に、研究成果を項目毎に要約する。1.多重伝送のための実数直交凝以雑音符号の開発自己相関関数のサイドローブが0となる実数直交凝似雑音系列の一般式を与え、遅延差が0で直交し、かつ相互相関の絶対値が小さい素数長および2のべき乗長の系列の組の生成法を示した。2.スペクトラム拡散多重伝送方式の研究交信局の遅延時間が一定の範井内に分布しているとき、遅延差0で直交する系列のデューティ比を下げて、時分割・符号分割の無于渉のスペクトラム拡散多重伝送方式を提案した。同期時の電力利用効率はほぼ100%になる。3.実数多値直交凝似雑音符号のディジタル処理の研究気中超音波領域のパルス圧縮レーダシステムを構成し、ディジタル相関器の量子化雑音は処理利得によって抑圧されることを確認した。2のべき乗長の系列に対するFFTを介した相関処理でも丸め誤差は抑圧された。又、数論変換に適した系列も検討した。本研究は, M系列やGold系列などよりも相関特性の優れた実数値の擬似雑音符号を開発し,耐妨害性,秘話性を従来よりも一層高めたスペクトラム拡散多重伝送方法の基礎を確立することを目的としたものである.本研究は来年度も予定されているが,本年度の研究実績を以下に要約する.1.実数多値直交擬似雑音符号の開発実数直交擬似雑音系列の一般表現を奇関数の位相定数を有する余弦級数で与え,系列の絶対値,相互相関関数の絶対値の一般的な評価法を明確にした.長さNが素数の系列として, 2次剰余から導かれる2値, 3値, 5値の系列,単項式の位相定数から導かれる3N値の系列の組,長さNが合成数の系列として4値の等振幅系列などを生成する方法を明らかにした.3次単項式からの系列の絶対値と相互相関関数の絶対値がそれぞれ2, 2/√<N>以下であることを見出し,この性質を利用して,系列の絶対値と相互相関関数の絶対値が小さく,シフトOで直交する素数および2のべき乗の長さの系列の組を生成する方法を明らかにした.2.スペクトラム拡散多重伝送方式の研究交信局の遅延時間が一定の範囲内に分布しているとき,シフト0で直交する系列のデューティ比を下げて,遅延時間内を時分割多重し交信局で符号分割多重する,無干渉のスペクトラム拡散多重伝送方式を提案した.この方式は,完全に同期したとき周波数及び電力の利用効率がほぼ100%になる.実際の符号伝送のために系列の交流化の方法も示した.

現実にディジタル相関処理が適用できる例として,気中超音波領域のパルス圧縮レーダシステムを構成し,長さ127の系列に対する相関出力のサイドローブが-50dB以下となる結果を得て,実数多値直交擬似雑音系列による多重伝送方式の見通しが得られた.本研究は、M系列やGold系列などの符号よりも相関特性が優れた実数値の擬似雑音符号を開発し、耐妨害性、秘話性を従来よりも高めたスペクトラム拡散多重伝送方式の基礎を確立することを目的として、昭和62年度から最終年度の本年度まで行なわれた。前年度は、実数多値符号の構成法と、それを用いた時分割・符号分割スペクトラム拡散多重伝送方式の基本構造を与え、相関検出の基礎実験を行なった。本年度は、これらの総括を行ない、更にディジタル相関処理を効率的に実行するために数論変換を導入した新たな展開を試みた。以下に、本年度の研究実績を要約する。1.実数多値符号を用いたスペクトラム拡散多重伝送方式の総括伝送符号用の系列として着目すべきファクタは、系列の長さN、多値数、値域、同一長の異なる系列の数、系列組の相互相関関数、長さNの数論的構造などである。昼間干渉のない時分割・符号分割多重伝送方式が理論的に構成可能であり、長さが2のべき乗で系列自身および相互相関の絶対値が小さく、系列組が遅延差0で直交系を成すような系列を、この方式のために開発した。ディジタル信号処理における丸め誤差、量子化雑音はガウス雑音と同様に、処理利得によって抑圧される。システムの実現は、専用DSP或いはASICの性能の向上に依存する。2.多値直交擬似雑音符号に関する相関技術の新たな展開実数直交擬似雑音系列の応用として、スペクトラム拡散通信方式だけでなく、レーダ、システムの動特性測定、信号のスクランブル伝送、データの暗号化伝送などに応用できることを示した。互いの内容を深めるために、これらの応用研究を手掛けたい。ディジタル信号処理の効率化をはかるために、有限体上の多値直交擬似雑音系列を導入したが、上記の各種応用に対しては誤差などの検討課題が残された。
白亜系赤色岩のキャラクタリゼーション-東アジアと九州の比較堆積学-

赤色を呈する地層は世界各地において認められ、これまでにも堆積学的、地球化学的に数多くの研究が行われてきた.特に乾燥砂漠気候、高温多湿気候などの古気候と、陸域河川での酸化環境などの堆積環境との成因的関連性が注目されている.しかしその赤色化過程には未だに明確にされていない点も多い.本研究では九州とその周辺地域に分布する白亜系赤色岩の堆積学的、地球化学的キャラクタリゼーションを基に、その地質学的性質と成因を明らかにした.また研究代表者が所有する香港、タイなど東アジア各地の白亜系赤色岩試料についても同様の検討を行い、その特徴を明らかにすると共に、文献調査によってその地質学的背景を考察した.九州各地域に分布する赤色岩は化石・岩相上の証拠から陸成ないし汽水成とみなされる地層中に含まれ、色彩境界は層理面と平行で赤色化は基本的には堆積成と考えられる.また赤色岩・非赤色岩は共に深成岩、変成岩などからの砕屑物の供給を受けており、赤色を呈するか否かは基質部を充填する微粒の赤鉄鉱の有無によることが明らかになった.赤鉄鉱の生成には後背地の基盤岩からの鉄分の供給と、有機物に乏しい地表ないしその近くの酸化的堆積環境が重要な役割を果たしたものと推定される.東アジア、特に中国とインドシナの白亜系赤色岩の生成に大きな役割を果たしたと考えられる蒸発乾燥気候は九州の赤色岩形成には重要な影響は及ぼさなかったものと推定される.このことは九州とアジア諸地域の白亜紀における地質環境の差異を示すものである.今回の研究成果を基に、九州中・北部に数多く見られる装飾古墳の壁画顔料についても予察的に地質学的、考古学的考察を行った.赤色を呈する地層は世界各地において認められ、これまでにも堆積学的、地球化学的に数多くの研究が行われてきた.特に乾燥砂漠気候、高温多湿気候などの古気候と、陸域河川での酸化環境などの堆積環境との成因的関連性が注目されている.しかしその赤色化過程には未だに明確にされていない点も多い.本研究では九州とその周辺地域に分布する白亜系赤色岩の堆積学的、地球化学的キャラクタリゼーションを基に、その地質学的性質と成因を明らかにした.また研究代表者が所有する香港、タイなど東アジア各地の白亜系赤色岩試料についても同様の検討を行い、その特徴を明らかにすると共に、文献調査によってその地質学的背景を考察した.九州各地域に分布する赤色岩は化石・岩相上の証拠から陸成ないし汽水成とみなされる地層中に含まれ、色彩境界は層理面と平行で赤色化は基本的には堆積成と考えられる.また赤色岩・非赤色岩は共に深成岩、変成岩などからの砕屑物の供給を受けており、赤色を呈するか否かは基質部を充填する微粒の赤鉄鉱の有無によることが明らかになった.赤鉄鉱の生成には後背地の基盤岩からの鉄分の供給と、有機物に乏しい地表ないしその近くの酸化的堆積環境が重要な役割を果たしたものと推定される.東アジア、特に中国とインドシナの白亜系赤色岩の生成に大きな役割を果たしたと考えられる蒸発乾燥気候は九州の赤色岩形成には重要な影響は及ぼさなかったものと推定される.このことは九州とアジア諸地域の白亜紀における地質環境の差異を示すものである.今回の研究成果を基に、九州中・北部に数多く見られる装飾古墳の壁画顔料についても予察的に地質学的、考古学的考察を行った.九州とその近接地域の、陸成層とみなされる白亜系の中にはしばしば特徴的な色彩を持つ赤色岩が含まれている.それらは岩相や地質時代の点から中国、韓国、インドシナなど東アジア各地の白亜系中の赤色岩と類似の性質を持つものと考えられるが、それらについて詳しく研究した例はない.初年度の6年度は熊本、大分両県下の白亜系(御船層群、御所浦層群、大野川層群)分布地域で地質調査と試料採取を行った.その結果、赤色岩は非赤色岩を密接に伴いながら各地域で特定の層準に含まれることが明らかになった.それは従来、化石の証拠から明らかな海成層と認められた地層を除く層準である.また顕微鏡及びX線回折による堆積岩岩石学的、鉱物学的研究によって、赤色岩、非赤色岩は共に同種類の源岩から供給された砕屑物質から構成されること、赤色を呈するか否かは基質部を充填する微粒の赤鉄鉱の有無によることが明らかになった.礫岩の礫組成や砂岩の岩片組成から源岩として平成岩、火成岩、古期の堆積岩など諸種の岩石が考えられ、これらに起源を持つ鉄成分が適当な環境下で赤色原因物質である赤鉄鉱を形成したものと推定される.これまでの研究で赤色岩の分布、非赤色岩との肉眼的・顕微鏡的関係、鉱物組成、供給源岩、などについての基礎的資料を得ることができ、次年度以降の九州及び東アジアの白亜系赤色岩についての考察にとって重要な成果が得られたものと考えている.赤色岩の成因の考察にとって化学組成の検討は基本的に重要で、この点については次年度以降詳細な検討を行いたいと考えている.赤色を呈する地層は世界各地において認められ、これまでにも堆積学的、地球化学的に数多くの研究が行われてきた.特に乾燥砂漠気候、高温多湿気候などの古気候と、陸域河川での酸化環境などの堆積環境との成因的関連性が注目されている.しかしその赤色化過程には未だに明確にされていない点も多い、九州とその近接地域の白亜系もしばしば赤色岩層を挟在するが、その検討はあまり進んでいない.

平成7年度は前年度に引き続き九州中部に分布する白亜系赤色岩について地質調査を行い、赤色岩の産状を検討すると共に、試料採取を行った.その結果、各地域において赤色岩は非赤色岩と密接に伴いながら、化石・岩相上の証拠から陸成ないし汽水成とみなされる地層中に含まれること、色彩境界は層理面と平行で赤色化は基本的には堆積成と考えられること、が明らかなった.また採取試料についての顕微鏡、X線、化学分析などによる検討から、赤色岩・非赤色岩は共に深成岩、変成岩などからの砕屑物の供給を受けており、赤色を呈するか否かは基質部を充填する微粒の赤鉄鉱の有無によることが明らかになった.赤鉄鉱の生成には後背地の基盤岩からの鉄分の供給と、有機物に乏しい地表ないしその近くの酸化的堆積環境が重要な役割を果たしたものと推定される.これまでの研究で赤色岩の分布、鉱物組成、化学組織などについての資料を得ることができ、赤色岩生成過程の概要を知ることができた.次年度(最終年度)の東アジアを含めた白亜系赤色岩形成の総合的考案にとって重要な成果が得られたものと考えられる.赤色を呈する地層は世界各地において認められ、これまでにも堆積学的、地球化学的に数多くの研究が行われてきた.特に乾燥砂漠気候、高温多湿気候などの古気候と、陸域河川での酸化環境などの堆積環境との成因的関連性が注目されている.しかしその赤色化過程には未だに明確にされていない点も多い.九州とその近接地域の白亜系もしばしば赤色岩層を挟在するが、その検討はあまり進んでいない.平成8年度は本研究の最終年度として、前年度までに引き続き九州中部に分布する白亜系赤色岩についての補足的調査と顕微鏡、X線、化学分析などによる室内研究を進め、得られたデータに基づいて総括的考察を行った.各地域においては赤色岩は化石・岩相上の証拠から陸成ないし汽水成とみなされる地層中に含まれ、色彩境界は層理面と平行で赤色化は基本的には堆積成と考えられる.また赤色岩・非赤色岩は共に深成岩、変成岩などからの砕屑物の供給を受けており、赤色を呈するか否かは基質部を充填する微粒の赤鉄鉱の有無によることが明らかになった.赤鉄鉱の生成には後背地の基盤岩からの鉄分の供給と、有機物に乏しい地表ないしその近くの酸化的堆積環境が重要な役割を果たしたものと推定される.東アジア、特に中国とインドシナの白亜系赤色岩の生成に大きな役割を果たしたと考えられる蒸発乾燥気候は九州の赤色岩形成には重要な影響は及ぼさなかったものと推定される.このことは九州とアジア諸地域の白亜紀における地質環境の差異を示すものである.
白金-ゲルマニウム結合を有する遷移金属錯体の動的挙動研究

種々のビス(トリアリール置換ゲルミル)白金錯体を、ジクロロ白金錯体に二等量のトリアリールゲルミルリチウムを作用させ、対応するビス(トリアリールゲルミル)白金錯体を合成した。錯体の同定は各種スペクトルで行った。トリフェニル置換ゲルミル白金錯体のシス体、トランス体、o-トリル置換白金錯体、m-トリル置換ゲルミル白金錯体のトランス体はX-線結晶解析で最終的に構造を確認した。合成したビス(トリアリール置換ゲルミル)白金錯体は置換基の種類により色々な反応様式を示した。ゲルマニウム上の置換基がプェニル基およびm-トリル基の場合は、トランス体を光照射することにより対応するシス体を定量的に得た。得られたシス体は穏やかな条件で徐々にトランス体に異性化する。フェニル置換ゲルミル白金錯体のトランス体を長時間加熱すると、ジフェニルゲルミレンを放出し、トランス-ジフェニル白金錯体が生じる。ただし、m-トリル置換ゲルミル白金錯体のトランス体は安定であった。O-トリル置換白金錯体のトランス体を加熱および光照射すると、o-トリル基のベンジル位の炭素が白金と結合した環状ゲルミル白金錯体がヒドロゲルマンの遊離に伴い定量的に生成した。ジクロロ白金錯体をp-トリルゲルミルリチウムで低温で処理すると、シス体とトランス体が3:7の割り合いで生じる。温度を室温まで上昇させると、還元的生成物であるジゲルマンのみが定量的に生じる。この還元的脱離機構を明らかにするため、経時変化、配位子の添加効果、および濃度効果を検討し、トランス体からの還元的脱離が起きている可能性を指摘した。ビス(トリフェニルゲルミル)(第3級ホスフィン)白金錯体の動的挙動研究の結果を踏まえて、ビス(トリトリルゲルミル)(第3級ホスフィン)白金錯体の合成、構造、および反応について研究した。ビス(トリトリルゲルミル)白金錯体の合成は、シス-白金ジクロロ錯体に対応するトリトリルゲルミルリチウムを作用させることにより行った。合成したビス(トリ(m-トリル)ゲルミル)白金錯体はトランス体が安定であり、その構造をX-線結晶構造解析装置で決定した。安定なトランス体を光照射すると、対応するシス体を得ることができた。シス体およびトランス体の間で熱、光異性化反応をいろいろな条件で行い、この異性化の機構を活性化パラメーター、配位子添加効果、および計算化学により議論した。熱異性化はゲルミル白金錯体の構造のねじれによる起きるという従来にない全く新しい機構を提出した。また光異性化においても錯体の励起状態のねじれ構造が重要であることを明らかにした。さらに、合成したビス(トリ(o-トリル)ゲルミル)白金錯体はトランス体が安定であり、その構造をX-線結晶構造解析装置で決定した。この錯体ではトランス体およびシス体の問での熱・光異性化は観測されず、トランス体からのオルトメタル化のみが生じた。同時に水素化ゲルマンも生じた。オルトメタル化の機購についても計算機化学を併用して議論した。最後に白金ジクロロ錯体にトリ(p-トリルゲルミル)リチウム作用させ、常法にしたがい処理するとジゲルマンが定量的に生じた。この反応を-40°Cで行うと、シス体:トランス体が3:7の比で生じた。この錯体を室温に戻すとジゲルマンが生じる。配位子の添加効果により還元的脱離の機構を検討した。十分な実験の必要があるが、還元的脱離はシス体よりトランス体が優先するという驚くべき結果が得られた。
格子暗号の大規模解読実験による安全性解析

本研究では,次世代公開鍵暗号方式として注目されている格子暗号の大規模解読実験による安全性の解析を行い,格子アルゴリズムの改良と格子暗号方式安全性評価に関する研究業績が挙げられる.まずは,報告者の改良した格子アルゴリズムLLLを用いて,格子暗号解読で最も使われている格子アルゴリズムBKZを高速実装で最大50%の時間短縮で改良した.本研究結果は査読付国際会議ACISP2018に採録された.また,格子暗号におけるLWEベース暗号を実用化するために,最適なパラメータの評価は最も重要な課題となっている.報告者は従来研究で提案したProgressive BKZアルゴリズムと埋込手法を用いて,LWE問題の理論的困難性を評価したと共に,実験的に“LWE Challenge"インスタンスまでの世界記録を達成した.本研究結果をまとめた論文が査読付国際会議ICICS2017に採録され,フルバーションが電子情報通信学会論文誌に受理された.また,LWE問題に対するhalf-twisted埋込と呼ばれる新しい解析手法を提案し,査読付国際会議IWSEC2018に採録され,最優秀学生論文賞を受賞した.さらに,報告者は海外研究者と共同研究して格子ベース鍵交換方式を提案した.2012年にアメリカの暗号研究者Dingらより世界初のLWEベース鍵交換方式を提案した.しかし,元の方式は安全性証明には不備があり,かつ最適なパラメータは選出できなかったため,実用には至ってない.報告者は本鍵交換方式の証明可能安全性を示し,実用的パラメータを選出した.本研究結果をまとめた論文が査読付国際会議ACNS 2019に採録された.その他,格子問題のGACDの困難性を評価した論文は査読付国際会議ICISCE2018に採録された.以上,報告者はDC2の研究計画通りに実行し,暗号業界に貢献できる優れた研究業績を残したと考えられる.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は格子暗号の大規模解読実験による安全性解析を中心に、1.格子簡約アルゴリズムの研究と2.格子ベース暗号方式の構成と安全性評価を行ってきた。1.格子暗号の安全性解析とは、安全性を代表的な数学的問題の困難性を評価し、暗号の現実応用には欠かせない重要な一環である。格子簡約アルゴリズムLLLとBKZは格子暗号の最短ベクトル問題の解決に有力なツールである。1.1LLLアルゴリズムのパフォーマンスを、Sandpileモデルを用いて解明した。120次元までおよそ5千例をサンプルしてクラスタにて並列で大規模実験で検証した。1.2LLLアルゴリズムにとって難しい格子基底ベクトルは、互いに60°に近い構造を持つことを解明した。本結果は査読付き国際会議IWSEC2017に採録された。1.3並べ替え手法を用いてBKZアルゴリズムに対して実行時間を約半分短縮できた。成果は査読付き国際会議ACISP2018に採録された。2.アメリカ国立標準技術研究所(NIST)は次世代暗号の標準化に向け、耐量子暗号の候補方式を募集した。2.1我々はRing-LWEベースの鍵交換方式「Ding Key Exchange」をNISTに提案した。特にAES-128/196/256ビット安全のパラメーターを評価した。本成果は国内シンポジウムSCIS2018に発表済、査読付き国際会議CRYPTO2018に投稿した。2.2ドイツダルムシュタット工科大学が主催するLWEコンテストの記録を用い、シミュレーターと埋め込み手法を用いてLWE問題の困難性を評価した。本成果は査読付き国際会議ICICS2018に採録済、電子情報通信学会論文誌に投稿した。2.3 2016年にBaiらはSparse手法を用いて埋め込み手法の改良ができた。我々は本結果は成功率が低いことを実験的に示した。成果を査読付き国際会議ISPEC2018に投稿した。本研究は、LWE問題に基づく格子暗号を実用化するための基礎的な研究である。LWE問題の大規模な解読実験を通して、パラメータの選択や将来に渡り安全な期間について、計算機実験に基づいた安全パラメータを与えることができる。現在までの研究では、実験的にはBKZアルゴリズムの改良、および計算機実験を通してLWE問題の困難性を見積もることができた。更にRing-LWEベースの暗号方式の開発・評価に参加し、アメリカ国立標準技術研究所(NIST)の次世代暗号方式の標準化に候補として提案した。今年度の研究結果も様々な査読付き国際会議に投稿したり、採録されて発表したりすることにより、当初の計画以上に進展していると考える。本研究では,次世代公開鍵暗号方式として注目されている格子暗号の大規模解読実験による安全性の解析を行い,格子アルゴリズムの改良と格子暗号方式安全性評価に関する研究業績が挙げられる.まずは,報告者の改良した格子アルゴリズムLLLを用いて,格子暗号解読で最も使われている格子アルゴリズムBKZを高速実装で最大50%の時間短縮で改良した.本研究結果は査読付国際会議ACISP2018に採録された.また,格子暗号におけるLWEベース暗号を実用化するために,最適なパラメータの評価は最も重要な課題となっている.報告者は従来研究で提案したProgressive BKZアルゴリズムと埋込手法を用いて,LWE問題の理論的困難性を評価したと共に,実験的に“LWE Challenge"インスタンスまでの世界記録を達成した.本研究結果をまとめた論文が査読付国際会議ICICS2017に採録され,フルバーションが電子情報通信学会論文誌に受理された.

また,LWE問題に対するhalf-twisted埋込と呼ばれる新しい解析手法を提案し,査読付国際会議IWSEC2018に採録され,最優秀学生論文賞を受賞した.さらに,報告者は海外研究者と共同研究して格子ベース鍵交換方式を提案した.2012年にアメリカの暗号研究者Dingらより世界初のLWEベース鍵交換方式を提案した.しかし,元の方式は安全性証明には不備があり,かつ最適なパラメータは選出できなかったため,実用には至ってない.報告者は本鍵交換方式の証明可能安全性を示し,実用的パラメータを選出した.本研究結果をまとめた論文が査読付国際会議ACNS 2019に採録された.その他,格子問題のGACDの困難性を評価した論文は査読付国際会議ICISCE2018に採録された.以上,報告者はDC2の研究計画通りに実行し,暗号業界に貢献できる優れた研究業績を残したと考えられる.今後の推進方策は下記の2点を考える。1、Deep LLLはLLLアルゴリズムの変種として幅広く研究されている。これからProgressive BKZアルゴリズムのサブルーチンとしてDeep LLLを入替える方法を研究する予定。2、ドイツダルムシュタット工科大学が主催する暗号解読コンテストLWE Challengeにおける高い次元のLWE問題を計算するなどの大規模解読実験を行い、得られたデータを基に、NISTに提案したDing Key Exchange方式の安全性のより精密な評価を与える。これは、実験にかけた格子暗号方式に対して将来的に実用出来るようなAES-128ビットセキュリティレベルに応じる格子の次元を具体的に与えるなど、実用に貢献できるものを論文として暗号のジャーナルにおいて公表する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
X線非弾性散乱による下部マントル圧力条件での苦鉄ケイ酸塩鉱物の弾性波速度の決定

Spring-8の高分解能X線非弾性散乱ビームラインBL35XUにおいて、高分解能X線非弾性散乱法による弾性波速度および弾性定数の精密決定法を、測定法と解析法の両方の観点で、開発した。得られたデータをクリストッフェルの式を用いて解析することにより、常圧において酸化マグネシウム単結晶の体積弾性率を0.3%の精度で決定した。また、X線非弾性散乱用の高圧セルの開発や試料加工・圧媒体の開発などを行い、高圧下での測定にも成功した。本年度においては、MgO(ペリクレイス)単結晶を試料としたX線非弾性散乱測定を常圧で行った。また、これらのデータを解析し弾性波速度を精密に決定するためのプログラムの開発も行った。その結果として得られた弾性定数は文献値と非常に良い一致を示した。また、これまでに同手法によって行われた決定精度は数パーセント以上の誤差を含んでいたが、本研究においては、SPring-8のBL35XUで利用できる12アナライザーを有するX線非弾性スペクトロメータを使用することにより、常圧ではあるものの、1%以下の精度で決定することができた。この結果については論文にまとめ、現在投稿中である。加えて、鉄を含んだMgO(フェロペリクレイス)単結晶の合成を行い、この試料について常圧での測定を行った。得られた弾性定数は、文献値よりも小さい値を示した。この理由として三価の鉄が存在することによる空孔の影響が考えられるため、今後価数の推定を行う予定である。また、X線非弾性散乱用のダイヤモンドアンビルセル型高圧発生装置と圧力媒体としてネオンガスを用いることにより、24万気圧の圧力条件において鉄を含むMgOに対する測定を行い、X線非弾性散乱スペクトルを得た。非弾性散乱のピークは、すべてではないが、十分強く、現在解析を行っている。今後は、更に高い圧力条件での測定を行う。また、フェロペリクレイスだけではなく、ケイ酸塩鉱物を試料とした測定も行う予定である。高分解能X線非弾性散乱法は、極限条件下にある光学的に不透明な物質に対する弾性波速度決定法として注目されている手法である。本研究においては、Spring-8の高分解能X線非弾性散乱ビームラインBL35XUを使用した、高分解能X線非弾性散乱法による弾性波速度、および弾性定数の精密決定法を、測定法と解析法の両方の観点において、開発した。分光結晶アレイを用いて、逆格子空間内の多数の点においてフォノンのエネルギーを測定し、得られたデータをクリストッフェルの式を用いて解析することにより、常圧において酸化マグネシウム単結晶の体積弾性率を0.3%の精度で決定することができた。この測定法および解析法は、試料の状態によらないため、原理的には下部マントルの温度圧力条件に置かれた単結晶試料に対しても適用することが可能である。また、この手法を高圧力下にある単結晶に適用させるため、単結晶の合成・加工や適切な圧力媒体の探求などを行った。その結果、現時点ではフェロペリクレイスの単結晶に対して下部マントル条件に対応する複数の圧力条件において弾性波速度の測定を完了した。含鉄ケイ酸塩ペロブスカイトは研究対象のひとつであったが、十分な強度の非弾性散乱が得られなかった。それは結晶構造の対称性の低さに由来するものであると考えている。そのため弾性定数の決定を行うことができなかった。近く予定されているビームラインのアップグレードが完了すれば、入射X線強度が増大するので、測定が可能となるであろうと期待される。