hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
モデルラット作製に利用可能な新規人工染色体ベクターの開発

本研究の目的は、巨大な遺伝子(群)を搭載できるラット人工染色体(Rat Artificial Chromosome:RAC)ベクターを構築し、近年樹立されたラットES細胞あるいはラットiPS細胞を用いて、ヒト型モデルラット作製を行うことである。前年度は、ラット4番染色体上に薬剤耐性遺伝子を搭載したラットES細胞とマウスA9細胞の細胞融合を行い、ラット4番染色体を保持しているマウスA9細胞を3クローン取得した。そのうち、1クローンを用いて、チャイニーズハムスター(CHO-K1)細胞へと微小核融合を行ったところ、正常なラット4番染色体を保持した株が7クローン取得できた。次に、ラット4番染色体を保持したCHO-K1細胞1クローンを用いてニワトリB前駆(DT40)細胞へ微小核融合を行った結果、正常なラット4番染色体を保持したDT40細胞を2クローン獲得できた。平成30年度は、DT40細胞内においてラット4番染色体を改変する為に、2種類の染色体改変用ベクターを構築した。まず、テロメアの配列を用いてラット4番染色体を切断するテロメアトランケーション用ベクターの構築、次にloxPサイトをラット4番染色体に挿入するloxP挿入ベクターを構築した。ラットの4番染色体配列情報は、自分が保持しているラット細胞の配列と必ずしも一致しない為、予期せぬ制限酵素配列が出現したが、配列をウォーキングシークエンスする事で正しい情報を得た。次に、構築したテロメアトランケーション用のベクター(薬剤耐性遺伝子を搭載)を、前年度獲得したラット4番染色体保持DT40細胞へ導入した。薬剤選択を行ったところ、耐性クローンが10クローン獲得でき、FISH解析を行った結果、すべてのクローンにおいて4番染色体が任意の箇所で切断されていた。今後は、さらにloxPサイトの導入を行い、RACベクターを完成させたい。本研究の目的は、巨大な遺伝子(群)を搭載できるラット人工染色体(Rat Artificial Chromosome:RAC)ベクターを構築し、近年樹立されたラットES細胞を用いて、ヒト型モデルラット作製を行うことである。H28年度は、RACベクターの構築に着手した。まず、ラット胚性繊維芽細胞に3因子を導入しiPS誘導を行い、ラットiPS細胞を樹立した。次に、樹立した7ラインのラットiPS細胞に対して、薬剤耐性遺伝子とGFP(緑色蛍光)遺伝子をランダム導入し、合計79クローンのGFP陽性iPS細胞を獲得した。そのうち、強い緑色蛍光を示し、且つ細胞形態が良い13クローンについて染色体解析を行い核型が正常かどうかを確認した。その結果、12クローンのラットiPS細胞が正常核型であった。これにより、ラットiPS細胞にGFP遺伝子と薬剤選択マーカーが導入された。次のステップとして、上記で得られたうちの5クローンのラットiPS(GFP遺伝子、薬剤選択マーカー導入)細胞を用い、マウスA9細胞と細胞融合を行った。その後、薬剤選択することで、ラット染色体を保持するマウスA9細胞を合計18クローン取得した。GFP(緑色蛍光)陽性は2クローンのみであり、マルチカラー染色体解析を行ったところ、どちらのクローンもラットの4番染色体を保持している事が分かった。ラットの4番染色体は、末端動原体染色体(短腕が反復配列とテロメア配列のみで構成された染色体)であり、短腕部分に遺伝子がないので改変する必要がない。次に、得られたラット4番染色体保持A9細胞を、安定した染色体改変が可能なDT40細胞へ微小核融合を行った。しかし、薬剤選択下でラット4番染色体保持DT40細胞を取得する事が出来なかった。今後はラットES細胞を用いてマウスA9細胞と細胞融合を行う予定である。1ラットiPS細胞への薬剤耐性遺伝子マーカーのランダム導入、2染色体導入効率の高いマウスA9細胞とラットiPS細胞の細胞融合(=薬剤耐性遺伝子マーカーを導入したラット染色体を保持するA9細胞の取得)、3染色体解析による、薬剤耐性遺伝子導入ラット染色体の同定及び選択、4微小核誘導法による、相同組み換え頻度の高いニワトリB前駆(DT40)細胞への導入、以上の4ステップまで進める事ができた。しかし、予期せぬ事にDT40細胞への導入が難しく、ラット染色体保持DT40細胞が取得できない状況である。今後は、ラットiPS細胞では無く、ラットES細胞を用いて、ステップ2染色体導入効率の高いマウスA9細胞とラットES細胞の細胞融合(=薬剤耐性遺伝子マーカーを導入したラット染色体を保持するA9細胞の取得)から行う予定である。前年度はラット胚性繊維芽細胞をiPS細胞へと誘導し、RACベクターの作製を試みた。薬剤耐性遺伝子とGFP(緑色蛍光)遺伝子の搭載、ラット4番染色体を保持したマウスA9細胞の取得には成功した。ラット4番染色体は末端動原体染色体(短腕が反復配列とテロメア配列のみで構成された染色体)であり、短腕部分に遺伝子が無く、遺伝子を除去する工程を省略できるので都合が良い。しかし、ラット4番染色体を安定した染色体改変が可能なニワトリB前駆(DT40)細胞へ導入する事が出来なかった。そこで、平成29年度は、ラットES細胞を用いたRACベクターの構築を試みた。ラット4番染色体上に薬剤耐性遺伝子を搭載したラットES細胞とマウスA9細胞の細胞融合を行った。

その結果、ラット4番染色体を保持しているマウスA9細胞を3クローン取得した。そのうち、ラット4番染色体の保持率が高かったA9細胞1クローンを用いて、チャイニーズハムスター(CHO-K1)細胞へと微小核融合を行ったところ、正常なラット4番染色体を保持し、かつ染色体保持率も高い株が7クローン取得できた。次に、ラット4番染色体を保持したCHO-K1細胞1クローンを用いてニワトリB前駆(DT40)細胞へ微小核融合を行った結果、正常なラット4番染色体を保持したDT40細胞を2クローン獲得できた。今後は、染色体改変ベクターを用いて、DT40細胞内でラット4番染色体を改変し、RACベクターを構築していく予定である。1ラット4番染色体に薬剤耐性遺伝子を導入したラットES細胞とマウスA9細胞の細胞融合(ラット4番染色体を保持したマウスA9細胞の取得)2微小核細胞融合法を用いて、ラット4番染色体をマウスA9細胞から染色体導入効率の高いチャイニーズハムスター(CHO-K1)細胞へ導入(ラット4番染色体を保持したCHO-K1細胞の取得)3微小核細胞融合法を用いて、ラット4番染色体をCHO-K1細胞から相同組み換え頻度の高いニワトリ前駆(DT40)細胞へ導入(ラット4番染色体を保持したDT40細胞の取得)4染色体改変ベクターの作製に着手前年度は、予期せぬ事に3のニワトリ前駆(DT40)細胞への導入が出来なかった。しかし、平成29年度には、ラットES細胞やCHO-K1細胞を用いる事で、このボトルネックを回避し、ステップを順調に進める事が出来た。本研究の目的は、巨大な遺伝子(群)を搭載できるラット人工染色体(Rat Artificial Chromosome:RAC)ベクターを構築し、近年樹立されたラットES細胞あるいはラットiPS細胞を用いて、ヒト型モデルラット作製を行うことである。前年度は、ラット4番染色体上に薬剤耐性遺伝子を搭載したラットES細胞とマウスA9細胞の細胞融合を行い、ラット4番染色体を保持しているマウスA9細胞を3クローン取得した。そのうち、1クローンを用いて、チャイニーズハムスター(CHO-K1)細胞へと微小核融合を行ったところ、正常なラット4番染色体を保持した株が7クローン取得できた。平成30年度は、DT40細胞内においてラット4番染色体を改変する為に、2種類の染色体改変用ベクターを構築した。まず、テロメアの配列を用いてラット4番染色体を切断するテロメアトランケーション用ベクターの構築、次にloxPサイトをラット4番染色体に挿入するloxP挿入ベクターを構築した。ラットの4番染色体配列情報は、自分が保持しているラット細胞の配列と必ずしも一致しない為、予期せぬ制限酵素配列が出現したが、配列をウォーキングシークエンスする事で正しい情報を得た。次に、構築したテロメアトランケーション用のベクター(薬剤耐性遺伝子を搭載)を、前年度獲得したラット4番染色体保持DT40細胞へ導入した。
Bi系酸化物高温超伝導体薄膜を用いた固有接合デバイスに関する研究

Bi系酸化物高温超伝導体(BSCCO)は異方性が強く,固有接合の研究においては主にその単結晶が用いられている。しかし,応用を考えた場合,薄膜での実現が望ましい。この材料の良質な薄膜の作製は難しいが,我々は高品質なBSCCO薄膜を作製する技術を開発し,高温相ではas-grownで臨界温度Tcが100Kを越す薄膜を得ている。本研究では,この高品質BSCCO薄膜作製技術に基づき,低温相(Bi2212)の薄膜による固有接合についてその作製技術および接合特性の向上を目指してプロセス技術等の検討を行った。得られた知見を以下に述べる。1.固有接合作製技術の向上についての検討:二段階熱処理(高温・酸素中および低温・窒素中)により粒塊拡大とドープ量制御を行ったBi2212薄膜の表面を加工し,固有接合となる10mm□のメサを形成し,その作製条件および熱処理条件と接合特性との関係を調べた。電流-電圧特性にヒステリシスと電圧のとびが観測されるための低温熱処理時間を求めたところ,熱処理温度500°Cの場合は12時間程度以上必要であったが,600°Cの場合は3時間以上,700°Cの場合は1時間以上であった。一方,低温熱処理の温度とともに表面の荒れも速く進むことが確認された。低温熱処理は,表面の荒れと処理時間を考慮して主に600°Cで行うこととした。メサ高さの低いものではギャップ電圧が観測されることもわかった。2.固有接合特性向上についての検討:より明瞭な特性が得られるように,さらに小さいメサの作製を試みた。5mm□のメサ(高さ約40nm)を用いて測定した電流-電圧特性において,明瞭な電圧のとびとヒステリシスが観測され,単結晶的な試料が得られたものと考えられた。
健常児における言語機能形成研究に基づく障害児言語指導の発達心理学的研究

障害児、とくに聴覚障害児と口蓋裂児について、言語発達の過程を、健常児の言語発達の過程との比較において、検討した。健常児の場合、生まれて最初の12年の間に、親とのかかわりをとおして、親や自分に対する情動的認知を発達させ、また、自分の手や身体を使って外界に働きかけることをとおして、外界の物についての動作的認知を発達させる。そして、このような情動的・動作的認知の発達を基盤にして、ことばを発達させる。聴覚障害児の場合も口蓋裂児の場合も、親や先生といっしょに、戸外や室内で楽しく遊ぶようにした。戸外では、犬と遊んだり、ちょうちょを追いかけたり、行き来する自動車を道ばたや歩道橋の上からじっとながめたりした。室内では、男児は主に玩具の自動車を使って、戸外で経験した自動車の行き来や駐停車の様子を再現し、女児は主に、ままごと遊びの玩具を使って、日常生活の料理や食事の様子を再現して遊んだ。このような、戸外では身体をいっぱい使い、室内では玩具を使って〓〓遊びをすることにより、子どもは、親や先生や自分に対する情動的認知を発達させ、また、戸外での動物との遊びや室内での玩具を使う遊びをすることにより、外界の物に対する動作的認知を発達させた。そして、このような情動的・動作的認知の発達を基盤にして、ことばを使い始め、さらにことばを発達させていった。従来の障害児に対する言語指導としては、絵カードなどの教材を使ってことばを条件づけ的に訓練することが多かった。それに対して、われわれは、健常児における言語発達の研究をもとにして、どのような障害をもつ子どもであっても、まず、ひとりの子どもとして、健常児と同じような生活経験をさせることにより、まず、情動的・動作的認知を発達させ、それを基盤として、言語を発達させてきたのである。
銅チオラートクラスターの生物無機化学

メタロチオネインは低分子量で異常に多くのシステインを含むタンパク質で、種々の金属イオンを取り込み複雑なクラスターを生成することが知られている。本研究は、生理学的に重要な銅結合メタロチオネイン及びその類縁体である銀、金置換体のクラスター構造の解明を最終的な目的としている。2.メタロチオネインの単離・精製法の検討を行った。このタンパク質は分子量が2600と異常に小さいためその精製は現在のところうまくいっていない。3.AMT1に関しては、原子吸光および質量分析により4つの銅と1つの亜鉛が結合していることが明らかとなった。さらに完全なAMT1でないとDNAに結合できないことがEMSAにより明らかとなった。4.得られたモデル錯体の分光学的方法の検討を行った。吸収スペクトルに関しては2配位はMLCTが220250nmであるのに対し、3配位では約280nmに長波長シフトした。化学発光スペクトルでは配位モードの違いを観測できなかった。M(Cu,Ag)-S伸縮振動の帰属をFar-IR及びラマンにより行い、結合距離の違いを反映するスペクトルが得られた。5.銀チオラート錯体に関して、^<109>Ag-NMRの測定を行い、配位様式の違いを反映するスペクトルが観測できた。上記のように、銅及び銀1価チオラートクラスターに関する数多くの知見を得ることができた。2.赤パンカビのメタロチオネインの単離・精製法の検討を行った。3.チオラート錯体をプローブとして実際のメタロチオネインの配位構造の同定に有効な分光学的方法の検討を行った。用いた方法はスタンフォード大学のX線吸収スペクトル(XANES,EXAFS)、吸収スペクトル、化学発光スペクトル、共鳴ラマンスペクトル、^<63>Cu-NMRである。XANESでは2配位錯体において8984eVに強いピークが観測された。現在3配位錯体に関して測定中である。EXAFSの方も2配位錯体のみであるが、多重散乱の項も入れて検討しなくては成らないことが明らかになった。吸収スペクトルに関しては2配位はMLCTが220250nmであるのに対し、3配位では約280nmに長波長シフトしていた。共鳴ラマンスペクトルでは348cm^<-1>に2配位の、276、310cm^<-1>に3配位のCu-S伸縮振動に由来するラマン線が観測された。^<63>Cu-NMRに関しては、完全な帰属には至っていない。上記のように、銅1価チオラートクラスターに関する数多くの知見を得ることができた。
人体-シューズ連成系の順動力学的分析によるスポーツシューズの機能抽出

まず,シューズのモデル化において,非線形粘弾性トラス要素からなるソールの有限要素モデルとシューズ衝突装置の動力学的シミュレーション結果と衝突実験における測定値とが合うようにして,シューズ粘弾性特性を同定している.そして,矢状面における全身の運動方程式と,上記同定によって得たソールの粘弾性方程式とを連成させた分析から,地面反力へのシューズソール各部位の弾性力および粘性力の貢献,ならびに,シューズソール各部位の弾性および粘性のそれぞれに起因するトルクによる身体推進および身体支持に対する貢献を求めることによって,シューズ各部機能の定量化を実現している.まず,シューズのモデル化において,非線形粘弾性トラス要素からなるソールの有限要素モデルとシューズ衝突装置の動力学的シミュレーション結果と衝突実験における測定値とが合うようにして,シューズ粘弾性特性を同定している.そして,矢状面における全身の運動方程式と,上記同定によって得たソールの粘弾性方程式とを連成させた分析から,地面反力へのシューズソール各部位の弾性力および粘性力の貢献,ならびに,シューズソール各部位の弾性および粘性のそれぞれに起因するトルクによる身体推進および身体支持に対する貢献を求めることによって,シューズ各部機能の定量化を実現している.・関節の拘束自由度を考慮した全身の運動方程式の導出【内容】運動中の人体各関節の機能を抽出する順動力学的分析では,対象とする系の運動方程式を必要とする.ここで人体では,関節の拘束自由度は関節によって異なり,これらの自由度を考慮して運動方程式を得るためには,従来多用されているニュートン・オイラー法やKaneの方法を適用することは,その煩雑さから現実的ではない.そこで本年度では,人体各関節における拘束自由度を,幾何学的な拘束式を用いてモデル化し,各節の運動方程式と,この幾何学的拘束式の加速度関係式とを連立することによって,全身の詳細な運動方程式の導出を可能とし,任意の系に対する順動力学的分析を容易に実現することを主な目的とした.そして,下記に示すように,任意の受動的関節軸自由度に対応可能な,身体運動の順動力学的分析手法を提案した.(1).各セグメント単体の運動方程式,セグメント間の連結方程式,ならびに,受動的関節軸の幾何学的条件式を連立することにより導出した系の運動方程式を用いて,各種状態量に対する関節トルク項,関節外力項,運動依存項,および重力項の貢献を容易に定量化可能な手法の定式化を行った.(2).受動的関節自由度を有する系に対して,関節拘束力ベクトルならびに拘束トルクに対する各項の貢献をも定量化可能とした.・足圧分布計測システムによるシューズ装着時の足底圧計測【内容】モバイルタイプの足底圧測定装置を購入し,ランニングにおける足底圧測定における予備実験を行い,安定かつ高い精度を有する測定を実現するための改善点に対する検討を行った.・足部MP関節の動力学的機能の定量化1)昨年度考案した膝関節の内外反といった解剖学的な関節の拘束自由度を考慮可能な運動方程式の導出手法を,全身に拡張・適用するとともに,足底圧情報を利用してMP関節トルクを推定することにより,MP関節を含む支持脚関節トルクの身体重心加速度に対する動力学的な貢献を定量化可能とした.2)MP関節の底背屈軸トルクは,身体重心加速度の獲得に大きく貢献する足関節の底背屈軸トルクとは逆の貢献を示した.このことは,MP関節の底屈トルクを大きくすることによって,前足部の接地圧を高め,足関節の底屈トルクを大きくすることによって,身体重心加速度を獲得するようにしている結果であると考えられる.3)走速度の増大は,被験者とした前中足部接地タイプのランナーにおいて,身体重心加速度鉛直成分の獲得メカニズムを変化させ,高速において,足関節の底背屈軸トルクの貢献がより大きくなることがわかった.・シューズ各部変形の身体動作に対する貢献量の定式化1)トラス構造要素によるシューズソールの有限要素近似を行い,ソールの粘弾性方程式を簡易的に導出した.2)人体とシューズとの境界条件として,足底圧情報を用いることによって,人体の動力学とシューズ特性との連成を実現した.3)上記手法により,身体重心加速度の生成に対する,ソール各部位の弾性・粘性の貢献を,被験者毎に定量化する手法を定式化した.本研究の目的は,シューズソールの圧縮変形特性による身体運動に対する影響を定量化可能なシューズ-人体連成系における動力学的分析手法を考案し,この手法を用いてシューズの機能を定量的に抽出することである.まず,シューズのモデル化において,ソールの粘弾性特性の同定については,回転アームとシューズ接触部からなる衝突実験装置を作製して,シューズソールとの衝突実験を行い,その際,衝突部上部に設けた加速度計の情報と,接触部の換算質量からシューズとの衝突力を推定可能とした.そして,粘弾性トラス要素からなるソールの有限要素モデルとシューズ衝突装置の動力学的シミュレーション結果が実験における測定値と合うようにして,ヒューリスティックにシューズ粘弾性特性の同定を実現した.次に,矢状面における全身の運動方程式と,上記同定によって得たソールの粘弾性方程式とを連成して分析することによって,地面反力へのシューズソール各部位の弾性力および粘性力の貢献,ならびに,シューズソール各部位の弾性および粘性のそれぞれに起因するトルクによる身体推進および身体支持に対する貢献を求めることによって,シューズ各部機能の定量化を実現した.そして,分析の結果,たとえば,前中足部接地タイプの被験者において,地面反力の鉛直成分には,接地直後を除けばシューズ前部の弾性力が大きく正に貢献すること,また,地面反力の水平成分には,接地時中盤に弾性力が負に粘性力が正に貢献することがわかった.

さらに,関節トルクによる貢献を定量化した結果,身体の支持には,シューズの弾性力に起因する足関節および膝関節トルクが大きく正に貢献するのに対して,粘性力に起因する膝関節トルクは負に貢献すること,また,身体の推進については,弾性力に起因する膝関節トルクが大きく負に貢献するのに対して,粘性力に起因する膝関節トルクが正に貢献することなどを明らかにした.
東アジアにおける反人身売買対策のネットワーク分析

本研究は、国際規範を地域レベルに普及・履行する過程での地域機構の役割とリージョナル・ガヴァナンスを分析するものである。規範普及の課題の一つとして反人身売買規範を取り上げ、地域機構と政府、国際機関、NGOのネットワーク形成を分析する。欧州連合で展開される市民社会を取り込んだ人身売買対策をめぐるプログラム等を参考に、東南アジア諸国連合における対策の進捗状況と問題点、さらに国連や国家、NGOの力関係を水平に展開する新しいネットワーク形成についても確認した。また、「安全保障化」をキーワードに、北東アジアにおける人身売買の問題の認識の違いと協力枠組みの形成が困難なことも明らかにした。本研究は、反人身売買の規範を例に挙げながら、人間の安全保障を実現するグローバル規範の普及過程における欧州連合(EU)と東南アジア諸国連合(ASEAN)といった地域機構による規範の普及・内面化の過程と、国家と市民社会の間のネットワーク形成での役割に着目しており、そのなかでとくに、東南アジアでのネットワーク形成とその過程における国際機構・国家・市民社会(NGO)の関係のみならず、よりミクロなレベルにおける法の実務家などのアクターを分析対象とし、人権アドボカシーやネットワーク形成をトナンスナショナルな観点から分析するものである。本年度は当初の計画通り、ASEANといった地域機構に関する先行研究をフォローし、さらに人身売買における地域機構の近年の動向も把握することができた。同時に人間の安全保障の文脈における地域機構の役割についても検討し、とくに性的搾取を目的とする人身売買の一要因でもあるジェンダー問題の観点からも研究の一部をまとめて発表することができた。また、当初の研究計画では27年度にASEANでのインタビューを予定していたが、米国スタンフォード大学で客員研究員として人権を研究する機会に恵まれたため、米国の人権研究者、反人身売買活動を展開しているNGOとの研究交流を深めることができた。それにより、米国・南米での人権問題や人身売買の現状・対策等をより詳しく知ることができ、東南アジアを含めたグローバルな売買の背景や対策に関する分析・理解を深めることにも繋がった。当初の計画では27年度にASEANでのインタビューを予定していたが、米国での研究の機会に恵まれたため、米国滞在中は米国の人権研究者、反人身売買活動を展開しているNGOと研究交流を深め、米国・南米での人権問題や人身売買の現状・対策等をより詳しく学ぶことが出来た。これにより、東南アジアを含めたグローバルな売買の背景や対策に関する分析・理解を深めることにも繋がったと考えている。また、人身売買におけるASEANをめぐる地域機構の役割については、研究の一部を学会誌に発表することができたので、本研究全体として、おおむね順調に進展していると言える。本年度は、ASEANといった地域機構に関する対策に着目すると同時に、ASEAN+3が抱える北東アジア地域における人身売買をめぐって、誰によってどのように同問題をフレーミングし、問題視化しているのかについても分析をおこなった。また、日本政府による人身取引対策行動計画の策定や改定を追いながら、「人身取引対策推進会議」での決議案を題材に日本政府の対策・方針にも着目した。北東アジア地域を形成する中国、韓国、日本で人身売買問題の捉え方をめぐって共通認識が欠如していること、および歴史認識や領土問題の存在が反人身売買をめぐる地域の取り組みネットワーク形成に影を落としていることも議論した。これらの研究成果について学会で発表する機会も得た。また、規範普及プロセスにおけるアクターの対話として、国内外の研究機関やNGOから研究者を招き、東北大学でワークショップを開催した。反人身売買や人権といった規範普及を目指して、グローバル且つ分野を超えたネットワーク形成について深く議論することができた。さらに、米国スタンフォード大学を滞在し、そこで地域機構の一つである米州地域機構の人権委員会委員も務めている教員等と研究交流する機会に恵まれ、東アジアにおける地域機構の役割を理解する上で貴重な情報を得ることができた。同時に、ASEAN地域との比較を念頭に、ヨーロッパにおける人身売買の現状とその対策について、これまでの研究をまとめて発表する機会を得た。東アジアにおける人身売買のネットワーク形成を分析するにあたって、同地域の政府やNGOの対策を調査することが出来たこと、さらに、ここまでの研究成果を発表したことによって、学会等において他の研究者からの貴重な意見を得ることができたことから、本研究テーマを分析するための材料を揃えつつある。さらに、引き続き米国スタンフォード大学の数名の研究者との研究交流を通して、ASEANを含む東アジアにおけるネットワークを理解する上で有用な、米州機構の人権委員会の情報も得ることができている。本年度は、当初の計画通り、人身売買の大きなハブの一つであるASEAN地域のタイ・バンコクにおいてインタビュー調査を実施した。バンコクで反人身売買活動を展開しているいくつかの国際NGOおよびローカルNGOに対し、現在の活動内容、活動における他のNGOや政府機関、ASEANや国連機関等とのアドボカシー・ネットワーク形成、また活動にあたっての問題点等について回答を得ることができた。NGOの一つのインタビューからは、既存のネットワークの形ではない、新たなネットワーク形成を見ることができ、大変興味深い回答を得ることができた。また、バンコクに参入している国連機関(UN ACT)にも着目し、現地の担当者のインタビューからは、国連による活動の成果や、途中でプログラム名を変更したこと等について貴重な回答を得ることができた。さらに、米国・カリフォルニア州において、スタンフォード大学およびアメリカの地域機構の一つである米州機構の人権委員会委員も務めていた教員に米州における人権問題や人身売買対策について示唆を得ることができた。同大学の人権センターに所属し、東南アジアの人身売買に詳しいスタッフからは、ASEANの活動実態についても情報を得ることができた。

また、同地域で保護された人身売買被害者への教育活動を展開しているNGOからは、東南アジアの人身売買とは異なる人身売買の形態・特徴について情報を得ることが出来た。以上のことから、人身売買をめぐる東南アジア地域の既存のネットワークをはじめ、国連によるネットワーク、地域機構による参画、さらに新しいネットワークの萌芽をみることが出来た。また、ASEAN地域のネットワークや対策を見る上で、同対策が進んでいる欧州連合のみならず、国家の成熟度が様々な米州機構における対策をみることは大変有用であると考える。したがって、米州機構への調査研究は今後重要になると考える。本研究は、国際規範を地域レベルに普及・履行する過程での地域機構の役割とリージョナル・ガヴァナンスを分析するものである。規範普及の課題の一つとして反人身売買規範を取り上げ、地域機構と政府、国際機関、NGOのネットワーク形成を分析する。欧州連合で展開される市民社会を取り込んだ人身売買対策をめぐるプログラム等を参考に、東南アジア諸国連合における対策の進捗状況と問題点、さらに国連や国家、NGOの力関係を水平に展開する新しいネットワーク形成についても確認した。また、「安全保障化」をキーワードに、北東アジアにおける人身売買の問題の認識の違いと協力枠組みの形成が困難なことも明らかにした。今後は、積極的にASEANにおけるインタビューを展開し、人身売買問題対策をめぐるネットワーク形成についてより詳細な情報を収集する予定である。また、開催予定の国際ワークショップでの学術交流を通して、広く人権規範普及のプロセスやアクター間のネットワークについても分析・理解を深めていく。また研究成果発表も積極的に行っていく予定である。ASEAN地域へのインタビューと米州機構への調査・インタビューを予定している。異なるレジームを孕む東アジア地域と同様に、異なるレジームを抱えている米州が、どのように人権規範を普及させているのかを見ることは大変有意義であると考える。また、東アジア地域を中心に、反人身売買ネットワークについてまとめ、学会での発表および論文集や書籍執筆を通して一定の結論を発表する予定である。国際関係論当初計画していたASEANでのインタビューを次年度に延期することによって生じたものである。当初予定していたASEANでのインタビューを次年度に延期したため。ASEANでのインタビューを延期したことによって生じた次年度使用額については、平成28年度請求額と併せて使用する予定である。ASEANでのインタビューおよび米国でのインタビューを予定している。
シクロスポリンの腎機能に対する影響の薬理学的研究

本研究では、神経性腎機能調節に対するシクロスポリン(CS)の作用を解析する第一段階として、麻酔下イヌ生体位腎における交感神経伝達におよぼす影響を検討した。また、CSの腎作用には内皮細胞由来の血管収縮物質であるエンドセリン(ET)の産生が介在すると報告されていることから、外因性ETの作用も併せて検討した。低頻度および高頻度の腎神経電気刺激(RNS)は腎静脈血中ノルエピネフリン(NE)濃度および腎からのNE流出量を増大させ、腎血流量を減少させた。CSの腎動脈内持続投与により非RNS時の腎血流量は約20%減少したが、低頻度RNSによる腎血流量減少およびNE放出反応は影響を受けなかった。高頻度RNS時の腎血流量減少およびNE濃度・流出量の増加はわずかに減弱した。一方、ETは腎血流量を減少させない用量においても、低頻度RNSに誘起されるNE濃度上昇を約30%抑制した。NE流出量の増大も約40%抑制された。高頻度RNSによるNE放出反応はETに影響されなかった。対照実験として被検薬物の代わりに生理食塩水を投与した場合、RNSの繰り返し適用はNE濃度および流出量を各実験区間で同程度に増加させた。CSの腎毒性発現の一因として腎交感神経活性の上昇が考えられているが、本結果よりCSは腎神経終末部に作用して伝達物質放出を促進するのではなく、より中枢側の部位に作用している、あるいは交感神経系を介さず血管平滑筋に作用する可能性が示唆された。また、外因性ETの作用との相違から、CSの腎作用は必ずしもET産生に依存するものではないと考えられる。
分子状酸素を用いた銅触媒C(sp3)－H結合官能基化反応の開発

様々な有機化合物に遍在するC(sp3)ーH結合を遷移金属触媒により直截的に官能基化する反応は,アトムエコノミー・ステップエコノミーに優れた有用な手法である.今回申請者は,銅と酸素分子から形成されるcopper oxo錯体を用いることで,分子状酸素を酸化剤としたC(sp3)ーH結合官能基化反応を開発する.本反応の実現によって,効率的かつ環境調和性に優れた有機合成が可能となり,革新的な化学プロセスが構築されることで,医学・薬学・材料科学等の広範な分野に大きく貢献できる.様々な有機化合物に遍在するC(sp3)ーH結合を遷移金属触媒により直截的に官能基化する反応は,アトムエコノミー・ステップエコノミーに優れた有用な手法である.今回申請者は,銅と酸素分子から形成されるcopper oxo錯体を用いることで,分子状酸素を酸化剤としたC(sp3)ーH結合官能基化反応を開発する.本反応の実現によって,効率的かつ環境調和性に優れた有機合成が可能となり,革新的な化学プロセスが構築されることで,医学・薬学・材料科学等の広範な分野に大きく貢献できる.
脳神経系希少疾患治療を目指した経鼻投与による脳内バイオ医薬デリバリー戦略の構築

平成30年度は,Nose-to-Brainデリバリーを促進するナノキャリアを開発することを目的とし、昨年度確立した動態評価法を用いて、(1)様々な表面特性のリポソームの脳内移行効率、(2)新規ナノキャリアの設計と水溶性高分子の脳内移行性の向上効率、についてそれぞれ定量的に評価した。(1)リポソームは、PEG脂質を含む中性脂質/[3H]-Cholesterolを基本構成とし、そこに、正電荷脂質や負電荷脂質を加えることで、正、負、中性電荷の[3H]-PEGリポソームを調製した。各リポソームを経鼻投与した際の脳および脊髄中の放射活性から各組織中の分布量を算出した。その結果、100 nm程度のリポソームはいずれの表面電荷においても脳・脊髄内への分布が認められ、特にPEGを修飾した中性電荷リポソームが最も高い分布を示した。よって、Nose-to-Brainデリバリーにおいて、100 nm程度のPEG修飾した中性電荷付近のナノキャリアが、脳・脊髄の広範囲に送達できる可能性が示唆された。(2)新規ナノキャリアとして、粘膜透過性を示す細胞透過性ペプチドTatを修飾したPEG高分子ミセル(Tatミセル)を設計した。Tatミセルの物性は、(1)の検討からNose-to-Brainによる高い脳内移行性が期待される、わずかな正電荷を示す80 nm程度の物性を示した。モデルバイオ医薬として[14C]-デキストラン(分子量10,000、[14C]-DEX)を用いて、Tatミセルによる脳内移行性の向上効率について定量的に検討した。その結果、Tatミセルは、[14C]-DEX単独投与と比較して、投与後早期から脳や脊髄における分布が顕著に向上した。よって、Tatミセルは経鼻投与による水溶性高分子の脳内移行性を向上させることを定量的に明らかとした。当初の予定通り,昨年度確立した、Nose-to-Brain動態評価法を用いて、Nose-to-Brainデリバリーを向上する新規ナノキャリアを構築することができた。よって,本申請研究を順調に進めることができたと考えている.今後は,H30年度に構築した新規ナノキャリアを用いたバイオ医薬のNose-to-Brainデリバリー技術による、中枢神経系の希少疾患モデル動物に対する治療効果を評価することで、本技術の有用性の検証と改良を進める予定である。平成29年度は,,Nose-to-Brainによるバイオ医薬の脳内移行性を定量的にマウスで評価することを目的とし,食道側から鼻腔内へ投与する食道逆挿管鼻腔内投与法(鼻腔内投与)を新たに開発した.本方法は,気道と食道にそれぞれカニューレを施し,食道側から鼻腔内へマイクロシリンジポンプを用いて能動的に送液するものである.これにより,従来のピペットによる経鼻投与では回避できなかった投与時の粘膜繊毛クリアランスによる食道や気道側への流出を防ぐことが可能となった.鼻腔内投与を用いて水溶性高分子を投与した結果,ピペットによる経鼻投与と比べて,嗅球,脳,延髄のいずれの部位においても有意に高い分布を示すことを定量的に明らかとした.次に,モデルバイオ医薬として水溶性高分子デキストラン(MW:3,000,10,000)やアルブミン(MW:66,000)の蛍光標識体の脳内分布を蛍光イメージング装置で観察した結果,嗅球や延髄・橋に強い蛍光が認められたものの,アルブミンの分布は最も低かった.さらに,水溶性高分子イヌリン(MW:5,000)の放射性核種標識体を用いて定量的に脳内分布を評価した.その結果,鼻腔内投与による[14C]-Inulinの脳内移行性は,静脈内や皮下投与に比べ,いずれの部位においても,顕著に高い脳内分布を示し,嗅球,延髄,脳実質の順に高かった.一般に,Nose-to-Brainによる脳内分布は嗅神経が投射する嗅球や三叉神経が投射する延髄で高くなることが報告されていることから,鼻腔内投与された水溶性高分子は,Nose-to-Brain経路を介した脳内移行を示すことが示唆された.当初の予定通り,Nose-to-Brainによるバイオ医薬の脳内送達を精密に評価するための方法を確立し,数種類の分子量の水溶性高分子の脳内分布動態について明らかとすることができた.よって,本申請研究を順調に進めることができたと考えている.平成30年度は,Nose-to-Brainデリバリーを促進するナノキャリアを開発することを目的とし、昨年度確立した動態評価法を用いて、(1)様々な表面特性のリポソームの脳内移行効率、(2)新規ナノキャリアの設計と水溶性高分子の脳内移行性の向上効率、についてそれぞれ定量的に評価した。

よって、Nose-to-Brainデリバリーにおいて、100 nm程度のPEG修飾した中性電荷付近のナノキャリアが、脳・脊髄の広範囲に送達できる可能性が示唆された。(2)新規ナノキャリアとして、粘膜透過性を示す細胞透過性ペプチドTatを修飾したPEG高分子ミセル(Tatミセル)を設計した。Tatミセルの物性は、(1)の検討からNose-to-Brainによる高い脳内移行性が期待される、わずかな正電荷を示す80 nm程度の物性を示した。モデルバイオ医薬として[14C]-デキストラン(分子量10,000、[14C]-DEX)を用いて、Tatミセルによる脳内移行性の向上効率について定量的に検討した。その結果、Tatミセルは、[14C]-DEX単独投与と比較して、投与後早期から脳や脊髄における分布が顕著に向上した。よって、Tatミセルは経鼻投与による水溶性高分子の脳内移行性を向上させることを定量的に明らかとした。当初の予定通り,昨年度確立した、Nose-to-Brain動態評価法を用いて、Nose-to-Brainデリバリーを向上する新規ナノキャリアを構築することができた。よって,本申請研究を順調に進めることができたと考えている.今後は,H29年度に確立したNose-to-Brain動態評価法を用いて,(1)バイオ医薬の“Nose-to-Brain"送達における重要な変動要因を明らかとするため,Nose-to-Brain経路の素過程である,(i)鼻粘膜,(ii)三叉神経,(iii)脳脊髄液,(iv)脳内,(v)脊髄の動態の定量的解析,(2)明らかとなった変動要因を制御する素子やナノキャリアを選定し,これらを基盤としたNose-to-Brain機構に基づく脳内バイオ医薬デリバリー技術の開発,(3)疾患モデル動物の薬力学的評価による脳内バイオ医薬デリバリー技術の有用性の検証,を進めていく予定である.今後は,H30年度に構築した新規ナノキャリアを用いたバイオ医薬のNose-to-Brainデリバリー技術による、中枢神経系の希少疾患モデル動物に対する治療効果を評価することで、本技術の有用性の検証と改良を進める予定である。(理由)本研究課題は、2013-2015年度に行った研究(若手B)の研究成果をさらに応用・発展させたものであり、研究内容は継続的なものとなっている。したがって、実験動物の使用や標識試薬類、各種消耗品の使用についても、これまでの研究結果をもとに無駄なく購入、使用することができたため.(使用計画)次年度の研究を遂行する上で必要となる実験動物や,蛍光および放射性核種標識体・合成高分子・脂質類・ペプチドなどの高額消耗品費、および,これまでの研究成果の発表のための旅費と論文投稿の費用としての使用を予定している.本研究課題は、2013-2015年度に行った研究(若手B)の研究成果をさらに応用・発展させたものであり、研究内容は継続的なものとなっている。したがって、実験動物の使用や標識試薬類、各種消耗品の使用についても、これまでの研究結果をもとに無駄なく購入、使用することができたため.(使用計画)次年度の研究を遂行する上で必要となる疾患モデル動物や,ペプチドなどの高額消耗品費、および,これまでの研究成果の発表のための旅費の費用としての使用を予定している.
t(4;12)T細胞性悪性リンパ腫における新規TEL融合遺伝子の単離と病態解明

平成13年度はt(4;12)(p16;p13)を有する末梢性T細胞悪性リンパ腫における転座切断点と融合遺伝子の発現をFISH法およびRT-PCR法を用いて解析した。FISH法による解析の結果、4p16転座切断点にはfibroblast growth factor receptor 3 (FGFR3)が、12p13切断点にはETV6が存在し、転座の結果ETV6-FGFR3融合遺伝子が発現していることを明らかにした。融合転写産物は塩基配列解析の結果、ETV6のhelix-loop-helix (HLH)ドメインにリガンド結合領域を欠いたFGFR3のチロシンキナーゼドメインがインフレームに融合を起こしていることが判明した。通常、受容体型チロシンキナーゼであるFGFR3は造血細胞には発現していないが、FGFR3のC末に対する抗血清を用いた免疫組織染色により、患者リンパ節においてFGFR3が強発現していることが明らかになった。以上より本転座ではE7V6のプロモーター活性によって異所性に発現したFGFR3がHLHを介したホモオリゴマー形成により、リガンド非依存性に相互的リン酸化を生じ、恒常的にチロシンキナーゼが活性化することが発癌の原因として考えられ、同内容をCancer Researchに報告した。平成14年度は患者検体より得たE7V6-FGFR3融合遺伝子を、ほ乳類発現ベクターに組み換えて、IL-3依存性マウスB細胞株(BaF3)に遺伝子導入し安定発現細胞株を作成した。その結果、ETV6-FGFR3安定発現細胞株ではIL3非依存性に自律増殖することが明らかになり、IL-3添加によっても、その増殖活性には影響は認められなかった。以上より新規転座t(4;12)(p16;p13)により発現するETV6-FGFR3融合遺伝子は形質転換能を有し、発ガンに寄与していると考られる。今後はFGFR3の恒常的チロシンキナーゼ活性化の機構を更に検討していく予定である。平成13年度はt(4;2)(p16;p13)を有する末梢性T細胞悪性リンパ腫における転座切断点と融合遺伝子の発現をFISH法およびRT-PCR法を用いて解析した。FISH法による解析の結果、4p16転座切断点にはfibroblast growth factor receptor 3(FGFR3)が、12p13切断点にはETV6が存在し、転座の結果ETV6-FGFR3融合遺伝子が発現していることを明らかにした。融合転写産物は塩基配列解析の結果、ETV6のhelix-loop-helix(HLH)ドメインにリガンド結合領域を欠いたFGFR3のチロシンキナーゼドメインがインフレームに融合を起こしていることが判明した。以上より本転座ではETV6のプロモーター活性によって異所性に発現したFGFR3がHLHを介したホモオリゴマー形成により、リガンド非依存性に相互的リン酸化を生じ、恒常的にチロシンキナーゼが活性化することが発癌の原因として考えられ、同内容をCancer Researchに報告した。平成14年度は、上記の仮説をin vitroで実証する予定である。
日本の生命医科学研究と疾患当事者のコミュニケーションの研究

本研究は、研究情報をめぐる生命医科学研究者と疾患当事者の関係に着目し、現在の日本で生命医科学研究者と疾患当事者の間に形成されたコミュニケーション構造を明らかにすることを目的としている。本年度は、国内外の先行事例を元に研究枠組みの検討を進めるとともに、生命医科学研究者と疾患当事者との間のコミュニケーションが比較的活発なガン領域、注目すべき試みが進んでいる一部の稀少疾患等の国内の事例について、関係者および研究者等へのヒアリングや現地取材、ウェブサイト等に掲載された資料の収集を行った。これらの過程で得られた情報について、1)どのようなコミュニケーションが誰によってなぜ行われているのか、疾患当事者や研究者の役割はどのようなものか、研究機関や大学および病院の役割とはどのようなものかなど、アクターに注目した分析と、2)生命医科学研究者と疾患当事者のコミュニケーションと、医療の文脈におけるコミュニケーションとの違いはなにか、それぞれのコミュニケーションの場の持続可能性はどうかに着目した分析を進めた。また、これらの過程と並行して、第36回日本分子生物学会年会フォーラム企画「生命医科学研究の情報発信-研究者と疾患当事者間のコミュニケーションを考える」など、当該領域において活発な活動を行っている国内の関係者による情報提供と議論の場を設けて国内の研究者等の視点を吟味し、これまでの過程で得られた知見を踏まえて、研究枠組みの再検討と事例収集時の着眼点の整理を行い、さらなるデータ収集と分析の準備を整えた。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
多言語対応自学自習用日本語教材のインターネット上での運用に関する実験的研究

本研究では,日本語教育用教材における,(1)教育情報のデジタル化,(2)文字・音声・画像等,形式の異なる情報の一元処理管理システムの構築,(3)情報処理のインタフェイスの平易化,という視点からマルチメディア型日本語コースウェアのプロトタイプの研究開発を行うことと同時に,インターネットを通じた教育内容流通,情報の共有化を目的とした実験を行なった。本研究では,最近普及しつつあるAdobe社によって提唱されているPDF(Portable Document Format)に注目した。PDFファイルは例えば,組版ソフトウェア,PageMakeriよって綺麗なレイアウトを保ったまま保存でき,さらに音声,映像,図形などを付け加えることもできる。また,PDFファイルを読むための表示ソフトAcrobat Readerは現存の殆どのシステムに対応している上,無料で配布されている。したがって,PDFファイルで配布できれば,ほとんどの計算機で,綺麗なレイアウトのまま読んだり,印刷することができる。さらに,現在の主要なインターネットブラザ-がPDFファイルを直接表示できるようになっているので,ホームページにPDFファイルを載せておけば,世界中の誰からも簡単にアクセスできるようになる。このように,PDFファイルによるインターネット配布は可能かつ有望であることがわかった。多言語を含むファイルのインターネット配布方法についての試験研究は,日本語教育関連のみならず,純粋な計算機応用の側面からみても大変面白く,挑戦的な研究である。未解決の問題が山積みといってよい。実際に,PDF(Portable Document Format)を提唱し,PageMakerの開発元でもあるAdobe社さえ多言語使用についての言明を避けている。本研究の試みはその第一歩といえよう。実用化できれば,インターネットによる多言語・多文化の交流にさらなる拍車をかけるに違いない。1)国内外における日本語教育関連マルチメディア教材・データベースの実態把握,ネットワーク利用の現状調査,情報収集(文献調査,インターネットによる通信調査)を行った。2)学芸大における現有設備(パソコン,LDプレーヤ,音声分析装置)と新規に導入するコンピュータ(ビデオ画像圧縮・解凍高速処理ボード付)との間で,日本語,中国語,ハングルのフォント,及び,静止画像,音声等のローカルネットワーク上でび送受信実験を行い,問題点の抽出を行った。日本語と英語に関しては、問題が発生しなかったが、中国語、韓国語については、問題が発生した。3)中国および韓国にある東京学芸大学の協定校、関係機関等の協力を得てインターネット上での日本語,中国語,ハングルフォント,及び,静止画像,音声等の送受信実験を行い,問題点の抽出を行った。4)WWW(ワールトワイドウェブ)上に東京学芸大学日本語教育研究室のホームページの基本設計のための基礎調査を行った。5)(財)日本語教育振興協会で刊行される外国人のための自学自習用日本語入門教材の韓国語版を制作した。同教材および昨年度制作した中国語版をネットスケープ上への移植作業は来年度実施する予定。ネットワーク上での多言語環境が未だ整備されていないため、多言語情報を発信することは困難であるが、近々アクロバットというソフトが発売されるため、同ソフトの適用により、文字化け等の障害が取り除ける可能性が高い。本研究では、日本語教育用教材における、(1)教育情報のデジタル化,(2)文字・音声・画像等,形式の異なる情報の一元処理管理システムの構築,(3)情報処理のインタフェイスの平易化,という視点から,マルチメディア型日本語コースウェアのプロトタイプの研究開発を行うことと同時に,インターネットを通じた教育内容流通,情報の共有化を目的とした実験を行った。PSFファイルは例えば,組版ソフトウェア,PageMakerによって綺麗なレイアウトを保ったまま保存でき,さらに音声,映像,図形などを付け加えることもできる。

したがって,PDFファイルで配布できれば,ほとんどの計算機で,綺麗なレイアウトのまま呼んだり,印刷することができる。さらに,現在の主要なインターネットブラザ-がPDFファイルを直接表示できるようになっているので,ホームページにPDFファイルを載せておけば,世界中の誰からも簡単にアクセスできるようになる。このように,PDFファイルによるインターネット配布は可能かつ有望であることがわかった。多言語を含むファイルのインターネット配布方法についての試験研究は、日本語教育関連のみならず,純粋な計算機応用の側面からみても大変面白く,挑戦的な研究である。未解決の問題が山積みといってよい。実際に、PDF(Portable Document Format)を提唱し、PageMakerの開発元でもあるAdobe社さえ多言語使用についての言明を避けている。本研究の試みはその第一歩といえよう。実用化できれば、インターネットによる多言語・多文化の交流にさらなのる拍車をかけるに違いない。
磁束量子ビットの単一および結合系の回路形式の比較研究

超伝導金属で作られる磁束量子ビット回路は、量子コンピュータ等への応用が期待されることからも注目されている研究対象である。本研究課題では、過去に研究されていなかった新しい形態の磁束量子ビット回路を主たる研究対象として、試料の作製、超低温下での動作測定、理論解析を行った。特に、エネルギーレベルを制御することのできる量子ビット回路に関して、エネルギーレベルの広範囲の制御性の実証、第2、第3励起状態への励起エネルギースペクトルの測定などの顕著な成果を得た。超伝導磁束量子ビットの研究においては、これまでに、3個のジョセフソン接合からなる回路形式の素子の研究が最も進展している。この素子における問題点のひとつは、系の動作を決定する最重要なパラメータである、エネルギーギャップの最小値が試料作製時に固定されてしまい、適切なエネルギーギャップを実現することが困難である点である。この問題を解決できる回路形式として、4個のジョセフソン接合を2つのループに配置した回路形式が提案されている。平成20年度には、この回路形式の素子に重点をおいて研究を実施した。エネルギーギャップを測定するために、マイクロ波共鳴の観測によるエネルギー分光測定を行った。最初に作製した試料では、制御電流ラインと量子ビットの結合が強すぎて共鳴ピークが観測できなかったが、この結合を弱めた試料を作ることで、エネルギー分光が可能となった。実験の結果、エネルギー分散曲線を制御電流によって制御できることを実証することができた。実験結果に対する理論的説明はまだ十分に行えていないので、これが次年度の課題のひとつである。重要な実験結果として、エネルギー分光実験において、励起エネルギーに2つのブランチが観測された。この結果は、通常の量子ビットの基底状態と励起状態が更に2つに分裂していることを強く示唆している。理論計算により、試料のパラメータが適切な範囲にあるときにこのようなエネルギー分裂が生じることがわかった。このように4つの量子状態が比較的簡単に実現できることは、超伝導量子回路の応用面において、非常に重要な意義をもっている。次年度には、この現象に関して、理論的および実験的に更に研究を進める計画である。ジョセフソン接合で構成される磁束量子ビットの基本型である3接合磁束量子ビットの発展型として知られている4接合磁束量子ビットは、動作最適点でのエネルギーギャップをその場制御できるために、制御性に優れた量子ビット系となると期待されている。昨年度に引き続き、主としてこの系についてエネルギー分光測定を中心として研究を行った。ひとつの試料において、エネルギーを周波数に換算して表すとき、15GHzを超えるエネルギーギャップの制御範囲を実現した。この結果は、同種の量子ビットにおいておそらく現時点で世界最高の制御範囲であり、量子ビットとしてのいろいろな応用において有利な、優れた性能をもつ系が実現できたものと考えられる。次年度に、得られた実験結果の定量的解析を更に進める計画である。昨年度までにこの系で観測されたレベル分裂現象も、過去には観測されていない実験結果であり、低エネルギー領域で3個以上の量子状態を容易に実現できることを明確に示した点で、非常に意義のある結果である。この現象の出現条件および物理的機構を解明するために、試料パラメータの異なるいくつかの試料で実験し、われわれが昨年度までに考案した物理的機構を示唆する結果がこれまでに得られている。しかしながら、この物理的機構の確証を得るためには、さらに実験的研究が必要であるので、来年度も試料パラメータの異なる4接合および3接合磁束量子ビットのエネルギー分光特性の研究を続行する予定である。また、これらの量子状態を実時間で制御することが次年度以後の重要な課題である。多層電子線リソグラフィーによる試料作製条件を調査した結果、制御電流によるヒーティングの低減や、DC-SQUIDのシャントキャパシタの作製に成功した。次年度に、シャントキャパシタを付加した試料と、これまでに測定してきたそれのない試料のコヒーレンス時間を測定し、比較を行う計画である。3個または4個のジョセブソン接合で構成される磁束量子ビット回路についての研究を進めた。4接合をもつ量子ビットは、エネルギーギャップの最小値を外部磁束により制御することができ、量子状態の制御性に富むことから、量子ビットとしての応用面での優位性をもつと考えられる。この系における第2および第3励起状態のエネルギースペクトルをマイクロ波分光により測定することに、初めて成功した。測定結果を2次元ポテンシャルを使う近似の下での理論計算によりほぼ再現することができた。この結果は、光子生成などの、3個以上の量子状態を利用する量子情報技術分野での応用につながる成果である。解析の結果、通常の磁束量子ビットで使われる2重井戸ポテンシャル領域から単一井戸ポテンシャル領域への遷移領域での測定が実現していることがわかった。単一井戸領域で量子ビットを操作することは、動作速度およびコヒーレンス時間の点で非常に有利であると考えられる。今後、これらの領域でのコヒーレンス時間の測定へ向けて研究を進めることを予定している。

系のコヒーレンス時間を向上するために、大きなシャントキャパシターを量子ビットの読み出し用のDC-SQUIDに付加した構造の試料を作るための、多層電子線リソグラフィー法による試料作製条件を調べ、試料を作製した。ただし、試料パラメータが適当ではなかったため、この試料ではエネルギー分光にはまだ成功していないので、この系の量子ビットとしての動作の測定は、次年度の課題である。