hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
２次性てんかん予防治療における漢方療法の可能性―脳内炎症の観点からの基礎的検討ー

成績と考察:SE後2日まで炎症マーカーのPentraxin3の発現が顕著に増加していた。SE前と比べSE後に検出可能な20種すべてのサイトカイン発現量が増加し、特にIL-6,17,23,33,TNF-αは4倍以上上昇した。ケモカインも同様にSE後に10種類のケモカイン発現上昇が観察され,特にSE2日でCCL2,5,12,CXCL1,10で顕著であった。この結果は、脳内ミクログリアまたは浸潤マクロファージ/単球の関与が示唆された。そこで、予備的に海馬内のこれらの細胞(CD45/CD11b陽性)をFACSで観察した。この結果、特にSE2日後にマクロファージ/単球の海馬内浸潤が観察された。つまり、SEご早期には脳内炎症が発症し、それにはマイクログリアまたは浸潤マクロファージ/単球が関与しSE誘発サイトカインストームが出現することが示唆された。つまり、SE後早期の脳内炎症のサイトカインストームを制御する(例えば五苓散投与)ことでSE後自発てんかん発作発症を抑制する可能性を示した。重積発作(SE)後てんかん原性期早期での脳内炎症関連遺伝子が誘導されることを前年度に報告した。本年度の研究では、まだ五苓散の影響に関しては行っていないが、重積直後からの脳内炎症関連分子、特にタンパク質レベルでの変化を抗体アレーを用いたプロテオーム法で網羅的に解析した。その結果から脳内炎症に関与する細胞を調べるためFACS解析の予備的検討を行った。海馬内のこれらの細胞をFACSでCD45/CD11b発現細胞の動態を観察した。この結果特にSE2日後にマクロファージ/単球の浸潤が確認された。一方、PILO誘発重積発作後の脳波に対する五苓散の検討を行っているが、24時間ビデオ脳波装置が1台であるため数例検討できただけである。PILO-SE後の脳波は動物の個体差が大きく解析途中であり、例数を増やしている。脳波長期間測定に関しては、臨床においても最近注目されている非けいれん発作(突発性スパイク波含む)とSRS出現との関連性に着目して解析を行い、それに対する漢方薬の影響を検討する。また、SE後早期から炎症性、抗炎症性サイトカイン、ケモカインの発現上昇が観察され、つまり第一にサイトカインストーム出現のメカニズムを解明する。重積後の脳内炎症に関与する細胞動態をFACS解析で明らかにする。重積直後からの五苓散投与の影響を脳内炎症関連遺伝子レベル、分子レベルでの変化をそれぞれ遺伝子解析、抗体アレーを用いたプロテオーム解析法で網羅的に、さらにFACS解析で炎症関連細胞に対する影響を検討する。海馬内のこれらの細胞のFACS解析はCD45/CD11b発現細胞だけの動態を観察しただけであるため、様々の細胞動態(T細胞など)を様々な抗体を用いて検討する。また、対照薬として抗てんかん薬、抗炎症薬も併せて検討する必要がある。24時間ビデオ脳波は、着実に例数を増やすのと、測定期間も自発けいれん発作の有無を調べるために長期間観察することを予定している。平成29年12月1日(金)5日(火)に開催されたアメリカてんかん学会年会(米国、ワシントンDC)に出席する予定であったが、大学の仕事により渡米できなかったため次年次使用額が生じた。研究協力者が産休・育休であったため,研究効率の低下によることが一番の理由である。
音響的クラスタリングによる骨伝導音の明瞭性改善に関する研究

本年では新たに音声,体内伝導音に加えて3次元変位計測を用いた顔面皮膚振動の計測を試みることにした.最初の検討として,日本語5母音を発声した際の音声,体内伝導音及び2次元の顔面皮膚振動の計測・解析を行った.体内伝導音におけるこれまでの研究成果により,顔面皮膚振動の計測点として上唇上部とした.これは,これまで体内伝導音の採取位置として採用している点であり,同点で計測した加速度である体内伝導音と変位である顔面皮膚振動を特性差が得られることも期待できる.結果として,音声>体内伝導音>顔面皮膚振動の関係で高周波数の減衰が観測され,聴感時の印象低下が確認された.今後は,計測する次元を3次元として,顔面における複雑な振動や応答の解明や可視化を検討する.従来の骨伝導の音響的解析に加え,三次元変位計測を用いた顔面皮膚振動のタスクが加わったが,より発展的な研究成果を得られることが期待できる.音声及び体内伝導音間の音響的特性の解明と3次元変位を加えた計測へと発展させる.音声と骨伝導音を同時収録した音声データベースを構築するために,国立国語研究所にて東京方言話者を対象とした拡大50音の収録を行った.このとき,被験者の負担を考慮し,日本語母音のみを注目した収録に切り替えを行った.得られた骨伝導音のダイナミックレンジの限界から計測関係を見直す必要がある点が浮き彫りになった.当初計画していた信号収録においてダイナミックレンジの問題が生じた.ダイナミックレンジの比較的広い計測関係を検討し,改めて信号収録を行う必要があることが浮き彫りとなった.音声は基本周波数であるピッチから第4もしくは第5フォルマント程度の音声帯域を必要とすることが一般的である.よって,明瞭な骨伝導音を得るためには同様な帯域を確保することが求められるが,空気伝搬である音声と比較して,個体伝搬音である骨伝導音では必ずしも明瞭な音声を得ることができない.これは,信号強度の高い低域音声と比較して,高域音声では必ずしも十分な信号強度が得られないためである.特に,2kHz以上の高い周波数域で減衰することは,音声の第3及び第4フォルマント以降の音響的特徴の減衰を意味するため,母音や語彙そのものの情報伝搬が可能であったとしても,第3フォルマント及び第4フォルマント以降を有しない,自然性の低い音声となることを意味している.これまでの結果より,より明瞭性の高い音声を得るためには,これらの改善が必要であり,広いダイナミックレンジを有する音声帯域の収録が不可欠であるとの考えに至った.そこで,これまでの検討により広いダイナミックレンジを取得するための計測環境の整備を行うことにした.新たに準備した計測環境では計測環境では130dB程度のダイナミックレンジを確保することが期待でき,従来の音声信号を計測することを目的とした環境との差別化が期待できる.しかしながら,現時点では系統的な音声データベースとしての構築は不十分であるため,音声の音響的また言語的特徴を明らかにする上で耐えうるデータベースの構築を行う必要がある.通常の音声収録環境では広いダイナミックレンジを確保することが出来ない計測環境であったため,新たにこれに対応した信号収録環境の準備に留まったことが原因である.次年度である平成29年度へ向けての準備ができたため,平成29年度以降はこれらの環境を対象とした音声及び骨伝導音の計測を実現し,音声と骨伝導音の音響的特徴をクラスタリングすることを目的とする.体内伝導音をはじめとする骨伝導音は身体における非線形の応答より当初の音響的クラスタリングを行うことが困難であるという状況が明らかとなってきた.そこで,パラメータをあらかじめ推定したクラスタリングではなく,得られた波形ベースのデータをクラスタリングすることの必要性があると考えられる.今後はディープラーニング等によるクラスタリングを試み,本研究全体としての報告をまとめる必要がある.骨伝導音の非線形特性をモデリングする必要があり,これをディープラーニングでのクラスタリングなどが必要との考えに至った.本年では新たに音声,体内伝導音に加えて3次元変位計測を用いた顔面皮膚振動の計測を試みることにした.最初の検討として,日本語5母音を発声した際の音声,体内伝導音及び2次元の顔面皮膚振動の計測・解析を行った.体内伝導音におけるこれまでの研究成果により,顔面皮膚振動の計測点として上唇上部とした.これは,これまで体内伝導音の採取位置として採用している点であり,同点で計測した加速度である体内伝導音と変位である顔面皮膚振動を特性差が得られることも期待できる.結果として,音声>体内伝導音>顔面皮膚振動の関係で高周波数の減衰が観測され,聴感時の印象低下が確認された.今後は,計測する次元を3次元として,顔面における複雑な振動や応答の解明や可視化を検討する.従来の骨伝導の音響的解析に加え,三次元変位計測を用いた顔面皮膚振動のタスクが加わったが,より発展的な研究成果を得られることが期待できる.ダイナミックレンジの広い計測器を用いて新たに信号収録を行うとともに,当初の研究計画を実施する予定である.高域のダイナミックレンジを確保した上で,音声及び骨伝導音の収録を行い,著しく減衰した音響特徴を明らかにするためのクラスタリングを行う予定である.得られた骨伝導音データに対してディープラーニングでクラスタリングし,発声語彙や音節などの単位でのクラスタリングを試みる.そして,骨伝導音の音響的特徴を明らかにする予定である.音声及び体内伝導音間の音響的特性の解明と3次元変位を加えた計測へと発展させる.当初検討していた計画に加えて検討を行う事項が増えたため.

効率的な利用のために必要最低限度の購入や出張等に抑えたため差額が生じたものである.計画していた状況と異なり,次年度使用額を用いた研究実施が必要となったため.効率的かつ有機的な研究を実施するため,研究費用を繰り越して延長すうことにした.計測器関係の収録改善を図る予定である.データベース構築のための計測環境や収録に伴う費用として用いる予定である.
小胞体表面の異常タンパク質の感知とERAD-CおよびUPRの誘導機構の解析

本研究では、C型肝炎ウイルス(HCV)コアタンパク質による小胞体ストレス誘導機構の解析を行った。HCVコアタンパク質はマウス肝臓やヒト肝細胞に発現させると小胞体ストレス応答(UPR)を誘導したり、脂質代謝異常を誘導することから、HCVの病態に深く寄与すると考えられているがその分子機構は未解明である。そこで、本研究者らはモデル真核生物として出芽酵母細胞を用いHCVコアの発現が小胞体ストレス応答(UPR)機構の解析を行った。HCVコアは酵母細胞に発現した場合も細胞質および小胞体表面に分布しUPRを誘導する。小胞体外のタンパク質がなぜ小胞体内腔タンパク質の蓄積などにより誘導されるUPRを誘導するのか?この疑問を解明するために、まずコア発現細胞内のカルボキシペプチダーゼ(CPY)の輸送様式を観察した。CPYは小胞体内に合成・プロセスされた後に、小胞輸送によりゴルジ体を介して液胞に輸送されるので、これらのオルガネラ間の輸送を追跡することが可能である。その結果、HCVコアがCPYの小胞体-ゴルジ間の輸送(COPII輸送)を阻害することが判明した。次に、小胞体内で正確な立体構造がとれずに小胞体関連分解(ERAD)により分解処理されるCPY変異体(CPY)を用いて解析した結果、コアの発現はCPY*の分解速度を低下させることが明らかとなった。これらの結果は、コアは小胞体の細胞質側に表面に分布・作用することで、小胞体表面で起こるCOPII小胞輸送の開始やERADの過程で起こる小胞体内腔から細胞質への逆向性輸送を阻害し小胞体内腔のタンパク質蓄積につなげる可能性が示唆された。本申請者らは、小胞体膜表面(細胞質側)に蓄積するタンパク質であるC型肝炎ウイルス(HCV)コアタンパク質を酵母細胞に発現させると、小胞体ストレス応答(UPR)を誘導し細胞増殖を低下させることを見出した。このUPR誘導機構を解析した結果、コアタンパク質はERからGolgiへの輸送(COPII小胞輸送)の遅延を招くこと、ER内の変成タンパク質の分解機構であるERADも阻害することを明らかにした。コアタンパク質はER内腔に直接作用することはないが、ER表面でERからのGolgiへのタンパク質の輸送を阻害することでER内腔にタンパク質を蓄積させる。さらに、コアタンパク質はERADも阻害するため、結果的にER内腔の変性タンパク質を増加させUPRにつながると考えられた。これらの結果は、ER内腔のタンパク質のクオリティーコントロールシステムが、ER表面に蓄積したタンパク質により影響を受けるという新たな細胞毒性発現機構の存在を示唆している。今回の結果はモデル真核生物である出芽酵母を用いた解析により得られたものである。しかしながら、酵母のER内腔タンパク質の品質管理機構はヒト等の高等真核生物の持つ機構と類似していることから、これらの結果はC型肝炎ウイルス感染等の病態の理解につながる基礎的知見であると考えられた。
フォトクロミックなフルギド分子へのクラウンエーテルの導入

フルギドの酸無水物部をジエステルに変えたフルゲネートは,E,Z,C三成分系の熱不可逆なフォトクロミズムを示す。フルゲネートのフォトクロミズムにおける熱安定性と,構造変化に着目し,ジエステル部にクラウンエーテル環を導入したクラウン型フルゲネート(14,17,20員環)を合成し,アルカリ金属イオンに対する配位能,選択性,および光化学的挙動を検討し,錯形成定数,量子収率を求めた。クラウン型フルゲネート14員環は,アルカリ金属イオンに対する配位能が低く,選択性がなかった。17員環,20員環では,アルカリ金属イオンに対する配位能が開環体と閉環体で異なり,開環体はそれぞれナトリウムイオン,カリウムイオンと,閉環体はそれぞれリチウムイオン,ナトリウムイオンと選択的に錯形成し,大きい錯形成定数が得られた。開環体はクラウンエーテル環がフレキシブルであるのに対し,紫外光照射によって生じる閉環体は,中央の単結合が二重結合となるためクラウンエーテル環のサイズが小さくなり,光照射により金属イオンに対する配位能および選択性が変化すると考えられる。クラウン型フルゲネートの光反応挙動は,14員環はアルカリ金属イオン添加による影響を受けなかったが,17員環にリチウムイオン,ナトリウムイオン,カリウムイオンを加えた系では,環化反応の量子収率が低下し,光定常状態におけるC体への変化率が減少した。20員環にリチウムイオン,ナトリウムイオンを加えた系では,環化反応の量子収率が向上し,紫外光照射時の光定常状態におけるC体への変換率が増加した。分子力場計算により求めたそれぞれの安定配座から,17員環E体のナトリウムイオン錯体,20員環E体のカリウムイオン錯体では,環化する二つの炭素原子間距離が小さく,クラウンエーテルの向きが閉環体の安定配座異性体の向きと類似している場合,閉環の量子収率が向上することがわかった。
単一パワーモジュール駆動式磁気浮上モータシステムの基盤構築

磁気浮上モータシステムの小形化,低消費電力化,簡素化,低コスト化を目指し,三相インバータ1台のみで駆動するシステムの基盤構築を目的とし,異なる3種類の基本的な概念を提案した.1つ目は,d軸電流で支持力を発生させる1自由度制御形ベアリングレスモータ,2つ目は,三相Y結線の中点と電源中点間に接続された負荷(零相)を磁気浮上に利用するシステム,3つ目は,零相電流を単相モータ駆動に利用し,三相で磁気浮上を行う2自由度制御形ベアリングレスモータである.いずれの構成においても,理論計算および有限要素法による設計,テスト機の製作,および性能評価試験を行い,提案構造・制御システムの有用性を実証した.過去の磁気浮上モータでは,回転・浮上用に複数のパワーモジュールが必須であった.これに対し,本研究ではシステム全体の小形化・低消費電力化・低コスト化を目指し,三相パワーモジュール1台のみで,すなわち,パワースイッチング素子6個のみで駆動する磁気浮上モータシステムの新コンセプトの提案・実証およびその基盤構築を目的としている.その手段として,一般モータの駆動に用いられる三相巻線の中性点と,パワー回路の電源中点を結線する.この部分を流れる電流を零相電流と呼び,この零相電流を磁気浮上モータに応用する.平成26年度は,1.零相電流を磁気浮上制御力用の電流に利用する磁気浮上モータシステム2.零相電流を単相モータ用電流に利用することで,回転子の半径方向2自由度の能動位置決め制御と駆動が可能なベアリングレスモータについて検討を行った.1に関して,システムの電圧電流方程式を導出し,零相電流を三相電流とは独立して制御可能な制御システムを構築した.また,鉄球磁気浮上装置と三相永久磁石モータを用いて検証実験を行い,パワースイッチング素子6個のみを用いて,鉄球の磁気浮上とモータ駆動を実現した.また,国際会議にて本結果を発表した.2に関して,単相モータに支持巻線を巻回するシンプルな2自由度能動制御形ベアリングレスモータ構造を提案し,その固定子の歯形状が支持力に及ぼす影響およびコギングトルクと発生トルクに及ぼす影響を,三次元有限要素法により解析し,磁気飽和を解消することで支持力・トルク波形のひずみが解消されることを確認した.過去の磁気浮上モータでは,回転・浮上用に複数のパワーモジュールが必須であった.これに対し,本研究ではシステム全体の小形化・低消費電力化・低コスト化を目指し,三相パワーモジュール1台のみで駆動可能な磁気浮上ベアリングレスモータシステムの新コンセプトの提案・実証およびその基盤構築を目的としている.その手段として,三相巻線の中性点と,パワー回路の電源中点間に負荷を挿入し,この部分(零相)を流れる電流(零相電流)を,パワースイッチング素子を追加せずに制御する.本研究では,1.三相で永久磁石モータ,零相で1自由度の磁気浮上を制御,2.三相で2自由度の磁気浮上制御,零相で単相モータ制御,の2通りの単一パワーモジュール駆動式磁気浮上モータシステムに応用している.平成27年度は,1のシステムに関して,モータ負荷時の磁気浮上位置決め精度が悪化する問題が発生したため,オブザーバを用いた零相の電圧外乱の推定・補償を試みた.この実験装置は,1.2kW三相永久磁石モータと,鉄球(直径50mm)磁気浮上装置から構成され,三相パワーモジュール1台のみで,永久磁石モータのベクトル制御と鉄球磁気浮上を実現している.磁気浮上用電磁石の電圧から電流までの伝達関数を測定,多項式近似し,外乱オブザーバに組み込むことで,鉄球の位置決め精度を改善した.また,2のシステムに関して,6スロット6極の2自由度制御形単相ベアリングレスモータを設計,試作した.回転子は直径58mm,高さ5mmのアウターロータ形で,固定子には,三相4極の磁気浮上巻線と,単相6極のモータ巻線が施されている.実験により,本試作機は,三相パワーモジュール1台のみを用いて,3000rpmでの磁気浮上回転が可能であることを示した.研究実績概要記載1の,零相電流を磁気浮上に用いるシステムに関して,磁束鎖交数とインダクタンスの空間高調波を考慮した電圧電流方程式を導出し,さらに,磁気浮上の位置決め精度を,外乱オブザーバを用いて改善した.また,研究実績概要記載2の,零相電流を単相モータ駆動に用いるシステムに関して,実機を用いて磁気浮上回転が可能なことを実証している.したがって,単一パワーモジュール駆動式磁気浮上モータの基盤構築として,モデルの提案,理論解析,実機実証を行っているため,おおむね順調に進行していると言える.過去の磁気浮上モータでは,回転・浮上用に複数のインバータ,トランジスタが必須であった.これに対し,本研究ではシステム全体の小形化・低消費電力化・低コスト化を目指し,三相インバータ1台のみで駆動可能な新しい磁気浮上モータシステムの提案・実証およびその基盤構築を目的としている.その手段として,三相巻線の中性点とパワー回路の電源中点間に負荷を挿入(零相)し,パワースイッチング素子を追加せずに零相電流を制御する.本研究では,1.三相負荷で永久磁石モータのベクトル制御,零相で1自由度の磁気浮上制御,2.三相で2自由度磁気浮上制御,零相で単相モータの回転制御,の2通りの磁気浮上モータシステムを提案している.平成28年度は,上記1のシステムに関して,モータ負荷時の浮上位置決め精度が悪化する原因を詳細に検討した.磁気浮上制御系の振動は1fおよび3f(f:モータ駆動周波数)が顕著であった.

3f振動の原因は,モータのPWM駆動による零相電圧変動(電圧外乱)が,1f振動の原因は,三相負荷不平衡(電圧外乱)および電流センサ検出誤差(電流外乱)であることを明らかにした.これに対して,外乱オブザーバを用いて電圧外乱を,電流検出方法をuvw相検出からuvz相検出とすることで電流外乱を補償し,最終的には,モータ負荷時に10μm以上であった位置決め精度を,無負荷時と同等の数μmレベルに低減した.上記2のシステムに関して,試作した2自由度制御形ベアリングレスモータを用いて,浮上回転試験および性能評価を行った.まず,回転角度による支持力変動を補償し,振動低減を図った.次いで,アンバランス補償を行い,10000rpmまで低消費電力で回転が可能であることを示した.最後に,非接触式の渦電流ブレーキを製作して負荷試験を行い,浮上電力を含めて75%のモータ効率であることを示した.磁気浮上モータシステムの小形化,低消費電力化,簡素化,低コスト化を目指し,三相インバータ1台のみで駆動するシステムの基盤構築を目的とし,異なる3種類の基本的な概念を提案した.1つ目は,d軸電流で支持力を発生させる1自由度制御形ベアリングレスモータ,2つ目は,三相Y結線の中点と電源中点間に接続された負荷(零相)を磁気浮上に利用するシステム,3つ目は,零相電流を単相モータ駆動に利用し,三相で磁気浮上を行う2自由度制御形ベアリングレスモータである.いずれの構成においても,理論計算および有限要素法による設計,テスト機の製作,および性能評価試験を行い,提案構造・制御システムの有用性を実証した.研究実績の概要に記載した1に関して,システムの電圧電流方程式の導出,零相電流を三相電流の非干渉制御システムの構築,および鉄球磁気浮上装置と三相永久磁石モータによる実機検証を達成した.また,研究実績の概要に記載した2に関して,新しい2自由度制御形ベアリングレスモータ構造の提案,電磁界解析による支持力・トルクの検討を行ったので,おおむね順調に進行している.研究実績概要記載1の,零相電流を磁気浮上に用いるシステムに関して,現在,零相電流の直流成分が電源電圧の中間点電位の変動要因になっているため,パワースイッチング素子を追加せずに受動素子のみでこの問題を解決する.また,研究実績概要記載2の,零相電流を単相モータ駆動に用いるシステムに関して,実機を用いて,各モデルパラメータの測定,負荷試験を行う.また,モータ巻線と浮上巻線を統合し,三相巻線のみでの磁気浮上回転を試みる.28年度が最終年度であるため、記入しない。知能機械学・機械システム研究実績の概要に記載した1に関して,零相電流と三相電流の相互干渉を電圧電流方程式から導出し,その影響を実験的に評価し,干渉を補償あるいはキャンセルする制御方法を提案,実証する.また,提案手法を実際に1自由度制御形磁気浮上モータシステムに適用するために,スラスト磁気軸受および反発形永久磁石対,および三相永久磁石モータの解析,設計,試作を行う.また,研究実績の概要に記載した2に関して,固定子の歯形状が支持力とトルクに及ぼす影響をさらに考察し,より安定した支持力が発生可能な構造を設計し,テスト機により検証する..研究実績概要記載
ANP受容体単クロ-ン抗体の開発とANP受容体細胞膜グアニル酸シクラ-ゼの解析

ナトリウム利尿ペプチドファミリ-はANPとBNPよりなることが明らかになってきたが、本年度は、我々はヒトBNP、ラットBNPの単離・構造決定に成功した。一方、ナトリウム利尿ペプチド受容体には、膜型グアニル酸シクラ-ゼとcoupleしたbiologicallyactive receptor(B受容体)と、生物活性を持たずクリアランスのみに関与するclearance receptor(C受容体)の存在するとの仮説が提唱されてきた。我々はウシ肺のANP受容体に対する12種類のモノクロ-ナル抗体の開発に成功したが、これはC受容体に対するものであることが判明した。さらに、この中の4抗体はウシのみならずヒト、ラットの受容体をも認識するものであった。この抗体を用いて受容体の体内分布とB/C比と肺、腎、副腎、脳で検討すると、組織により著しい差が観察された。さらにB受容体の2subtypeとC受容体がクロ-ニングされたので、Northern blot法でヒト、ラットの組織で検討すると、3種の受容体の体内分布は組織により著しく異なっていることが確認された。また、ANPとBNPの3受容体に対する選択性も異なっており、生理作用との関連が注目される。以上のように、ナトリウム利尿ペプチドシステムは少なくとも2種類のリガンドと3種類の受容体よりなっており、これらの複雑且つ巧妙な相互作用で体液量、血圧調節に関与する心臓ホルモン、神経ペプチドとして作用しており、その分子機構についてさらに検討をすすめている。
同種および異種配偶子の雌雄不均等融合により作出した受精卵の発生能

植物の受精卵における母親ゲノムと父親ゲノムの比は1:1、一次胚乳細胞におけるそれは2:1である。この両親ゲノム比は種子形成と密接に関連しているが、受精卵胚発生過程においては、「受精卵中の同種あるいは異種の雌雄ゲノム比と胚発生の関係性」についての明確な知見は得られていない。本研究では、in vitro受精系を用いて、同種雌雄ゲノム比および異種ゲノムを任意の組み合わせで受精卵中に存在させ、それらゲノムが胚発生に与える影響を実験発生学的に示すとともに、胚発生過程における雌雄ゲノムの機能と異種ゲノム間の相関関係を明らかにすることを目的とした。(1)異なる比で同種雌雄ゲノムをもつ受精卵の発生能複数のイネ卵細胞と一個のイネ精細胞を融合(多卵受精)させた受精卵(3, 4, 6倍体)の発生率が2倍体とほぼ同様である一方で、一個のイネ卵細胞に二個のイネ精細胞を融合(多精受精)させた受精卵(3倍体)では、多くの場合、核融合あるいは核融合後の第一分裂の過程で発生が停止することを明らかした。さらに、受精卵内で片親ゲノム特異的な発現を示す遺伝子群の同定を試みた。この際、SNP情報を利用するためにジャポニカ品種のニホンバレとインディカ品種のカサラスを用いて受精卵を作出し、NGS解析を行った。その結果、受精卵中で父親アリル特異的発現を示す遺伝子が10個程度同定された。現在、それら遺伝子群がどのように受精卵発生に関与しているか解析を進めている。(2)異種ゲノムもつ交雑受精卵の発生能イネ、トウモロコシ、およびコムギ配偶子を任意の組み合わせで融合させたところ、異質2倍体受精卵が10 - 100細胞胚程度で発生を停止したのに対して、異質倍数性受精卵は再分化期カルスにまで発生・増殖を進めた。この結果は、異種の雌雄ゲノム存在量比が受精卵の発生に影響を及ぼすことを示唆している。今後は、交雑受精卵中おける異種雌雄ゲノム間の相関機構について解析を進める。27年度が最終年度であるため、記入しない。この両親ゲノムの量比は種子の形成に大きく関与しており、両親ゲノムの量比がある閾値を超えると種子形成が不全となることが知られている。この両親ゲノム比は、種子形成における胚乳の発達機構と密接に関連しており、その機構は、主に中央細胞、精細胞および胚乳ゲノムのエピジェネティック制御により説明されている。また、異種間交雑により生じる種子形成不全についても、胚乳発達不全が主要因であるとされている。一方、胚の形成および発達過程に関しては、「受精卵中の同種あるいは異種の雌雄ゲノム比と胚発生の関係性」についての明確な知見は得られていない。本研究では、in vitro受精系を用いて、同種雌雄ゲノム比および異種ゲノムを任意の組み合わせで受精卵中に存在させ、それらゲノムが胚発生に与える影響を実験発生学的に示すとともに、胚発生過程における雌雄ゲノムの機能と異種ゲノム間の相関関係を明らかにすることを目的とする。同種雌雄ゲノム間の相関関係については、雌性ゲノム過剰の受精卵は正常発生するが、雄性ゲノム過剰は受精卵の発生停止を引き起すこと、および、受精卵中における雌雄ゲノムの機能に違いがあることが示された。今後は、今回示唆された、受精卵発生過程における雌雄ゲノムのエピジェネティック制御機構について解析を進める。また、異種ゲノム間の相関関係については、異種ゲノム間の軋轢がごく初期の交雑初期胚で生じている可能性が示された。今後は、交雑初期胚におけるゲノム脱落の有無に着目して解析を進めるとともに、受精卵中における異種雌雄ゲノム比が異種ゲノム間の軋轢に及ぼす影響についても解析を進める。(2)異種ゲノムもつ交雑受精卵の発生

能イネ、トウモロコシ、およびコムギ配偶子を任意の組み合わせで融合させたところ、異質2倍体受精卵が10 - 100細胞胚程度で発生を停止したのに対して、異質倍数性受精卵は再分化期カルスにまで発生・増殖を進めた。この結果は、異種の雌雄ゲノム存在量比が受精卵の発生に影響を及ぼすことを示唆している。今後は、交雑受精卵中おける異種雌雄ゲノム間の相関機構について解析を進める。(a)異なる比で同種雌雄ゲノムをもつ受精卵の発生能:卵細胞と精細胞を1:1の比でin vitro融合させた受精卵(2倍体)の約80%は正常に発生したが、卵細胞同士を融合させた融合細胞は分裂せず、それらの一部は異常で不均一な核分裂を行った。興味深いことに、前述の卵細胞同士の融合細胞にさらに精細胞を融合させると、その融合細胞(3倍体受精卵)は2倍体と同程度の発生能を示した。さらに3個以上の卵細胞と1個の精細胞を融合させた受精卵(4, 6, 8倍体)の発生率も2倍体とほぼ同様であった。一方、1個の卵細胞に2個の精細胞あるいはゲノム量が倍である4倍体由来の精細胞を融合させた3倍体受精卵では、高い確率で、初期発生段階(核融合あるいは核融合後の第一分裂の過程)で発生が停止した。これらの結果は、雌性ゲノム過剰の受精卵は正常発生するが、雄性ゲノム過剰は受精卵の発生停止を引き起すこと、および、受精卵中における雌雄ゲノムの機能に違いがあることを示唆している。(b)異種ゲノムもつ交雑受精卵の発生能:イネ、トウモロコシ、およびコムギ花から配偶子を単離したのち、イネ卵細胞とトウモロコシ精細胞、およびイネ卵細胞とコムギ精細胞の交雑受精卵を作製したところ、トウモロコシ-イネ交雑卵は約100細胞胚、コムギ-イネ交雑卵は約10細胞胚のステージで発生が停止した。これらの結果は、異種ゲノム間の軋轢が交雑初期胚で生じている可能性を示唆している。上記のように、同種雌雄ゲノム比と受精卵発生の関係や、交雑受精卵の発生プロファイルを明確にすることが出来ていることから、本研究課題はおおむね予定通りに進行していると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。(a)受精卵の発生と雌雄ゲノム比雌ゲノムを過剰にもつ受精卵由来の初期胚、雄ゲノムを過剰にもつ受精卵由来の初期胚、および通常の受精卵由来の初期胚(雌雄ゲノム=1:1)をそれぞれ10個体ずつ作製し、それらから全RNAおよびゲノムDNAを単離する。次に、イネ初期胚で発現し、胚発生に関与すると推定される転写因子(OsWOX5, OsMPK3, OsMKK6, OsWRKY42)を発生のマーカー遺伝子として、それらの発現をそれぞれの胚で確認する。さらには、それら初期胚を用いたトランスクリプトーム解析およびゲノムDNAメチル化解析等を行うことにより、雌性あるいは雄性ゲノムの過多により初期胚の中の転写パターンやゲノム修飾状態にどのような変化が現れるのか明らかにする。(b)交雑受精卵の発生と異種ゲノム交雑初期胚におけるゲノム脱落の有無に着目して、細胞遺伝学的な解析を進める。また、異種配偶子について、それらの雌雄配偶子比を任意に変化させた受精卵を作出することで、どのような異種・雌雄ゲノムの組み合わせをもつ交雑受精卵が発生能を有するようになるか見つけ出す。次に、発生が進行する交雑受精卵由来の初期胚と、その受精卵に最も近いゲノムの組み合わせをもち、かつ発生が停止してしまう受精卵由来の初期胚をそれぞれ10個体ずつ作製する。
サート1を介した新規インスリン抵抗性治療薬の探索

抗老化分子であるSIRT1は、マクロファージや脂肪細胞において炎症反応を抑制し、脂肪細胞のインスリン感受性を改善させた。またSIRT1の活性化剤のインスリン抵抗性モデル動物への投与は、脂肪組織の炎症反応を抑制しインスリン感受性を改善させた。また脂肪組織だけでなく、全身のインスリン感受性も改善させた。SIRT1活性化剤は今後の新しいインスリン抵抗性改善薬として期待される。SIRT1の各臓器における炎症反応への役割マウスマクロファージRAW264.7細胞にSIRT1に対するsiRNAを導入することによりSIRT1蛋白発現を約20%に抑制できた。SIRT1の発現抑制は、LPSやパルミチン酸による炎症シグナル経路の活性(JNK経路およびIKK経路)を亢進させ、TNF、IL6、MCP1などの炎症関連遺伝子発現も増加させた。それにしたがい、TNF、IL6などのサイトカイン分泌も増加させた。逆に、SIRT1活性化剤であるレスベラトロールやSRT1720をマクロファージに附置しマクロファージのSIRT1を活性化させると、LPSやパルミチン酸による炎症シグナル経路の活性(JNK経路およびIKK経路)を抑制し、TNF、IL6、MCP1などの炎症関連遺伝子発現を減少させた。これらのSIRT1活性化剤の効果はSIRT1発現抑制細胞ではみられなかったことからSIRT1を介しているものと考えられた。アデノウイルスを用いSIRT1を過剰発現させたが、上記の炎症反応へは影響をおよぼさなかったことより、SIRT1のマクロファージでの抗炎症作用にはSIRT1の活性が必要であると考えられた。SIRT1の臓器間ネットワークへの関与の検索マクロファージの培養液上清やマクロファージとの共培養により、3T3-L1脂肪細胞や、L6筋肉細胞のインスリンによる糖取り込み能は減弱するが、マクロファージのSIRT1を活性化させておくと、培養液上清の附置や共培養によるインスリンに対する反応性の低下を部分的ではあるが防御することが可能であった。昨年度、培養マクロファージRAW264.7細胞のSIRT1の発現抑制は、炎症反応を亢進させ、逆にSRT1720によるSIRT1活性化は炎症反応を抑制することを見いだした。またこの炎症反応制御は、マクロファージの培養液上清やマクロファージとの共培養により、脂肪細胞や、筋肉細胞のインスリン感受性に影響を与えることを見いだした。これらの結果をふまえ、今年度は、肥満インスリン抵抗性モデルラットへの投与の影響を検討した結果、SIRT1活性化剤の3週間の投与は、体重には影響をおよぼさなかったが、OGTTでの耐糖能の改善を認めた。クランプスタディーより、全身および脂肪組織でのインスリン感受性が改善していたことがわかった。脂肪組織では炎症のマーカーであるTNFαやIL6の発現が減少し、悪玉マクロファージのマーカーであるCDllcも減少していたことから、SIRT1活性化薬の投与は、脂肪組織での炎症反応を抑制することにより、脂肪組織でのインスリン感受性を改善させ、全身のインスリン感受性、耐糖能異常を改善させていることがわかった。現在更なる検討のため、マクロファージ特異的SIRT1ノックアウトマウスを作成中である。SIRT1活性化を介した新規インスリン抵抗性治療の探索上記SIRT1活性化薬(SRT1720)以外に、我々が同定したSIRT1活性化薬、9種類に関して、培養マクロファージRAW264.7細胞、培養3T3-L1脂肪細胞での抗炎症反応に関して検討し、おおむねSRT1720と同様の結果を得ている。
高精細静止画像符号化に用いる高速ロスレス変換の開発

本研究では,画像符号化用高速ロスレス変換を開発することを目的とする.本年度は,ノンロスレス回転変換とロスレス回転変換(ロスレスDCTやロスレス直交ウェーブレット変換等で使用される)の互換性の低さを改善するために周期的構造を有するロスレス回転変換を提案した.本方式は従来の対応表を用いる方式に比べて以下の点で優れている:(1)互換性を考慮しながら対応表を作成することができるので,高い互換性を有するロスレス変換が設計可能である.(2)変換行列の整数化を行わないために構成(ハードウェア)が簡単になる.(3)対応表のサイズが小さいので設計が容易である.また,JPEG2000を用いたロスレス/ロッシー統一符号化において,高ビットレートで圧縮効率が低いという問題を解決するために,最適なロッシー再生方式を見つけることを目的に研究を行った.復号側が5/3-ILWT(逆ロスレスウェーブレット変換)の場合,逆量子化後,5/3-ILWTの前に整数化処理を行わなければいけないこと,復号側が5/3-IWT(逆ウェーブレット変換)の場合,5/3-LWT(ロスレスウェーブレット変換)内の整数化処理に含まれる定数に応じた帯域信号の平均値補正を行う必要があることが明らかになった.また,ロスレス再生に必要なビットレート付近を除いては,逆変換側で5/3-IWTを用いる方が圧縮効率が高くなることも示された.本研究により,5/3-LWTに基づいたロスレス/ロッシー統一符号化における最適な再生方式が明らかになったと言える.近年,静止画像のロスレス・ロッシー統一符号化システムに関する研究が盛んに行われている.ロスレスウェーブレット変換(LWT)に基づいた方式は,静止画像のロスレス・ロッシー統一符号化の標準化方式であるJPEG2000で用いられている.また,ロスレス離散コサイン変換(LDCT)に基づいた方式はJPEG方式との互換性があり,将来,標準化方式として採用される可能性が高い.ロスレス・ロッシー統一符号化システムは,高精細静止画像(例えば,医療画像,衛星画像,美術画像)を扱う分野において特に要求される.しかしながら,高精細静止画像にロスレス変換を適用するときに以下の2つの問題がある.(1)画素数が非常に多いために計算量が多くなり,処理速度が遅くなる.(2)ロスレス変換内で誤差が生じるためにロッシー変換との互換性が低くなり,高いビットレートでの圧縮効率が悪くなる.そこで,本研究では,ロッシー変換との互換性の高い高速ロスレス変換を開発することを目的とする.本年度は、2次元ロスレスDCT, 2次元ロスレスWHTについて研究を行い,乗算なし4点ロスレスアダマール変換に基づいた非分離型方式は,ロッシー変換との互換性が高いこと,計算量が少なくなることを明らかにした.特に,非分離型2次元ロスレスWHTは乗算器数が0なので,高速性という点では非常に優れている.また,高いビットレートでの圧縮効率を改善するために,LWT及びLDCTの変換係数の量子化について研究を行い,ロッシー変換の変換係数に対する量子化方式をロスレス変換の変換係数に対しても適用することは,圧縮効率の点から問題があることを示した.本研究では,画像符号化用高速ロスレス変換を開発することを目的とする.本年度は,ノンロスレス回転変換とロスレス回転変換(ロスレスDCTやロスレス直交ウェーブレット変換等で使用される)の互換性の低さを改善するために周期的構造を有するロスレス回転変換を提案した.本方式は従来の対応表を用いる方式に比べて以下の点で優れている:(1)互換性を考慮しながら対応表を作成することができるので,高い互換性を有するロスレス変換が設計可能である.(2)変換行列の整数化を行わないために構成(ハードウェア)が簡単になる.(3)対応表のサイズが小さいので設計が容易である.また,JPEG2000を用いたロスレス/ロッシー統一符号化において,高ビットレートで圧縮効率が低いという問題を解決するために,最適なロッシー再生方式を見つけることを目的に研究を行った.復号側が5/3-ILWT(逆ロスレスウェーブレット変換)の場合,逆量子化後,5/3-ILWTの前に整数化処理を行わなければいけないこと,復号側が5/3-IWT(逆ウェーブレット変換)の場合,5/3-LWT(ロスレスウェーブレット変換)内の整数化処理に含まれる定数に応じた帯域信号の平均値補正を行う必要があることが明らかになった.また,ロスレス再生に必要なビットレート付近を除いては,逆変換側で5/3-IWTを用いる方が圧縮効率が高くなることも示された.本研究により,5/3-LWTに基づいたロスレス/ロッシー統一符号化における最適な再生方式が明らかになったと言える.
南インド先史文化編年の構築

2018年度には、現地調査として2019年3月にハイデラーバード大学歴史学科およびマハーラーシュトラ州政府考古局ナーグプル支局において南インド巨石文化関連の考古資料の調査を行なった。具体的には、ハイデラーバード大学では、同学科が所蔵するガッチボウリー古墳群およびカンマム古墳群出土の土器の記録化を行なった。マハーラーシュトラ州政府考古局ではナガルダン遺跡出土土器およびマーフルジャリー遺跡出土石製ビーズの記録化を実施した。このほか、グジャラート州ヴァドーダラー所在のマハーラージャ・サヤージーラーオ大学考古学・古代史学科およびハリヤーナー州ローフタク所在のジャート・カレッジにおいて、インダス文明期から古代にかけての土器資料の記録化を行い、南インド巨石文化研究の参考資料を作成した。また、2018年6月2・3日には「南アジアの鉄器時代」と題した国際シンポジウムを関西大学において開催し、インド人研究者3名、日本人研究者4名による研究発表とともに、研究課題に関する意見交換を行なった。さらに2018年6月8日には「インダス文明研究の最前線」と題したセミナーを関西大学において開催し、インド人研究者2名、日本人研究者1名による研究発表を行なった。その成果はそれぞれ"Iron Age in South Asia"、"Current Research on the Indus Archaeology"として研究論文集を刊行した。そのほか、日本西アジア考古学会、日本オリエント学会において研究課題に関する口頭発表を行なった。また、ハイデラーバード大学歴史学科およびジャート・カレッジ歴史学科において招待講演を行なった。加えて、古代オリエント博物館において研究成果の一般公開・普及を目的とした「南インド巨石文化を掘る」と題したポスター展示を実施した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度には、現地調査として平成28年3月にインド、マハーラーシュトラ州東部、テーランガーナー州、アーンドラ・プラデーシュ州に所在する南インド巨石文化遺跡の分布調査を実施した。マハーラーシュトラ州東部のナーグプル市近郊には、30ヶ所程度の南インド巨石文化遺跡が存在しているが、その多くは古墳群で、現在開発による破壊の危機に面しているものが多い。こうした遺跡を取り巻く現状を鑑み、マハーラーシュトラ州考古局ナーグプル支局と共同調査を立ち上げ、現存する古墳群の分布調査を実施した。平成27年度に実施したのは、ラーイプル=ヒングナー古墳群とムルティー古墳群の2ヶ所で、高精度GNSSを用いて現存する古墳の位置と規模を記録し、分布図の作成を行った。その結果、ラーイプル=ヒングナー古墳群では約260基、ムルティー遺跡では約150基の古墳を確認した。これらの古墳の位置情報をGIS(地理情報システム)を用いて詳細な遺跡分布図の作成を進めている。テーランガーナー州およびアーンドラ・プラデーシュ州では、ハイデラーバード大学歴史学科と共同で、同様の南インド巨石文化遺跡の分布調査を実施した。ハイデラーバード大学構内遺跡、ムドゥマーラー遺跡、カンドゥール遺跡、カディリラヤチェルヴ遺跡において、同じく高精度GPSによる古墳の位置記録を行った。また、これらの分布調査と並行して、ハイデラーバード大学およびマハーラーシュトラ州政府考古局ナーグプル支局が保管する南インド新石器文化・巨石文化期遺跡出土の土器・石器の記録化を実施し、遺物による文化編年構築の基礎データを作成した。国内では日本西アジア考古学会、ヘレニズムイスラーム考古学研究会、インド考古研究会、日本オリエント学会において本研究に関わる口頭発表を行った。平成27年度初よりハイデラーバード大学と共同で、テーランガーナー州所在のポラコンダ遺跡の発掘調査を計画し、同大学との協定書の締結、インド政府考古局からの発掘調査許可の取得を進めてきたが、インド政府内務省からの許可を平成27年度内に取得することができず、本研究の核の一つをなす発掘調査を実施することができなかった。それに代わって、本研究のもう一つの核である南インド巨石文化期の古墳群の分布調査を実施し、大きな成果を得ることができた。また、現地共同研究機関の協力により、本研究課題に関わる諸々の考古遺物の記録化を実施することができたことも、平成28年度以降の調査・研究にとって大きな成果となった。また、諸々の学会・研究会で本研究課題に関する研究発表を行い、研究課題の重要性や研究成果を広く公開することができた。以上の点から、本研究課題にかかる調査・研究を、概ね順調に進めることができたと判断した。平成28年度には、1南インド新石器文化および南インド巨石文化に属する遺跡の分布調査と2これら2つの文化に属する遺物の記録化・分析を中心に実施した。まず1遺跡の分布調査では、平成28年1112月および平成29年3月にマハーラーシュトラ州政府考古局ナーグプル支局と共同で、マハーラーシュトラ州東部のナーグプル周辺に所在する遺跡の調査を行なった。特にマッリ遺跡では1km×1km以上の範囲に及ぶ古墳群の広域写真測量調査を実施し、古墳の分布と地形の関係の把握を可能にする成果を得た。また、平成29年3月にはハイデラーバード国立大学歴史学科と共同で、テーランガーナー州、アーンドラ・プラデーシュ州に所在するチェードゥ・グッタ遺跡、ネッコンダ遺跡、ガディガレヴラ遺跡、カリヤーンドゥルグ遺跡、クムティ遺跡、パーラヴァイ遺跡などを訪れ、古墳の分布図作成や、新石器文化期、巨石文化期の遺物を表面採集を行なった。

2遺物の記録化・分析では、平成28年5月にケーララ州立大学(トリヴァンドラム)、11月にケンブリッジ大学考古学・人類学博物館および大英博物館(英国、ケンブリッジ、ロンドン)、1112月にマハーラーシュトラ州政府考古局ナーグプル支局(ナーグプル)、平成29年3月にユニオン・クリスチャン・カレッジ(アルヴァ)およびハイデラーバード国立大学歴史学科(ハイデラーバード)において、各機関が収蔵する土器、石器、石製装身具など、南インド新石器文化、南インド巨石文化を特徴づける遺物の記録化を行なった。またマハーラーシュトラ州政府考古局ナーグプル支局では、マッリ遺跡出土の製鉄関連資料の調査を行い、分析サンプルの提供を受けるなど、製鉄技術の復元に有益なデータを得た。このように南インド先史文化編年の構築にとって重要なデータを多く得ることができた。過去2年の調査で、現地の研究機関との共同で、南インド新石器文化、南インド巨石文化に関わる遺跡の分布調査を実施し、遺跡の立地や古墳の分布、地形との関係など、これまで十分に研究の対象となってこなかった遺跡の要素の把握と記録化を行うことができた。本研究課題の中心テーマとしている南インド先史文化編年の構築において、上記の遺跡構成要素の把握は不可欠であり、南インド先史時代における文化変遷と地形環境との関係や、遺跡利用のあり方について知見を得ることができたことは本研究課題において大きな成果である。また、南インド各地で新石器文化、巨石文化に関わる遺物の記録化を実施し、基礎データを得ることができたこともまた、南インド先史文化の時間的・空間的変異の把握にとって大きな成果となっている。特に土器の記録化・分析によって新石器文化から巨石文化への変化の過程、巨石文化の拡散・変容過程を明らかにする上で貴重なデータを得ることができ、また石製装身具の調査では南インド先史文化の変遷における北インドとの関係を示すデータを得ることができた。これらの調査によって、単に文化の変化を静的に把握するのではなく、交流、交易や技術伝播、資源利用などの社会的背景と関連づけて動的に理解することが可能になりつつある。その一方で当初計画していた発掘調査の実施が滞っていることは、本研究課題の進捗状況を評価するにあたって大きな問題である。その理由には現地研究機関との共同調査に関してインド政府考古局からの許可がおりなかったことや、大学間の協定書の締結に時間がかかっていることなどがある。残り2年間の研究の中で、これらの問題をクリアし、分布調査と組み合わせて発掘調査を実施することにより、文化変遷の過程より明確に把握したいと考えている。平成29年度には、まず平成29年6月にバハレーン国立博物館において西暦紀元前後の時代の墳墓から出土した石製装身具のデータ化および分析を実施した。これはバハレーンを含むアラビア半島において出土する石製装身具が南アジア方面からもたらされたと考えられるためで、その可能性を実証的に検証し、南インドの社会が海洋交易にどのように関わっているか考察することを目的としたものである。調査の結果、西暦紀元前後の時代にバハレーン島の墳墓で出土する石製装身具は南アジア産である可能性が高いことが明らかとなった。
熊本城内の潜在断層による石垣被害拡大に関する物理探査および地震動解析による検証

2016年熊本地震では熊本城が甚大な被害を受けたが,それらの被害箇所は1889年明治熊本地震での被災箇所と多くが重なっている。同じ箇所が繰り返し被災する要因として,潜在断層(弱層)により基盤岩の深度が急変していることで,地表面地震動が局所的に増幅され,弱層に沿う箇所の被害が大きくなったことが考えられる。本研究では,γ線測定で地質的弱線の位置を検出し,地盤物理探査手法である表面波探査や常時微動測定を実施することで,熊本城石垣の被害要因としての地盤構造の急変部の有無を検討した。本研究の結果,表面波探査による表層部のS波速度構造および常時微動測定による振動特性の変化からは,γ線測定で推定された弱線を挟む箇所において,概ね深度20m以浅の地盤構造には明瞭な急変部は検出されなかった。調査対象地である熊本城敷地内での地盤調査は,当初計画に照らして順調に進んでいる。当初計画どおりに2次元地盤地震動解析を実施し,より深い深度における地層急変部の祖存在が熊本城石垣の地震被害拡大に及ぼす地層の影響について検討を行う。本研究は,熊本城内での物理探査を広範囲に行うことで,石垣被害に強く影響したと考えられる弱層(潜在断層)の分布を確認するとともに,基盤が急変する地層条件での2次元地震動解析により,熊本城石垣被害の要因について明らかにしようとするものである。研究期間内の初年度(平成29年度)は,主に熊本城内での現地調査として表面波探査と常時微動測定により,基盤岩である安山岩の分布深度を明らかにする。2年度(平成30年度)は,主に2次元地震動解析により,基盤深度の急変による地表面での地震動の増幅(加速度や変位量の増大)を検証する。最終年度(平成31年度)は,研究をとりまとめとして,熊本城石垣被災要因の物理探査および地震動解析による検証を行い,今後の石垣修復工事における地盤工学的見地からの施工上の留意点や対応策について明らかにする。これまでの研究実績として,現地での表面波探査を数測線で実施するとともに,その表面波探査測線上の複数地点で常時微動測定を行った結果,基盤深度の急変は特に見られないことが判明した。熊本城での復旧工事の進展に応じて現地調査を実施する必要があるが,おおむね順調に研究は進展している。引き続き現地調査を進めるとともに,得られた現地調査の成果を踏まえて,地震動解析に取り組む予定である。その他(機器運搬費)の支出が計画より少なかったため。翌年度分と合わせた機器運搬費の金額として使用計画を定めることとする。物品の購入を次年度に回したため。次年度は計画に合わせた購入を行うこととする。
パラメトリック光子対における偏光の量子相関測定

本年度は、タイプII角度位相整合条件下において光学的パラメトリック過程で発生したパラメトリック光子対の2つの偏光成分の間の相関測定を行った。連続発振アルゴンガスレーザーからの波長454.5nmのレーザー光をLBO結晶に入射し、タイプII位相整合条件を満たすようレーザーの入射角を調整して波長909nmのパラメートリック光を発生させた。発生したパラメトリック光を、偏光ビームスプリッターを用いて互いに直交する直線偏光成分に分離して、2組のアバランシェフォトダイオードを用いた光子計数システムを用いてそれぞれの偏光成分の光子を検出した。一方の直線偏光(アイドラー光)の光検出パルスをトリガーにして、他方の直線偏光(シグナル光)の光検出パルス観測時刻の時間分布を測定することにより両者のコインシデンスを求めた。その結果、アイドラー光を検出したのと同時刻にシグナル光が集中して検出され、二つの直線偏光成分の検出という事象の間には量子力学的な相関が存在することがわかった。また、アイドラー光によるトリガー回数を一定に保ちながら、シグナル光のコインシデンス測定を100回程度繰り返して、コインシデンスの平均値と揺らぎを推定した。アイドラー光、シグナル光それぞれ単独で測定すると光強度が大きく揺らいでいるにも関わらず、上記のコインシデンスの揺らぎの推定値は、シグナル光の光子数の統計的変動にのみを考えた場合の揺らぎの大きさに一致している。これは、アイドラー・シグナル光の間の量子相関を利用して、シグナル側の入射光子数を確定することができることを表している。したがって、パラメトリック光子対を用いると、古典的な光源で入射光子数を推定する際に必ず混入する量子統計雑音を排除し、古典光源での限界を超えた偏光測定が可能であることがわかった。本年度は、光学的パラメトリック過程により発生したシグナル光およびアイドラ-光が量子相関を持つ光子対であることの確認を行った。・連続発信アルゴンガスレーザーを波長454.5nmの単一波長で発振させ、出力レーザー光を非線形光学結晶(LBO結晶)に入射した。タイプII位相整合条件を満たすようレーザーの入射角を調整した結果、パンプ光100mWにたいして波長909nmのパラメトリック光が数pW発生していることがわかった。・発生したパラメトリック光のシグナル光とアイドラ-光を偏光プリズムで分離し、それぞれをアバランシェ・フォトダイオード(APD)を用いて単一光子検出を行った。APDからのアイドラ-側の光電子パルスを時間波高変換器のスタートに入力し、シグナル側の光電子パルスに遅延ケーブルで時間遅延を加えた後時間波高変換器のストップに入力し、遅延時間分布を測定した。シグナル光はアイドラ-光の検出から遅延ケーブルによる特定の時間遅れた時間に集中的に検出され、パラメトリック光の発生過程においてはアイドラ-光、シグナル光が対をなして発生していることがわかった。・シグナル光の計測数の揺らぎは、それぞれの光強度が大きく揺らいでいるにも関わらず、シグナル光の検出光子数の統計的変動に由来する揺らぎの大きさにほぼ一致しており、アイドラ-・シグナル光の光子数の間に量子相関が存在することがわかった。