hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
伝導性高分子鎖のエントロピー制御に最適な分子設計と合成

高電荷輸送特性を有する分子チューブの合成とその包接能を予備的に調べるために,環状分子を合成し,その包接能について検討した。環状分子はフルオレンおよびエステル基を有するポルフィリンという剛直な共役系からなる。よって,環状分子を重合して得られる分子チューブは決まったサイズの空孔を有することからサイズ認識能が期待できる。合成した環状分子を用いてその包接能を調べたところ, 1Hおよび13C NMRスペクトル, MALDI-TOF MSスペクトルを用いることで, Zn-N間の配位結合によってビピリジル誘導体と, ππ相互作用によってC60と,そして水中において親水疎水相互作用に由来する相互作用に基づき完全メチル化シクロデキストリン誘導体と包接錯体を形成することが明らかとなった。次にテンプレート法によって環状分子を基本ユニットとした導電性分子チューブの選択的合成を行った。環状分子のアルキンは重合点であり,ポルフィリンを含む一次元構造は共役系であることから導電部位と見なすことができる。環状分子はフルオレンおよびポルフィリン誘導体との逐次的なカップリング反応によって合成した。また,テンプレート分子としてビピリジルベンゼンをアルキル鎖によって連結したテンプレートを合成した。これは,環状分子がZn-N間の強固な配位結合によって包接能を示す部分構造が二か所あることで環状分子二分子を近接すると考えられる。環状分子,テンプレート分子を混合し高希釈条件下Glaserカップリング反応に付したところ,分析SECにより高分子量の分子は生成せず,分子チューブに収束していることが明らかとなった。また,テンプレートを用いない場合では反応の進行は見られず,テンプレートによる反応点の近接効果が反応の加速をもたらしていると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。オリゴフェニレンエチニレン骨格を有するゲスト分子に2つのシクロデキストリン誘導体がホスト分子として連結した分子を合成した。極性溶媒中における親水疎水相互作用により形成した自己包接錯体に対し、エチニル基あるいはピリジル基を有するヨードベンゼン誘導体を用いて薗頭カップリング反応を行い、両末端にエチニル基およびピリジル基を有する被覆共役モノマーをそれぞれ合成することに成功したピリジル末端被覆共役モノマーに対し、白金(II)錯体あるいはルテニウム(II)錯体との一次元的な錯化重合をそれぞれ行うことによって、含金属被覆型分子ワイヤを合成した。得られた被覆型分子ワイヤは、導入された金属錯体及びその結合様式に由来する特異な光学・電気的特性を発現した。すなわち、共有結合によって白金(II)錯体を導入した分子ワイヤは燐光発光特性を示し、配位結合によってルテニウム(II)錯体を導入した分子ワイヤは固体状態において炭素共役系に匹敵する高い分子内電荷移動度(0.22 cm2V-1s-1)を示すとともに、配位結合に基づくポリマーとモノマーの可逆的な変換を実現した。両末端にエチニル基を有する被覆共役モノマーと白金錯体との共重合反応によって,被覆個所や割合の異なる白金アセチリド型の被覆型ポリマーを合成した。これらのポリマーにおける被覆の効果を調べるために,希薄溶液中および近接分子との相互作用が強く働く固体状態における発光スペクトルを測定した。その結果、被覆型ポリマーは対応する非包接型ポリマーに比べ、高い燐光発光量子収率が得られた。また,被覆型ポリマーは固体状態でも分子間相互作用が抑制された結果,希薄溶液中と同様に強い燐光発光が観測された。さらに,その量子収率及び発光波長は希薄溶液中の値と同程度であったことから,固体中でも単一分子の独立性が維持され,単分子として燐光発光したことを示している。

本年度は、分子内スリッピングを導入した新手法により電荷移動特性の高い被覆共役分子の合成法の開発に成功すると共に、本法を応用し、固体中において燐光発光特性を示す被覆型白金アセチリドポリマーの合成に成功した。また、被覆型共役分子を無機固体材料表面上に単分子性を保持した状態で高密度に導入することに成功した。この様に、当初の研究計画を着実に遂行し成果をあげており、最終目標としている高い電荷移動特性を利用したナノ分子デバイス作製は大いに期待出来る。また、合成した被覆型分子ワイヤの燐光発光特性、自己修復機能、pHセンシング能等、数々の新しい知見も創出しており、研究開始時と比べ期待以上の研究の進展があった。さらに、論文及び学会発表を積極に行い、主著者としてJournal of American Chemical Society誌に本研究成果を掲載した。27年度が最終年度であるため、記入しない。金属-アルキニルポリマーは合成が簡便であり、高い安定性を示すことが知られている。そこで8、9族金属元素の導入を目指し、両端にエチニルスタニル基を有するOPE骨格の被覆モノマーを合成する。その後、金属錯体とのトランスメタル化により、金被覆型金属-アルキニルポリマーの合成を試みる。得られたポリマーはTRMC法により分子内電荷移動度を測定し、金属の違いが与える影響を評価する。続いて、アリールスタニル基を有するモノマーと金属錯体とのトランスメタル化により、sp2炭素と金属の共有結合を有するポリマーを合成する。また、ピリジル基を有するモノマーを利用して配位結合を有するポリマーを合成する。この2種類のポリマーと、sp炭素と金属の共有結合を有するポリマーとの比較により、結合様式の差が分子内電荷移動に与える影響を明らかにできる。さらに主鎖骨格をOPEからオリゴパラフェニレン(OPP)、オリゴフェニレンビニレン(OPV)、オリゴチオフェン(OTh)へと変換した被覆型分子ワイヤへと展開し、配線材料として最適な主鎖骨格を調査する。これら系統的な探索により、高い電荷移動度を発現する配線材料の設計指針を提示する。
組織サイズ制御サイクルにおける細胞死の役割の解明

アポトーシスは発生過程初期の脳において神経上皮で散発的に観察されるのに加え、前方神経隆起(Anterior Neural Ridge ; ANR)など特定の領域で特定の時期に大量に観察される。前者のアポトーシスは神経前駆細胞の数を制限することで脳の全体細胞数を調節すると考えられてきたが、ANRで認められる大量のアポトーシスの役割は未だ不明である。ANRは神経板の最も前端に位置し、神経板が神経管へと変化する際に左右の近接・閉鎖というダイナミックな形態変化が起こるとともに、拡散性形態形成因子(モルフォゲン:形原)を産生することで広範囲の神経前駆細胞の生存と領域化を制御するオーガナイジングセンターとしての役割を持つ。こうしたオーガナイジングセンターの空間位置あるいはサイズ制御の機構を解明することは、組織化の連続により達成される脳の発生を理解する上で重要である。そこで、本研究ではANRに起こるアポトーシスの役割の解明を目指した。アポトーシス欠損(apaf-1-/-あるいはcaspase-9-/-)胚ではANRに未閉鎖領域が残存したのに加え、形原の中でもFgf8産生領域に異所的な拡大が認められ、これに伴い神経上皮の領域化も異常であった。また、神経前駆細胞の全体数の調節はアポトーシスに依存しないことが定量的解析により判明した。これらの結果は、アポトーシスが、散発的な細胞の除去により脳全体の細胞数を制限するのではなく、オーガナイジングセンターのサイズ調節により神経上皮に正常な領域化をもたらすとともに、ANR閉鎖促進により脳室の正常な拡大を可能にすることで、脳全体の発生に寄与することを示すものである。本研究の成果は「第20回日本Cell Death学会学術集会(口頭およびポスター発表)」をはじめとした複数の学会・研究会で発表し、「第20回日本Cell Death学会学術集会」では優秀演題賞を受賞した。当初の計画では、ANR領域周辺の細胞が正常杯の発生過程ではアポトーシス依存的に除去されていることを見いだしていたが、その細胞種の詳しい同定はされていなかった。そこで交付された研究費により抗体等を購入し、詳しい細胞種の同定を試みた。その結果この領域で除去される細胞は脳の発生にとって非常に重要な拡散性形態形成因子Fgf8産生細胞であること、アポトーシスの抑制によりこの細胞が異所的に残存することにより脳のより広範囲の遺伝子発現パターンに異常が引き起こされる可能性を示唆した。これらの結果は、脳発生過程では局所で生じるアポトーシスが拡散性形態形成因子の除去を介して脳の広い範囲の発生を調節していることを示す重要な知見である。本研究では、アポトーシスが拡散性形態形成因子の除去を介して、組織の広い範囲の遺伝子発現を調節していることを示すものである。拡散性形態形成因子は発生のみならず損傷治癒、再生などにおいても必須の因子である。拡散性形態形成因子は細胞増殖や細胞分化を制御するため、損傷治癒や再生の過程においても適切なタイミングで発現が抑制されることが、正常な組織の再形成において重要であるが、この発現抑制を行うメカニズムについてはほとんど分かっていない。拡散性形態形成因子の過剰な産生は腫瘍形成にもつながることが示されており、拡散性形態形成因子の発現停止のメカニズムは基礎研究のみならず、医学的にも非常に重要である。そこで損傷治癒、再生時においても拡散性形態形成因子の発現停止にアポトーシスが関わっているかについて検討していきたい。アポトーシスはこれまで発生過程の脳の細胞数を調節するために必須であると考えられてきた。その理由はアポトーシス実行因子変異マウスの脳において、細胞数が増加しているような印象を与える形態異常が観察されたからである。しかしながら、本研究において、定量形態学的な手法を用いて変異マウスの脳を発生ステージごとに解析したところ、これらの変異マウスの脳では細胞数が増加していないことが判明した。一方、変異マウスの脳では脳室の拡大不全が生じていることが明らかとなった。正常胚では脳室は神経管の閉鎖完了直後から劇的に拡大し、脳室が空間的に閉鎖することが脳室拡大に必要であることが示唆されている。アポトーシス実行因子変異マウスでは神経管の閉鎖異常が認められることから、変異マウスの脳形態形成の初期的な原因は、神経管の閉鎖異常であると考えられる。これらの結果より、脳形態形成過程におけるアポトーシスの役割は、神経管閉鎖の完了を保証することであることが示唆された。本年度は上述の解析に加え、神経管閉鎖におけるアポトーシスの役割について分子的な面からアプローチを進めるために、変異マウスの神経管未閉鎖領域の組織における遺伝子の発現変動を網羅的に解析した。現在、発現変動が示唆された遺伝子について、より詳細な解析を行っている。また、神経管閉鎖過程における組織中のアポトーシス細胞の時空間的情報を得るために、核が蛍光タンパク質でラベルされたトランスジェニックマウスの頭部のタイムラプスライブイメージングを行っている。本研究の成果は「第42回日本発生生物学会(口頭発表)」をはじめとした複数の学会・研究会で発表した。

一方、変異マウスの脳では脳室の拡大不全が生じていることが明らかとなった。正常胚では脳室は神経管の閉鎖完了直後から劇的に拡大し、脳室が空間的に閉鎖することが脳室拡大に必要であることが示唆されている。アポトーシス実行因子変異マウスでは神経管の閉鎖異常が認められることから、変異マウスの脳形態形成の初期的な原因は、神経管の閉鎖異常であると考えられる。これらの結果より、脳形態形成過程におけるアポトーシスの役割は、神経管閉鎖の完了を保証することであることが示唆された。本年度は、細胞の核が蛍光タンパク質によりラベルされたトランスジェニックマウスを用いた全胚培養タイムラプスライブイメージングにより、アポトーシス実行因子変異マウスでは、神経管閉鎖時の左右の神経堤の近接に異常があることを明らかにした。正常胚の神経堤の端では多量のアポトーシス細胞が観察されることから、変異マウスではこのようなアポトーシスにより組織中より取り除かれるべき細胞集団が残った結果、神経堤の近接異常がもたらされた可能性が考えられる。現在、アポトーシスにより組織中から取り除かれる集団の同定をin situ hybridization法により行っている。本研究の成果は「第43回日本発生生物学会(ポスター発表)」をはじめとした複数の学会・研究会で発表した。アポトーシスは発生過程初期の脳において神経上皮で散発的に観察されるのに加え、前方神経隆起(Anterior Neural Ridge ; ANR)など特定の領域で特定の時期に大量に観察される。前者のアポトーシスは神経前駆細胞の数を制限することで脳の全体細胞数を調節すると考えられてきたが、ANRで認められる大量のアポトーシスの役割は未だ不明である。ANRは神経板の最も前端に位置し、神経板が神経管へと変化する際に左右の近接・閉鎖というダイナミックな形態変化が起こるとともに、拡散性形態形成因子(モルフォゲン:形原)を産生することで広範囲の神経前駆細胞の生存と領域化を制御するオーガナイジングセンターとしての役割を持つ。こうしたオーガナイジングセンターの空間位置あるいはサイズ制御の機構を解明することは、組織化の連続により達成される脳の発生を理解する上で重要である。そこで、本研究ではANRに起こるアポトーシスの役割の解明を目指した。アポトーシス欠損(apaf-1-/-あるいはcaspase-9-/-)胚ではANRに未閉鎖領域が残存したのに加え、形原の中でもFgf8産生領域に異所的な拡大が認められ、これに伴い神経上皮の領域化も異常であった。また、神経前駆細胞の全体数の調節はアポトーシスに依存しないことが定量的解析により判明した。これらの結果は、アポトーシスが、散発的な細胞の除去により脳全体の細胞数を制限するのではなく、オーガナイジングセンターのサイズ調節により神経上皮に正常な領域化をもたらすとともに、ANR閉鎖促進により脳室の正常な拡大を可能にすることで、脳全体の発生に寄与することを示すものである。本研究の成果は「第20回日本Cell Death学会学術集会(口頭およびポスター発表)」をはじめとした複数の学会・研究会で発表し、「第20回日本Cell Death学会学術集会」では優秀演題賞を受賞した。
重症心不全患者血中由来物質による培養心筋細胞アポトーシス誘発性に関する研究

【目的】心不全心の心筋脱落の一因としてアポトーシスによる細胞死が生じていることが報告されているが、心不全患者の血清内に含まれる種々の因子により直接的に心筋細胞がアポトーシス死に陥るか否かについて検討を行った。初年度の検討では、低濃度のヒト血清を含む培養液で心筋細胞培養を行うと時間経過により一定のアポトーシスが生じることが示された。そこで本年度は心不全患者および健常者の血清でのアポトーシスの生じ方の違いと、アポトーシスを生じる機序に関して検討した。【方法】本学倫理委員会に本研究施行に関する研究申請し承認を得て、健常者および患者本人が承諾の上実施した。まず、新生児ラット心筋細胞を単離した後、血清フリーの培養液で培養した。その後健常者または慢性心不全の患者より採取した血清、またはFBSを含む培養液で培養を行い、Cell viability、Apoptosisの検出(ss-DNA免疫染色、Caspase3活性測定)を行った。【結果】心不全患者の血清を含む培養液で培養した心筋細胞は健常者の血清添加時と比較して有意にcell viabilityが低下しており、またアポトーシスを生じている細胞が増加していた。そのアポトーシスの増加はcaspase阻害で有意に抑制され、かつ抗酸化物質により完全に抑制された。【考察】心不全心での心筋細胞アポトーシス死について多くの報告があるが、血清中の因子がその現象に関与しているとの発想による報告は認めらない。本実験では、心不全患者血清含有培養液で培養した心筋細胞ではアポトーシスが生じさらにはこの細胞死が抗酸化物質により抑制されることから主にmitochondrial pathwayを介する経路が関与しているものと考えられる。これらの結果はアポトーシス抑制が心不全治療の一手段になる可能性を示唆するものと考えられた。【目的】近年心不全心においてアポトーシスによる細胞死が生じていることが報告されているが、心不全患者の血清内に含まれる種々の因子により直接的に心筋細胞がアポトーシス死に陥る可能性について、初年度の検討を行った。つまり、心不全患者においては患者自身の血清自体が心筋細胞に対してproapoptoticに作用する、との仮説を立て、培養心筋細胞を用いた実験を計画した。【方法】本学倫理委員会に本研究施行に関する研究申請し承認を得て、患者本人が承諾の上実施した。まず、新生児ラット心筋細胞を単離した後、血清フリーの培養液で培養する。その後健常者または慢性心不全の患者より採取した血清、またはFetal bovine serumを含む培養液で培養を行い、Cell viability、Apoptosisの検出、Caspase3活性の測定を行いApoptosis誘発性の評価を行った。【結果】ヒト血清を含む培養液で培養を行ったところ、時間経過により一定のアポトーシスが生じることが解った。また、アポトーシスが生じる血清の濃度には閾値が存在し低濃度の血清添加時に有意なアポトーシスが誘発されることが解った。Caspase3やMTS assayを用いた同様の評価でも同一の傾向が認められた。本実験では、ヒト血清含有培養液で培養した心筋細胞ではアポトーシスが生じうることが示された。その効果はdeath receptorを介した系とmitochondrial pathwayを介するものと両者の影響による。これらの結果はアポトーシス抑制することで心不全を治療する重要な概念につながる可能性を有する。
東アジア出版文化史の研究をめぐる企画調査

東アジア社会の構造及び将来のあり方を考える時、意志疎通、情報の伝達、文化の共有に多大な影響と役割を果たした出版文化は文化・政治・経済・宗教等の基本をなした。本研究は、中国・朝鮮・日本等の近世出版システムと文化形成との関係を解明すべく立案され、文学・歴史学・思想宗教学・書誌文献学・言語学・美術史学等の多方面から成る研究者を研究分担、もしくは研究協力者として結集し、十数回に及ぶ小地区会議、三回の全体会議を開催して検討した。その結果、近い将来、特定領域Aに企画案を申請することとし、今回なお検討を要する問題は継続検討課題とする一方、東アジア諸国における出版文化研究の現況成果を知るため、更に企画案に盛り込むべき外国調査、共同研究を実施することとし、明年の国際学術研究に申請することを計画した。研究の大綱は、次のように決定した。○研究会名称:東アジア出版文化研究機構○総括機構五大地区・計画研究代表から組織五大地区・計画研究双方を統合して、一般市民も含めた研究シンポジウム・出版展示会・特別講演を指導する。総括機構に直属する情報図書インフォメーション支構を通して、インターネットで資料・情報・文献の提供を図書館・研究所に対して行う。○研究期間は5年間○地区は東北・京浜・京阪・中国・九州の5ブロック○計画研究は(1)出版交流研究、(2)出版形成・機構研究、(3)出版文化論研究、(4)出版環境研究、(5)出版政策研究、(6)出版物の研究の6本を基幹研究のもとに23件づつ設ける。○公募研究は(1)(6)基幹研究(計画研究)の下でそれぞれ公募し、約八十の個別研究を計画研究の支柱とする。○外国研究機関との共同研究・調査も実施し、例えば中国では社会科学院文学研究所と共催で北京出版文化研究シンポジウムを開く。○事務局を総括機構に設ける。
日本人におけるポリフェノール摂取量の簡便かつ妥当な推定方法の確立

「日本人におけるポリフェノール摂取量の簡便かつ妥当な推定方法の確立」の研究課題において、「ポリフェノール摂取量のバイオマーカーとなりうる尿中ポリフェノール排泄量の測定」と、「ポリフェノール摂取量推定のための簡易調査票の作成」の2点に着目した研究を進めている。初年度の2018年度には、まず、尿中の総ポリフェノール排泄量の測定方法の確立に取り組んだ。試験協力者から採取した2種類の尿サンプル(早朝尿、24時間蓄尿)に、尿酸などポリフェノール以外の還元性物質の影響を取り除くためにカラムカートリッジを用いて前処理を行った後、Folin-Ciocalteu法にて総ポリフェノール濃度を測定した。そして、総ポリフェノール摂取量との間の関連性を検討した。その結果、総ポリフェノール摂取量と早朝尿中のポリフェノール排泄量との間に関連はみられなかったものの、総ポリフェノール摂取量と24時間蓄尿中のポリフェノール排泄量との間には有意な関連性が認められ、24時間蓄尿中のポリフェノール排泄量はポリフェノール摂取量のバイオマーカーとして有用である可能性が示唆された。その成果は、第23回日本フードファクター学会学術集会/第12回日本ポリフェノール学会学術集会/第15回日本カテキン学会年次学術集会合同学術集会で発表した。また、ポリフェノール摂取量推定のための簡易調査票の作成においては、これまでに集積してきた日本人のポリフェノール摂取状況を調査したデータから、ポリフェノール摂取源として重要な食材やその使用量を集計し、調査票の作成を行っているところである。「ポリフェノール摂取量のバイオマーカーとなりうる尿中ポリフェノール排泄量の測定」では、尿中ポリフェノール排泄量の測定方法を確立し、24時間蓄尿中のポリフェノール排泄量はポリフェノール摂取量のバイオマーカーとして有用である可能性を見出すところまで進めることができた。「ポリフェノール摂取量推定のための簡易調査票の作成」では、当初の目標であった簡易調査票の作成を行うところまで進めることができた。「ポリフェノール摂取量のバイオマーカーとなりうる尿中ポリフェノール排泄量の測定」において、初年度で24時間蓄尿中のポリフェノール排泄量が有用な可能性を見出したが、もっと詳細な検討が必要である。今後、対象者を広げてより精度の高いデータを集めていく予定である。「ポリフェノール摂取量推定のための簡易調査票の作成」においては、初年度に簡易調査票の作成を行ったが、その妥当性の検証を行うには至っていない。今後、簡易調査票から推定したポリフェノール摂取量と、食事記録から推定したポリフェノール摂取量との間の相関関係や、評価法による値の差について検討することで、簡易調査票の妥当性を評価する予定である。
メタボロミクス解析による急性放射線骨髄障害の重症度予測因子の探索

高線量率放射線被ばくを原因とする急性骨髄障害は、その被ばく線量と重症度に個人差が存在することが過去の事例からみられる。本研究課題は、特に放射線感受性の高い骨髄抑制の重症度と被ばく線量との関係を、生体内代謝産物の変化に注目したメタボローム解析によって推測することを目的としている。平成2829年度は尿中あるいは血清に含まれるバイオマーカーにより重症度予測を試みた。平成30年度は造血機能のコア部分である骨髄微小環境、とりわけ骨芽細胞が放射線に曝された際の代謝物に焦点をあてた。全身被ばくモデル(C57BL/6N,雄)から採取された骨髄細胞を用いて、造血機能の評価と並行してその支持細胞である骨芽細胞から放出される代謝物に対し、180種類の主要代謝産物を標的としたワイドターゲット・メタボロミクスの準備と解析を行った。所属施設が所有する質量分析装置のセットアップに当該年度の半分を費やしたが、データの取得に成功した。致死線量に曝された骨芽細胞から放出される代謝物には、主として外的酸化ストレス応答因子が共通して非照射条件に比べ大きく濃度上昇を示した。またこの時、造血前駆細胞の生存率も相関して減少した。以上の知見より、致死線量被ばく時の骨芽細胞の代謝応答には造血細胞の応答性を間接的に示す代謝物が含まれ、重症度の予測が可能であることが示唆された。これら情報の詳細は、今後学会及び国際専門誌に報告予定である。高線量率放射線被ばくを原因とする急性骨髄障害は、その症状の閾値がICRPより勧告されているものの、その被ばく線量と重症度が不一致な事例がしばしばみられる。研究代表者は末梢血における生理活性因子の影響を受けやすい造血細胞の放射線照射解析から、被ばくによる刺激で各臓器から放出される代謝産物の放出擾乱(パーターベーション)が造血細胞の放射線感受性を修飾していることを示唆した。本研究課題は、その動態の詳細をメタボロミクス解析技術により解析を進め、急性骨髄障害の重症度を予測する因子を解明することを目的とした。平成28年度はC57BL雄マウスモデルを用いて、X線発生装置を用いて8グレイ以下の各条件における放射線全身被ばく条件下の血清及び尿を継時的に回収した。また、末梢血は造血前駆細胞及び成熟血球の解析をするため、ヘパリンリチウム処理を行いながら採血を行ない、分化特異的な表面抗原発現の解析(フローサイトメトリー)を実施した。また、同時に先行知見を含む情報を収集するため、各専門学会にて情報を行なった。得られた尿中サンプル及び血清サンプルは、質量分析の工程へと進んだが、現在得られた情報を統計解析ソフトにて解析中である。また尿サンプルにおいては、酸化ストレス及び各損傷/修復マーカーとして知られている8-OHdGについて測定を実施した結果、被ばく後3日以内において致死線量に一致した有意な濃度上昇がみられた。被ばくマウスの骨髄中分画(sub-population)解析をフローサイトメトリーにて実施した結果、骨髄系分画において被ばく線量に応じた特徴を示した。次年度は予定通り、代謝産物の解析を進め、これらsub-populationとの関連性を調査していく。平成28年度は、血清及び尿代謝物の網羅解析の実施及び骨髄細胞の状況把握を計画していた。当該年度はこの計画を遂行したため、本研究課題は予定通り進んでいるといえる。平成29年度の解析において、8週齢のc57BL雄マウスの全身被ばくモデルから得られた体内代謝産物のうち、尿中代謝物の解析が完了した。酸化ストレスとして知られる核酸代謝物8-Hydroxy-2'-Deoxyguanosine及び、脂質代謝物malondialdehydeの尿中排泄量は、被ばく線量依存的に上昇が認められた。また、被ばく後24時間後のこれら尿中濃度は被ばく後72時間後より強い相関が認めれた。これら代謝物が放出されている主な臓器を調べたところ、主として骨髄組織に多いことが確認された。以上の知見は、関連の専門学会にて発表すると共に、学術論文として投稿した。次年度は予定通り、更なる詳細な組織解析及び機能性解析を進めると共に、代謝産物の広範囲のスクリーニングを実施し、代謝ネットワークにおける分子伝達メカニズムを明らかにしていく予定である。平成29年度は、平成28年度にサンプリングされた尿の酸化ストレス解析が予定通り実施された。更に、検出された分子らの由来臓器・組織まで特定できたため、予定以上の解析を進めることができた。以上のことより、本研究課題はおおむね順調に進展しているといえる。

全身被ばくモデル(C57BL/6N,雄)から採取された骨髄細胞を用いて、造血機能の評価と並行してその支持細胞である骨芽細胞から放出される代謝物に対し、180種類の主要代謝産物を標的としたワイドターゲット・メタボロミクスの準備と解析を行った。所属施設が所有する質量分析装置のセットアップに当該年度の半分を費やしたが、データの取得に成功した。致死線量に曝された骨芽細胞から放出される代謝物には、主として外的酸化ストレス応答因子が共通して非照射条件に比べ大きく濃度上昇を示した。またこの時、造血前駆細胞の生存率も相関して減少した。以上の知見より、致死線量被ばく時の骨芽細胞の代謝応答には造血細胞の応答性を間接的に示す代謝物が含まれ、重症度の予測が可能であることが示唆された。これら情報の詳細は、今後学会及び国際専門誌に報告予定である。各種専門学会にて情報収集を実施した結果、急性放射線骨髄障害と毒性化合物による影響との比較が必要である指摘を受けた。この情報をもとに本研究課題では、遂行可能な範囲で今後の計画に盛り込んでいく。各専門学会の意見交換等において、被ばく後経過時間依存性やより低い線量での不確かさについて指摘されたため、実用化のためにも精度評価をより詳細に進めていく。平成28年度の課題はおおむね順調に進んだものの、骨髄細胞を詳細に解析するために、また、効率的に解析を進めるために各種サンプル条件を揃えたうえで一斉に解析を進めることが望ましい。またその解析試薬は短い使用期限であることからも、解析直前に購入することが望ましい。したがって、平成29年度において得られるサンプルがそろったうえで、試薬購入するため、次年度使用額が生じた。当該年度に実施した実験内容において必要な物品が十分であったこと、また実験計画において次年度に若干の内容を移動したことから残金417円が発生した。平成30年度に計画している追加実験の試薬及び消耗品の費用に使用する予定である。次年度使用額は、メタボロミクス解析に必要な解析試薬及び造血細胞解析に必要な物品・試薬にすべて充てる。
ラグランジュ部分多様体のリーマン幾何的研究

本年度の研究により、以下の成果が得られた:昨年度までは、特別なケーラー多様体(エルミート対称空間やトーリックケーラーアインシュタイン多様体)内のハミルトン極小ラグランジュ部分多様体のハミルトン安定性ならびにハミルトン体積最小性について研究してきたが、本年度は扱う対象を拡大し、アインシュタイン性のないケーラー多様体内においてハミルトン安定性、ハミルトン体積最小性の問題を調べた。コンパクトトーリックケーラー多様体の非特異トーラス軌道はハミルトン極小であり(つまりトーリックケーラー多様体は「ハミルトン極小ラグランジュトーラスファイブレーション」であると言える)このような軌道のハミルトン安定性、および、ハミルトン体積最小性を調べる事はとても自然である。そこで、まず最初に、Delzant polytopeから標準的に与えられるコンパクトトーリックケーラー多様体の場合にこの問題を考察し、その結果、与えられたpolytopeによっては「全ての軌道がハミルトン安定」になるもの(例:複素射影空間)や「ハミルトン安定軌道とハミルトン不安定軌道が混在する」もの(例:ヒルツェブルフ曲面)等があることがわかった。さらに、この標準的なトーリックケーラー構造をある形で変形する(具体的に言うと、ケーラーポテンシャルのルジャンドル双対である「複素ポテンシャル」を2次式で摂動する)ことで得られるトーリックケーラー構造を考えることで、「全ての軌道がハミルトン不安定」であるようなトーリックケーラー多様体の族を構成することが出来る事がわかった。本年度の研究により得られた成果は主に次の2つである。1.ケーラー多様体において、ラグランジュ部分多様体のハミルトン不変量である「マスロフ指数」(シンプレクティック幾何のみを用いて定義される量)を平均曲率ベクトル(リーマン幾何で定義される量)を用いて表す公式を証明した。リッチ平坦なケーラー多様体(これはケーラー多様体の中ではきわめて稀である)に関してはこのような公式は知られていたが、一般のケーラー多様体の場合には今までは知られておらず、その点においては、新しい結果といえる。(この公式は、二次特性類(マスロフ指数)を接続形式を用いて表すという「チャーン・サイモンズ理論」の一つの適用と捉えることが出来る。)その応用として、例えば、ケーラー・アインシュタイン多様体のラグランジュ部分多様体のハミルトンイソトピー類の中に極小なものが存在するためのシンプレクティック幾何的な必要条件を明確に言い表すことが出来た。2.コンパクトエルミート対称空間として2次元単位球面の積S^2(1)×S^2(1)を採り上げ、その中の大円の積が、不安定なハミルトン体積最小ラグランジュ部分多様体(つまり、ハミルトンイソトピー類の中で体積が最小になる)であることを示した。(入江博(東京都立大学、日本学術振興会特別研究員DC2)酒井高司(東京都立大学、研究支援者)両氏との共同研究)この結果の以前では、このようなラグランジュ部分多様体の例は唯一つ(複素射影空間の中の実型)しか知られておらず、このような体積最小性の問題においては新たな例として非常に重要である。本年度の研究により、以下の成果が得られた:昨年度までは、ケーラー多様体内の極小ラグランジュ部分多様体のシンプレクティック幾何的な不変量(マスロフ指数)の微分幾何的な特徴付け、ハミルトン安定性及びハミルトン体積最小性について研究してきたが、本年度は扱う対象を拡大し一般の意味では極小とは限らないハミルトン極小ラグランジュ部分多様体のハミルトン体積最小性の問題を調べた。(極小性の場合と異なり、ハミルトン極小性は「マスロフ指数の微分幾何的な特徴付け」とは独立している。)ハミルトン体積最小性を持つ(極小でない)ハミルトン極小ラグランジュ部分多様体の今まで知られている例は定曲率2次元球面の小円のみである(言い方を変えると定曲率2次元球面は「ハミルトン体積最小ラグランジュファイブレーション」であると言える。)そこで、新たな例を見つけるため、定曲率2次元球面と小円の良い意味での高次元化として、トーリックケーラー多様体の正則なトーラス軌道(トーラスの作用の軌道の中で一番次元の高いもの、これはハミルトン極小ラグランジュトーラスになる、つまりトーリックケーラー多様体は「ハミルトン極小ラグランジュトーラスファイブレーション」である)のハミルトン安定性に関して研究した。直ちにわかったことは、トーリックケーラー多様体をあまり勝手に取ってしまうとハミルトン安定でない正則軌道が存在してしまうという事である。そこで、さらにトーリックケーラー多様体がアインシュタインであると仮定すると(定曲率2次元球面のように)ハミルトン体積最小ラグランジュファイブレーションになるだろうか?という問題を提案し、実際複素射影空間やそれらの直積の場合にはその部分解として、これらが局所ハミルトン体積最小ラグランジュトーラスファイブレーションである事を証明した。

そこで、まず最初に、Delzant polytopeから標準的に与えられるコンパクトトーリックケーラー多様体の場合にこの問題を考察し、その結果、与えられたpolytopeによっては「全ての軌道がハミルトン安定」になるもの(例:複素射影空間)や「ハミルトン安定軌道とハミルトン不安定軌道が混在する」もの(例:ヒルツェブルフ曲面)等があることがわかった。さらに、この標準的なトーリックケーラー構造をある形で変形する(具体的に言うと、ケーラーポテンシャルのルジャンドル双対である「複素ポテンシャル」を2次式で摂動する)ことで得られるトーリックケーラー構造を考えることで、「全ての軌道がハミルトン不安定」であるようなトーリックケーラー多様体の族を構成することが出来る事がわかった。
生理活性を有するC-P化合物の生成機構に関する生物有機化学的研究

本研究はC-P化合物のなかでも最も特異的のC-P-C結合を有するビアラホス(BP)を研究対象とし,その詳細な生合成機構を,酵素を含め生物有機化合物に詳細に解明することを目的としてした.先ず, BPの生合成中間体であるホスフィノピルビン酸からデメチルホスフィノトリシンへの骨格炭素1個が増加する反応機構の解明をおこなった.この変換過程の中間体を単得るために,酵素阻害剤の利用を検討した.その結果,モノフルオロ酢酸の添加により,新規C-P化合物, 2-ホスホノメチルリンゴ酸(PMM)が蓄積し,その構造を決定した.本物質はクエン酸の末端のカルボン酸がホスフィン酸で置換された興味ある構造を有している.次いでこの物質の絶対構造をRと決定した.次にPMMから次の代謝産物への変換機構を解明するために,グルタミン酸生産菌を用いての変換を検討したところ,生合成中間体であるデメチルホスフィノトリシン(グルタミン酸類縁体)に変換された.以上の結果, BPの生合成にはTCAサイクルが深く関与していることが明かとなった.次にこの酵素(PMMシンターゼ)の精製を試みた. Streptomyces hygroscopicusの菌体の超音波破砕液を硫安分画し,種々のクロマトグラフィーにより,完全に単一の蛋白にまで精製し,その反応機構等を明らかにした.その諸性状から本酵素がR型のクエン酸シンターゼと酷似していることを見出した.また,そのN末から28個までのアミノ酸配列を決定し,既にクローニングしてあるBP生合成遺伝子との関係を確立した.次に本化合物から次の代謝産物への反応は, TCAサイクルの酵素によることを証明した.以上の研究によりC-P化合物であるBPの生合成における後半の詳細な反応機構を明らかにした.本研究はC-P化合物のなかでも最も特異的のC-P-C結合を有するビアラホス(BP)を研究対象とし,その詳細な生合成機構を,酵素を含め生物有機化合物に詳細に解明することを目的としてした.先ず, BPの生合成中間体であるホスフィノピルビン酸からデメチルホスフィノトリシンへの骨格炭素1個が増加する反応機構の解明をおこなった.この変換過程の中間体を単得るために,酵素阻害剤の利用を検討した.その結果,モノフルオロ酢酸の添加により,新規C-P化合物, 2-ホスホノメチルリンゴ酸(PMM)が蓄積し,その構造を決定した.本物質はクエン酸の末端のカルボン酸がホスフィン酸で置換された興味ある構造を有している.次いでこの物質の絶対構造をRと決定した.次にPMMから次の代謝産物への変換機構を解明するために,グルタミン酸生産菌を用いての変換を検討したところ,生合成中間体であるデメチルホスフィノトリシン(グルタミン酸類縁体)に変換された.以上の結果, BPの生合成にはTCAサイクルが深く関与していることが明かとなった.次にこの酵素(PMMシンターゼ)の精製を試みた. Streptomyces hygroscopicusの菌体の超音波破砕液を硫安分画し,種々のクロマトグラフィーにより,完全に単一の蛋白にまで精製し,その反応機構等を明らかにした.その諸性状から本酵素がR型のクエン酸シンターゼと酷似していることを見出した.また,そのN末から28個までのアミノ酸配列を決定し,既にクローニングしてあるBP生合成遺伝子との関係を確立した.次に本化合物から次の代謝産物への反応は, TCAサイクルの酵素によることを証明した.以上の研究によりC-P化合物であるBPの生合成における後半の詳細な反応機構を明らかにした.本研究はC-P化合物のなかでも最も特異的なC-P-C結合を有するビアラホス(BP)を研究対象とし、その詳細な生合成機構を、酵素を含め生物有機化学的に解明することを目的とした。先ず、BPの生合成中間体であるホスフィノピルビン酸からデメチルホスフィノトリシンへの骨格炭素1個が増加する反応機構の解明をおこなった。この変換過程の中間体を単離するために、種々の変異剤を用いて突然変異株の取得を試みた。しかし、新規化合物を得ることに成功しなかったので、次に酵素阻害剤の利用を検討した。その結果、クエン酸シンターゼの阻害剤であるモノフルオロ酢酸を培養液に添加した場合、新規C-P化合物が蓄積することを認めた。この物質を単離精製しその構造を2-ホスホノメチルリンゴ酸(PMM)と構造決定をした。本物質はクエン酸の末端のカルボン酸がホスフィン酸で置換された興味ある構造を有している。次いでこの物質の絶対構造を決定するために、オキサロ酢酸の類縁体であるホスフィノピルビン酸を基質としてクエン酸シンターゼにより変換を行ったところPMMが生成したが、その旋光度は天然型のものとは異なっていた。このことより天然型のPMMの絶対構造をSと決定した。次にPMMから次の代謝産物への変換機構を解明するために、グルタミン酸生産菌を用いての変換を検討したところ、生合成中間体であるデメチルホスフィノトリシン(グルタミン酸類縁体)に変換された。以上の結果、BPの生合成にはTCAサイクルが深く関与していることが明らかとなった。
膵区域切除における3次元立体画像診断と手術計画システムの開発

MRI画像からの胆管膵管の3次元画像化はワークステーションとパーソナルコンピュータの2通りのシステムで行った.それぞれ手術シミュレーション・手術計画への応用を試みた.UNIXワークステーションは画像処理能が超高速であり詳細な3次元画像を高速レンダリングできる利点がある.また複雑な画像処理も可能であり,MRI断層データからバァーチャル内視鏡像を作り出すことも可能であった.粘液産生膵腫瘍の嚢胞内腔面と拡張膵管内の観察が可能であった.このバァーチャル内視鏡画像化にはハーバード大学ブリガムアンドウーマン病院放射線科の協力を得た.パーソナルコンピュータも最近の性能向上により画像処理能が飛躍的に向上しており画質は若干ワークステーションに劣るものの臨床で使えるレベルの画像を作ることができた.またモバイル型のパーソナルコンピュータを使えば,手術室内やカシファレンスルーム,患者のベッドサイドなど場所を選ばず画像を見ることができ,臨床カンファレンスはもちろん患者さんや医療スタッフへのプレゼンテーションも可能であった.現在はIDLというソフトを使用して胆管,膵管,胆嚢等の立体3次元画像を作成しているが,さらに手術計画に役立てるためクイックタイムVR画像およびクィックタイムムービーの作成を試みている段階である.MRI画像からの胆管膵管の3次元画像化はワークステーションとパーソナルコンピュータの2通りのシステムで行った.それぞれ手術シミュレーション・手術計画への応用を試みた.UNIXワークステーションは画像処理能が超高速であり詳細な3次元画像を高速レンダリングできる利点がある.また複雑な画像処理も可能であり,MRI断層データからバァーチャル内視鏡像を作り出すことも可能であった.粘液産生膵腫瘍の嚢胞内腔面と拡張膵管内の観察が可能であった.このバァーチャル内視鏡画像化にはハーバード大学ブリガムアンドウーマン病院放射線科の協力を得た.パーソナルコンピュータも最近の性能向上により画像処理能が飛躍的に向上しており画質は若干ワークステーションに劣るものの臨床で使えるレベルの画像を作ることができた.またモバイル型のパーソナルコンピュータを使えば,手術室内やカシファレンスルーム,患者のベッドサイドなど場所を選ばず画像を見ることができ,臨床カンファレンスはもちろん患者さんや医療スタッフへのプレゼンテーションも可能であった.現在はIDLというソフトを使用して胆管,膵管,胆嚢等の立体3次元画像を作成しているが,さらに手術計画に役立てるためクイックタイムVR画像およびクィックタイムムービーの作成を試みている段階である.
高等教育政策の形成・決定メカニズムの定性的・定量的分析

戦後改革期から現代に至るわが国の高等教育政策について、定性的なデータに依拠した政策過程論ならびに定量的なデータを利用した多変量解析という、質・量双方のアプローチから考察を進めた。すなわち、国会議事録や新聞記事などを利用して政策過程・内容の変容を計量テキスト分析の手法により解明し、また戦後の大学・学部設置や自己点検・評価活動の波及プロセスをイベント・ヒストリー分析を応用して明らかにするなど、高等教育政策研究に関して新たな知見と方法論を得た。本研究の目的は、戦後改革期から現代に至るわが国の高等教育政策について、(1)政策形成・決定プロセスに着目した「政策過程論」、ならびに(2)数量データを利用した多変量解析(イベントヒストリー分析)という、定性的・定量的な方法論を組み合わせて援用することによって、その形成・決定のメカニズムを解明することにあるが、18年度における実績としては、これらの定性的・定量的研究について、それぞれ基礎的作業を中心として研究を進めた。まず定性的な政策過程論に関する基礎的な作業しては、(1)国内外の高等教育に関する先行研究の収集・講読や、個別の大学・学校法人の沿革史・私大関係団体の資料などの収集を進めた。また、(2)1970年代を中心とした国会議事録(衆参両院の本会議や文教委員会など各種委員会)などを整理し、特に専門職養成政策と大学院政策についてその議論をまとめた。これと並行して、(3)私学関係者ならびに私学政策に詳しい研究者にインタビューを行い、私学助成を中心とした政策過程についてその政治的背景を探った。また、(4)国内のいくつかの大学を訪問して関係者ならびに高等教育研究者に、昨今の大学政策の施行状況についてインタビュー調査を行った。次に、定量的な政策過程論に関する基礎的な作業しては、(1)設置年、設置地域、学部学科数、入学定員などの大学関係データベースの構築を進めた。これについては、既存の『全国大学一覧』のデータベースのいくつかを統合・再利用して、学部・学科レベルでの変遷が確認できるデータベースの構築を開始した。また、(2)内外のイベントヒストリー分析など多変量解析を援用した政策研究のレビューを行うとともに、既存の統計パッケージを利用・工夫するなどして、イベントヒストリー分析用の解析プログラミング構築を進めた。本研究の目的は、戦後改革期から現代に至るわが国の高等教育政策について、(1)政策形成・決定プロセスに着目した「政策過程論」、ならびに(2)データを利用した数量的な分析という、定性的・定量的な方法論を組み合わせて援用することによって、その形成・決定のメカニズムを解明することにある。19年度の実績としては、18年度に行った基礎的作業を中心として研究・分析を進めた。まず定性的な分析としては、戦後の高等教育政策の要であり続けている、専門的人材の養成と私立セクターの2点に焦点を絞り、それぞれのイシュー・アジェンダ、政策形成・決定のプロセスを整理・分析した。前者に関しては、法曹、教員、薬剤師、介護福祉士などを事例として取り上げ、大学での養成、国家資格、専門職団体という3者の連関を軸に考察した。また後者の私立セクターについては、私学関係者ならびに私学政策に詳しい研究者にインタビューを行い、私学助成を中心とした政策過程についてその政治的背景を考察した。また、定量的な分析としては、イベントヒストリー分析など多変量解析を援用した政策研究の手法を批判的に検討するとともに、既存の統計パッケージを利用・工夫するなどして、大量の政策資料を解析する方法を探った。その成果として、戦後の国会議事録(衆参両院文教関連委員会)をデータベース化した上で、それをテキストとして見立て計量テキスト分析の分析ソフトウェアを利用して、戦後60年にわたる高等教育政策のイシューとアクターを抽出・考察を試みた論考が挙げられる。本研究は、戦後改革期から現代におけるわが国の高等教育政策について、(1)政策形成・決定プロセスに着目した「政策過程論」、ならびに(2)数量データを利用した多変量解析(イベントヒストリー分析)という、定性的・定量的な方法論を組み合わせて援用することによって、その形成・決定のメカニズムを解明することを目的とするものであり、今年度は本研究プロジェクトの最終年度に当たり、これまでの研究の知見をとりまとめてきた。まず定性的分析としては、専門職養成と私学政策に焦点を絞り、前者では国会議事録をテキストデータとする内容分析をすすめ、「専門職]に関連するタームであるプロフェッション、プロフェッショナル、専門家などとの語の使用状況の相違から、わが国の専門職養成政策の特徴について考察した。また後者については、政策担当者ならびに私学関係者へのインタビューと資料から法制度の整備を中心とした政策形成を分析した。これらはこれまでの定性的な分析方法を補完し、また分析対象としても空白であった部分を埋めるものと考えられる。また定量的な分析としては、高等教育政策波及のプロセスを制度論の枠組みに依拠しつつ計量手法により明らかにした。

とくに大学の自己点検・評価活動の波及プロセスを解明するために、新たにイベント・ヒストリー分析を応用し、機関の意思決定が歴史・規模・大学の威信以外に、他機関や全国の動向に左右されるという制度論で言うところの「水平波及」「垂直波及」「相互依存」を確認できた点は大きな知見であり、今後の高等教育研究において制度論に依拠した分析の可能性を示した。
Study and development of smart supermarket by using visible light communication (VLC) and smartphone technologies

本プロジェクトの主な成果は2つある。一つ目はシステムのデザインと概念実証の実装。それは:VLCに基づいた測位システム、新たに開発された位置識別交換プロトコルを用いたスマートカートに搭載されたスマートフォン・タブレットのためのプロトタイプ受信機、クラウドに基づいたデータ分析の枠組みに関する勧告である。二つ目はマルチユーザVLCネットワーク及びビデオストリーミングを含む実現技術の検討。特にユーザのサービス品質や経験品質やVLCのセキュリティなどを向上させる技術に焦点を当てる。さらに、VLCに基づいた室内測位システムの精度とスケーラビリティを向上させるための新しい超音波測位方式を開発している。情報学
アジアモンスーン域における雲および降水量の広域的分布とその変動

本研究では、アジアモンスーン域の雲および降水量の広域的分布を、衛星データと地上雨量計データを併用して明らかにするため、重点研究対象地域をインドシナ半島およびインドネシア海洋大陸域とし、さまざまな時空間スケールでの雲および降水量の変動の実態とそのメカニズムを検討した。今年度はアジア各国の日降水量データの収集に努め、従来広大なデータ空白地域であったビルマとインドネシアのデータを入手した。ビルマほか各国の地上降水量データを用いて、インドシナ半島における夏の雨季の平均的な開始・終了を解析した結果、タイの内陸部で4月下旬に雨季入りすることが示された。OLR分布の時間推移によっても、この地域での早い雨季入りが認められた。一方ベンガル湾側での本格的な雨季入りは5月中旬である。気流系は北緯10度以北では5月上旬以前は中緯度偏西風、5月中旬以降にモンスーン西風である。すなわち4月下旬から5月上旬にかけてのタイでの降水は、プレモンスーンの雨で、他方ビルマでは、本格的な雨季の前に広域で対流が強まることはない。ついでインドネシア海洋大陸域において、GMS・Tbbデータを用いて、時間分解能を1日から30日、空間分解能を2度から4度に変化させ、島周辺の分布がどのように変化するかを検討した。2度グリッドの1日をベースとし、空間分解能を4度グリッドに落とすと、島と対流活動の関係がよくわからなくなる。30日に時間スケールを拡大すると、空間分解能を落としても比較的正確に対流活動域を認めることができることがわかった。
シリコン量子コンピュータの実現に向けたスピンダイナミクスに関する研究

半導体シリコン中のリン不純物に束縛された電子スピンのコヒーレンス時間の測定を,パルス電子スピン共鳴法によって実施した.リン電子スピンにおいては,母体シリコンの持つ^<29>Si核スピンが主なデコヒーレンス要因となるため,その濃度を変化させた一連の試料を作製することにより系統的な測定を行った.用いた試料の^<29>Si同位体濃度は0.075%,0.2%,0.3%,1%,5%,10%,50%,100%であった.その結果,同位体濃度5%以上の試料ではコヒーレンス時間は同位体濃度のべき乗に比例し,その指数はおよそ-0.87であることを見出した.この実験結果は,Maryland大学のWitzelらによって提案された理論計算[Phys.Rev.B 72 161306(2005)]の結果とよい一致を示している.同位体濃度1%以下の試料については,母体核スピン以外に起因すると考えられる振る舞いを確認したが,その起源の正確な同定には至っていない.上記試料に対しては連続波電子スピン共鳴法による,吸収線形と線幅の測定も行った.その結果,線幅は母体核スピンが電子スピンの及ぼす有効磁場に起因する不均一広がりによるもので,理論によって予測される同位体濃度の平方根に比例した依存性を確認した.線形もランダムな母体核スピン有効磁場を仮定したシミュレーション結果からよく説明できる.電子スピンのコヒーレンス時間が1msを超える,同位体濃度1%以下の試料では,電子スピンとリンの持つ核スピンの間での量子状態の操作が期待できる.その第一段階としてパルス電子核二重共鳴法によって,リン核スピンのラビ振動を電子スピン遷移を介して観測することに成功した.半導体シリコン中のリン不純物に束縛された電子スピンのコヒーレンス時間の測定を,パルス電子スピン共鳴法によって実施した.リン電子スピンにおいては,母体シリコンの持つ^<29>Si核スピンが主なデコヒーレンス要因となるため,その濃度を変化させた一連の試料を作製することにより系統的な測定を行った.用いた試料の^<29>Si同位体濃度は0.075%,0.2%,0.3%,1%,5%,10%,50%,100%であった.その結果,同位体濃度5%以上の試料ではコヒーレンス時間は同位体濃度のべき乗に比例し,その指数はおよそ-0.87であることを見出した.この実験結果は,Maryland大学のWitzelらによって提案された理論計算[Phys.Rev.B 72 161306(2005)]の結果とよい一致を示している.同位体濃度1%以下の試料については,母体核スピン以外に起因すると考えられる振る舞いを確認したが,その起源の正確な同定には至っていない.上記試料に対しては連続波電子スピン共鳴法による,吸収線形と線幅の測定も行った.その結果,線幅は母体核スピンが電子スピンの及ぼす有効磁場に起因する不均一広がりによるもので,理論によって予測される同位体濃度の平方根に比例した依存性を確認した.線形もランダムな母体核スピン有効磁場を仮定したシミュレーション結果からよく説明できる.電子スピンのコヒーレンス時間が1msを超える,同位体濃度1%以下の試料では,電子スピンとリンの持つ核スピンの間での量子状態の操作が期待できる.その第一段階としてパルス電子核二重共鳴法によって,リン核スピンのラビ振動を電子スピン遷移を介して観測することに成功した.