hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
統計力学に動機付けをもつ諸問題の確率解析による総合的かつ統合的研究

熊谷は、測度付き距離空間上の正則ディリクレ形式に対応する確率過程が、時間と(二点間の)距離のみに依存するようなある種の上下からの評価を持つとき、熱核のtail評価が、本質的に劣拡散型あるいは安定過程型のどちらかになるという結果を得た。4.相互作用粒子系グループでは、種村が、ある行列値過程のクラスに対して、連続性、緊密性の条件、ディリクレ形式との関係についての結果を得た。本研究の目的は、無限粒子系の空間の確率力学系を、確率解析の視点から、総合的かつ統合的に研究することである。この目的のため、研究分担者・協力者からなる4つの研究グループを構成し、研究を行った。1確率場グループは、篠田がガスケットグラフ上の一様spanning treeの個数の明示表現を得、更にループ消去random walk統計的量を計算した。この研究の異議の一つは、WernerのFields賞受賞以来、注目を集めているSLEの理論が、ガスケット上でも展開することができる可能性を暗示していることである。2極限定理グループは、長田がクーロン環境における、粒子の漸近挙動に関し、干渉の強さに応じて鮮やかな様相の変化が生じることを示した。3確率解析グループは、長田がカーペットと呼ばれるフラクタル上の拡散過程がみたす確率微分方程式を解いた。熊谷は、カーペット上のブラウン運動の一意性を証明した。4.相互作用粒子系グループでは、種村が、無限次元ダイソンモデルの遷移確率の明示表現をえ、非平衡力学を構成した。無限次元で、強い相互作用を持つ系あるにもかかわらず、各点を出発する力学の具体的な確率を書き下した点に意義がある。この相互作用は2次元クーロンポテンシャルという重要なものである。
多彩な生理機能を制御する新規シグナルグリセロ脂質・リゾグリセロ脂質代謝経路群

研究実施計画の項目の内,興味ある結果が得られた主な項目について報告する.I.「ホスファチジルイノシトール代謝回転とは独立した新規ジアシルグリセロール(DG)代謝経路群」の探索・同定:DGKδは主に飽和脂肪酸のみを含有するDG分子種(30:0, 32:0, 34:0(2本の脂肪酸の和))に選択性を示した.DGKδがホスファチジルコリン特異的ホスホリパーゼC(PC-PLC)と相互作用することが判明し,DGKδが利用するDGは新規のPC-PLC経路によって供給されることが強く示唆された.以上の結果は,DGKδはPI由来のアラキドン酸(20:4)を含むDGではなく他の経路由来のDG分子種を基質にすること,即ち,これまで誰も想定していなかったPI代謝回転とは独立した「新規シグナルグリセロ脂質代謝系」の存在の可能性を示している.DGKの幾つかのアイソザイムが1-モノアシルグリセロールキナーゼ(MGK)活性,又は,2-MGK活性を持っていることが明らかになった.従って,は脂質メディエーターであるリゾホスファチジン酸の供給酵素としての可能性が示唆された.II.本新規経路群の生理機能や病態形成における役割:1.DGKα特異的阻害剤のがん細胞の死滅やT細胞の活性化に対する顕著な効果を明らかにした.2.2型糖尿病と連関するDGKδの発現量をオレイン酸(18:1)が減少させ(半減),逆に,ミリスチン酸(14:0)が増加させる(倍増)ことを見出した.3.病態との関連を探る第一歩としてDGKδとηの脳での発現を明らかにした.DGKδは大脳皮質では外顆粒層から多形細胞層に広く分布し,また,海馬と歯状回にも強い発現がみられた.DGKηは歯状回での発現がCA領域に比べ非常に強く,CA3領域ではほとんど検出されなかった.4. DGKη-KOマウスは双極性障害の躁状態に類似する表現型を示した.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。研究実施計画の項目の内,興味ある結果が得られた主な項目について報告する.I.「ホスファチジルイノシトール代謝回転とは独立した新規ジアシルグリセロール(DG)代謝経路群」の探索・同定:I-2.DGキナーゼ(DGK)δ:(2)パルミチン酸(16:0)を含有する30:0-,32:0-,34:0-ホスファチジン酸(PA,DGKの反応産物)の産生はsiRNAを用いたDGKδの発現低下によって抑制された.逆にDGKδの過剰発現はグルコース(Glc)刺激によるこれらPA分子種の産生を亢進した.これらの結果から,DGKδはグルコースに応答してパルミチン酸を含有するDG分子種に選択性を示すことが強く示唆された.さらに,ホスファチジルコリン(PC)特異的ホスホリパーゼ(PL)Cの阻害剤D609により,Glc刺激による30:0-,32:0-,34:0-DGと30:0-,32:0-,34:0-PAの産生が抑制された.従って, DGKδがGlc刺激に依存して基質とするDG分子種の少なくとも一部はPC-PLCを介したPCの加水分解により供給されると考えられた.I-4.本新規経路のLPA供給経路としての可能性:DGKδの発現を低下させるとパルミチン酸含有リゾホスファチジン酸(16:0-LPA)量が減少していた.従って,本新規経路は脂質メディエーター16:0-LPAの供給経路としての可能性が示唆された.II.本新規経路群の生理機能や病態形成における役割:II-1.DGKη:DGKη-KOマウスは野生型と比べ「歩行→毛繕い→ジャンプ等」の行動切り替えの頻度が1.4倍になり,更に,高架式十字迷路試験でオープンアーム滞在時間が十倍以上増大することが観察された.これらの結果は全ゲノム関連解析によるDGKηと双極性障害の関連の可能性の示唆と矛盾しない.研究実施計画の項目の内,興味ある結果が得られた主な項目について報告する.I.「ホスファチジルイノシトール代謝回転とは独立した新規ジアシルグリセロール(DG)代謝経路群」の探索・同定:DGKδは主に飽和脂肪酸のみを含有するDG分子種(30:0, 32:0, 34:0(2本の脂肪酸の和))に選択性を示した.DGKδがホスファチジルコリン特異的ホスホリパーゼC(PC-PLC)と相互作用することが判明し,DGKδが利用するDGは新規のPC-PLC経路によって供給されることが強く示唆された.以上の結果は,DGKδはPI由来のアラキドン酸(20:4)を含むDGではなく他の経路由来のDG分子種を基質にすること,即ち,これまで誰も想定していなかったPI代謝回転とは独立した「新規シグナルグリセロ脂質代謝系」の存在の可能性を示している.DGKの幾つかのアイソザイムが1-モノアシルグリセロールキナーゼ(MGK)活性,又は,2-MGK活性を持っていることが明らかになった.従って,は脂質メディエーターであるリゾホスファチジン酸の供給酵素としての可能性が示唆された.II.本新規経路群の生理機能や病態形成における役割:1.DGK

α特異的阻害剤のがん細胞の死滅やT細胞の活性化に対する顕著な効果を明らかにした.2.2型糖尿病と連関するDGKδの発現量をオレイン酸(18:1)が減少させ(半減),逆に,ミリスチン酸(14:0)が増加させる(倍増)ことを見出した.3.病態との関連を探る第一歩としてDGKδとηの脳での発現を明らかにした.DGKδは大脳皮質では外顆粒層から多形細胞層に広く分布し,また,海馬と歯状回にも強い発現がみられた.DGKηは歯状回での発現がCA領域に比べ非常に強く,CA3領域ではほとんど検出されなかった.4. DGKη-KOマウスは双極性障害の躁状態に類似する表現型を示した.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。研究実施計画の14項目の内,7項目(50%)で顕著な進捗があった.まだ,進捗が見られない項目についても,それらの困難性は概ね解決しつつある.まだ,顕著に進捗していない項目を中心に推進して行く.また,進捗のあった項目についても更に前に進める.
CCN2結合性ペプチド・RNAアプタマーの開発と組織再生・疾患治療への応用

CCN2は骨や軟骨組織を調和のとれた再生に導く分子であるとともに、様々な臓器の線維化病変に関与することが知られている。したがってCCN2の機能をコントロールすることには、再生医療や線維化疾患治療の観点から大きな意味がある。本研究ではこのCCN2に結合する小分子、アプタマーを設計・作成し、CCN2の分子機能の制御を試みた。その結果、軟骨組織の再生を促進するアプタマー、骨リモデリングを制御しうるアプタマーをそれぞれ開発することができた。1. CCN2を標的とするアプタマー開発の基本となる、組換えヒトCCN2タンパク質を複数種収集した。これには大腸菌で作成したもの、哺乳類細胞で作製したものなどが含まれる。このうちの1つに対し、CCN2の高次構造を認識する抗体を用いてフォールディングの状況を検証したところ、確かに本抗体により認識されることが確認された。まずはこの組換えCCN2を用いて研究を進めることが可能ととなった。2. Phage display libraryを用いて、CCN2に結合する12残基からなるペプチド配列の同定を試み、その結果数十種類の配列を実験的に抽出することに成功した。得られた情報に基づき、in silico解析を経て8-12残基からなるペプチドアプタマーを数種試作した。3.続いて1で有用性が確認された組換えCCN2を用いて、2で合成した各ペプチドアプタマーのCCN2への結合を表面プラズモン共鳴法により評価した。センサーチップに組換えCCN2を固定し、そこにペプチドアプタマー水溶液を接触させて両者の結合を定量的に評価したところ、合成したペプチドの半数程度でCCN2への特異的な結合が確認できた。4.さらに3で結合の確認できたペプチドアプタマー2種に対し、CCN2を介した細胞生物学的効果の検証にまで進んだ。まずCCN2を常時大量に生産しているヒト軟骨細胞様HCS-2/8細胞株を用いて、その細胞増殖に対する影響を放射性チミジンの取り込み量で評価した。その結果、2種のペプチドのうち1つが、HCS-2/8細胞の増殖を有意に促進することが見出された。しかしその一方で、残る1つのペプチドには、そのような効果も増殖阻害的効果も認められなかった。興味深いことに、このペプチドは3でのCCN2への結合評価では、先のアプタマーより強いCCN2への親和性を示していた。今回見出されたペプチドアプタマーの1つは、CCN2による軟骨細胞の増殖促進を賦活する効果を有することから、アプタマーの軟骨組織再生医療における応用に向けて可能性を開いたと言える。1.前年度に開発したCCN2に対するアプタマーの機能的特異性の検証を行った。当該アプタマーはCCN2を産生するヒト軟骨細胞様HCS-2/8に対して増殖を促進する効果があったが、これがCCN2に依存するかの検証はなされていなかった。そこでCCN2を産生しない別の細胞株に当該アプタマーを加えても影響がないこと、しかし同時にCCN2を外部から添加すると効果を発揮することを新たに証明した。2.Phage display libraryを用いた、CCN2に結合する12残基からなるペプチド配列の検索をさらに推進し、in silico解析を経て8-12残基からなるペプチドアプタマーを各種試作した。このうちの1つは、破骨細胞形成において非常に重要な役割を演ずるreceptor activator of NF-kB (RANK)の部分アミノ酸配列に類似性を有していた。3.2の結果からアプタマーの生物学的効果の検証に進むにあたり、より基本的な現象の解析が必要となった。何故なら現在までにCCN2とRANKが相互作用を持つという報告はなく、2の結果はとりもなおさず両者の相互作用を示唆するものだからである。そこでまずRANK分子とCCN2の相互作用を表面プラズモン共鳴法(SPR)および固相結合法で検証した結果、両者の強力な結合が確認された。以上の結果は研究計画調書で述べた通り、CCN2の機能そのものの未知の局面の解明に繋がるものであって、本研究課題から別の研究への道をも拓く成果である。4.2、3の結果を踏まえ、RANK類似のアミノ酸配列を持つペプチドアプタマーが、CCN2とRANKとの分子間相互作用に対して影響を与えるか否かを検討した。その結果、当該アプタマーはCCN2とRANKの結合をむしろ促進する効果を発揮した。さらにRANKL刺激によってRANKから細胞内に惹起されるシグナル伝達に与える影響を評価したところ、当該アプタマーはそれを促進することが明らかになった。以上の結果は、CCN2に対するアプタマーによる骨吸収制御の可能性を示すものである。過去2年間、多くのCCN2ペプチドアプタマー候補を合成し、CCN2との分子間相互作用の確認と軟骨細胞に対する生物学的効果の検討を行ってきた。最終年度を迎える本年度は、その中から有用と思われるアプタマー候補を絞り込み、それらを軟骨組織再生医療へ応用すべく研究を進めた。

また並行して新機能を持つアプタマーの設計、評価も続けた結果、意外な効果を発揮するアプタマーを新たに発見するに至った。1)CCN2機能促進型ペプチドアプタマーの臨床応用に向けての最適化と、軟骨組織再生効果の検証各種アプタマーの比較評価を行った結果、アミノ末端にシステイン残基を付加したものがCCN2と強い相互作用を呈するとの所見を得た。またCCN2の機能促進効果がin vitroで確認されたアプタマーにつき、ラット関節軟骨全層欠損モデルに適用するための検討に進み、ゼラチンハイドロゲルを担体とするペプチド徐放試験を行った。しかし試用したゼラチンハイドロゲルでは十分な徐放性は確認されず、動物モデルへの適用は当面留保された。2)破骨細胞形成機能促進型CCN2アプタマーの効果の細胞生物学的検証CCN2は破骨細胞形成も促進するが、その過程で重要な分子RANKに類似構造を持つCCN2結合性アプタマーが前年度の研究で発見された。これを受けて本年度は当該アプタマーのもたらす効果をin vitroの実験系で検証した。その結果、当該ペプチドアプタマーは、RANKのリガンドRANKL添加によって前破骨細胞に誘導されるNF-κBの核移行を加速し、破骨細胞形成を促進する可能性が明らかとなった。3)CCN2機能抑制型ペプチドアプタマーの探索、設計と機能評価2の研究から派生する形で、やはりRANKの構造を模した別のペプチドアプタマーを合成し機能評価を行ったところ、in vitroでRANK分子とCCN2との相互作用を抑制するとの結果を得た。このアプタマーはCCN2の破骨細胞形成促進作用を抑制する可能性を持つ分子として注視に値する。
看護管理者の倫理的リーダーシップの構造と有効性の検討

本研究では第一に、看護管理者の倫理的リーダーシップの構成概念を明らかにする。そのために、文献検討とインタビュー調査を行い、我が国の看護現場において、看護管理者のどのような行動や特性が「倫理的」と見なされるのかについて検討を行う。次に文献検討とインタビュー調査から抽出された看護管理者の倫理的リーダーシップについて尺度作成を行い、信頼性・妥当性の検証を行う。最後に、看護管理者の倫理的リーダーシップがどのような点に有効なのかについて、看護師個々人の倫理性および倫理的風土認知に及ぼす影響を検証する。
腫瘍抗原の分子免疫学的研究

マウス・メラノーマ(B16)系を用いて,腫瘍抗原の同定とその化学構造の決定を行ない次の結果を得た.1.メラノーマ抗原はGM3(NeuAc)と蛋白の複合体により構成され,その立体構造が抗原性を発現するのに重要である.特に同系免疫によって得た抗メラノーマ抗体(M2590)が認識するエピトープの一次構造はGM3(NeuAc)であり正常のそれと同一であった.この抗体はGM3をもつ正常細胞と反応せず, GM3濃度が8-12md%以上の場合にのみ反応性を獲得することをリポソーム・溶解反応系で明らかにした.よって, GM3の立体構造がメラノーマ抗原性をもつことを示した最初の例となり,がん抗原の概念に新らしい考え方を導入した.2.一方, M2590抗体の親和性はGM3-lactoneまたは可溶性メラノーマ抗原に対してKd=1μg/mlであるが, GM3に対してはKd=7μg/mlと低くGM3がLactone様構造をとることが抗原性の発現に重要であることが示された.3.抗原構造をキラーT細胞系で調べた場合にも抗原がGM3と蛋白分子の複合体であるとこを強く示唆する結果をキラー活性阻害試験から得た.4.メラノーマ細胞から可溶性抗原が分泌されることが明らかとなったが,これを担がん動物に注射するとメラノーマ特異的腫瘍増殖を惹起した.これは可溶性抗原が選択的に抑制T細胞を誘導したためであることをin ritro一次反応で確認できた.さらにこの抑制T細胞が認識するエピトープはGM3(NeuAc)であり, GM3-リポソームでも抗メラノーマ抑制T細胞を誘導できた.このことは,通常自己成分に対して免疫寛容を維持する機構が,がん細胞の免疫からのエスケープ機構になっていることを示唆した.5.メラノーマ抗原の蛋白を認識するモノクローナル抗体を用いてB16細胞由来のゲノムライブラリーをヒjnラノーマに導入発現させ, FACSによる選別in vitropackagingにより抗原の発現に関与するゲノムDNAのクローン化ができた.マウス・メラノーマ(B16)系を用いて,腫瘍抗原の同定とその化学構造の決定を行ない次の結果を得た.1.メラノーマ抗原はGM3(NeuAc)と蛋白の複合体により構成され,その立体構造が抗原性を発現するのに重要である.特に同系免疫によって得た抗メラノーマ抗体(M2590)が認識するエピトープの一次構造はGM3(NeuAc)であり正常のそれと同一であった.この抗体はGM3をもつ正常細胞と反応せず, GM3濃度が8-12md%以上の場合にのみ反応性を獲得することをリポソーム・溶解反応系で明らかにした.よって, GM3の立体構造がメラノーマ抗原性をもつことを示した最初の例となり,がん抗原の概念に新らしい考え方を導入した.2.一方, M2590抗体の親和性はGM3-lactoneまたは可溶性メラノーマ抗原に対してKd=1μg/mlであるが, GM3に対してはKd=7μg/mlと低くGM3がLactone様構造をとることが抗原性の発現に重要であることが示された.3.抗原構造をキラーT細胞系で調べた場合にも抗原がGM3と蛋白分子の複合体であるとこを強く示唆する結果をキラー活性阻害試験から得た.4.メラノーマ細胞から可溶性抗原が分泌されることが明らかとなったが,これを担がん動物に注射するとメラノーマ特異的腫瘍増殖を惹起した.これは可溶性抗原が選択的に抑制T細胞を誘導したためであることをin ritro一次反応で確認できた.さらにこの抑制T細胞が認識するエピトープはGM3(NeuAc)であり, GM3-リポソームでも抗メラノーマ抑制T細胞を誘導できた.このことは,通常自己成分に対して免疫寛容を維持する機構が,がん細胞の免疫からのエスケープ機構になっていることを示唆した.5.メラノーマ抗原の蛋白を認識するモノクローナル抗体を用いてB16細胞由来のゲノムライブラリーをヒjnラノーマに導入発現させ, FACSによる選別in vitropackagingにより抗原の発現に関与するゲノムDNAのクローン化ができた.
腫瘍悪性化分子機構の解明と癌制圧に向けた診断・治療への展開

癌抑制遺伝子p53の細胞死誘導を惹起するDYRK2キナーゼについて、新規癌抑制遺伝子として発癌や癌の進展に寄与する分子メカニズムの解明に主眼を置いた。まずDYRK2はG1/S期の遷移を制御することで細胞周期調節に寄与しており、発癌抑制に貢献している可能性が明らかとなった。次にsnailを介して癌細胞の上皮間葉転換や転移を制御していることも判明した。さらにDNA損傷によってDYRK2がp53のSer46をリン酸化しアポトーシスを誘導する分子機構として、アンフィレグリンの発現を見出した。アンフィレグリンはDDX5と結合してmiRNAのプロセシングを調節し、Bcl-2の発現を抑制していた。これまでに我々は、DYRK2の多くは細胞質に局在しており、DNA傷害などのストレスを受けると核に移行しp53などをリン酸化することを見出している。その後の解析から、DYRK2は核に移動するのではなく、ストレス刺激により核内DYRK2の恒常的分解が抑制されるという知見を得た。その具体的なメカニズム解明を目的としてDYRK2の機能解析を進めたところ、DYRK2はATMによって制御されていることが判明した。具体的には、DNA損傷に伴ってATMはDYRK2のThr33とSer369をリン酸化し、DYRK2を活性化するだけでなく、DYRK2の核内での安定化にも寄与していることが明らかになった。さらにDYRK2は核内にも存在するが、MDM2によって恒常的にユビキチン化され分解されていること、DNA損傷後ATMによるThr33のリン酸化によってMDM2がDYRK2から解離し分解が抑制されることを見いだした。そしてこの制御がDNA損傷におけるp53依存性アポトーシス誘導に本質的なステップであることが示された。以上の結果から、DYRK2は細胞質だけでなく核にも存在しているが、核内DYRK2はMDM2によって恒常的に分解されており、DNA損傷によってATMによるリン酸化を受け核内で安定化し活性化され、p53をリン酸化しアポトーシスを誘導するというモデルを提唱した。さらにDYRK2の分解に関わる新たなユビキチンリガーゼを同定することを目的として、質量分析計を駆使したDYRK2の会合分子の網羅的探索に着手しているが、今までのところ候補分子は見出せていない。しかし、DYRK2の新たな機能に関わると考えられるいくつかの会合分子が同定されたため、会合様式を調べながら機能解析を進めている。転写因子snailはE-cadherinの発現を負に制御しており、snail自身はリン酸化と引き続く分解によって発現がコントロールされている。我々はDYRK2がsnailをプライミングリン酸化し、ユビキチン化による分解を通して、その標的分子E-cadherinの発現を制御していることを見出した。snailのプライミングリン酸化状態をモニターし、ユビキチン化やE-cadherin発現との相関性を検証した。またE-cadherinの発現は上皮間葉転換(EMT)を制御していることから、DYRK2によるE-cadherin発現制御がEMTにどのように影響を与えているかについて、in vitroによるinvasion assayや、in vivoによるxenograftを用いた遠隔転移モデルなどにより明らかにした。我々はこれまでに、DNA損傷によってDYRK2がp53のSer46をリン酸化しアポトーシスを誘導することを明らかにしてきた。しかし、p53がリン酸化を受けた後どのようなメカニズムで細胞死が惹起されるかについては不明であった。その詳細な分子機構を解明するために、Ser46のリン酸化で誘導される分子を網羅的発現解析によって同定したところ、その一つとしてアンフィレグリン(AREG)と呼ばれるサイトカイン分子を見出した。AREGはSer46リン酸化依存的に誘導され、細胞核に蓄積してくることが判明した。次にAREGがどのように細胞死誘導に寄与しているかを調べるために、AREGと会合する分子を質量分析計によって探索したところ、DDX5と呼ばれる分子を同定した。DDX5はRNAヘリカーゼの一つであり、Droshaと呼ばれる酵素と協調してmiRNAのプロセシングに関与している。そこにAREGが会合することでプロセシングが促進されることを見出した。この結果、抗アポトーシス分子であるBcl-2の発現を抑制するmiRNAが活性化することでアポトーシスを誘導していることが明らかとなった。転写因子であるc-Junやc-Mycは細胞周期制御に必須であることが知られている。c-Junやc-Mycはプライミングリン酸化を受けると、引き続いてGSK3betaによるリン酸化が誘導され、さらにユビキチンリガーゼFBW7がリクルートされてc-Junやc-Mycがユビキチン化されることで、プロテアソームによる分解が誘導される。

このリン酸化を起点とした分解はG1期からS期への遷移に重要であり、分解異常が発癌や癌の進展と密接に関与していることは報告されていたが、そのプライミングキナーゼははっきりしていなかった。本研究で我々は、DYRK2と呼ばれるリン酸化酵素が、c-Junやc-Mycのプライミングリン酸化を担っていることを見出した。興味深いことに、DYRK2をノックダウンするとc-Junやc-Mycのプライミングリン酸化が顕著に減弱し、それに伴いc-Junやc-Mycの分解異常による蓄積が観察され、G1期の顕著な短縮に伴う細胞増殖が亢進した。さらにDYRK2を恒常的にノックダウンした乳癌細胞をマウスに移植し造腫瘍効果を調べたところ、コントロール細胞と比較して、明らかな造腫瘍能の増強が観察された。次に、ヒト乳癌組織におけるDYRK2の発現を検証したところ、乳管内乳癌と比べて浸潤性乳癌ではDYRK2の顕著な発現低下が認められ、一方でc-Junやc-Mycは発現上昇しているという逆相関現象が観察された。以上より、DYRK2はDNA損傷に応答して細胞死を誘導する一方で、G1/S期の遷移を制御することで細胞周期調節にも寄与しており、発癌抑制に貢献している可能性が示唆された。DYRK2の細胞内局在制御機構を解明するという当初の目標は果たせたため。25年度が最終年度であるため、記入しない。目標としていたDYRK2の基質を複数同定し、その生物学的及び病態生化学的意義を明らかにし、論文発表に至ったから。引き続きDYRK2の会合分子同定と機能解析を推進すると共に、DYRK2の新たな機能の発見も視野に入れて、研究を展開していく予定である。DYRK2のさらなる新規基質の同定を推進すると共に、プライミングリン酸化で制御されている新たな基質の同定も進めていきたい。
東南アジア沿岸域に潜在する小型有害渦鞭毛藻の個体群分布

東南アジア沿岸域では小型渦鞭毛藻による有害赤潮と漁業被害が頻発し,この対策が喫緊の課題となっている。本研究ではこれまで調査対象外となっていた小型種を選択的に検出することで,近年有害赤潮を形成するようになったカレニア科,そして出現情報が全くないアンフィドマ科渦鞭毛藻を対象に,種組成,毒組成,個体群分布を明らかにする。東南アジアにおける有害藻類研究者の連携体制を強化しながら,潜在する小型有害渦鞭毛藻の種組成と強毒個体群の分布海域を把握することで,被害対策に資する学術基盤を構築する。
ポリフェノールデンドリマーの蛍光・化学発光特性及び第四級アンモニウム化合物の計測

水溶性カルボジイミドである1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide(EDC)及びカチオン性界面活性剤であるCetyltrimethylammonium bromide(CTAB)が合成したポリフェノールデンドリマーの発光強度を4-7倍増感させることを見出した(Luminescence,18,239,2003)。合成したポリフェノールデンドリマー(PD)と測定対象物質との非共有結合形成に基づく新たな化学発光測定法を開発すべく第四級アンモニウム化合物であるアセチルコリン(Ach)を測定対象のモデル化合物として、そのN-メチル基とPDとのCH-π相互作用を^1H-NMRにより解析し。その結果、AchのN-メチル基は0.02-0.08ppmの範囲で高磁場シフトした。Job'sプロットからモル分率0.3で錯体濃度が極大値を取った。このことは、1:1錯体のみならず複数の錯体の存在を示唆する。更にAchのPD化学発光への効果を評価した結果、検討した1-100mM Achの範囲でPD化学発光の増感が見られた。50mMAchはPD化学発光強度を2.4倍増加させた。蛍光性デンドリマーの開発を目的として2-Hydroxyquinoxaline(HQ)、4-Hydroxycoumarin(HC)及び9-(Hydroxymethyl)anthracene(HA)をコア分子として、その水酸基の3,4,5-Tribenzyloxy-benzoyl及び3,4,5-Trihydroxybenzoyl誘導体を合成しその蛍光強度を比較測定した。その結果、3,4,5-Tribenzyloxybenzoyl基がHQ及びHAの蛍光強度を1.5及び1.3倍増加したのに対し、HCの蛍光強度は0.5倍となり減少した。また、3,4,5-Trihydroxybenzoyl基がHQの蛍光強度を3.1倍増加したのに対し、HC及びHAの蛍光強度は0.7及び0.2倍となり減少した。本研究結果は化学発光性デンドリマーを用いる高感度かつ簡便な化学・発光測定法の開発へと展開が期待される。高感度化を目的とする蛍光及び化学発光物質への誘導体化は芳香環への置換基導入に基づいていた。しかし、数百倍という高感度化には成功していない。高感度蛍光・化学発光試薬合成において新規合成法が望まれている。コア分子として、1,2-Pyrocatechol及び1,3,5-Trihydroxybenzeneを用い、分岐部位及び末端部位に没食子酸を有する第1世代ポリフェノールデンドリマーの合成に成功しその発光強度は没食子酸の発光強度の400倍及び600倍であることを明らかにしている(Tetrahedron Letters,43,8185,2002)。今年度、水溶性カルボジイミドである1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide(EDC)及びカチオン性界面活性剤であるCetyltrimethyl-ammonium bromide (CTAB)が合成したポリフェノールデンドリマーの発光強度を4-7倍増感させることを見出した(Luminescence,18,239,2003)。なお、本研究結果をThe ninth international kyoto conference(要旨集,p.233)にて報告した。

合成したポリフェノールデンドリマー(PD)と測定対象物質との非共有結合形成に基づく新たな化学発酵測定法を開発すべく第四級アンモニウム化合物であるアセチルコリン(Ach)を測定対象のモデル化合物として、そのN-メチル基とPDとのCH-π相互作用を^1H-NMRにより解析した。その結果、AchのN-メチル基は0.02-0.08ppmの範囲で高磁場シフトした。Job'sプロットからモル分率0.3で錯体濃度が極大値を取った。このことは、1:1錯体のみならず複数の錯体の存在を示唆する。更にAchのPD化学発光への効果を評価した結果、検討した1-100mM Achの範囲でPD化学発光の増感が見られた。50mMAchはPD化学発光強度を2.4倍増加させた。本研究結果をAnalytical Sciencesに投稿予定である。
冷温帯樹種を用いた東北・北海道における年齢年代学的手法の確立

樹木年輪年代学は20世紀の初頭に,アリゾナ(米国)の乾燥地帯で確立され,ヨーロッパでも多くの成果が得られた。しかしながら,温暖な上に降水量も多い日本では年輪年代学の適用が困難ではないかと考えられた時期があった。日本で年輪年代学を確立するためには分布範囲が広く,樹齢の長い樹種について肥大成長の同調性を空間的に明らかにする必要がある。日本の年輪年代学は奈良文化財研究所を中心として,基礎が築かれてきたが,解析された地点を日本地図にプロットすると近畿地方を中心として九州から関東地方に集中している。北海道地方は皆無であり、東北地方も限られており空白地域になっている。これは、出土材や建築材が温帯系の針葉樹であるヒノキ、スギが多く、それを対象とした研究が優先されてきたからである。本研究では、関東以北から北海道に生育する冷温帯系の針葉樹であるヒノキアスナロ(ヒバ:本州北部から北海道南部に分布し、北陸地方ではアテとも呼ばれている)を中心とし、それらの産地間で同調性を見いだすことによって、東北日本における年輪年代学の手法を確立することであった。この研究を進展させるために他の樹種も併せて検討を行った。結果として、産地を異にする北海道檜山郡厚沢部(道南)と青森県津軽地点間でヒバの時系列年輪幅変動に同調性が確認された。北海道渡島半島や青森県などでは古くからヒバ材が一般的に用材として使われていることより、ヒバはヒノキやスギと同様に年輪年代学の手法の適用が可能な樹種であり、わが国の年輪年代学の更なる発展に寄与できるものと考えている。今後は、本調査で一部、手がけられた石川県能登産のアテや中部以北で数多く産する同属のアスナロを含めて同調性の調査をさらに発展させていきたいと考えている。平成13年10月に信州大学農学部において、全体会議が開催された。そこでは、年次計画が提示され、目的達成のためのスケジュールと各分担者の役割を再検証し、次年度までの目標設定を確認した。具体的には、冷温帯樹種としてヒバを中心に選び、生立木の生育地である青森と道南部を当面の調査地とする。鈴木(東北大)は10月までに予備的な試験採取をしており、時系列年輪曲線を作成する作業に取りかかっている。野田、船田(北大)は融雪が終わる4月以降に、道南地域のヒバを採取し、解析にかかることが報告された。また、道南と青森の年輪試料を補足するため、野堀(山形大)、木村(福島大)、加藤(富山医薬大)、安江(信州大)は、近隣のヒバの試料を採取し、それぞれの地域の年輪幅変動の同時性について検証することが、報告された。一方、文献資料の調査では、前川(富山大)と天野(北大)が、ヒバの材料を使った古文化財の調査を進めており、古文化財試料の解析の可能性について試料が保存管理されている県文化財センターなどと協議し、融雪後に合同の調査を計画することが報告された。調査用の備品などの整備状況では、年輪解析のための携帯型装置(Win-DENDRO : Regent社)が、計画通り搬入され、検収も終わり、本研究に合う条件設定に取りかかっている。尚、韓国の研究者との共同研究は、研究代表者が2月に韓国を訪問し、それぞれの組織の代表者に会い、研究計画の概要を説明し、協力を依頼してきた。次年度に開催を予定している報告会を兼ねた全体会議では、韓国研究者にも参加の要請をしており、内諾を得ている。平成14年6月に北海道森林管理局

函館分局の協力を得て、北海道南部の檜山郡厚沢部町にある国有林からヒバ生立木から円盤を採取し、この地方の約260年間のヒバ標準年輪系列を作成した。さらに、この標準年輪系列の信頼性を確認するため、檜山郡上ノ国町教育委員会の協力を得て、同町にある重要有形文化財「旧笹波家」民家建築の解体時に生じたヒバ柱材の端材を用いて、建築年代の推定を行った。江戸時代の民家では、建築年代の記述がない場合が一般的である。「旧笹波家」も建築年代が判明しておらず、ヒバ柱材の試料2本の推定を試みた。同柱材は角柱であるため辺材部が削り取られており、建築の推定年代は、正確に特定することができない試料のパターンである。しかし、辺材率を用いることにより、誤差を伴うが推定が可能であった。その結果、柱材の伐採年は約1774年から1793年と推定された。平成14年11月に東北大学理学部附属植物園において、全体会議が開催された。そこでは、今年度の進捗状況と今後のスケジュールが論議され、各分担者の役割が再確認された。特に、12月初旬に実地調査をする青森県産ヒバ生立木および遺跡から出土する遺物調査の打合わせが行われた。これを受けて、12月に青森県津軽半島の調査を行い、その後、下北半島の猿ヶ森埋没林の試料が追加された。現在、青森県高野川遺跡の試料と十三湊遺跡、猿ヶ森埋没林の試料を計測中である。具体的には、高野川遺跡が野田(北大)、十三湊遺跡が野堀(山形大)、加藤(富山医薬大)、猿ヶ森埋没林が鈴木(東北大)が分担し、時系列年輪系列を作成する作業に取りかかっている。これらの結果は、次年度の生立木調査の結果と対比され、最終年度の研究結果に報告される予定である。尚、韓国の研究者との共同研究では、慶尚大学および韓国南部林業研究院の研究者2名が11月の全体会議と打合せに参加し、韓国産クロマツ約80個体の試料を解析中であり、日本産クロマツとの対比を計画中であると報告された。平成15年11月、鳥取大学において、全体会議が開催された。そこでは、これまでの進捗状況と今後のスケジュールが論議された。内容として、次年度が最終の取り纏めの年度になるため、各分担者が作成しているそれぞれの標準年輪系列をクロスデートさせる作業を目標におくことが確認された。目標を実現させる具体的な今後の作業として、クロスデートのための標準年輪系列の信頼度を向上させることも確認された。今年度実施した主な調査を以下にまとめる。1)10月に北海道森林管理局函館分局の協力を得て、前年度に引き続き、北海道南部の檜山郡厚沢部町の国有林からヒバ円盤を再入手し、前年度作成した約260年間のヒバ標準年輪系列の信頼度を向上させた。2)青森県津軽および下北半島の調査を行い、川内と大畑、金木地点の標準年輪系列が作成され、各年輪系列の信頼度を向上させるため試料が追加された。3)青森市の横内川多目的遊水地より出土した縄文時代のものと推定されるヒバの埋木材について年輪幅の測定を実施した。4)檜山郡上ノ国町のヒバ材の文化財(笹浪家ほか)試料の現地調査を行った。その結果、写真撮影の許可が得られた。そのために画像情報から年輪幅の計測が可能な測器を試作し、16年度の前半に現地での撮影を計画中である。5)韓国の研究者との共同研究では、12月に韓国南部林業研究院の研究者が来日し、韓国産アカマツとクロマツ約80個体の試料について、解析結果の報告を受けた。クロスデートの結果から、更に試料の追加が必要であり、2月には、韓国の試料採取地点の現地調査を行った。
戦後沖繩における社会変動と家族問題に関する総合的研究

今年度は,昭和60年度の沖繩本島・久米島地区,昭和61年度の宮古・八重山地区において実施した「家族の実態と意識に関する調査」の集計結果を各班・全体会議等で解析・検討するとともに,過去2年間の各自担当領域の調査研究成果の発表と相互の意見交換を重ねながら研究を進めた.その結果,戦後沖繩における産業経済および社会の展開様式には, 27年余も続いた米国統治が大きく影響し,それは現在でも完全に払拭されてないなことが確認された.同時に,復帰後の社会変動も著しく,政治・経済・社会・文化の諸相において「本土化」の様相が強くなっていることも確認された.したがって,家族生活や親族組織等も変容の過程にあり,家族問題も多様化・複雑化している.しかし,生活や行動様式の基層においては,沖繩的特性の残存も認められる.また,当該問題の関連領域の総体においては本土化=標準化傾向が強くみられるものの,人口・家族構成,就業構造,相続形態,配偶者選択,ユタへの対応等においては沖繩内部における地域的差異も依然として存在することが確認された.本研究は,沖縄県における戦後40年間の政治・経済・社会変動と家族変容との関連性を家族問題的視点から解明せんとするものであった.具体的には,法学・政治・経済・社会・歴史・民俗・宗教・教育・社会福祉等の分野から(1)法・政治制度の変遷と家族保護・婚姻・離婚・相続・国籍等関係法の変容と対象実態との関係性(2)経済変動と地域変容及び家庭内経済変容との関連性(3)社会変動と家族構造の変容(4)社会・文化変動と社会病理発生の関連性,という4つの基本的視座からそれぞれの関連事項の実証的分析を行ない,それが,沖縄の離婚・未婚の母・要保護家庭の高出現率,無国籍児,心身障害,アルコール依存,少年非行等を含む(社会病理的な)家族問題とどのように関連しているかについて究明することに主要な目的があった.上述のような目的,方法論を持ちながら,具体的な究明作業としては,関連統計資料の収集分析,関係機関での聴き取り調査,沖縄本島・宮古・八重山・久米島地区150地点1500世帯を対象にした「家族の実態と意識に関する調査」を行った.また,各班,全体の研究会も重ねた.その結果,軍事基地の存在が社会経済の展開様式に大きく作因しながらも,戦争による産業経済,住宅・施設等の潰減的破壊からの復興,とりわけ本土復帰後の急速な復興が実証された.同時に復帰後の社会変動は急激であり,政治・経済・社会・文化の諸相において「本土化」の様相が強くなっている.したがって,家族生活や親族組織は変容の過程にあり,家族問題も多様化・複雑化している.しかし,生活や行動様式の基層においては沖縄的特性の残存も認められる.また,沖縄内部における地域的差異も依然として存在する.なお,離婚・未婚の母の高出現率の原因については,相応の調査研究と多岐にわたる討議がなされたが,充分なる究明には至っていない.今後の調査研究の深化が望まれる.今年度は,昭和60年度の沖繩本島・久米島地区,昭和61年度の宮古・八重山地区において実施した「家族の実態と意識に関する調査」の集計結果を各班・全体会議等で解析・検討するとともに,過去2年間の各自担当領域の調査研究成果の発表と相互の意見交換を重ねながら研究を進めた.その結果,戦後沖繩における産業経済および社会の展開様式には, 27年余も続いた米国統治が大きく影響し,それは現在でも完全に払拭されてないなことが確認された.同時に,復帰後の社会変動も著しく,政治・経済・社会・文化の諸相において「本土化」の様相が強くなっていることも確認された.したがって,家族生活や親族組織等も変容の過程にあり,家族問題も多様化・複雑化している.しかし,生活や行動様式の基層においては,沖繩的特性の残存も認められる.また,当該問題の関連領域の総体においては本土化=標準化傾向が強くみられるものの,人口・家族構成,就業構造,相続形態,配偶者選択,ユタへの対応等においては沖繩内部における地域的差異も依然として存在することが確認された.研究課題に関しては、次のような研究調査が実施された。1)研究調査の目的・事項・方法【◯!1】目的戦後の沖縄、とりわけ本土復帰後の沖縄社会の急激な変動のなかで、沖縄の家族生活や伝統的な親族組織がいかに変容したか、同時にそれが家族問題の発生にいかに影響したかを実証的に解明し、併せて県外他出家族の生活適応の問題をも取上げる。【◯!2】事項方法計画書に記載のとおりである。2)研究調査の実施状況【◯!1】関係機関・施設における訪問調査、特に県・市・警察署・家裁・県図書館・経済関係団体などの関係部課、児童や老人の関係施設、精神衛生センターなどを訪問し、資料収集、聴取調査、調査依頼を実施した。対象者の積極的な協力姿勢がうかがえた。【◯!2】研究会調査打ち合わせ会の開催共同研究者の全体会議、班ごと会議を前後10数回にわたり開催し研究討論を実施した。問題意識の統一を図った。【◯!3】質問紙による面接調査予備調査によって質問紙を確定し、二段抽出法により県下全域(宮古・石垣は次年度に延期)にわたり1200世帯をサンプルし調査を実施した。回収率は81%前後であった。集計整理は3月中下旬の作業となった。

すべてが滞りなく進捗した。3)研究調査の結果○戦争による産業経済、住宅・施設の潰滅的破壊からの復興、とりわけ本土復帰後の急速な復興が実証された。○社会変動は目覚しく、それが家族生活や親族組織にも多大の影響をあたえ、家族問題は多様化し複雑化して、いわゆる本土化の傾向を示しているが、沖縄の特性も見逃せない。研究課題に関しては、次のような研究調査が実施された。1.研究調査の実施状況(1)昨年度にひき続き、関係機関・施設等における訪問調査を行なった。特に県・関係市町村,家裁,少年院,鑑別所,老人病院,養護施設,県立図書館,経済団体等の関係部課において、資料収集、聴取調査を実施した。いずれの機関においても積極的な協力姿勢がうかがえた。(2)研究会・調査結果検討会・調査打ち合わせ会の開催昨年度実施の本島域調査結果の検討会、本年度実施の先島調査、県外他出家族調査に関する打ち合わせ会、共同研究者の全体会議、各班ごとの会議等を数回催した。(3)先島における家族調査昨年度の本島調査にひき続き、本年度は7月下旬に宮古・八重山の両先島の240世帯を対象に質問紙による面接調査を実施した。回収率は82%前後であった。(4)非行少年の実態調査鑑別所への依託により、200人の少年を対象に生育歴,家庭環境,非行歴非行実態等に関して、質問紙による調査を行なった。(5)県外他出家族の実態調査川崎市在住の沖縄出身の家族を対象に、他出時の状況,他出後の生活歴,本土での生活態様等について、聴き取り、質問紙の二方法で調査を実施。2.研究調査の結果復帰後の急激な社会変動にともなって、家族生活諸相において本土化の様相がうかがえる。しかし、主婦とユタの関わり方、門中組織等においては、沖縄の特異性がうかがえる。
二酸化炭素を生じない、製鋼ダストからの金属亜鉛直接回収法

年間50万トンに達する製鋼ダストに含まれる亜鉛は約15万トンと,我が国亜鉛製錬量の25%に匹敵することから,その回収技術の改良確立が急激となっている。本研究では,申請者らが永年研究を続けてきた鉄還元揮発法を適用し,現有技術で製造した粗酸化亜鉛に廃鉄粉を配合し,金属亜鉛を得るプロセスについて実験を行ってその優位性を確認することと企図した。実験はまず小規模実験により製鋼ダスト中の不純物の分離について調べ,空気中1000°C,120分の処理で鉛,塩素ともにほぼ完全に除去できることがわかった。また,不純物を除去したダストに廃鉄粉を1:1.0の割合で配合し,10001100°Cに加熱すると減圧下では6040分で亜鉛を完全に揮発できることが確かめられた。次に金属亜鉛製造反応のスケールアップを目的として1回に1kg程度の処理が可能な装置を設計,製作し,実験を行った。実験装置本体は直径120mm,高さ500mmのステンレス円筒を用い,内部に黒鉛製部品を組み立てて還元揮発と液体亜鉛の採取が行える装置を製作した。原料は粗酸化亜鉛に廃鉄粉と少量の消石炭を配合し,金型でプレスしてブリケットとして実験に用いた。この装置による実験を繰り返し,1050°C,1時間の加熱で亜鉛を完全に還元揮発させ,リザーバー内に液体亜鉛として回収することができた。さらに残滓を粉砕,〓選することにより鉄分を回収し,再び還元剤として利用するための基本条件を明らかにした。本法の工業化により製鋼ダストの処理工程に対して大きい経済効果を期待することができる。1.不純分の分離条件製鋼ダストをアルミナポートに充填して雰囲気、温度、時間を変えて加熱し、不純物の代表として鉛、塩素についてその挙動を調べた。雰囲気は空気、減圧、窒素ガスの3種とした。その結果、減圧下、1000°C、30分で鉛、塩素とも100%揮発除去することができたが、同時に主成分である亜鉛も40%近くが揮発した。空気流下では1000°C120分で鉛100%、塩素90%を除去でき、一方、亜鉛の揮発は25%にとどまった。実際操業に応用する条件としては、このあたりが最も適用しやすく、効果的と思われる。2.還元揮発のスケールアップ試料を最大1kgバッチの容量をもつ還元揮発装置を設計・製作し、炉内構成の組合せと、ジャケットによる冷却の兼ね合いから、最もよい条件を求めて実験を行った。また、試料の均一化と成型の効率化をはかるため、粉砕機と成型機を新たに設備し、試料作成に用いた。還元揮発装置は、数回の手直しと多数回にわたる実験の結果、ほぼ揮発亜鉛の全量を予定した容器内に融体亜鉛として回収できるようになった。今後は装入試料の増大と、添加剤、副原料の節減をはかるとともに、揮発の最適条件を求めて実験を継続する予定である。年間50万トンに達する製鋼ダストに含まれる亜鉛は約15万トンと、わが国亜鉛製錬量の25%に匹敵することから、その回収技術の改良確立が急激となっている。本研究では、申請者らが永年研究を続けてきた鉄還元揮発法を適用し、現有技術で製造した粗酸化亜鉛に廃鉄粉を配合し、金属亜鉛を得るプロセスについて実験を行ってその優位性を確認することと企図した。実験はまず小規模実験により製鋼ダスト中の不純物の分離について調べ、空気中1000°C、120分の処理で鉛、塩素とともにほぼ完全に除去できることがわかった。

また、不純物を除去したダストに廃鉄粉を1:1.0の割合で配合し、10001100°Cに加熱すると減圧下では6040分で亜鉛を完全に揮発できることが確かめられた。次に金属亜鉛製造反応のスケールアップを目的として1回に1kg程度の処理が可能な装置を設計、製作し、実験を行った。実験装置本体は直径120mm、高さ500mmのステンレス円筒を用い、内部に黒鉛製部品を組み立てて還元揮発と液体亜鉛の採取が行える装置を製作した。原料は粗酸化亜鉛に廃鉄粉と少量の消石灰を配合し、金型でプレスしてブリケットとして実験に用いた。この装置による実験を繰り返し、1050°C、1時間の加熱で亜鉛を完全に還元揮発させ、リサーバー内に液体亜鉛として回収することができた。さらに残滓を粉砕、〓選することにより鉄分を回収し、再び還元剤として利用するための基本条件を明らかにした。本法の工業下により製鋼ダストの処理工程に対して大きい経済効果を期待することができる。
半導体量子ドットによるCircuit QEDの研究

本年度は、量子ドット-超伝導共振器結合系の特性をさらに詳しく評価した。レーザー発振等の量子現象を発現させるためには、量子ドットのデコヒーレンスが小さいこと必要であるので、コヒーレンス時間の正確な評価とコヒーレンスを乱す要因の解明は極めて重要な課題である。昨年度までに量子ドットと超伝導共振器が結合した際に現れる反交差を確認していたが、数値計算を用いて解析を行い、系を特徴付ける結合及びデコヒーレンスの大きさの正確な評価を行った。また、反交差の形状の1.共振器内フォトン数依存性、2.温度依存性を測定し、さらに詳しい評価も行った。1.の結果から、測定に用いるマイクロ波パワーを増し、共振器内のフォトン数を増やすことで、電磁場が量子-古典転移を起こすことにより反交差が消失することが明らかになった。また、反交差の形状から入力パワーが弱い領域で共振器内フォトン数は1個以下であると見積もられ、単一フォトンと単一の量子ビットが相互作用しているという描像が正しいことが明らかになった。2.からは量子ドットのコヒーレンス時間が100mK以下では飽和し、それ以上の温度では急激に短くなることが明らかになった。250mK程度の温度では反交差が完全に見えなくなる程度にまで短くなった。この温度依存性は、Spin-Bosonモデルを使ってGaAs基板と量子ドットの結合の影響を評価した場合に現れるものと同様であり、ピエゾ型音響フォノンと量子ドットが相互作用することによって起こるデコヒーレンスであると解釈できる。この結果から、単一原子レーザー等の量子デバイスを実現するにあたっては、圧電効果の少ない基板を使う必要があることが明らかになった。また、低温での飽和は結晶成長した層に由来する電荷ゆらぎや、電流測定用のリードとの結合の影響と考えられ、これらの要因を排除することもコヒーレンス時間の改善につながると考えられる。はじめに、超伝導共振器の特性を詳しく評価した。超伝導共振器の動作は確認できていたが、損失は理論値より著しく大きかった。そこで、超伝導薄膜の成膜法等の異なる試料を作製し、損失の大きさを評価した。その結果、試料作製条件を変えても損失の大きさは変化せず、GaAs基板が主な損失の原因であることがわかった。この損失は基板の圧電定数に対して強い相関があり、極低温での超伝導共振器の損失の原因のひとつに圧電効果が挙げられることを明らかにした。次に、量子ドットと超伝導共振器を結合した試料を設計・作製し、特性を評価した。量子ドットはうまく動作したが、超伝導共振器の損失が単体の場合に比べて著しく大きくなった。そこで、量子ドットの設計を変える等して原因を詳しく調べた。その結果、量子ドットの電極の有無によって、超伝導共振器の損失が大きく変化することがわかった。この電極は、5本の電極が平行に走るもので、圧電デバイスの構造に近い。また、超伝導共振器の共振周波数付近では、表面弾性波を励起する効率が比較的高い。以上により、超伝導共振器と量子ドットを結合することで、マイクロ波が圧電効果により表面弾性波という形で逃げてしまい大きな損失が発生することがわかった。以上の結果を踏まえ、圧電効果による損失が最小になるよう設計を見直し、試料を作製した。この試料にマイクロ波を入力したところ、量子ドットを流れる電流が変化した。マイクロ波の周波数や振幅を変えて実験を行い、それが光子補助トンネルによるものであり、理論的に予想される特性に極めて近いことがわかった。これは、量子ドットと超伝導共振器が何らかの形で結合していることを示している。この実験からは、両者の結合強度は得られなかったが、実験の過程で真空ラビ分裂の測定に必要な感度の高い実験系の構築を行い、結合強度の直接的な導出の予備実験も行なった。本年度は、量子ドットと超伝導共振器の結合強度を直接測定により求めることを目標に研究を行った。また、単一人工原子レーザーの予備実験も行った。はじめに、超伝導共振器の透過スペクトルが2重量子ドットの電荷状態によりどのように変化するかを調べた。最初の実験で使用していたGaAs基板では、結晶そのものの特性に由来する電荷ゆらぎのために系のコヒーレンスが保たれなかったため、真空ラビ分裂は観測できなかった。そこで、何種類かの異なる結晶構造の基板で試料を作製し実験を行った。その結果、量子ドットと超伝導共振器が結合し、新たな量子状態が生まれたことを示す、真空ラビ分裂を観測した。この結果を理論モデルと比較することにより、量子ドットと超伝導共振器の結合が30MHz、量子ドットの損失が25MHz、超伝導共振器の損失が8MHzという結果を得た。これらの値を比較すると、量子ドットと超伝導共振器の結合は系の損失より大きく、両者の強結合が実現できたと言える。また、損失の値を他の実験の文献値と比較することで、用いた試料では圧電効果が系の損失を支配していることを明らかにした。圧電効果は化合物半導体を使う限り避けられないものであり、さらに損失の少ない試料を作製するためには圧電効果の無い材料を使うことが望ましいという指針が得られる。圧電効果の無い材料で試料を作製することは、共振器の損失を減らす上でも重要である。量子ドットと超伝導共振器の強結合が確認できたので、単一人工原子レーザーの予備的な実験も行った。