hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ひずみゲージと加速度計による新手法を用いた衝突時の頭部作用の解明

初年度の研究課題として、「加速度計による衝突時の頭部直線加速度、角加速度、衝突累積度数、衝突場所の膨大なデータを収集した結果よりヘルメットへの作用を検証する。」ことを挙げた。そこで、大学アメリカンフットボール選手49名を対象に、2017年4月22日から2017年12月3日までの計126日間で頭部衝突測定を実施した。測定方法は、試合時と練習時に、対象はマウスガードを通常通り口腔内に装着してプレーを行う。マウスガードが頭部衝突を感知すると専用の受信機を通してパソコンのアプリケーションに頭部衝突データが記録される。その結果、頭部衝突総数は17,221回(試合時2,878回、練習時13,552回)であった。試合時と練習時における頭部衝突時の平均最大直線加速度および平均最大角加速度はそれぞれ22.61±3.72、1651.04±1229.66 rad/s*2と21.98±2.82G、1613.50±1170.94 rad/s*2であった。また、同手法を用いて高校アメリカンフットボール選手においても現在、測定を開始している。今後、これらデータを解析していく。平成29年度課題においては、最も困難を伴うフィールドでの測定を終えている。したがって、平成29年度の進捗状況は概ね順調である。本研究の目的は,「アメリカンフットボールにおける衝突時の頭部への作用を明らかにすることである」.これまでに申請者は加速度センサを用いた衝突時のヘルメット外殻への作用を継続的に測定している.しかしながら,この手法は頭部加速度を測定するものであり,頭部への作用力を直接評価できない.そこで申請者は,ヘルメット頭頂部の外殻に貼付したひずみゲージ信号から,緩衝材により応答が低減された後の頭部作用力応答を推定するデジタルフィルタを構築しており,今後はヘルメット複数部位における頭部作用力応答を推定する精度の高いデジタルフィルタを構築する.このデジタルフィルタによる頭部作用と加速度センサによるヘルメットへの衝突の大きさ,累積度数,場所による頭部作用との関連を見いだす.平成30年度の研究目的は,「ひずみゲージによる衝突時の異なる接触位置における頭部自体への作用を確認」することである.我々はこれまでにヘルメットの複数個所に装着したひずみゲージより頭部自体への作用を計測しているが,安定したひずみデータが取得できない.したがって,本研究ではヘルメットを模したアクリル板の表面と裏面に貼付した複数個所のひずみゲージから得られる入力信号より衝突作用力を推定するデジタルフィルタを構築する測定方法を検証することとした.その結果,ロードセルによるアクリル板への衝突は剛な衝撃であり,衝突作用力とひずみ応答の時間の遅れがない.そのために,実際に複数部位から得られたひずみゲージからの入力信号では,フィルタ係数が不適切となり,各々の値が発散してしまった.さらに,手動でアクリル板に衝突させた際のロードセルの慣性力を作用力と認識してしまうことが課題となった.平成30年度の研究目的は,「ひずみゲージによる衝突時の異なる接触位置における頭部自体への作用を確認」することを挙げた.
癌抑制遺伝子p53によるクロマチン制御分子の同定と新規細胞内代謝調節機能の探索

ゲノムノ守護神p53は、癌抑制機能だけでなく多種多様な生体ストレスから細胞を守ることから「cellular gatekeeper:細胞の番人」とも称されている。最近では、肥満、糖尿病、老化、虚血、心不全いった生活習慣病や老化関連疾患においても深く関わっていることが明らかとなってきている。そこで、RNA sequenceやマイクロアレイを用いたトランスクリプトーム解析とChIP sequenceといったエピジェネティクス解析を組み合わせ、細胞内代謝に関与する新規p53下流遺伝子を探索した。解析対象として、癌細胞だけでなく、脂肪前駆細胞や繊維芽細胞、血管内皮などの正常細胞から、無限の増殖性とテロメア活性という点でがん細胞に性質が類似しているiPS細胞を用いた。その結果、新規p53下流遺伝子としてグルタミン代謝に関与するphosphate activated glutaminase (GLS2)、ピリミジン代謝に関与するsulfatase、dihydropyrimidinase-like 4 (DPYSL4)、老化関連遺伝子であるSURF2など興味深い新規p53下流遺伝子が多数同定された。そこで、レンチウイルスによるshRNAのノックダウンシステムや強制発現系を樹立し、更に細胞内代謝動態の網羅的解析のためメタボローム解析も用いて機能解析を行った結果、GLS2は正常細胞・癌細胞・iPS/ES細胞のおいてDNA傷害時・酸化的ストレス時にp53依存性に著明に誘導され、癌抑制作用を有するのみならず、抗酸化作用や好気的回路を介してエネルギー産生を促進することが明らかとなり、ミトコンドリア機能制御に重要な役割を果たしていると考えられた。更にin vivo studyにおいては、GLS2レンチウイルスベクターを発現させた肺癌細胞株をSCIDマウスの皮下に移植したところ、腫瘍の体積・重量が有意に減少しGLS2の癌抑制機能が示された。一方で高脂肪食負荷マウスの肝臓や脂肪においてp53依存性にGLS2は誘導され、更にヒトにおいてもNASHの肝臓で増加しており酸化ストレスの増加に対して防御的に働いている可能性が示唆された。研究実施計画はほぼ達成できた。現在論文準備中である。癌抑制遺伝子p53は、解糖系、ミトコンドリア呼吸、ROS調節に関与するエビデンスや、microRNAのプロセシング制御・iPS樹立とP53経路のクロストークなど新知見が報告されている。私はP53による新たな細胞内代謝調節機構を明らかにする目的で、マイクロアレイとRNA sequenceを組み合わせたトランスクリプトーム解析や、ChIP sequenceによる転写因子・エピジェネティクス解析を用いて細胞内代謝に関与する新規p53下流遺伝子の探索を行った。その結果、解糖系に抑制的に働くTIGAR以外にも、ジヒドロピリミジン代謝に関与するDPYSL4、Glutamine代謝に関与するGLS2、老化関連のSULF2など、興味深い遺伝子が多数同定された。その中のGLS2((Phosphate Activated Glutaminase)はミトコンドリアに局在し、mRNA・タンパクレベルでp53依存的に誘導され、GLS2のサイレンシングおよび過剰発現解析から、GLS2は癌抑制機能以外にも、p53依存的にGlutamine代謝を介して抗酸化作用を発揮し、更には好気的回路を経てエネルギーを産生していることからミトコンドリア制御機構に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。またジヒドロピリミジン代謝に関与するDPYSL4も新規p53下流遺伝子であることが証明され、細胞内のATP産生を促進していることからエネルギー代謝に関与していることが判明し現在そのメカニズムにつき検討をすすめているところである。加えて、P53がどのように多彩な生理作用を発揮し、多種多様な下流遺伝子群を使い分けているのか、その分子メカニズムに迫るため、分子間架橋技術を応用したクロマチンの構造的・機能的調節因子解析法を用いて、細胞内代謝変化におけるp53クロマチン複合体の会合分子をいくつか同定し、今後その機能解析を行っていく予定である。ゲノムノ守護神p53は多種多様な生体ストレスから細胞を守る働きを司るので、「cellular gatekeeper:細胞の番人」とも称され、癌抑制機能以外にも、解糖系や活性酸素調節・ミトコンドリアでの呼吸/エネルギー産生など想像以上に多彩な生理機能をもつことがわかってきた。p53が織りなす細胞内代謝制御機能を明らかにする目的で、脂肪前駆細胞や繊維芽細胞、血管内皮などの正常細胞から、無限の増殖性とテロメア活性という点でがん細胞に性質が類似しているiPS細胞まで、解析の対象を広げて、次世代型シークエンサーを用いたトランスクリプトーム解析とエピジェネティクス解析を組み合わせた更なる標的遺伝子探索とそれらのエピジェネティクス解析を行った。その中で細胞内代謝に関与することを明らかにしたGLS2やDPYSL4に注目して、発現解析・機能解析を進めた。レンチウイルスによるshRNAのノックダウンシステムや強制発現系を樹立し、肺癌細胞株や乳癌細胞株などの癌細胞とヒト前駆脂肪細胞や血管内皮などの正常細胞そしてiPS細胞を用いて、それらを対比させながら、DNA傷害時・酸化的ストレス・栄養飢餓ストレスなどによる細胞ストレスを加えたときの発現動態を解析し、ミトコンドリア機能や細胞内エネルギー産生・代謝動態に及ぼす影響を解析した。加えて、p53がどのように多彩な生理作用を発揮し、多種多様な下流遺伝子群を使い分けているのか、その分子メカニズムに迫るため、分子間架橋技術を応用したクロマチンの構造的・機能的調節因子解析法を用いて、細胞内代謝変化におけるp53クロマチン複合体の会合分子をいくつか同定し、現在その機能解析を進めている。

最近では、肥満、糖尿病、老化、虚血、心不全いった生活習慣病や老化関連疾患においても深く関わっていることが明らかとなってきている。そこで、RNA sequenceやマイクロアレイを用いたトランスクリプトーム解析とChIP sequenceといったエピジェネティクス解析を組み合わせ、細胞内代謝に関与する新規p53下流遺伝子を探索した。解析対象として、癌細胞だけでなく、脂肪前駆細胞や繊維芽細胞、血管内皮などの正常細胞から、無限の増殖性とテロメア活性という点でがん細胞に性質が類似しているiPS細胞を用いた。その結果、新規p53下流遺伝子としてグルタミン代謝に関与するphosphate activated glutaminase (GLS2)、ピリミジン代謝に関与するsulfatase、dihydropyrimidinase-like 4 (DPYSL4)、老化関連遺伝子であるSURF2など興味深い新規p53下流遺伝子が多数同定された。そこで、レンチウイルスによるshRNAのノックダウンシステムや強制発現系を樹立し、更に細胞内代謝動態の網羅的解析のためメタボローム解析も用いて機能解析を行った結果、GLS2は正常細胞・癌細胞・iPS/ES細胞のおいてDNA傷害時・酸化的ストレス時にp53依存性に著明に誘導され、癌抑制作用を有するのみならず、抗酸化作用や好気的回路を介してエネルギー産生を促進することが明らかとなり、ミトコンドリア機能制御に重要な役割を果たしていると考えられた。更にin vivo studyにおいては、GLS2レンチウイルスベクターを発現させた肺癌細胞株をSCIDマウスの皮下に移植したところ、腫瘍の体積・重量が有意に減少しGLS2の癌抑制機能が示された。一方で高脂肪食負荷マウスの肝臓や脂肪においてp53依存性にGLS2は誘導され、更にヒトにおいてもNASHの肝臓で増加しており酸化ストレスの増加に対して防御的に働いている可能性が示唆された。研究実施計画はほぼ達成できているため。特にiPS,ESにおけるp53の細胞内代謝における役割の解明は新知見であり新たな展開が期待できる。研究実施計画はほぼ達成できた。現在論文準備中である。現在の研究成果を論文にまとめることを第一の目標とする。更に東京大学や慶応義塾大学との共同研究により網羅的な遺伝子発現動態や細胞内代謝動態の更なる解明を目指す。
「芸術区」を中心とした中国都市文化の地域比較研究

広州・上海・北京へと大規模な調査を実施し、現代アートの状況を取材した。中国の地域によって芸術区の現状はかなり相違しており、それぞれの特色が見出せる。また現代アートの趨勢として、単にバブル経済に乗って商品化を進めるばかりではないことが明白になった。現代アートは体制的な「社会主義リアリズム」からは遠く対照的である。彼らは「貧困」「格差」といった今日の課題に対して、現代アートの言語で全媒介を使って鋭角的に表現する「ピュア・リアリズム」を誕生させた。当該研究の初年度である08年9月、広州・上海・北京へと大規模な調査を実施することができた。広州では「広州トリエンナーレ」を開催準備段階から調査することができた。また広州のアートスペースでは「ピンポン・アート」ビタミン・クリエイティヴ」「小洲」などを調査することができた。資料面では「広東美術館」から「毛沢東時代美術」の図版ファイルを借り受けることができ、毛沢東時代のプロパガンダ美術に関する図版資料が整った。上海では「上海ビエンナーレ」のほかアート・フェア、「莫干山路50号」などの美術展、芸術区を調査できた。北京では「798」「草場地」などの芸術区を調査し、多くのアーティストにも研究に関して助言を受けた。また書籍や資料も購入収集できた。現時点での成果は中国の地域によって芸術区の現状はかなり相違しており、それぞれの特色が見出せることである。また現代アートの趨勢として単にバブル経済に乗って商品化を進める作家ばかりではないことが明白になった。現代アートは「30年代美人画」「毛沢東様式」などをポップ・アートやキッチュに換骨奪胎させてきた。現在は体制化された「社会主義リアリズム」にある教条主義的な正義感を払拭させた。そして現代アートの言語で「貧困」「格差」といった今日の課題を、全媒介を使って鋭角的に表現する「ピュア・リアリズム」が誕生している。こうした趨勢は世界不況に見舞われた今日の状況に対する共通した表現方法として意識される。以上の報告の一部は『BT美術手帖』のワールド・ニュース、「不是鉄、也不是花(鉄でもないし、花でもない)一文革から現代アートへの女性の視覚表象」に載せた。また口頭では新美術館での「アヴァンギャルド・チヤイナ」展シンポジウムや首都大学東京・秋葉原でのコロキウム「プロパガンダと芸術」で発表することができた。当該研究の2年目である09年7月森美術館で「艾未未AiWeiwei展何に因って?」が開催され、艾未未に会い、活動について話を聞くことができた。9月には北京調査を実施することができた。北京では「798」「草場地」などの芸術区を調査し、艾未未、楊少斌、楊福東ら多くのアーティストやユーレンス現代芸術センター館長ジェローム・サンスらに会い、現代アートの状況、研究に関して助言を受けた。また関係書籍や資料も購入収集できた。やはり9月福岡アジア文化賞授賞記念フォーラムでは蔡國強に会い、体制とアートに関して質問した。作家との会談で筆者に意識されたのは体制と作家の関係であり、この点で、艾未未と蔡國強は対照的な存在であると思われる。昨年08年の広州・上海・北京、今年09年北京調査の結果は「埼玉大学紀要教養学部」に公表した。広州ではハイブリッド・アートが模索され、上海では農村と都市の貧富の差など社会問題を意識した作品群が目立つた。北京もまた同様で、より鋭角的な「ピュア・リアリズム」が誕生している。現代アートは単にバブル経済に乗って商品化を進める作家ばかりではないことが明白になった。そして現代アートの言語で「貧困」「格差」といった今日の課題を、全媒介を使って鋭角的に表現する趨勢は世界不況に見舞われた今日の状況に対する共通した表現方法として意識されると思われる。以上の研究成果は「埼玉大学紀要教養学部」やフォーラムでの発表で公表できた。当該研究の最終年度3年目である10年9月には北京「草場地」「798」などを調査した。艾未未に会い、中国現代アートとの関係、活動について話を聞くことができた。インタビューは翻訳整理した。また艾未未著「此時此地」の翻訳を依頼され、着手した。10年11月国立近代美術館地下講堂で「2010日中美術シンポジウム:美術とグローバリズム」が開催され、「グローバリズムと中国現代アート」と題して発表した。情報公開と労働価値の均一化をグローバリズムの主題とし、艾未未らの四川大地震責任追及の活動を支持することを表明した。この時点で、中国側からは「艾未未はただの不満分子であり芸術家とは認めない」という発言があり、筆者と対立した。

11年4月3日に艾未未は逮捕拘留されたままである。現在は艾未未研究を進めるとともに釈放を求めている。10年の日中現代アートの比較研究の成果は「埼玉大学紀要教養学部」に公表した。その後、黒ダライ児『肉体のアナーキズム』が公刊され、一挙に研究が深化した。今後もこの課題を掘り下げたい。さらに09年度の「草場地」ほかでの艾未未作品の調査などをもとに「三つの収租院」を発表した。革命伝統と現代アートの対立を浮き彫りにできたと自負している。日本は11年3月11日東日本大震災に見舞われたが、四川大地震とともに共通する課題を、全媒介を使って鋭角的に表現する趨勢は、共通した表現方法として意識されると思われる。以上の研究成果は「埼玉大学紀要教養学部」やシンポジウムでの発表で公表できた。
測定理論に基づく様々な論理の統一的基礎付けとその哲学的意義

2011から2013年度において我々は、測定理論という統一的な観点から、(1)曖昧な述語の論理・(2)非推移的な無差別のための選好論理・(3)段階的な形容詞の論理・(4)間形容詞的な比較級の論理・(5)より良い問いと答えの論理・(6)信念および認識の論理・(7)多次元的な述語の論理・(8)功利主義的な選好集計の論理・(9)様相-質的確率の論理・(10)動的な認識選好論理を構築し、これらの論理の測定理論的な基礎の哲学的意義を探った。また、拙論“Prolegomena to Dynamic Epistemic Preference Logic"(2009)は、大幅に内容が拡充され、26年度にアンソロジーに収録・出版されることが確定している。如上の諸研究において提示された様々な論理は全て測定理論によって統一的に基礎付けられている。本研究の第一の特色は、国際会議における成果発表・情報交換である。国際会議とは、しかるべき査読が行なわれた結果、質の高い研究の発表のみが許される場であり、国際会議における成果発表の意義のひとつは、自己の研究成果を世界の第一線級の研究者の前で発表し、その結果として得られる彼らの意見を活用し、発表の内容を書き直し、論文として発表するという好循環が生まれるということである。また、本研究の方法論的な基盤である測定論的な方法は、当初予想した以上に多くの言語(哲)学的な問題(2つの形容詞にまたがる原級および比較級の問題・より適切な問いと答えの問題・多次元的な形容詞の原級および比較級の問題等)の解決法や認識論的な問題(信念および認識のための論理の基礎の問題等)の解決法と相性の良いことが、本研究を進めるうちに明らかとなり、発表・論文の対象とすることができ、その結果として、当初の計画以上に本研究を進展させることができた。本研究の第一の特色は、国際会議における研究成果の発表・情報交換である。23年度も、Sinn und Bedeutung2011・LORI2011・LENLS2011という水準の高い国際会議に私の発表がアクセプトされ、それぞれの国際会議において有効な意見交換がなされ、それらを活用して3つとも論文として出版されることが確定し、その結果として、当初の計画以上に本研究を進展させることができた。また、本研究の方法論的な基盤である測定論的な方法が、当初予想した以上に多くの言語(哲)学的な問題(2つの形容詞にまたがる比較級の問題・段階的形容詞の問題・より適切な問答の論理の問題・多次元的な形容詞および普通名詞の問題等)の解決法と相性の良いことが、本研究を進めるうちに明らかとなり、それらの問題を研究の対象とすることができ、その結果として、当初の計画以上に本研究を進展させることができた。25年度も引き続き、高水準の国際会議に投稿し、アクセプトされ場合、発表し、研究者と意見・情報を交換し、論文として仕上げるという好循環を繰り返し、有益な研究成果をコンスタントにあげていきたい。25年度は、当初の予定通り、選好論理の研究を引き続き遂行し、価値論的・メタ倫理学的な問題に対して解答を与える予定で、特に、功利主義的な選好集計や資源の公平な分割の論理的な基礎を測定理論を用いて与えるという社会選択理論的な課題に力点を置こうと考えている。また、砂山のパラドクスや(多次元的な)形容詞の原級および比較級の問題という2つの問題に関する今までの継続的な研究の最終的な結果をそれぞれ雑誌論文に仕上げていきたい。24年度も引き続き、高水準の国際会議に投稿し、アクセプトされ場合、研究発表し、研究者と意見・情報を交換し、論文として仕上げるという好循環を繰り返し、有益な研究成果をコンスタントに上げていきたい。また、当初の計画では、24年度は、選好論理の研究を引き続き遂行し、価値論的・メタ倫理学的な問題に対して解答を与える予定であったが、上記のように、本研究の方法論的な基盤である測定論的な方法が、当初予想した以上に多くの言語(哲)学的な問題の解決法と相性の良いことがわかってきたので、計画を若干変更し、選好論理やメタ倫理の研究よりもむしろ、より適切な問答の論理の問題・多次元的な形容詞および普通名詞の問題という言語(哲)学・哲学的論理学の問題に取り組むことにより、当初の予定よりも数多くの有益な研究成果を上げていきたい。

25年度も、主に、ヨーロッパや中国にて開催される国際会議で発表するための旅費に科研費を使用したい。今現在、幾つかの国際会議に私の発表が既にサブミットされている。もし国際会議の旅費を差し引いて残金があるのならば、それを国内の学会の旅費として使用する予定である。24年度も、主に、国際会議で研究発表するための旅費に研究費を使用したい。24年度も、ポーランドのポズナン(ポズナニ)で開催される国際会議L&C2012において"Psychophysical Foundations of Interadjective-Comparison Logic"という私の発表が既にアクセプトされているので、その地で発表する予定である。また、スペインのセビリアで開催される国際会議LOFT2012において"Measurement-, Information-, and Decision-Theoretic Foundations of Logic for Better Questions and Answers"という私の発表が既にアクセプトされているので、その地で発表する予定である。さらに、ヨーロッパにて開催される国際会議で研究発表する予定であるので、もし上記2つの国際会議の旅費を差し引いて残金があるのならば、それをこれらの国際会議の旅費の一部として使用する予定である。
脳・神経系における甲状腺ホルモン作用の解析-海馬などにおける新規標的遺伝子の探索

甲状腺ホルモン(TH)は神経系の発達に不可欠の役割を果たし、胎児期・新生児期・乳幼児期におけるTHの不足は非可逆的な神経系の発達不全を引き起こす。また成人においてもTHの過不足は脳・神経系の機能に影響を及ぼすことはよく知られており、甲状腺機能低下症患者においては、意欲の低下、物忘れなどのアルツハイマー様症状など、脳・神経活動の低下を示唆する症状が頻見される。しかし、これまでに脳・神経系で同定されているTH標的遺伝子は、発達段階ではTHの制御を受けるものの、成熟段階に入るとその制御が失われてしまうものが多い。本研究では、成獣の海馬において、THがさまざまな遺伝子の発現の制御を介して、細胞・神経系の機能制御を行っているという仮説のもと、若年成獣雄マウスを甲状腺機能低下状態あるいはTH過剰状態としたうえで、海馬よりtotal RNAを抽出し、cDNAサブトラクション法により、THの過不足により差異的に発現されるcDNAの断片をクローニング、その遺伝子を同定した。さらに段階的な量のTHを投与したマウスの海馬においてこの同定された遺伝子の発現レベルを定量的PCR法により測定した。その結果、ミトコンドリアの輸送に関与するキネシン、ミトコンドリアの脱共役タンパクや細胞内カルシウムを介した情報に関与する分子が、成獣においてもTHにより調節されることが明らかとなり、THが成熟個体においても神経系の機能に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。乳幼仔期においては、これら遺伝子のTHによる発現調節は成獣における調節と異なっていたことから、それぞれの遺伝子において、成獣と乳幼仔でTHへの応答性・発現調節機構が異なることが示唆された。甲状腺ホルモンは神経系の発達に不可欠の役割を果たし、胎児期・新生児期・乳幼児期における甲状腺ホルモンの不足は非可逆的な神経系の発達不全を引き起こす。また成人においても甲状腺ホルモンの過不足は脳・神経系の機能に影響を及ぼすことはよく知られており、甲状腺機能低下症患者においては、意欲の低下、物忘れなどのアルツハイマー様症状など、脳・神経活動の低下を示唆する症状が頻見される。しかし、これまでに脳・神経系で同定されている甲状腺ホルモン標的遺伝子は、発達段階では甲状腺ホルモンの制御を受けるものの、成熟段階に入るとその制御が失われてしまうものが多い。本研究では、成獣の海馬において、甲状腺ホルモンがさまざまな遺伝子の発現の制御を介して、細胞・神経系の機能制御を行っているという仮説のもと以下の実験を行った。12週齢(若年成体)♂マウスを甲状腺機能低下状態あるいは甲状腺ホルモン過剰状態としたうえで、断頭屠殺の後、海馬、下垂体などを摘出しtotal RNAを抽出した。このRNAよりcDNAサブトラクション法により、甲状腺ホルモンの過不足により差異的に発現されるcDNAの断片をクローニングした。これら断片の配列から遺伝子を同定した。甲状腺機能低下状態としたマウスに段階的な量の甲状腺ホルモンを含む飲水を与え、これらマウスの海馬において、cDNAサブトラクション法により同定された遺伝子の発現レベルを定量的PCR法により測定した。その結果、成獣マウス海馬において、甲状腺ホルモンによりその発現が有意に変化する遺伝子が10種類以上同定されたが、いずれもその発現の変化は1.5倍程度であった。同定された遺伝子には、カルシニューリンやカルモジュリンなど細胞内カルシウムを介したシグナル伝達に関連するもの、微少管および微少管を介した輸送に関連するもの、シナプス小胞の分泌に関連するもの、またミトコンドリアに関連するものなどが含まれていた。

しかし、これまでに脳・神経系で同定されているTH標的遺伝子は、発達段階ではTHの制御を受けるものの、成熟段階に入るとその制御が失われてしまうものが多い。本研究では、成獣の海馬において、THがさまざまな遺伝子の発現の制御を介して、細胞・神経系の機能制御を行っているという仮説のもと、若年成獣雄マウスを甲状腺機能低下状態あるいはTH過剰状態としたうえで、海馬よりtotal RNAを抽出し、cDNAサブトラクション法により、THの過不足により差異的に発現されるcDNAの断片をクローニング、その遺伝子を同定した。さらに段階的な量のTHを投与したマウスの海馬においてこの同定された遺伝子の発現レベルを定量的PCR法により測定した。その結果、ミトコンドリアの輸送に関与するキネシン、ミトコンドリアの脱共役タンパクや細胞内カルシウムを介した情報に関与する分子が、成獣においてもTHにより調節されることが明らかとなり、THが成熟個体においても神経系の機能に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。乳幼仔期においては、これら遺伝子のTHによる発現調節は成獣における調節と異なっていたことから、それぞれの遺伝子において、成獣と乳幼仔でTHへの応答性・発現調節機構が異なることが示唆された。
食品評価におけるビジュアルデータの効果の計測

本研究は、消費者が製品の評価を行う場合に様々な手掛かりを利用しながら意思決定を行う過程を直接的に調べることを目的としている。調査の方法としてはコンピュータのディスプレイに製品のプロフィールを提示して必要な情報を選択させる方法で製品評価を行わせた。昨年度に行った予備的な実験では製品のデザインなどのビジュアルデータは、購入対象の製品に関与が少ない消費者によって優先的に取得されることが分かっている。しかし、昨年の研究では写真で別途データを提示したので今年度の実験ではコンピュータの画面にビジュアルなデータの提示を行う実験を行った。実験は予備実験と本実験を行ったが、本実験の結果は現在分析中である。予備実験ではビジュアルデータの持つ情報量の大きさが消費者の意思決定に大きな影響を与えることが明らかとなった。情報量の大きさは、ビジュアルデータの持つ固有のものと、そのビジュアルデータからどれだけの情報を引き出そうとするかによって決定される。この場合にも経験を積んだ消費者は、他の情報を利用しながら十分な情報をビジュアルデータから引き出し意思決定をするのに比べると経験のない消費者はビジュアルデータのみに頼りがちになることが明らかとなった。ただし、サービスのように製品評価が難しい製品ではビジュアルデータの役割は大きく、消費者はより多くの情報をビジュアルデータから引き出すことから明らかとなった。
プロスタグランジンレセプターを介したアスピリン誘発性喘息の研究

当初はプロスタグランジンE2レセプターであるEP1. EP4に関して、そのアゴニスト(小野薬品より供与)を使用し、気管支喘息モデルにおける役割を解析する予定であったが、プロスタグランジンI2(PGI2)の気管支喘息への影響が近年注目されていることより、PGI2のレセプターであるIPレセプターのアゴニスト、ベラプロストを使用して、気管支喘息モデルに投与したところ、EPアゴニストよりも強力に気管支喘息の炎症を抑制することが判明した。さらにトロンボキサン合成酵素阻害を持つIPアゴニスト(ONO-1301 :小野薬品より供与)を使って、急性喘息モデルで解析したところ、著明な気道過敏性の抑制、好酸球性気道炎症を抑制した。これは肺内の樹状細胞の機能抑制によるところが大きいと判明した。(1)気管支喘息モデルにおけるプロスタグランジンレセプターの役割の解析当初はプロスタグランジンE2レセプターであるEP1EP4に関して、そのアゴニスト(小野薬品より供与)を使用し、気管支喘息モデルにおける役割を解析する予定であったが、プロスタグランジンI2(PGI2)の気管支喘息への影響が近年注目されていることより、PGI2のレセプターであるIPレセプターのアゴニスト、ベラプロストを使用して、気管支喘息モデルに投与したところ、EPアゴニストよりも強力に気管支喘息の炎症を抑制することが判明した。これにはいくつかの作用が考えられ、我々の検討では、主に抗原提示細胞である樹状細胞の機能を抑制することによってアレルギー性気道炎症を抑えているものと考えている。さらにトロンボキサン合成酵素阻害を持つIPアゴニスト(ONO-1301:小野薬品より供与)を使って実験をすすめている。(2)アスピリン誘発性喘息の作成気管支喘息モデルを作成したのち、抗原チャレンジによる気道炎症、気道過敏性(メサコリンに対する)が緩解したのちにスルピリンを投与することにより、アスピリンに対する過敏性を獲得するかどうか検討しているが、現在までの検討では、否定的である。当初の予定通り、各種プロスタグランジンレセプターに対するアンタゴニスト(例:EP2アンタゴニスト,AH6809,IPアンタゴニスト,CAY10449など)を使用し、スルピリン投与後の気道過敏性や炎症などの反応が増強するか、検討する予定である。(1)気管支喘息モデルにおけるプロスタグランジンI2(PGI2)レセプターの役割を解析するプロスタグランジンI2(PGI2)の気管支喘息への影響が近年注目されていることより、トロンボキサン合成酵素阻害を持つIPアゴニスト(ONO-1301:小野薬品より供与)を使って、急性喘息モデルで解析したところ、著明な気道過敏性の抑制、好酸球性気道炎症を抑制した。これは肺内の樹状細胞の機能抑制によるところが大きいと判明した(Hayashi M,Koya T et al. Clin.Exp.Allergy 2009)。また慢性モデルにおいても肝細胞増殖因子(HGF)の肺内の発現が増強することにより、気道過敏性・気道リモデリングを押さえ、HGFの抗体の投与によりその効果が相殺されることを発見した(論文投稿準備中)。もともと経口で使用できる薬剤であり、経口治療モデルにおいても同様に良好な結果を得ている(投稿準備中)(2)アスピリン喘息モデルを使用し、PGI2レセプターの役割を解析する。気管支喘息モデルを作成したのち、抗原チャレンジによる気道炎症、気道過敏性(メサコリンに対する)が緩解したのちにスルピリンを投与することにより、アスピリンに対する過敏性を獲得するかどうか検討しているが、現在までの検討では、否定的である。これは肺内の樹状細胞の機能抑制によるところが大きいと判明した(Hayashi M, Koya T et al.Clin.Exp.Allergy2009)。また慢性モデルにおいても肝細胞増殖因子(HGF)の肺内の発現が増強することにより、気道過敏性・気道リモデリングを押さえ、HGFの抗体の投与によりその効果が相殺されることを発見した(Yamabayashi C, Koya T et al.ARJMMB2012in press)。

また気管支喘息の一般的アレルゲンでもある、ダニ抗原を用いた慢性点鼻モデルにおいてもこの薬剤は良好な効果があり、現行で使用されている抗喘息薬を凌駕するデータが得られている(Kimura Y et al.投稿準備中)さらにもともと経口で使用できる薬剤であり、経口治療モデルにおいても同様に良好な結果を得ている(Koya T et al.投稿準備中)(2)アスピリン喘息モデルを使用し、PGI2レセプターの役割を解析する。気管支喘息モデルを作成したのち、抗原チャレンジによる気道炎症、気道過敏性(メサコリンに対する)が緩解したのちにスルピリンを投与することにより、アスピリンに対する過敏性を獲得するかどうか検討しているが、現在までの検討では、否定的である。
防災拠点施設のリアルタイム耐震診断システムの開発と実装

近年の地震において、市役所等が被災して機能不全に陥ったケースがあった。そこで、私たちは、防災拠点施設にIT強震計を設置し、独自開発のシミュレーション技術と組み合わせることで地震後に建物の健全性を即時に診断できるシステムを開発し、複数の市役所や消防署に実装してきた。本研究では、その成果を発展させ、構造被害だけでなく建物の機能や室内の安全性を診断できるようにシステムを拡張する。また、スマートフォン・アプリやVR(仮想現実)技術を活用して、建物管理者等に分かりやすく診断結果を伝達する技術を開発する。
有機金属化合物の光化学

申請者らは、有機ホウ素化合物の光反応を数年前に開始し、既に、アセチルアセトン錯体(<1a>___)の新規な転位反応を見い出している。この転位反応の一般性を調べるために、含ホウ素トロポロン錯体(<2a>___-f__)の光反応について検討を行った。<2a>___-f__をベンゼン中、光照射し、生じた粗生成物を加水分解およびメチル化すると下記の3__7__が生成した。1)生成物分布、2)<2e>___からの環化生成物の同定、3)量子収率の測定、4)酸素による消光実験等により、この反応は励起一重項状態から、ホウ素一炭素結合のホモリシスにより生成するラジカル対を経て進行していることが明らかとなった。この結果および1aの結果から、この反応は4配位ホウ素キレート錯体に特長的反応であることがわかった。この転位反応をホウ素の同族化合物誘導体であるアルミニウム錯体(<1b>___)に適用したところ<1b>___は光化学的に不活性であり、<1a>___と<1b>___の間には、大きな反応性の差異があることがわかった。また申請者らは、8__の光反応によりビアリールが生成すること、およびジメシチルフルオロボランの金属あるいは電解環元を行うと、系中の微量の酸素と反応した9__が得られることを明らかとした。
サイバー社会における情報倫理教育カリキュラムの検討

本研究では、現在、情報倫理の問題として学会等で取り上げられている種々の問題を整理し、大学など高等教育機関における情報倫理教育カリキュラムのあり方を検討することを目的としている。この目的を達成するため、研究代表者および研究分担者ごとに担当する大テーマを割り振り、各テーマ毎に事例の収集、既存研究の調査等を行なった。研究代表者は、情報技術の進歩により、コミュニケーション空間が乳幼児、少年、青年、壮年、老年のそれぞれの世代について、いかに異なった形で影響を受けるかについて調査研究した。研究分担者(板倉)は初等中等教育における情報倫理教育の現場の意見等も取り入れつつ、次世代の情報倫理に関する教育方法がどうあるべきか検討した。研究分担者(小松)は、ユビキタス情報社会における認証技術の適用に関する課題を整理し、それらの技術、運用面での対策と議論すべき事項を情報倫理教育にどのように盛り込んでいくかを探求した。研究分担者(秋富)は、情報化社会における人とメディアの関わりについて、メディアの歴史という立場から調査研究をすすめた。それらの調査を通じて、サイバー社会におけるヒトが技術とどのように関わっていくべきか、また、技術を開発する立場にある技術者の倫理はどうあるべきか、その教育方法とともに探求した。研究分担者(稲葉)は、情報化社会において必須の知識であると考えられる著作権に関する系統的な教育方法に関する検討を行った。研究分担者(板井)は、すでに稼動している地域医療情報ネットワークとの研究協力のもとに、医療機関及び患者(患者家族)を対象に実施されたネットワーク利用に関するアンケートのうち、情報倫理的な内容を含む項目(とくにプライバシー感覚に関わる項)の分析・考察を踏まえ、医療機関職員に対する情報倫理教育および患者(患者家族)に対するサポート体制を含めた情報倫理教育プログラムの内容を展望した。また、これらの研究成果を公表するために、画像電子学会誌において、「サイバー社会と人間-情報倫理の課題と教育-」というタイトルで連載記事を企画した。さらに、平成15年10月と平成16年1月および11月には、IEEE SSIT主催の講演会、パネルディスカッションに参加し、研究成果を発表するとともに活発な議論を行っている。

研究分担者(板井)は、すでに稼動している地域医療情報ネットワークとの研究協力のもとに、医療機関及び患者(患者家族)を対象に実施されたネットワーク利用に関するアンケートのうち、情報倫理的な内容を含む項目(とくにプライバシー感覚に関わる項)の分析・考察を踏まえ、医療機関職員に対する情報倫理教育および患者(患者家族)に対するサポート体制を含めた情報倫理教育プログラムの内容を展望した。また、これらの研究成果を公表するために、画像電子学会誌において、「サイバー社会と人間-情報倫理の課題と教育-」というタイトルで連載記事を企画し、現在進行中である。さらに、平成15年10月と平成16年1月には、IEEE SSIT(Society on Social Implementations of Technology)主催の講演会において、講演発表を行い、研究成果を公表するとともに参加者と活発な議論を行っている。本研究では、現在、情報倫理の問題として学会等で取り上げられている種々の問題を整理し、大学など高等教育機関における情報倫理教育カリキュラムのあり方を検討することを目的としている。この目的を達成するため、研究代表者および研究分担者ごとに担当する大テーマを割り振り、各テーマ毎に事例の収集、既存研究の調査等を行なった。研究代表者は、情報技術の進歩により、コミュニケーション空間が乳幼児、少年、青年、壮年、老年のそれぞれの世代について、いかに異なった形で影響を受けるかについて調査研究した。研究分担者(板倉)は初等中等教育における情報倫理教育の現場の意見等も取り入れつつ、次世代の情報倫理に関する教育方法がどうあるべきか検討した。研究分担者(小松)は、ユビキタス情報社会における認証技術の適用に関する課題を整理し、それらの技術、運用面での対策と議論すべき事項を情報倫理教育にどのように盛り込んでいくかを探求した。研究分担者(秋富)は、情報化社会における人とメディアの関わりについて、メディアの歴史という立場から調査研究をすすめた。それらの調査を通じて、サイバー社会におけるヒトが技術とどのように関わっていくべきか、また、技術を開発する立場にある技術者の倫理はどうあるべきか、その教育方法とともに探求した。研究分担者(稲葉)は、情報化社会において必須の知識であると考えられる著作権に関する系統的な教育方法に関する検討を行った。
中枢聴覚路における神経伝達物質に関する実験的研究

モルモットを用いて下丘より導出された聴性誘発反応に対する化学物質の影響を見た。先ずモルモットを固定開頭した後に下丘を明視下に置き、記録用の双極針電極をそこに刺入した。次にチューブスティミュレーターを用いて音刺激を与え、下丘よりの聴性誘発反応を記録した。この反応のなかで、下丘由来の反応成分を検出するため、下丘にリドカインを注入しこれによりアンプリチュードの低下した成分を下丘由来のものと同定した。この反応波形をコントロールとして、GABA_Aのantagonistであるbicuculine,picrotoxinを下丘に注入し、この時に得られる反応波形と比較したところ、いずれの化学物質を注入した場合も、下丘由来であると考えられる成分に著明な変化を認めた。これに対して、同様の方法で下丘に生理的食塩水を注入した場合には、このような変化は認められなかった。このことからGABA_Aが中枢聴覚路の神経伝達物質のひとつであることが推測された。さらに、bicuculineやpicrotoxinによってに生じる聴性誘発反応波形の変化はアンプリチュードの増加であり、このことはGABA_Aが中枢聴覚路の抑制系に関与していることを示唆している。BaclofenはGABA_Aのagonistであるが、この原末の溶解液を下丘に注入することによって生じる下丘より導出された聴性誘発反応の変化が下丘成分のアンプリチュードを減少させるようなものであればGABA_Aが中枢聴覚路での抑制系の神経伝達物質のひとつであると考えられるため、現在これに関する実験を行なっているところである。
過酸化脂質由来の活性アルデヒドの葉緑体での代謝と環境ストレスにおける生理的意義

高温や乾燥、紫外線などの環境ストレスによって植物の葉緑体では活性酸素が生成、さらに過酸化脂質から細胞毒性の高いアルデヒド種(活性アルデヒドRAL)が生じる。葉緑体でのRAL生成機構、光合成への影響、消去機構の解明をめざし、以下の事実を見いだした。(1)リノレン酸からのアルデヒド生成(真野)。シロイヌナズナのリノレン酸生合成欠損株のアルデヒド組成分析に基づき、葉に含まるアクロレイン、2-ペンテナールなど数種の活性アルデヒドはリノレン酸に由来していた。(2)RALはチラコイド膜で生成(真野、山内)。単離葉緑体から分画した包膜はリポキシゲナーゼ反応発よるアルデヒドのみを含み、チラコイド膜は活性酸素がっくる多種類のRALを含む。熱ストレス条件でOEC33タンパクなどがアルデヒド修飾を受けた。すなわちルーメン側でアルデヒドが生成した。(3)RAL消去はカルビン回路阻害を抑制する(真野)。RAL消去酵素2-アルケナールレダクターゼを細胞質発過剰発現させたタバコは、野生株発比べて葉のRubisco含量が高く、強光条件でのCO_2還元および光呼吸が10%以上高かった。RALはストロマやミトコンドリアの酵素を阻害するため、生育過程でカルビン回路や光呼吸が部分失活しており、組換え株では失活が抑制されたと考えられる。(4)RAL発よる葉緑体タンパクの修飾(山内、真野)。シロイヌナズナの高温ストレス、タバコの強光ストレスでRubiscoなどストロマタンパク質がアクロレインやクロトンアルデヒドなどRAL発修飾されることを修飾タンパク特異的抗体を用いて明らか発した。以上から、高温や強光ストレス発より葉緑体チラコイド膜で過酸化脂質由来のRALが生成し、ストロマやルーメンのタンパク質を修飾・失活させること、また、細胞質でのRAL消去発より光合成への障害が防御できることを明らかにした。植物の環境ストレスにおいて光合成阻害や細胞損傷の原因となる活性アルデヒド(RAL)の葉緑体内での代謝を解明するため、以下の課題に取り組み、結果を得た。(1)RALによるカルビン回路阻害機構。単離葉緑体の光合成阻害効果は、RAILのなかではアクロレインと4-ヒドロキシノネナールが最も強いことが分かった。飽和アルデヒドはRALより毒性が低かった。アクロレインはカルビン回路のチオール制御酵素を部分的に阻害した。また、Rubisco、アルドラーゼも部分的に阻害した。(2)葉緑体で生成するRALの同定。葉からのアルデヒド抽出、誘導体化、HPLC分析の手法を確立し、葉緑体にはアクロレイン、4-ヒドロキシヘキセナール(HHE)などのRALが存在すること、その多くはチラコイド膜に局在し、包膜には存在しないことを明らかにした。(3)葉の光酸化的ストレスに関与するアルデヒドの解明。RAL消去酵素である2-アルケナールレダクターゼを過剰発現し、強光耐性を示すタバコは、野生株タバコに比べ、強光照射で葉に蓄積するアクロレイン、HHEが少なかった。すなわち葉の強光傷害にこれらのRALが関与することが示唆された。一方、メチルビオローゲン(MV)と弱光による酸化的傷害を与えた葉で増大の著しかったのRALはクロトンアルデヒドであり、細胞傷害に関わるアルデヒド種は強光ストレスの場合とは異なることが明らかになった。(4)葉緑体でのRAL消去に対するグルタチオンの役割。

葉緑体にRALを加えると速やかにグルタチオン(GSH)が消費されること、RALによる葉緑体の光合成阻害はGSHやジチオスレイトールなどのチオール化合物によって抑制されることを見いだした。これは、葉緑体でのRAL消去にGSHが重要であることを示す。高温や乾燥、紫外線などの環境ストレスによって植物の葉緑体では活性酸素が生成し、さらに過酸化脂質から細胞毒性の高いアルデヒド種(活性アルデヒドRAL)が生じる。葉緑体でのRAL生成機構、光合成への影響、消去機構の解明をめざし、以下の事実を新たに見いだした。(1)リノレン酸からのアルデヒド生成(真野)。シロイヌナズナのリノレン酸生合成欠損株のアルデヒド組成分析に基づき、葉に含まれるアクロレイン、2-ペンテナールなど数種の活性アルデヒドはリノレン酸に由来していた。(2)RALはチラコイド膜で生成(真野、山内)。単離葉緑体から分画した包膜はリポキシゲナーゼ反応によるアルデヒドのみを含み、チラコイド膜は活性酸素がつくる多種類のRALを含む。熱ストレス条件でOEC33タンパクなどがアルデヒド修飾を受けた。すなわちルーメン側でアルデヒドが生成した。(3)RAL消去はカルビン回路阻害を抑制する(真野)。RAL消去酵素2-アルケナールレダクターゼを細胞質に過剰発現させたタバコは、野生株に比べて葉のRubisco含量が高く、強光条件でのCO_2還元および光呼吸が10%以上高かった。RALはストロマやミトコンドリアの酵素を阻害するため、生育過程でカルビン回路や光呼吸が部分失活しており、組換え株では失活が抑制されたと考えられる。(4)RALによる葉緑体タンパクの修飾(山内、真野)。シロイヌナズナの高温ストレス、タバコの強光ストレスでRubiscoなどストロマタンパク質がアクロレインやクロトンアルデヒドなどRALに修飾されることを修飾タンパク特異的抗体を用いて明らかにした。以上から、高温や強光ストレスにより葉緑体チラコイド膜で過酸化脂質由来のRALが生成し、ストロマやルーメンのタンパク質を修飾・失活させること、また、細胞質でのRAL消去により光合成への障害が防御できることを明らかにした。
ダイヤモンド表面近傍のNV中心と外部核スピン集団との量子コヒーレント結合

本年度は、まず初めに外部核スピンとのNV中心とのコヒーレント結合を行う前のテストとして、NV中心に局在した電子スピンを用いた外部核スピン信号検出の高効率化を行った。ここでは昨年度の成果である、サブマイクロメートルサイズの微粒子をNV中心集団近傍に捕捉する機能を付与したダイヤモンド試料を用いて、磁気計測ならびに外部核スピン検出の実験を行った。その一連の成果として、上記の試料が量子センサーとして有用であることを示すだけでなく、量子センシングの基礎研究として、(1)量子センシングにおけるパルス幅の影響、(2)量子センシングを用いた交流磁場信号の位相に関する精密測定、(3)パルスシークエンスと非同期な交流磁場測定においてのパルス幅の影響について新たな知見を得たため、学会発表および論文として報告した。昨年度の研究成果としてNV中心の量子化軸に平行に振動磁場を印加することで、核スピンとNV中心との間にパラメトリックな量子コヒーレント結合が実現され、そのコヒーレント結合によって核スピンとのもつれ状態の生成、コヒーレント結合と光励起を利用して核スピン状態を初期化できることを理論計算およびシミュレーションによって明らかにした。本年度は、上述のように量子センシング技術ならびに量子操作技術を洗練させた後に、窒素核スピンとのコヒーレント結合および外部核スピンとのコヒーレント結合について実験を進めたが、シミュレーションで示した性能に到達することは出来なかった。これは、マイクロ波印加方向を精密にNV中心に量子化軸に揃えたうえで、パラメトリック結合に必要なマイクロ波パワーを印加することができなかったのが原因であることが、本年度、研究を進めてわかってきた。本研究提案での目標達成にはマイクロ波照射の方向制御技術に関して研究を進め、より優れた量子制御マイクロ波アンテナを構築する必要があると考えている。本年度は外部核スピンとのNV中心とのコヒーレント結合を行う前のテストとして、NV中心に局在した電子スピンと窒素核スピンとのコヒーレント結合に関する研究を中心に行った。NV中心の量子化軸に平行に振動磁場を印加することで、核スピンとNV中心との間にパラメトリックな量子コヒーレント結合が実現され、そのコヒーレント結合によって核スピンとのもつれ状態の生成、コヒーレント結合と光励起を利用して核スピン状態を初期化できることを理論計算およびシミュレーションによって明らかにした。コヒーレント結合の研究を進めることで、パラメトリックなコヒーレント結合による高効率な量子操作のためには、マイクロ波の位相を制御することでマイクロ波の印加方向をNV中心の量子化軸に平行または垂直に制御する必要があることがわかったため、現在、マイクロ波シミュレーションに基づいてマイクロ波アンテナの改良を進めている。本年度は新たな試みとして、外部の核スピンとのコヒーレント結合を実現するためのダイヤモンドの機能化の研究も行った。代表者の過去の研究成果であるダイヤモンド表面の加工技術を用いて、サブマイクロメートルサイズの微粒子をNV中心集団近傍に捕捉する機能を付与した。研究提案申請時には、ダイヤモンド外部にある核スピン集団とのコヒーレント結合のテスト試料としてダイヤモンド上に成膜したシリコン酸化膜中のシリコン核スピンを計画していたが、この機能化により、シリコン核スピンではなく磁気回転比のより大きい原子核スピンを保有する固体微粒子を、コヒーレント結合を試みるテスト試料として検討できるようになった。上記の成果から、本年度はコヒーレント結合のより優れた操作の検討ならびに、優れた量子操作のためのダイヤモンドの機能化に挑戦し、一定の成果を得たと考えている。研究実績の概要に記載した通り、量子コヒーレント結合に関する理解が大幅に進み現状での技術課題も明らかになった。パラメトリックな量子コヒーレント結合についての研究成果も2017年秋季応用物理学会にて報告し、その議論を通じてより優れた量子操作についての理解を深めた。その上で新たな技術課題が見つかったために本年度の研究計画からはやや遅れてしまったが、量子コヒーレント結合によるより優れた量子操作のための注意点も明らかになったため、本研究提案の達成目標から見れば、おおむね順調に進んでいると考えている。また、研究計画を超えた新たな試みとして、外部の核スピンとのコヒーレント結合を実現するためのダイヤモンドの機能化の研究も現在進めている。液体試料や固体微粒子をNV中心集団近傍に捕捉する機能を付与するこの技術は、ダイヤモンド量子センシング研究から派生した技術であり、核スピン試料とNV中心集団の距離を近づけ、その位置に固定して核スピンの拡散を防ぐことが可能なので、本研究においてもこの技術の導入を進めている。上記の成果ならびに進捗から、本年度はコヒーレント結合のより優れた操作の検討ならびに、優れた量子操作のためのダイヤモンドの機能化に挑戦し、一定の成果を得ているので、概ね順調に進展していると評価する。

昨年度の研究成果としてNV中心の量子化軸に平行に振動磁場を印加することで、核スピンとNV中心との間にパラメトリックな量子コヒーレント結合が実現され、そのコヒーレント結合によって核スピンとのもつれ状態の生成、コヒーレント結合と光励起を利用して核スピン状態を初期化できることを理論計算およびシミュレーションによって明らかにした。本年度は、上述のように量子センシング技術ならびに量子操作技術を洗練させた後に、窒素核スピンとのコヒーレント結合および外部核スピンとのコヒーレント結合について実験を進めたが、シミュレーションで示した性能に到達することは出来なかった。これは、マイクロ波印加方向を精密にNV中心に量子化軸に揃えたうえで、パラメトリック結合に必要なマイクロ波パワーを印加することができなかったのが原因であることが、本年度、研究を進めてわかってきた。本研究提案での目標達成にはマイクロ波照射の方向制御技術に関して研究を進め、より優れた量子制御マイクロ波アンテナを構築する必要があると考えている。マイクロ波の位相を制御することでマイクロ波の印加方向を制御するマイクロ波アンテナを作製する。そのマイクロ波アンテナを用いて、NV中心に局在した電子スピンとNV中心を構成する窒素核スピンとのパラメトリックな量子コヒーレント結合を実現する。シミュレーションでは、この量子コヒーレント結合では量子操作の他に光励起と組み合わせて核スピン状態の初期化も可能なため、量子コヒーレント結合を用いた窒素核スピン状態の初期化も試みる。また、固体核スピン試料との量子コヒーレント結合のテスト試料として、ダイヤモンド上に成膜したシリコン酸化膜中のシリコン核スピンを計画していたが、ダイヤモンド表面に微粒子などの測定対象をNV中心集団近傍に捕捉する機能を付与したので、シリコン核スピンよりも磁気回転比の大きく、核スピンからの磁場も強いプロトン核スピンを含んだ水素化ホウ素ナトリウム微粒子を用いて行う。この微粒子はNMRの標準試料としても用いられており、NV中心によるNMR研究との接続性にも優れている。本年度はマイクロ波による量子操作のため、それに関する実験設備を主に購入した。その実験装置のうち、マイクロ波部品(消耗品)が、当初計画していたものよりも安価で、加えて、性能も本研究目標の達成においては十分対応可能であるものが見つかったため、研究予算の節約のためにより安価なものを購入した。次年度使用額はその節約した研究費によって生じたものである。次年度は測定装置に用いている光学系の性能向上に予算を充てる予定であり、次年度使用額についても、より優れた光学素子や対物レンズの購入に使用することを考えている。