hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Phox2b-EYFP及び光感受性イオンチャネル導入ラットを用いた呼吸中枢の解析

Phox2b遺伝子の発現制御領域下に蛍光タンパク質(EYFP)を発現させたトランスジェニック(Tg)ラットおよび,光感受性イオンチャネル(Arch)を発現させたTgラットを用いて,延髄呼吸中枢の神経回路の解析を行った.まず,TgラットにおいてEYFPがPhox2b陽性細胞に選択的に発現していること,Tgラットの新生児脳幹ー脊髄標本の呼吸中枢神経活動は正常であること,pFRG内の多くのEYFP陽性細胞がPre-Iニューロンであることを確認した.さらにArchを発現したラットから摘出した脳幹ー脊髄標本を用いて,オプトジェネティクスによる呼吸リズム形成神経機構の解析が有効であることを確認した.転写因子Phox2b遺伝子は,CO2感受性を持つ腹側延髄呼吸性ニューロン(pFRG)に特異的に発現する.本研究の目的は,Phox2b遺伝子の発現制御領域下に蛍光タンパク質(EYFP)を発現させたトランスジェニック(Tg)ラットおよび,光感受性イオンチャネルを発現させたTgラットを用いて,延髄呼吸中枢の神経回路の動作特性を明らかにすることにある.25年度は,1)EYFPを指標として,Phox2b発現細胞の胎生期・新生児期における下位脳幹内ニューロンネットワークの三次元構築,2)このTgラットが正常な呼吸中枢神経活動を発生することができるかどうかの検討,3)pFRG領域におけるPhox2b発現細胞の活動パターンのカルシウムイメージングによる解析を行った.1.胎児期(E12.5)におけるPhox2b発現細胞の発生とニューロンネットワークの構築について解析を行い,EYFPの脳幹部における発現パターンなどを確認した.また新生児期のpFRGにおけるPhox2b発現ニューロンについても,EYFPの分布とPhox2b陽性細胞の分布を比較し,ほぼ重なることを確認した.さらに,新生児期の脳幹において,EYFPを指標としてPhox2b陽性細胞の3次元構造を調べる目的で,脳幹の透明化処理を行い,コンフォーカルレーザー顕微鏡などを用いて解析することを試みている.2.Phox2b-EYFPの発現が確認された新生児ラットから,脳幹ー脊髄を摘出し,呼吸神経活動が通常のラット標本と変わりがないこと,また,パッチクランプ法によりpFRGの呼吸性ニューロンから膜電位を記録し,その活動が正常であることを確認した.3.カルシウム感受性色素で標本を染色し,コンフォーカルレーザー顕微鏡下でpFRG領域を吻側断面から観察し,EYFP発現ニューロンの神経活動を記録し,呼吸性活動とどのような相関を持っているかを解析した.転写因子Phox2b遺伝子は,CO2感受性を持つ腹側延髄呼吸性ニューロン(pFRG)に特異的に発現する.本研究の目的は,Phox2b遺伝子の発現制御領域下に蛍光タンパク質(EYFP)を発現させたトランスジェニック(Tg)ラットおよび,光感受性イオンチャネルを発現させたTgラットを用いて,延髄呼吸中枢の神経回路の動作特性を明らかにすることにある.現在,昭和大学実験動物センターにおいて,Phox2b_EYFP-2A_CreERT2 RecBAC Tgラット(Phox2b-EYFP-Cre),Phox2b_tTA-2A-Cre RecBAC Tgラット(Phox2b-tTA-Cre),CAG-loxP-Stop-loxP-Arch/Rosa BAC Tgラット(LoxP Arch),CAG-loxP-Stop-loxP-ChRGR BAC Tgラット(ChR2)などのトランスジェニックラットを維持管理している.平成27年度は,Phox2b-EYFP-Creラットを用いて,カルシウムイメージング(カルシウム感受性色素としてRhod-4をロードした)による,pFRGのPhox2b-EYFPニューロンのバースト形成機構の解析を進め,バースト形成のEYFP陽性細胞がPre-Iニューロンであることを確認した.さらに,Phox2b-tTA-Cre TgラットとLoxP Arch Tgラットを掛け合わせて生まれてくる新生児ラットで光感受性チャネル(Arch)を発現したものから摘出した脳幹ー脊髄標本を用いて,オプトジェネティクスによる呼吸リズム形成の神経機構の解析が有効であることの確認を行った.Phox2b遺伝子の発現制御領域下に蛍光タンパク質(EYFP)を発現させたトランスジェニック(Tg)ラットおよび,光感受性イオンチャネル(Arch)を発現させたTgラットを用いて,延髄呼吸中枢の神経回路の解析を行った.まず,TgラットにおいてEYFPがPhox2b陽性細胞に選択的に発現していること,Tgラットの新生児脳幹ー脊髄標本の呼吸中枢神経活動は正常であること,pFRG内の多くのEYFP陽性細胞がPre-Iニューロンであることを確認した.さらにArchを発現したラットから摘出した脳幹ー脊髄標本を用いて,オプトジェネティクスによる呼吸リズム形成神経機構の解析が有効であることを確認した.Phox2b-EYFP-トランスジェニックラットの基本的性質の解析はほぼ順調に進んでいる(論文revise中).ただし,カルシウムイメージングについては,カルシウム感受性色素Fluo-8の傾向波長とEYFPの傾向波長が近いために,カルシウム感受性色素としてRhod-4を使用して解析を進めている.神経生理学平成27年度は,カルシウムイメージングをさらに進展させ,pFRGにおける詳しいバースト形成機構を解明する.また,光感受性チャネル(Arch)を発現したトランスジェニックラットが出来上がり,今後,Phox2b-Creラットと掛け合わせ,生まれてくる新生児ラットを用いて,オプトジェネティクスを用いて,呼吸リズム形成の神経機構の解析を行う.Phox2b-EYFP-トランスジェニックラットの基本的性質の解析はほぼ順調に進んでいる.ただし,カルシウムイメージングについては,カルシウム感受性色素Fluo-8の傾向波長とEYFPの傾向

波長が近いために,カルシウム感受性色素としてRhod-4を使用して解析を進めている.さらに,EYFPの代わりに,Tomatoを発現するように遺伝子組み換えを行ったラットを作成し,Fluo-8との組み合わせを試みている.2015年3月21-23日に開催された日本生理学会に出席したが,その費用の支払いが,年度末でできなかったため,次年度に持ち越した.平成26年度は,カルシウムイメージングをさらに進展させると同時に,光感受性チャネルを組み込んだラットが作成される予定であるので,光刺激による呼吸ニューロンネットワークの活動パターンの変化の解析を行う.上記の支払いは今年度行う.2014年3月中旬に行われた日本生理学会(鹿児島)の参加費,旅費の支払い申請ができなかったため.上記の支払いは今年度行う.
ネクローシスとアポトーシスの制御性マイクロRNAを標的とする新規制がん戦略

本研究は、がん細胞のネクローシスとアポトーシスを制御するmiRNAを同定し、その腫瘍生物学的な役割を明らかにすることで、がんの治療標的として応用可能なmiRNAを見出すことを目的としている。これまでに、抗がん剤FUdR(5-fluoro-2'-deoxyuridine)を作用させるとネクローシスを起こす細胞(マウス乳がんFM3A細胞F28-7株)とその細胞の形質の異なる細胞でアポトーシスを起こす細胞(F28-7-A株)を用いた研究から、ネクローシスとアポトーシスの制御に関与する複数のmiRNA(microRNA)を見出している。平成30年度は以下の研究を実施した。(1)細胞死のモデル細胞を用いた研究から既に見出しているネクローシスとアポトーシスの切替え制御遺伝子と細胞死制御性miRNAの関連性を調べて、細胞死切替え制御遺伝子の発現を制御するmiRNAを選抜した。また、それらmiRNAについて各種データベースを用いて制がん標的としての応用有無を調べた。(2)これまでに見出している細胞死制御性miRNAについて、そのmiRNAmimicまたはinhibitorをヒト大腸がん細胞HCT116などの各種ヒトがん細胞株に導入した際の制がん効果を調べた。(3)細胞死制御性miRNAと標的のmRNAとの結合を阻害する化合物を、miRNAと相互作用する各種化合物データベースを用いて調べた。上記の研究から、がんの治療に応用可能な細胞死制御性miRNA候補を見出すことができた。平成30年度に当初予定していたネクローシスまたは、アポトーシス細胞に固有のエクソソームの探索と腫瘍モデルマウスを用いた細胞死制御性miRNAのmimicまたは、inhibitorの制がん効果の評価については実施出来なかったが、各種ヒトがん細胞株を用いた細胞死制御性miRNAの制がん効果を指標としたスクリーニングを行なった。また、miRNA/mRNA阻害化合物のデータベース検索を行うと共に、見出した化合物のin vitro miRNA/mRNA結合評価系を用いたmiRNA/mRNA結合阻害能の評価を進めることができた。令和元年度は、以下の研究を実施し、細胞死制御性miRNAが制がん標的に成り得るのか検討する。(1)細胞死モデル細胞を用いて、ネクローシスまたは、アポトーシス細胞から分泌、放出されるエクソソームの存在有無を調べる。本研究から、エクソソームと各細胞死の関連性を明らかにする。また、エクソソームに内包されているmiRNAについても明らかにする。(2)これまでの研究から見出している細胞死制御性miRNAとその標的mRNAとの結合を阻害する化合物を、miRNAと相互作用する化合物データベースを用いて調べる。また、見出した化合物はin vitro miRNA/mRNA結合評価系を用いてmiRNA/mRNA結合阻害能の評価を行う。(3)各種ヒトがん細胞株を用いて、細胞死制御性miRNAのmimicまたはinhibitorの導入により、抗がん剤投与及び放射線照射による細胞死(ネクローシスまたはアポトーシス)切替え有無を調べる。また、がん細胞にmiRNA/mRNA結合阻害化合物、miRNAmimicまたはinhibitorを作用させ、がん細胞の増殖、老化、細胞死に与える影響を調べる。これらの研究から、制がん標的としての有効性を評価すると共に、細胞死制御性miRNAの腫瘍生物学的な役割を明らかにする。(4)制がん標的として有望なmiRNAについては、腫瘍モデルマウスを用いて、制がんmiRNAのmimic、あるいはinhibitorを局所または、全身投与し、制がん効果を調べる。この時、同時に腫瘍内の壊死巣を採取してネクローシスとアポトーシスの割合を調べる。本研究から、見出したmiRNAの制がん標的としての有効性を評価する。これまでに、抗がん剤を作用させるとネクローシスを起こす細胞(マウス乳がんFM3A細胞F28-7株)とその細胞の形質の異なる細胞でアポトーシスを起こす細胞(F28-7-A株)を用いた研究から、ネクローシスとアポトーシスの切替えに関与する複数のマイクロRNA(microRNA, miRNA)を見出している。本研究は、がん細胞のネクローシスとアポトーシスの切替えに関与するmiRNAを同定し、その腫瘍生物学的な役割を明らかにすることで、がんの治療標的として応用可能なmiRNAを特定することを目的として行なっている。平成29年度は以下の研究を実施し成果を得た。(1)これまでに見出している細胞死制御性miRNAについて、そのmiRNAmimicまたはinhibitorをヒト大腸がん細胞HCT116に導入した際の制がん効果を調べた。(2)細胞死制御性miRNAと標的のmRNAとの結合を阻害する化合物を、miRNAと相互作用する化合物の公共データベースであるPsmirなどを用いて検索した。(3)研究(2)で検索の結果、見出した化合物について、miRNAとその標的mRNAとの結合阻害能を我々が構築しているin vitro miRNA/mRNA結合評価系を用いて調べた。平成29年度は細胞死制御制miRNAとmRNAとの結合を阻害する化合物を見出せなかったが、miRNAとmRNAとの結合を促進させる化合物を見出した。(4)細胞死のモデル細胞を用いた研究から既に見出しているネクローシス制御遺伝子について、その発現制御に関係するmiRNAを検索し、各種データベースを用いて制がん標的としての可能性を調査した。当初、平成29年度に予定していた腫瘍モデルマウスを用いた細胞死制御性miRNAのmimicやinhibitorの制がん効果の評価については実施出来なかったが、培養ヒトがん細胞を用いた細胞死制御性miRNAの制がん効果を指標としたスクリーニングを行なった。

また、平成30年度に予定していたmiRNA/mRNA阻害化合物のデータベース検索を行うと共に、見出した化合物のin vitro miRNA/mRNA結合評価系を用いたmiRNA/mRNA結合阻害能の評価を実施することが出来た。本研究は、がん細胞のネクローシスとアポトーシスを制御するmiRNAを同定し、その腫瘍生物学的な役割を明らかにすることで、がんの治療標的として応用可能なmiRNAを見出すことを目的としている。これまでに、抗がん剤FUdR(5-fluoro-2'-deoxyuridine)を作用させるとネクローシスを起こす細胞(マウス乳がんFM3A細胞F28-7株)とその細胞の形質の異なる細胞でアポトーシスを起こす細胞(F28-7-A株)を用いた研究から、ネクローシスとアポトーシスの制御に関与する複数のmiRNA(microRNA)を見出している。平成30年度は以下の研究を実施した。(1)細胞死のモデル細胞を用いた研究から既に見出しているネクローシスとアポトーシスの切替え制御遺伝子と細胞死制御性miRNAの関連性を調べて、細胞死切替え制御遺伝子の発現を制御するmiRNAを選抜した。また、それらmiRNAについて各種データベースを用いて制がん標的としての応用有無を調べた。(2)これまでに見出している細胞死制御性miRNAについて、そのmiRNAmimicまたはinhibitorをヒト大腸がん細胞HCT116などの各種ヒトがん細胞株に導入した際の制がん効果を調べた。(3)細胞死制御性miRNAと標的のmRNAとの結合を阻害する化合物を、miRNAと相互作用する各種化合物データベースを用いて調べた。上記の研究から、がんの治療に応用可能な細胞死制御性miRNA候補を見出すことができた。平成30年度に当初予定していたネクローシスまたは、アポトーシス細胞に固有のエクソソームの探索と腫瘍モデルマウスを用いた細胞死制御性miRNAのmimicまたは、inhibitorの制がん効果の評価については実施出来なかったが、各種ヒトがん細胞株を用いた細胞死制御性miRNAの制がん効果を指標としたスクリーニングを行なった。また、miRNA/mRNA阻害化合物のデータベース検索を行うと共に、見出した化合物のin vitro miRNA/mRNA結合評価系を用いたmiRNA/mRNA結合阻害能の評価を進めることができた。平成30年度は、以下の研究を実施し、細胞死制御性miRNAが制がん標的に成り得るのか検討する。(1)各種培養ヒトがん細胞において、細胞死制御性miRNAのmimicまたはinhibitorの導入により、抗がん剤投与及び放射線照射による細胞死(ネクローシスまたはアポトーシス)切替え有無を調べる。また、培養ヒトがん細胞にmiRNAmimicまたはinhibitorを導入することで、がん細胞の増殖、老化、細胞死に与える影響を調べる。
境界値逆問題の解の構成

1.導電方程式に対して,局所化されたDirichlet to Neumann mapから,境界での導電係数の値,およびその境界法線方向微分の値を(1)各点ごとに,(2)弱形式で,(3)フーリェ変換像で,再構成する公式を与えた。これは,導電体の表面のある部分において,電気変位と電流を測定することで,その表面近くでの導電率を決定するインピーダンストモグラフィーをモデル化した境界値逆問題に対する数学解析での1つの解答である.得られた公式は,境界面が局所的に平面であるとき,境界での導電係数とは独立に,導電係数の境界法線方向微分の値を再構成できるいう意味でも効率的である.さらに,極限変数を有限で打ち切った場合の各公式の誤差評価を与えた.一方,(2)の再構成方法は,導電率が細かに変化する場合に現実的方法であり,その数値実験を計画している.2.組織異方性(texture)をもった弾性体に対し,非等方弾性体方程式を扱うStrohの定式化を基礎にして,境界面での変位と表面力との線形関係をあらわすSurface impedancetensorを,組織異方性の一次のオーダーまでの範囲で表示した.同様な手法により,残留応力と組織異方性をもった弾性体において,表面を伝播するRayleigh波の速度の分散公式を導出した.すなわち,残留応力と組織異方性によって生じる非等方性を,一次のオーダーまで考慮し,等方弾性体におけるRayleigh波速度からの摂動を,残留応力と組織異方性の一次式の形で求めた.この公式は,残留応力に起因するRayleigh波速度の相対的変化を表す音弾性公式を,包括的に含むものであり,さらに組織異方性が音弾性係数(acoustoelastic coefficient)に及ぼす影響を,明らかにするものである.1.導電方程式に対して,局所化されたDirichlet to Neumann mapから,境界での導電係数の値,およびその境界法線方向微分の値を(1)各点ごとに,(2)弱形式で,(3)フーリェ変換像で,再構成する公式を与えた。これは,導電体の表面のある部分において,電気変位と電流を測定することで,その表面近くでの導電率を決定するインピーダンストモグラフィーをモデル化した境界値逆問題に対する数学解析での1つの解答である.得られた公式は,境界面が局所的に平面であるとき,境界での導電係数とは独立に,導電係数の境界法線方向微分の値を再構成できるいう意味でも効率的である.さらに,極限変数を有限で打ち切った場合の各公式の誤差評価を与えた.一方,(2)の再構成方法は,導電率が細かに変化する場合に現実的方法であり,その数値実験を計画している.2.組織異方性(texture)をもった弾性体に対し,非等方弾性体方程式を扱うStrohの定式化を基礎にして,境界面での変位と表面力との線形関係をあらわすSurface impedancetensorを,組織異方性の一次のオーダーまでの範囲で表示した.同様な手法により,残留応力と組織異方性をもった弾性体において,表面を伝播するRayleigh波の速度の分散公式を導出した.すなわち,残留応力と組織異方性によって生じる非等方性を,一次のオーダーまで考慮し,等方弾性体におけるRayleigh波速度からの摂動を,残留応力と組織異方性の一次式の形で求めた.この公式は,残留応力に起因するRayleigh波速度の相対的変化を表す音弾性公式を,包括的に含むものであり,さらに組織異方性が音弾性係数(acoustoelastic coefficient)に及ぼす影響を,明らかにするものである.1.導電方程式に対して,局所化されたDirichlet to Neumann mapから,境界での導電係数の値および境界法線方向の微分の値を同時に再構成する公式を与えた。これは,導電体の表面のある部分において,電気変位と電流を測定することで,その表面近くでの導電率を決定する境界値逆問題に対する数学解析での1つの解答である.この公式では,境界での導電係数を再構成し次にその値を使って境界法線方向の微分の値を再構成するという従来の帰納的再構成ではなく,導電係数と法線方向の微分の値とを同時に再構成しているところが画期的である.この公式は,極限値として再構成値を与えるものであるが,さらに,極限変数を有限で打ち切った場合に再構成値との誤差がどれぐらいであるかを,極限変数の負巾で評価した.以上の研究成果を,平成14年1月に香港で開催された逆問題国際研究集会にて発表した.誤差評価を含んだ以上の結果は,数値実験においても有用と予想される.1.導電方程式に対して,局所化されたDirichlet to Neumann mapから,境界での導電係数および境界法線方向の導電係数の導関数を,(1)各点ごとに,(2)弱形式で,(3)フーリェ変換像で,再構成する公式を与えた。これは,導電体の表面のある部分において,電気変位と電流を測定することで,その表面近くでの導電率を決定する境界値逆問題に対する数学解析での1つの解答である.とくに,表面のごくわずかの領域で導電係数が不連続面を持つ場合,導電係数自身よりも,密度関数と導電係数との合成積を再構成する方が,実際の実験でも有効であり,この観点からは,今後(2)の弱形式での再構成公式を数値実験で実現化することが意味あると確信される.

2.組織異方性をもった弾性体に対し,非等方弾性体方程式を扱うStrohの定式化を基礎にして,境界面での変位と表面力との線形関係をあらわすSurface impedancetensorの表示式を与えた.この公式は,組織異方性がない場合は,等方弾性体のSurface impedancetensorとなるが,組織異方性の線形オーダーまでの項を含むものである.この研究成果は,平成14年12月にシンガポールで開催された構造力学国際研究集会にて発表した.一方,残留応力と組織異方性をもった弾性体を伝わるRayleigh波の速度の観測により,弾性体内の残留応力を再構成することが,実験では有効であるとの知見を得た.そこで,Rayleigh波を記述する弾性波動方程式(係数に残留応力と組織異方性がパラメターとして含まれる)にStrohの定式化を応用し,Surface impedance tensorを導いたときと類似な方法で,Rayleigh波の速度の残留応力と組織異方性に因る分散公式を求めるべきとの認識に至り,その導出を当面の研究計画としている.1.残留応力と組織異方性(texture)をもった弾性体において,表面を伝播するRayleigh波の速皮の分散公式を導出した.具体的には,残留応力と組織異方性によって生じる非等方性を,線形のオーダーまで考慮し,等方弾性体におけるRayleigh波速度からの摂動を,残留応力と組織異方性の一次式の形で求めた.この公式は,20年以上材料力学の分野で研究されてきた,残留応力に起因するRayleigh波速度の相対的変化を表す音弾性公式を,包括的に含むものであり,さらに組織異方性が音弾性係数(acoustoelastic coefficient)に及ぼす影響を,明らかにするものである.この結果は,Rayleigh波を記述する弾性波動方程式にStrohの定式化を応用することで得られた.2.前年度において得られた,局所化されたDirichlet to Neumann mapから,境界での導電係数,および境界法線方向の導電係数の導関数を,弱形式で再構成する公式を数値実験で実現化した.弱形式での再構成,すなわち,与えられた密度関数と導電係数との合成積を再構成することは,導電係数の値がごくわずかの領域で変化する場合に,導電係数自身の再構成よりも,トモグラフィーの現場では実際的である.具体的には,単位円板領域において,円周上のある一点の近傍に局在するDiruchletデータを与え,有限要素法により計算される近似Dirichlet to Neumann mapを用い,上述の再構成公式から方程式の係数、およびその導関数の弱形式を,数値的にかなり精度を上げて再構成することができた.これらの結果は,逆問題専門の国際誌に投稿中である.またこの再構成公式で仮定している導電係数のregularityについて,optimalな条件となるよう再検討し,境界形状も一般化し、導電方程式の境界値逆問題の最終結果として成果をとりまとめることを計画している.
次世代共役ポリマーの革新機能の理論・シミュレーション

特定領域「次世代共役ポリマーの超階層制御と革新機能」の一課題として、共役系分子及びその集合体の構造と機能の相関関係について量子化学計算、第一原理シミュレーション、速度論的方程式などの計算手法を用いて理論的に研究し、特に分子内および分子間の相互作用が発光や電気伝導などの特性に与える影響を評価し、高分子中のポーラロン形成、励起子の発光、光異性化反応、単一光子発生などの現象における特異な性質を解釈し、機能を予測するための理論的基盤を構築した。本研究課題は、特定領域研究「次世代共役ポリマーの超階層制御と革新機能」のA04班「革新機能の探索」の一翼を担い、共役高分子の輸送特性の飛躍的改善や革新的機能発現のため、ナノスケールの構造と機能の相関、特にポーラロン、ソリトンなどの荷電・スピン担体、発光にかかわる励起子などの素励起の存在形態と輸送特性の基礎的理解を目指すものである。課題採択前から実験グループと緊密に連携して準備研究を行い、迅速に課題研究を開始した。まず、有機薄膜トランジスターなどへの応用が注目されるポリチオフェンならびにオリゴチオフェンに対して、密度汎関数法を用いた計算を行い、ポーラロンの構造を理論的に解明した。具体的にはオリゴチオフェン14量体のポーラロンのスピン密度を研究した結果、2種類のハイブリッド型密度汎関数(UBHandHLYPとUB3LYP)の中間的な状況で、実測されたポリアルキルチオフェンのESRスペクトルの異方性を半定量的に説明することに成功した。この成果をまとめ、実験グループと共著で論文として出版するとともに、日本物理学会秋季大会(2005年9月)にて発表した。これを踏まえ、置換基効果として側鎖にメチル基を立体規則的に導入したオリゴチオフェンについて検討した結果、ポーラロンの形状が非対称化することを明らかにした。さらに、電子物性に重要と考えられる分子間相互作用がポーラロンの性質に及ぼす影響について研究を行い、オリゴチオフェン4量体2分子を用いた計算によって、ポーラロンがいくつかの分子に非局在する可能性があることを明らかにした。この成果は2006年7月に開催される合成金属の科学と技術に関する国際会議で発表予定である。また、優れた光学的性質を示すポリジアセチレンについて、固相重合の初期プロセスなどの解明を目指し、電子相関効果を取り込んだ量子化学計算を用いて予備的な理論研究を行った。1.分子間相互作用がポーラロンの性質に及ぼす影響を、オリゴチオフェン(4量体)の2分子モデルについて密度汎関数法を用いて研究し、ポーラロンの空間的広がりが、用いる密度汎関数に強く依存することを明らかにした。ポリアルキルチオフェンとポリチオフェンのポーラロンの広がりを比較・検討した成果を、実験グループとの共同論文として発表した。チオフェン・フェニレンのコオゴリマーの光学的性質について理論的検討を行った。2.高分子膜中でのジアリールエテン分子の光異性化反応について、指数減衰とは大きく異なったふるまいが観測されている。すなわち、遷移が起こらない静かな時間が経過した後、遷移が観測された。この現象は、分子の光異性化が周囲の高分子によつて阻害され、複数回の光励起により光異性化が進行するために起こると考え、この機構による理論式から実験結果を解析し、光異性化に必要な光励起の回数を求めた。3.シクロファンを組み込んだ共役分子ワイヤーについて、密度汎関数法と非平衡グリーン関数法を用いた計算により、金属原子(Cr)を包摂することで電気伝導が1桁増加することを示し、センサーとしての利用可能性を明らかにした。固体表面上の吸着分子が示す電場スイッチング現象について第一原理計算を用いて研究し、電気双極子と構造柔軟性の重要性を示した。4.周期的境界条件を適用した運動方程式結合クラスター法を用いて、ポリアセチレンなどの励起エネルギー計算を行い、電子相関効果を取り込んだ励起状態計算の可能性を評価した。STO-3G基底関数を用いて計算した一重項最低励起エネルギーは、実験値と比較するとかなり高く、定量的な結果を得るにはさらに大きな基底関数による計算が必要である。原子結合長に対する励起ポテンシャルエネルギー曲面の計算を試み、この手法が励起状態の構造緩和を調べるツールとして使えることを実証した。1.共役高分子はパルス励起により複数の発光サイトが励起されるが,エネルギー移動により効率良く励起子が対消滅を起こす。対を形成できなかった1つの励起子が残り,1光子発生源となることが知られている。このプロセスをモデル化し1光子発生源となる条件を理論的に検討した。また,階層構造のために反応が様々な中間体を経由し,反応がそれぞれの中間体に固有な時定数で進行する場合について,光異性化が進行する割合が非指数関数となることを示した。光異性化反応は階層構造に特有な初期状態依存性を示し,光異性化反応の進行の仕方が励起波長に大きく依存することを見いだした。

2.アントラセンジスルホン酸の結晶の発光スペクトルのピーク波長や形状が結晶内溶媒分子によって変化し,場合によってエキシマー的な発光がみられる現象について,量子化学計算による解析を行なった。X線結晶構造解析のデータを参照して計算機上に結晶構造を再現し,隣接するアントラセン2分子対が形成する励起状態が周囲の分子の相互作用の下でどの程度の構造緩和をし得るかを,配置間相互作用法と分子力場法を用いたモデルで考察した。その結果,ジオキサンを溶媒として用いた場合にはベンゼン,チオキサンの場合よりも構造緩和が大きく,エキシマー的な発光に寄与している可能性が示唆された。また,結合クラスター法による高分子の励起状態計算のプログラムについて,種々のコーディング方法の性能評価を行なった。3.ドナー官能基とアクセプター官能基を組み合わせた共役オリゴマーの光物性制御についてDFT法ならびに時間依存DFT法により,最低励起状態が分子内で電荷移動励起子的になっていることを明らかにした。さらに,チオフェン・フエニレンのコオリゴマー単結晶におけるダビドフ下枝励起子の性質とその起源を解明した。1、電子供与性と電子受容性の官能基を組み合わせた共役分子について密度汎関数法を用いて研究し、分子内回転や官能基置換による光物性への影響を理論的に明らかにした。アントラセンとイミダゾールを組み合わせた新規共役分子について、基底状態での平面構造から陽イオン状態ではほぼ直交した構造に変化することが実験的に示されている。この原因を密度汎関数法を用いて分析し、対イオンとの静電相互作用が主に寄与しているごとを明らかにした。2つのポーラロンが分子間で結合するπダイマー状態について、TTF分子を例にとって結合クラスター法を用いて研究し、その不安定性を示唆する結果を得た。2、複数の色素を含んだデンドリマー、有機結晶や、複数の励起サイトを持った共役高分子を用いて、単一光子発生の実験が行われている。こうした系は効率良く光子を吸収し、単一光子を発生することができると期待されている。単一光子が生成していると光子相関はゼロとなる。そのため、単一光子の生成効率は光子相関の測定により行われてきた。しかし、理論的に検討した結果、パルスにより多数の励起子が生成する場合には、光子相関の計測は単一光子生成の指標ではなく、光子分布の鋭さを表す指標となっていることが分かった。3、アントラセンの誘導体であるアントラセンジスルホン酸を用いた有機塩結晶において、結晶の構成要素を変えることにより、アントラセンの一次元的積層の配向の違いが生じ、それによって蛍光スペクトルが変化することが実験で見出されている。この系の励起状態における構造緩和の詳細を、量子力学と古典力学を組み合わせたQM/MM法を用いて理論的に研究した。結晶構造は有限サイズのクラスターでモデル化し、3種類の結晶構造について励起状態の最適化構造を求めた結果、いずれの場合もエキシマー的な2分子緩和状態よりも1分子緩和状態が安定であることが分かった。
新規歯科用弾性接着剤の開発

現在の歯科用接着性レジンセメントのうち,シリカフィラーを主成分としたコンポジット型接着性レジンセメントは,耐摩耗性,耐水性および熱的特性などが優れている反面,弾性率が高く脆性であるために破壊靭性値が低く,硬くて脆いという問題を抱えている。本研究では,咬合力あるい被着体間の熱膨張係数の違いから発生するひずみを接着材層で吸収・分散させ,常に接合部界面に残留応力が少なくする設計思想に基づき,新規弾性接着材の開発・検討を試みた。アクリルコアシェルポリマーを配合した試作接着材を作製し,その各種物理的性質および接着強さについて検討した結果,以下の結論を得た。1.従来のコンポジット型接着性レジンセメント(以下既製セメント)にコアシェルを配合することにより,たわみ量を大幅に改善し,大きなひずみに相当する繰り返し荷重にも対応できた。2.コアシェル配合により,圧縮強さが既製セメントの1565%程度に低下し,配合率の増加に比例して物性低下を招いた。また,コアシェルの配合は接着要件である被膜厚さや溶解量には影響を及ぼさなかった。3.コアシェルを配合した試作接着材の歯科用合金およびエナメル質に対する熱サイクル後の接着強さは既製セメントと同等の値を示した。コアシェルを10%配合した場合,象牙質に対する接着強さは,熱サイクル後も初期の接着強さを維持し,有意に高い接着強さを示した。これは被着体同士の熱的膨縮差が大きい場合,接着材に加わる繰り返し応力に対応できたことを示す。4.SEM観察から,コアシェルが配合されても樹脂含浸層が生成され,接着モノマーの象牙質微細組織への浸透・拡散には影響を及ぼさなかった。以上の結果から,コンポジット型接着性レジンセメントのマトリックスの一部をアクリルコアシェルポリマーで構成することで,高い接着性能を維持しながら弾性変形量を増大させる可能性が示唆された。口腔内において,咬合力により補綴物に発生するひずみや被着体間の熱膨張係数の違いから生ずるひずみを接着材層で吸収・分散させて接着部界面の残留応力を少なくする設計思想に基づき,弾性率の高い歯科用コンポジット型接着性レジンセメントに,弾性を付与することを目的として歯科用接着材の新規開発を試みた。フッ素ゴムポリマーならびにアクリルコアシェルを10,15および20%の重量比で既存の歯科用コンポジット型接着性レジンセメント(パナビア21)のモノマーに配合後,シリカガラス系フィラーを添加し,各種接着材の試作を行った。試作した接着材の物理的諸性能の検討を行った(圧縮強さ,引張り強さ,曲げ強さ,弾性率,ヌープ硬さ,熱膨張係数,吸水率,溶解率,たわみ量等)。その結果,1,フッ素ゴムポリマーを配合した場合,接着材自体の大幅な物性低下を招き,実用困難であった。2,コンポジット型接着性レジンセメントにアクリルコアシェルを配合することによって,たわみ量を大幅に改善し,大きなひずみに相当する繰り返し荷重にも対応できることがわかった。3,コアシェル配合により,試作接着材の圧縮強さが既存のコンポジット型接着性レジンセメントと比較して1565%減少たことからも,適量以上の配合は,接着材自身の物性低下を招くことがわかった。さらに,コアシェルの配合は接着要件である被膜厚さや溶解量には悪影響を及ぼさないことが判明した。以上の結果から,コンポジット型接着性レジンセメントのマトリックスの一部をアクリルコアシェルポリマーで構成することで弾性変形量を増大させることができる可能性が示唆された。現在,試作接着材の歯質や金属に対する接着特性について検討中である。
燻蒸剤等各種殺虫・殺菌処理が文化財のタンパク質材質へ及ぼす影響の科学的検討

燻蒸剤などによる文化財の殺虫・殺菌処理が文化財のタンパク質性の材質に及ぼす影響について、分子レベルで詳細な変化を検討した。その結果、臭化メチル、ヨウ化メチル、フッ化スルフリルなどの燻蒸剤は筋肉標本などに物性の上で変化を及ぼすことがわかった。一方で、膠、絹、カゼイン、皮革などについては、とくに顕著な変化はIR分析では検出されなかった。燻蒸剤などの影響の多少はタンパク質の種類によって、大きく異なることがわかった。文化財の殺虫・殺菌処理には、新規燵蒸剤や、薬剤を使用しない殺虫方法などがあるが、殺虫・殺菌は薬剤の化学反応や環境の物理的条件の変化によって行なうため、場合によっては、文化財の構成材質に影響を及ぼすこともある。文化財や資料を構成するタンパク質材質は、わが国の伝統的な絵画などに用いられている絹や膠のほか、羊毛、皮革、毛皮類、動物標本類、写真資料に使用されているゼラチンなど、きわめて多岐にわたるが、これまでタンパク質材質に対する燥蒸剤の影響については、分子レベルで詳細な物性の変化などを系統立てて綿密に検討した研究例はほとんど見当たらない。本研究ではこれらタンパク質材質に及ぼす影響を系統立てて検討することを目的としている。わが国で今後使用される可能性のある、各種殺虫、殺菌処理、例えば、臭化メチルの代替燥蒸剤、ヨウ化メチル、酸化エチレン製剤、フッ化スルフリル、酸化プロピレン、および従来使用されてきた臭化メチル、臭化メチル・酸化エチレン混合製剤、さらには、窒素等による低酸素濃度処理,二酸化炭素処理,低温処理,高温処理などの薬剤を使用しない文化財の殺虫処理法について、自然誌標本のタンパク質、絵画材料の膠、絵絹などに及ぼす影響を検討した。まず、構成分子の大きさの分布を視覚的に見ることのそきる電気泳動を用い、抽出したタンパク質成分の構成が、燻蒸などの処理前と処理後ではどのように変化したか、特定のタンパク質の低分子化や成分の消失がないかどうか等を調べた。その結果、一部の煙蒸剤では、自然誌標本の筋肉などのタンパク質が変性などの作用を受けることが明らかになった。これに対して、絹や膠などでは、電気泳動によっては顕著な差異は見出されなかった。現在、IR分析などを用い、さらに詳細な分析に着手している。文化財の殺虫・殺菌処理には、新規燻蒸剤や、薬剤を使用しない殺虫方法などがあるが、殺虫・殺菌は薬剤の化学反応や環境の物理的条件の変化によって行なうため、場合によっては、文化財の構成材質に影響を及ぼすこともある。文化財や資料を構成するタンパク質材質は、わが国の伝統的な絵画などに用いられている絹や膠のほか、羊毛、皮革、毛皮類、動物標本類、写真資料に使用されているゼラチンなど、きわめて多岐にわたるが、これまでタンパク質材質に対する燻蒸剤の影響については、分子レベルで詳細な物性の変化などを系統立てて綿密に検討した研究例はほとんど見当たらない。わが国で今後使用される可能性のある、各種殺虫、殺菌処理、例えば、臭化メチルの代替燻蒸剤、ヨウ化メチル、酸化エチレン製剤、フッ化スルフリル、酸化プロピレン、および従来使用されてきた臭化メチル、臭化メチル・酸化エチレン混合製剤、さらには、窒素等による低酸素濃度処理,二酸化炭素処理,低温処理,高温処理などの薬剤を使用しない文化財の殺虫処理法について、自然誌標本のタンパク質、絵画材料の膠、絵絹などに及ぼす影響を検討してきた。今年度は、主にIR分析による検討を行った。その結果、これまで電気泳動やDSC(Differential Scanning Calorimetry)などで、大きな変化がみられていたフッ化スルフリルで燻蒸した筋肉標本については、IRでも変化が検出された。一方で、膠、絹、カゼイン、皮革などについては、複数回IRによる測定を繰り返して検討したが、とくに顕著な変化は検出されず、タンパク質の種類や、材質の加工法の違いなどによって、燻蒸剤などの影響の多少は異なることが明らかになった。文化財の殺虫・殺菌処理には、新規燻蒸剤や、薬剤を使用しない殺虫方法などがあるが、殺虫・殺菌は薬剤の化学反応や環境の物理的条件の変化によって行なうため、文化財の材質に影響を及ぼす場合もありうる。文化財や資料を構成するタンパク質材質は、絵画などに用いられている絹や膠のほか、羊毛、皮革、動物標本類、写真資料に使用されているゼラチンなど、きわめて多岐にわたるが、これまでタンパク質材質に対する燻蒸剤の影響について分子レベルで詳細な物性の変化などを系統的検討した研究例はほとんど見当たらない。殺虫、殺菌処理として、臭化メチルの代替燻蒸剤、ヨウ化メチル、酸化エチレン製剤、フッ化スルフリル、酸化プロピレン、および従来使用されてきた臭化メチル製剤、さらには、低酸素濃度処理、二酸化炭素処理、低温処理、高温処理などの薬剤を使用しない文化財の殺虫処理法について、自然誌標本のタンパク質、絵画材料の膠、絵絹などに及ぼす影響を検討してきた。今年度は、熱分析であるDSC(Differential Scanning Calorimetry)で筋肉標本試料をさらに詳細に調査した結果、使用した薬剤ごとの変化の傾向がはっきりと出ることがわかった。

また、その変化の大小は、暴露量の多少に呼応していた。このような詳細な変化は、タンパク質の電気泳動ではわからなかったので、この方法の有効性が示された形となった。また、これまで電気泳動やDSCで、大きな変化がみられていたフッ化スルフリルで燻蒸した筋肉標本については、IRの測定で、一部で共有結合性の変化がおきている可能性が示された。一方で、膠、絹、カゼイン、皮革などについては、とくに顕著な変化はIR分析では検出されなかった。燻蒸剤などの影響の多少はタンパク質の種類や、材質の加工法の違いなどによって、大きく異なった。現在、一連の実験結果について、論文投稿準備中である。
超大規模シミュレーションデータの写実的可視化

自然現象をターゲットとするシミュレーションにおいて、的確な物理的考察と精密な計算処理に基づくデータ可視化は、単にデータ解析の観点だけでなくそのシミュレーションのリアリティを直感的に把握する上で興味深い方法である。本研究では、地球シミュレータを用いた超大規模雲形成シミュレーションの結果を用い写実的に可視化する方法を開発した。これによって一連の積雲の成長衰退の様子をリアルに捉えることに成功した。超水滴と呼ばれる計算概念を用いた大規模雲形成シミュレーションで得られた大容量データを元に、積雲を写実的に可視化するための手法を検討・考察し、並列処理で積雲を可視化するプログラムの基本部分を開発、大型計算機を用いて可視実験を実施した。積雲を写実的に表現する場合、光の多重散乱過程を精緻に追跡し各散乱点から観測点へ向かう光の寄与を取り込むことが重要であるが、この多重散乱の計算負荷は極めて高いため、1枚の画像を得るにも膨大な時間を要するという問題がある。データをさまざまな角度から可視化し多角的に解析することが要求される科学的可視化においては、この事実は解析作業に支障をきたしかねないため深刻である。そこで本プログラムでは、光の多重散乱を追跡する第1段階と、光散乱の各点から観測点へ向かう光の輝度を積分する第2段階で構成することにした。このような構成は、第1段階計算を1回だけに抑えて膨大な計算コストを省きつつも、第2段階処理を異なる複数の観測点から実行し多角的に画像を得るのに有効であると考えられる。なお、一連の処理による可視化は、第1段階における光の各散乱点での入射光情報をデータとして記録し、それを第2段階で利用する手法(フォトンマッピング法)を介することにより達成れる。本プログラムによる可視化実験には大型計算機(128コア分)を使用し、40ステップ分の時系列超水滴データ(約53.2GB)を可視化した。雲表面の柔らかな質感、濃密な雲に見られるくっきりとした凹凸感、雲の影、降雨の様子など、積雲が成長する一連の過程をリアルに捉えることに成功している。大規模シミュレーションに対するリアリティを主眼とした大規模可視化実現へ向けての基礎技術研究として、ここでは地球シミュレータセンターで開発された超水滴と呼ばれる計算概念に基づく積雲形成シミュレーションによる大容量超水滴データを用い、研究成果の社会への発信を念頭に置いた写実的可視化手法の研究開発を実施する。平成20年度には、大容量超水滴データを効率よく写実的に可視化するための手法として、太陽から降り注ぐ光を追跡する第1の過程と雲によって散乱された光を描画に利用する第2の過程に分けた2段階手法を採用し、各過程を実現させるための分散並列コードの基本部分の開発および可視化実験を行った。本手法では、第1の過程を実行した後、各散乱点での光の入射方向やエネルギーフラックスなどの情報をデータとして出力し、第2の過程ではこのデータを再利用して視点に集まる放射輝度を推定し描画を実行する。そのため、描画したいシーンの視点を変化させるごとに何度も太陽光の追跡を繰り返すという必要がなく、トータルの計算コストの低減には有効であった。しかし、個々の過程内部の処理については、水滴の散乱特性を導出するためのMie散乱計算処理およびそれを用いたモンテカルロ法などの高負荷な処理が各所に存在し、それら高速化が極めて深刻な課題となっていた。平成21年度は、それぞれの過程でのプログラムコードに対して、コードの高速化に向けた改良(Mie散乱特性のルックアップテーブルの適用、バンディングボリュームによる格子探索の高速化など)を行った。またリアリティの高い画像合成を目指し、太陽光スペクトルを考慮した波長ごとの計算手法とそれに基づく画像合成手法について検討した。そしてこれまでの知見をまとめ総見直しをするために、現在プログラムデザイン全体の再構築作業に取り掛かっている。大規模シミュレーションに対するリアリティを主眼とした大規模可視化実現へ向けての基礎技術研究として、地球シミュレータセンターで開発された超水滴法と呼ばれる計算概念に基づく積雲形成シミュレーションによる大容量超水滴データを用い、写実的可視化手法の研究開発を実施した。本研究では、上述の超水滴(多数の雲粒を代表させる計算粒子)の数10GBにおよぶ数値データを背景に、光多重散乱計算による光の強度を可視化することにより、(超)水滴の空間分布、粒径分布を反映させた雲のリアルな表現を目指している。この目的のもとに、放射伝達計算コードの開発をこれまで実施してきた。本コードの基本構成はCG技術におけるモンテカルロ・レイトレーシング法と類似のものであるが、精密な光学計算のため、フォトンには属性として波長を与え、Mie散乱コードを使用し精密な多重散乱過程をシミュレートするように設計されている。計算コストが極めて高いため、コードは分散並列処理型とし負荷分散を念頭に置く。またポスト処理により異なる画角からの描写を効率よく得られるようにするため、光多重散乱計算と画像合成処理を分離するフォトンマッピング法を応用している。計算の厳密さのため、本コードには極めて計算コストの高い処理が多く含まれている。

このため、コードの高速化に向けた改良・改善を進めてきた。本年度は特に、高速化の上で特にボトルネックとなっていた処理(入力データの読み込み、プレ処理、Mie散乱のモンテカルロ計算の効率化など)を中心にプログラムデザイン、データ構造およびデータフローについて全体的に再点検し改良を進めた。リアリティの高い色調再現を目指したマルチ波長計算の効率的な手法とそれに基づく画像合成手法、バーチャルリアリティ技術を用いた立体的な可視化方法について検討した。
量子タイプ理論の構成とその量子ユニバーサル符号化定理への応用

量子通信理論と言った場合大きく次の2つに大別される:(1)古典的なメッセージを量子チャネルに通して伝送する数学的モデル(2)量子状態そのものを量子チャネルに通して伝送する数学的モデル今年度は昨年度の成果に引き続き,(1)に関連した研究を行った.つまり入力状態に古典系,出力状態に量子系を想定した,いわゆる古典-量子チャネルに関する研究を行った.そのなかの主な問題の1つに,古典-量子チャネルの信頼性関数の凹性の証明がホレボーによってオープン問題として提出されていた:昨年度はこの問題に対する十分条件を与える結果を残した.今年度はこの十分条件が成立することの証明を目標とした.その証明のために作用素論における作用素不等式の研究およびエントロピー論と勉強をした.(その結果,これらの分野で副産物的に成果をあげることも出来た.)結果的には,この問題に対してある特別な場合に我々が与えた十分条件が成立することが証明され,国際ジャーナルに掲載されることとなった.この問題に対しては国内の数学者らにも興味を与えたらしく我々以外の複数の数学者によって取り組まれているようである.一方,(2)に関しては欧米の研究者らによっても研究されているようだが未だに解決されておらず難しい問題とされている.今年度の後半はこの問題に取り組んだが,残念ながら未だに成果と呼べるものを導出するには至っていない.いくつかのアプローチで試みたのだがうまい解決法にはなっておらず途中で道が閉ざされてしまうこととなった.今は他のアプローチを模索中である.本年度は,量子通信路符号化問題において重要な結果を残しているロシアの数学者A.S.Holevoが示したOpen Problemに取り組んだ.つまり,量子信頼性関数に現れる補助関数の凹性の問題である.この予想は古典の信頼性関数理論からと量子の場合の特別なとき結果からの推測である.今年はこの問題の部分的な解決を果たした.つまり2×2の正方行列に対して量子信頼性関数に現れる補助関数の凹性の証明を与えたのである.しかし,一般のn×nの正方行列に対してはまだ証明されていない.これは今度の課題となるであろう.また,これらと平行してHolevoが提案したdecoding POVMを具体的に構成しこのときの誤り確率を計算し,典型系列の個数の増加と共に復号誤り確率の減少を確認した.さらに,量子通信路問題に関する研究では,量子二元対称通信路に対する量子通信路容量の計算を行った.現在進行中であるものに量子二元対称通信路に対する信頼性関数及び修正信頼性関数の計算がある.以上の成果は情報源が全て独立かつ同一の分布のときに限られているが,本研究課題はユニバーサルな情報源に対する通信路問題を扱う為に,その準備として量子タイプについて学んだ.これらの通信路問題に関する研究とは別に量子情報に関する研究成果として以下のものがなされた.つまり二順位原子やイオントラップの時間発展に対するエンタングルメントの変化が主であり,これらの研究は量子コンピュータの設計に関して重要なファクターとなりうるとされているものである.ここで得られた手法が,将来の量子コンピュータの設計に対して貢献されると予想する.今年度の主な研究目的「エルゴード情報源に対する量子通信路符号化定理」の証明のために,測度論的古典系におけるShannon-McMillanの定理の証明を理解することが必要であったのでこの理解に取り組み,次に,ごく最近,ドイツ人達のグループによって証明された,エルゴード量子格子系に対するShannon-McMillanの定理The Shannon-McMillan Theorem forErgodic Quantum Lattice System (I.Bjelakovic et al.)を精読した.上記の論文におけるチャネルは量子状態の入力,量子状態の出力を考えたものであり数学的解析と情報理論的意味付けが難しいものである.その後,この入力情報源の条件「エルゴード性」を取り除いたものなどを考える必要があると思われるが,そこまで進んでいない.また,これの設定での通信路符号化定理の証明が完成すれば当該分野にとって大きな発展であり,同研究者にとってはビッグサプライズとなるが,これも解決していない.従って,これとは独立して入力状態に古典系,出力状態に量子系を想定した,いわゆる古典-量子チャネルに関する研究を行った.そのなかの主な問題の1つに,古典-量子チャネルの信頼性関数の凹性の証明がホレボーによってオープン問題として提出されている:そして,2002年にこの問題の十分条件を導き出し,2003年に部分的解決にまで至った.その結果については現在取りまとめ中である.量子通信理論と言った場合大きく次の2つに大別される:(1)古典的なメッセージを量子チャネルに通して伝送する数学的モデル(2)量子状態そのものを量子チャネルに通して伝送する数学的モデル今年度は昨年度の成果に引き続き,(1)に関連した研究を行った.つまり入力状態に古典系,出力状態に量子系を想定した,いわゆる古典-量子チャネルに関する研究を行った.そのなかの主な問題の1つに,古典-量子チャネルの信頼性関数の凹性の証明がホレボーによってオープン問題として提出されていた:昨年度はこの問題に対する十分条件を与える結果を残した.今年度はこの十分条件が成立することの証明を目標とした.その証明のために作用素論における作用素不等式の研究およびエントロピー論と勉強をした.(その結果,これらの分野で副産物的に成果をあげることも出来た.)結果的には,この問題に対してある特別な場合に我々が与えた十分条件が成立することが証明され,国際ジャーナルに掲載されることとなった.この問題に対しては国内の数学者らにも興味を与えたらしく我々以外の複数の数学者によって取り組まれているようである.

一方,(2)に関しては欧米の研究者らによっても研究されているようだが未だに解決されておらず難しい問題とされている.今年度の後半はこの問題に取り組んだが,残念ながら未だに成果と呼べるものを導出するには至っていない.いくつかのアプローチで試みたのだがうまい解決法にはなっておらず途中で道が閉ざされてしまうこととなった.今は他のアプローチを模索中である.