東京大学産学連携プロポーザル

競技者個人やチーム全体の運動・競技能力強化への科学的アプローチの導入は、その有効性が徐々に認められ、スポーツの各分野で進行しつつある。特に各種センサーの発達により、競技中の各選手の身体状況を詳細に測定し、その結果に基づいて最適なトレーニングメニューを作成、実施するといった、ミクロフィジカルデータの利活用が脚光を浴びている。 本研究室では、特に空間的要因が重要な役割を果たすスポーツに焦点を当て、科学的アプローチによって選手強化や戦術立案に寄与することを目指している。サッカーや野球などのチームスポーツでは、選手相互の空間的インタラクションがプレーの重要な構成要素の一つである。マラソンを始めとする陸上競技では、競技の環境条件が結果を大きく左右する。例えばサッカーでは、以下のような研究テーマが考えられる。 ・局面毎のパス・ドリブル成功確率の算出 ・ボール周りでの両チームの人的有利さの評価 ・パスカットを引き起こす空間的要員の自動抽出 ・守備システム堅牢度の定量的評価 ・ハーフタイム時の指示が試合中の行動に与える影響

ナノプローブを用いて微細構造の幾何学的形状情報ばかりではなく物性的情報（電気的、光学的情報等）を得るための研究を進めている。特長は、ナノプローブの持つ高い空間分解能を生かして、形状情報と同時に各種物性的情報を検知できることにあり、非破壊での評価、大気圧中での評価も可能である。これらの研究を応用して、LSI等、微細構造を有する電子デバイスに関する不良解析・診断技術の開発および装置の開発を行いたい。 磁気力顕微鏡（MFM）を用いて電流誘起磁場を観測する研究において、サブmm幅の微細金属電流路に1mA程度以下の電流を流したときの表面形状像、磁気力信号の振幅、位相成分の観測を通じて、磁気力信号強度と電流値との間によい比例関係があること、位相情報を利用して電流の向きを同定できること、などを確認している。また、カーボンナノチューブをチャネルとする電界効果トランジスタに同様の手法を適用している。図(a)、(b)は、それぞれ、ナノチューブチャネル周囲で観測した形状像と磁気力信号像であり、ナノチューブ近傍での磁気力信号の明瞭な変化が捉えられている。また、図(c)は、様々なバイアス条件に対する磁気力信号強度の依存性であり、トランジスタの電流-電圧特性に相当する。このように、個別ナノチューブチャネルにおける閾値電圧や伝達コンダクタンス特性などの解析が可能である。さらに、ネットワーク状のナノチューブチャネルの中から主たる電流経路の同定にも成功している。

セシウム原子時計の発明により、GPSによる測位や超高速大容量通信ネットワークのタイミング制御など、現代生活を支える基幹技術が生み出されてきた。しかし、セシウム原子時計でも精度の限界があり、セシウム原子の熱運動や、他の原子との相互作用が原因で3000万年に1秒の誤差（15桁の精度）が生じる。 この研究室では、セシウム原子時計を越える精度の原子時計「光格子時計」について研究している。「光格子時計」はレーザー冷却した約100万個の原子を、ある特定の波長（魔法波長）で光トラップし、原子の遷移周波数を測定することで正確な1秒を決めるという原理であり、理論的には1秒で18桁の遷移周波数計測が可能になる。この精度では、時計を1cm高く置くだけで、重力によって時計の進みが早くなることがリアルタイムで計測できる。  

岩盤の崩落や斜面の崩壊が頻繁に起きている。その破壊を予知するために、岩石の破壊過程における電磁気的特性を調べている。地震の直前には、電磁気的な変化が生じることが指摘されており、岩盤の崩落や破壊現象も同様に電磁気的な変化を伴うことが予想される。室内力学試験において、岩石の電位や電磁波の測定を行った結果、応力の変化やき裂の進展に伴って、電磁気的な応答が現れることを確認し、基礎的なデータの蓄積を行っている。その他、トンネルでの発破掘削時に発生する電磁波の観測も行い、原場への適応を検討している。

この研究室では、アルツハイマー病（AD）患者脳内に蓄積する老人斑の主要構成成分βアミロイド蛋白を標的としたAD治療薬開発を目指し研究を進めている。特にβアミロイド蛋白産生にかかわる酵素であるβ、γセクレターゼの活性を制御することによりADの病因論的根本治療法の開発につながることが期待されており、これらセクレターゼの活性測定系の開発・構造解析および構造活性相関解析・活性制御分子の探索を進めている。共同研究者の低分子化合物・有機化合物・遺伝子等のライブラリーを本評価系に応用することで、mechanism-basedなセクレターゼ活性制御法の開発、ひいては新たなAD治療薬創薬標的の探索を行いたい。

私たちの感覚、認知、記憶、運動などの機能は、脳の複数の領野の個々の神経細胞が相互に情報をやり取りし、神経細胞間のつなぎ目であるシナプスでの情報伝達効率が変化することで実現している。この脳内情報処理機構を理解するためには、哺乳動物モデルであるマウスの複数領野の神経活動を大規模かつ同時に測定することが不可欠で、かつ単一細胞・単一シナプスレベルでの空間解像度を持つことが望ましいが、これは現在広く市販されている蛍光顕微鏡では実現が難しい。 そこで本研究室では、複数領野の活動をイメージングするための、顕微鏡対物レンズ直下に視野を移動させる機能を持った小型光学装置（図１）を挿入する顕微鏡、「超視野２光子顕微鏡」（特許出願2015-184497）、広域シナプス活動を高速イメージング(1 mm視野、0.21 μmピクセルサイズ、60 fps)するための、8Kスーパーハイビジョンカメラとスピニングディスク共焦点顕微鏡を組み合わせた顕微鏡、「8Kスピニングディスク共焦点顕微鏡」を開発した。特に前者は、既存の顕微鏡への小型光学装置の挿入によって実現でき、最長6.4 mm離れた視野の連続イメージングが可能（図２）で、高速化などさらなる改良が見込まれる。  

この研究室では、温暖化ガスとしての二酸化炭素 (CO2) 排出抑制策として注目されている地中隔離の研究を進めている。CO2貯留に際しては、その地中分布、圧力状況、周辺環境への影響などをモニタリングする必要がある。そのために4次元地震探査法や坑井内物理検層などが用いられるが、より簡便かつ低コストな手法の開発が望まれている。地中圧力計を用いて地球潮汐現象に伴う圧力変化を経時的に測定し、新しく考案したアルゴリズムに基づいて外乱要因を排除すると、CO2高含有流体の分布をモニタリングすることが可能となり、物理検層結果と良く一致する結果が得られた。

この研究室では、セラミック結晶にナノ量子細線の束を導入することにより、絶縁体セラミックスに導電性を付与する技術を開発している。実験では、代表的な絶縁セラミックスであるサファイアを用い、これを高温、高圧下で処理することにより規則正しい結晶の皺を作り、その中に金属を浸透（拡散）させることにより、直径数nmの金属細線（ナノ量子細線）を１cm2あたり10億本という極めて高い密度で形成することに成功した。

　本研究は近年世界を取り巻く「グローバルな制度的な圧力」に対して、日本企業がどのように対処すべきかなどを、人的資本の情報開示の観点から明らかにしていくことが目的である。 　企業は制度（法律だけでなく、世の中の規範や文化も含む）に適応しなければ生き残ることができない。それは「正統性（legitimacy）」を得られないからである。しかし近年は、そうした制度が、日本だけでなく、海外から唐突に入ってくることもある。グローバルに活躍する日本企業は、こうした制度に対応できなければ、グローバルな評判を落とすことになりえる。 　そこで、本研究はグローバルな制度圧力に対して、日本企業としてどのように対応すべきかを、大きなクエスチョンにして、研究を行う。具体的には「どのような企業がスピーディに対応できるのか」「スピーディな対応は業績につながるのか」の二つを、様々な公刊データや企業の個別事例から明らかにしていきたい。 　具体的に扱うのは、人的資本の情報開示のトレンドである。2021年度以降、日本の株式市場でも、人的資本の情報開示の圧力は強まっている。これにどのように対応するのかについて、現在研究者は外部団体の協力も得ながら、研究を進めている。現状、各種のアニュアルレポートの分析という、二次データによる定量的な分析は出ているが、企業の内部のより深いデータや、当事者たちの考えを知ることは難しい。 　そのため、上記のようなトレンドにお悩みの企業がいれば、共同研究を通じて、上記の問題意識を一緒に考えていきたい。現状の本研究室からは、ISO30414に関する独自の尺度(Human capital disclosure index: HCDI)を用いたアニュアルレポートの分析を通じて、2022年時点で各社がどのように対応しているのかの分析結果を提示することはできる。また、HCDIの測定方法についても、こちらのサイトに記してある。さらに既に人的資本の情報開示に関する書籍（分担執筆）もしており、それに基づいた議論もできる。また、こうしたトレンドへの理解がある外部団体や他社との橋渡しもできる。 　現在進行形のテーマのため、まずはどのような共同研究の形が模索できるのかの狭義から始めていければ幸いである。

この研究室では、顕微鏡でリアルタイム観察しながら、微細構造物の組立・接合作業を行うシステムを開発しているが、その応用として、10μmm～10nm程度の微細構造物を対象として、実際に破壊実験を行い、力学特性の評価や内部構造の観察を行っている。物体の物性や構造などは、理論的な推定や数値計算などさまざまな方法で評価することが可能であるが、実物を使って直接的な評価は不可欠である。 たとえば、染色体の内部構造を解明することを目的として、凍結乾燥した染色体の断面作製作業を行った。図1に機械的に破断させた染色体の断面写真を示す。ビーム加工による切断面では内部構造にダメージが残るのに対して、機械的に切断した断面には内部構造を表すパターンが観察できることを示した。また破断面の形状から、クロマチンファイバが染色体の軸と垂直方向の層状に折り畳まれていることを示した。 その他にも、図2に示すように、直径30nmの酸化タングステンのナノワイヤを電子顕微鏡下で撓ませて破断させ、ツール先端の変形量からナノワイヤのヤング率や破断強度を求める研究なども行っている。