hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
化学反応速度論に基づく実環境中での藻類の鉄摂取モデルの開発

鉄は、様々な水環境中において藻類の増殖や代謝を支配する因子であり、これまで鉄の化学動態や生物利用性に関する研究が進められてきた。しかし、室内実験を基礎とした既往研究では、腐植物質やその他の水質因子の影響は全く考慮されておらず、実環境中の環境・水質変動が藻類の鉄摂取に及ぼす影響は未だ明らかにされていなかった。本研究では、室内実験・培養系から得られた種々のキネティックデータを基に鉄の速度論モデルを構築した。自然水中に存在する腐植物質が存在する系では、暗条件下での還元により十分量の生物利用可能な第一鉄が生成されるため、藻類は暗条件でも十分に鉄を摂取可能であることが示された。H25年度における研究は、年間を通した野外定期調査による鉄の化学動態とそれに影響を及ぼす環境・水質因子の時空間的な変動範囲解明に重点を置き、研究を進めた。具体的には、相模川流域における定期調査や腐植物質の抽出を行い、鉄や微量金属の化学動態、その他重要な環境・水質項目について調べた。酸素・過酸化水素による鉄の酸化反応、光エネルギーによる還元反応について反応速度定数を算出し、水質・環境項目と比較検討した結果、水質の中でも有機物含有量やpHがこれらの酸化還元反応に影響を及ぼし、季節・空間変動が大きいことが明らかとなった。これは、鉄に配位する有機リガンドや水酸化物イオンが、鉄の酸化還元電位に大きな影響を及ぼすことを示している。さらに、相模川流域で採取した河川水・ダム湖水と下水処理水を比較してみると、特に下水由来有機物が鉄の酸化動態に影響を及ぼす(酸化を速める)ことが明らかとなった。これは、今までに明らかにされたことのない新たな知見であり、下水処理水が自然水中の微量金属の動態や生物利用性に影響を及ぼしていることが示唆された。また、H26年度においては、アオコ藻類に対して放射性鉄を用いたバイオアッセイを行うが、H25年度では実験室内においてアオコ藻類培養系を確立した。これにより、アオコの鉄摂取に影響を及ぼす水質パラメータ等を明らかにする、バイオアッセイが次年度以降可能となった。本研究は、実環境中における藻類の鉄摂取モデルを構築することを最終的な目的としている。鉄摂取モデルを構築する一つのアプローチ法として、化学反応速度論に基づく摂取モデルを作成する。H25年度における研究では、特に実環境中での鉄の反応動態に関してモデリングするための調査(相模川流域)、実験、解析を行った(課題1・2)。その結果、自然水中の有機物質の質(芳香族性など)やpHなどが鉄の酸化還元や錯形成に影響を及ぼす重要であり、反応モデルにおいて考慮されるべきパラメータであることが分かった。H26年度における研究では、自然環境中(相模川流域と志津川湾流域)での鉄の反応動態に関する課題(課題1・2)を継続するとともに、藻類による鉄摂取に関する課題(課題3)を開始した。後者の鉄摂取に関する課題では、アオコ藻類の培養系を確立したのち、放射性同位体鉄を用いたバイオアッセイを行うことで、鉄の取り込み機構を調べた。その結果、これまで明らかとなっている有機リガンドや光強度の他に、新たにカルシウムやマグネシウムイオンがアオコ藻類の鉄摂取に大きな影響を及ぼすことが分かった。従って、このような陽イオンの影響を的確に反映させるため、新たな反応を鉄摂取モデルに組み込んだ。次年度は本研究の最終年度となる。鉄摂取に関する課題(課題3)を継続的に行っていくとともに、アオコ藻類の鉄摂取に重要となる環境ならびに水質因子を考慮した実水域での鉄摂取モデルの構築(課題4)に着手する。本課題は、研究代表者がこれまでに開発した反応速度論モデルに実環境中で生じうる新たな反応を組込み、実環境に即した藻類の鉄摂取モデルを構築するものである。平成27年度では、課題3「環境・標準試料を用いた鉄の速度論・摂取試験」と課題4「反応速度論に基づいた実環境の藻類鉄摂取モデルの構築」を中心に取り組んだ。鉄摂取実験に先立ち、前年度までに得られた速度論データや環境・水質パラメータを用いることで,実環境を対象とした鉄の速度論モデルを構築した。さらに感度分析を行うことで,腐植物質が鉄の結合リガンドの場合,光もしくはキノンによる第一鉄の還元反応ならびにリガンドと鉄の錯形成反応が生物利用可能な鉄形態の生成に重要であることが示された。相模川から採取した水試料を用いて,アオコ藻類であるミクロキスティスを対象に放射性同位体鉄の摂取試験を実施した。その結果,ミクロキスティスによる鉄摂取をミカエリス・メンテン型の鉄摂取モデルにより表現可能であることがわかった。さらに,鉄摂取の半飽和定数は,複数の環境試料水中の鉄濃度よりも高く,ミクロキスティスの鉄制限が一部確認された。これは,淡水中においても鉄が十分量存在せず,成長もしくは代謝制限因子となることを示唆している。反応速度論モデルから,生物利用可能な鉄の生成において鉄の還元や解離反応は十分に速やかに生じている一方で,全溶存鉄濃度が低いことが主原因で鉄制限が生じていることが示された。流域土地利用や人為的な影響に関して,下水処理水中では全溶存鉄濃度が高く,鉄の生物利用性は十分に高いが,人為的な影響の低い上流域における湖水・河川水では,鉄の生物利用性が比較的低い値を示した。

以上より,本研究は反応速度論的手法を用いて流域人間活動が下流の鉄の生物利用性に及ぼす影響を評価したものであり,その成果は微量金属の物質循環を考慮した流域管理の実現のために有益と考えられる。鉄は、様々な水環境中において藻類の増殖や代謝を支配する因子であり、これまで鉄の化学動態や生物利用性に関する研究が進められてきた。しかし、室内実験を基礎とした既往研究では、腐植物質やその他の水質因子の影響は全く考慮されておらず、実環境中の環境・水質変動が藻類の鉄摂取に及ぼす影響は未だ明らかにされていなかった。本研究では、室内実験・培養系から得られた種々のキネティックデータを基に鉄の速度論モデルを構築した。自然水中に存在する腐植物質が存在する系では、暗条件下での還元により十分量の生物利用可能な第一鉄が生成されるため、藻類は暗条件でも十分に鉄を摂取可能であることが示された。今年度の研究は、おおむね順調に進んでいると判断した。本研究では、実水域における藻類による鉄摂取モデルを構築することを目的とする。そこで、課題14を設定している。課題1と2は、実環境中での鉄の化学動態とその環境・水質因子の特定に関する調査、実験、解析、モデル構築が含まれる。課題3は、アオコ藻類による鉄の摂取試験、課題4は、実環境中での鉄摂取モデルの構築と研究総括が含まれる。当初の研究計画から、本年度は課題2と課題3を進める必要があった。「9.研究実績の概要」でも既に示したが、本年度は課題2と課題3をおおむね順調に進めることができ、特に課題3では、硬度がアオコ藻類の鉄摂取に影響を及ぼす新たな知見が得られ、その影響を速度論に基づきモデリングした。次年度は、課題3を継続するとともに、研究の総括でもある課題4に着手する。27年度が最終年度であるため、記入しない。土木工学・土木環境システムH25H26年度の研究では、実環境中における鉄の化学的動態と藻類による摂取に関する新たな知見が得られている。この知見をいち早く世界に発信するために、論文原稿の執筆、投稿に努めて行かなければならない。H27年度の研究では、論文原稿執筆の時間を十分に確保するとともに、上述のように課題3と4を進めていく。今年度の研究は、おおむね順調に進展していると判断する。本研究の目的は、反応速度論モデルに実環境中で生じうる新たな反応を組込み、実環境に即した藻類の鉄摂取モデルを構築することである。この目的の達成のため、本研究では課題14を設定した。3年間の研究計画のうち、初年度のH25年度は、課題13を対象として研究を進めた。課題1では、年間の野外調査から鉄の動態に及ぼす環境・水質範囲を特定すること、課題2では、水質の中でも腐植物質と藻類代謝物に着目して、その高度化学分析をすること、課題3では、この二つの物質が鉄の化学動態に及ぼす影響を定量的に評価することである。当初の計画通り、課題1では80%程度、課題2では50%程度、課題3では20%程度のタスクを達成できたと考えられる。来年度は課題12を完了させるとともに、課題4の鉄摂取モデルの構築にも着手していく予定である。以上の課題を達成することで、腐植物質の多様性や藻類代謝物の影響を考慮した、実環境中での鉄のキネティックモデルと藻類の摂取機構解明を行う。
有機リン加水分解酵素表層発現酵母を用いる高感度有機リンセンサーの構築

OPH表層発現酵母とNIR酵素を触媒として組み合わせて、電気化学的にp-ニトロフェノール骨格をもつ有機リン農薬(代表例:パラチオンやスミチオン)を特異的に検出する(検出限界:0.5μM程度)バイオセンシングシステムの構築が実現できたといえる。電極は市販のGC(6 mm i.d.)電極を使用したが、これを櫛形電極に置換すればさらなる検出感度の向上(サイクリング反応による応答増幅効果による)が見込める。分析の全工程に必要な所要時間は30-40分程度である。NIR酵素も表層発現体に置換する事が最終目標であるが、NIR表層発現酵母の活性が低いために実現できない状態にある。有機リン化合物は、アセチルコリンエステラーゼを強く阻害し、神経伝達を攪乱する物質として知られている。パラチオン、メチルパラチオンは1950年代初めに開発されたが、ヒトに対しても高い毒性があるために国内での生産・使用は中止されている。しかしながら開発途上国においては、使用が継続されたままであり農産物汚染や土壌汚染が危惧されており、農産物中の有機リン化合物に対する検出法や土壌浄化法の研究開発が必要とされている。本研究ではパラチオンにターゲットを絞り、すでに開発済みのFlavobacterium由来有機リン加水分解酵素(OPH)表層発現酵母触媒により生成するp-ニトロフェノールを電気化学的に高感度に検出するためのあらたな反応系を構築することにある。大腸菌由来ニトロレダクターゼ(NIR)はp-ニトロフェノールをp-アミノフェノールに還元する酵素であり、後者は前者に比べて、電極を用いてより低電位で高感度に検出できる。平成25年度は、酵母の細胞表層にNIRを発現させるプラスミドを構築し、酵母に形質転換を行い、適当な培養条件の下で細胞表層にNIRを発現させることに成功した.蛍光抗体染色法により表層にNIRが発現していることも確認し、p-ニトロフェノールを基質として,表層発現NIRの触媒活性評価を行った.NIRを表層発現しない宿主酵母(MT8-1)に比べ、NIR表層発現体は4倍程度の活性を有していることが明らかになった。平成26年度は、酵母(MT8-1)細胞表層上に末端に用いるアンカーの種類を変えて発現した大腸菌由来のニトロレダクターゼ3タイプの活性比較を行った。pーニトロフェノールを基質とし、一定時間後のpーアミノフェノールの生成量により比較した。ニトロレダクターゼ(NIR)のC末端側にGPIアンカーを用いた発現型が、N末端側発現型に比べ3-4倍高い活性が得られることが明らかとなった。そこで、このタイプの細胞表層発現酵母を触媒として用いて、生成物であるpーアミノフェノールをアンペロメトリックに測定するpーニトロフェノールバイオセンシングの可能性を検討した。p-ニトロフェノール骨格を持つ有機リン化合物(パラチオン、スミチオン等)に選択的に応答するバイオセンサーの構築を目指した。例えば、パラチオンがFlavobacterium由来の有機リン加水分解酵素(OPH)の作用を受けると、p-ニトロフェノールが生成してくる。申請者は、OPHの酵母表層発現に成功し、煩雑な酵素精製のプロセスを省くことに成功した。パラチオン検出は生成するp-ニトロフェノール(405nmに吸収極大を持つ黄色の化合物)の吸光度測定により可能であるが、OPH表層発現酵母を触媒とする場合には、測定溶液系が懸濁状態となるため吸光度の測定が困難になる。そこで、電気化学的測定法の適用となるが、p-ニトロフェノールの酸化還元電位は0.8V(Ag/AgCl sat. KCl)と高電位であり共存物質の影響が大きいため高感度測定が望めない。そこで、大腸菌由来ニトロレダクターゼ酵素(NIR)によりp-ニトロフェノールをp-アミノフェノールに変換すれば、より低電位側0.2V(Ag/AgCl sat. KCl)で検出できるため、新たに大腸菌由来のNIR遺伝子を酵母表層発現ベクターに組み込みNIR表層発現酵母を創製した。異なる3種類のアンカーを用いてそれぞれ酵母(MT8-1)細胞表層上にNIRを発現し、それぞれの表層発現NIRの活性を同条件下にて比較を行った。その結果、NIRのC末端側にGPIアンカーを用いて表層発現させたタイプが、他2種に比べ3-4倍高い活性が得られることが明らかとなった。以上の成果により、有機リン農薬(パラチオン、スミチオン等)をアンペロメトリックに測定するためのバイオセンサーの測定系が確立した。ただし、測定系で用いるNIRは、精製酵素あるいはNIR酵母表層発現体いずれかを選択した。また、実際の測定においてOPH並びにNIR酵素(あるいは表層発現体)を溶解状態とするのか、電極(グラッシーカーボン:GC)上に固定するのかによって分析感度は大きく影響を受けた。

1mMのpーニトロフェノールの検出に2-3時間程度を要する。これは、明瞭な電流の応答が見られるまでに1-2時間を要するためである。NIRのpーニトロフェノールからpーアミノフェノールまでの還元は6電子還元であり、この還元は3段階の素反応過程(逐次反応)からなる。各反応段階の速度論的解析の報告がなく詳細な考察ができないが、3段階目の最終過程の反応速度が律速となっていると考えるならば、応答の遅延(誘導期)現象が理解できる。この問題は測定対象物の迅速な検出を行うという目的達成の障害となる。分析化学27年度(最終年度)の課題は以下の2点である。1)ニトロゲナーゼ表層発現酵母による反応過程が律速になるという問題を残す形となるが、すでに開発済みであるFlabobacteriumu由来の有機リン加水分解酵素(OPH)表層発現酵母と組み合わせて、有機リン検出系の構築を最優先課題とする。検出の原理は、有機リン化合物をOPH表層発現酵母の触媒作用によりpーニトロフェノールに変換する。これをNIR表層発現酵母の触媒作用でpーアミノフェノールに還元し、これを電極で検知する。ただし、検出に要する時間はNIRの触媒反応が律速となるので数時間オーダーになる。2)表層発現ニトロゲナーゼの反応速度論的解析に主眼をおいた検討を行い、センサー応答遅延の解決策を検討する。本研究の第一課題はp-ニトロフェノールをP-アミノフェノールに変換するために用いるニトロレダクターゼ(NIR)表層発現酵母を創製することである(25年度計画)。これに必要なプロセスは、1)大腸菌からのニトロレダクターゼ(NIR)遺伝子の取得、2)タンパク質酵母表層発現用プラスミドへのNIR遺伝子の組み込みと酵母への遺伝子導入、3)NIR酵母細胞表層発現のための最適培養条件の検討、4)NIR活性の確認である。本年度はいずれも目的をほぼ達成したといえる。NIR酵母表層発現に用いるアンカーの種類(NIRのアンカー結合部をN末端にする場合とC末端にする場合)が酵素活性に及ぼす効果を検討する。p-ニトロフェノールの分解もしくは反応生成物であるp-アミノフェノールの生成速度から各種酵素パラメータ(km, Vmax, kcat)を見積もる。有機リン加水分解酵素(OPH)表層発現酵母触媒と組み合わせてパラチオンバイオセンサーを構築し、応答特性を評価することを目指す。
光電子集積に適した新しい高速共有メモリアーキテクチャの研究

この研究プロジェクトの目的は、大バンド幅をもつ新しい共有メモリを確立することであった。この大バンド幅をもつ共有メモリが実用化されることによって、この分野の技術の進歩を十分にもたらすことができる。ただ問題点は、光導波路を用いた光による信号の伝播を行う光電子集積回路が、この目的を達成するために必要かどうかにあった。このプロジェクトの主な成果は、新しい高面積効率マルチポートメモリアーキテクチャの開発及び検証である。このアーキテクチャにより、大容量とTbit/sのアクセスバンド幅をもつ共有メモリを実現することができる。32ポート以上で独立かつ並列にアクセスできれば、Tbit/sのアクセスバンド幅が実現可能となる。従来の技術と比較して、本アーキテクチャは面積効率とアクセスバンド幅の両方を大幅に改善することができる。アクセスバンド幅は、おおよそポート数に比例して増加する。また、面積の削減の割合をSRAMを場合において検証した。その結果、4、8、16及び32ポートにおいてそれぞれ1/2、1/5、1/14および1/30以下に面積を削減できることがわかった。光電子集積回路は、このプロジェクトにおいて技術的なブレークスルーを達成するために必要ではない。しかし、さらに高いバンド幅や32ポート以上をもつために、我々は新しいコピーバス共有メモリアーキテクチャを開発した。このことから、必要となる高い転送ビットレートをコピーバスによって実現するために、光導波路を用いた光による信号伝達が必要であると考えられる。本研究における今年度の成果は以下の通りである。1.光電子集積回路の設計に必要なハードウェア環境およびソフトウェア環境の整備拡張が達成された。2.メモリ間をコピーバスで接続せずに多ポート共有メモリを実現できる、階層構造マルチポートメモリアーキテクチャを構築した。この新しいアーキテクチャについては、国際会議にて発表を行っており、その後の進捗状況については1998年電子情報通信学会総合大会にて発表を行う予定である。3.高い周波数帯域幅を持つ共有メモリは、以下の新しい論理回路が重要な鍵を握っていることが明らかとなった。(1)衝突回避回路(2)アクティブアドレス選択回路(3)アクティブデータ選択回路これらの回路について論理レベルの回路動作の詳細な検討を行い、テストチップ試作に必要な回路設計が完了した。設計ルールはCMOS0.5μmテクノロジを用いており、テストチップの試作は東京大学大規模集積システム設計教育センター(VDEC)を通じ、NTTエレクトロニクステクノロジ株式会社および大日本印刷株式会社の協力で行われる。なお、衝突回避回路については、1998年電子情報通信学会総合大会にて発表を行う予定である。4.高い周波数帯域幅を持ち高速動作する共有メモリを2インチウェハ上で構成するために、金属配線のコピーバスと、光導波路を用いたコピーバスの設計を行った。このコピーバスはメモリチップを8個まで接続することが可能であり、どのメモリ間においても信号伝達距離がほぼ等しいネットワーク構造となっている。従って、特に光導波路を用いたコピーバスでは、各メモリチップのフォトディテクタへ光強度を等分配できるという重要な特性を持つ。本研究の目的は、従来のマルチポートメモリアーキテクチャと高速コピーバスによる864ポートの高速共有メモリアーキテクチャ(特願平11-033753号)の研究であった。しかし1年間の研究の後、シリコンの面積をより小さくできる新しい階層構造型マルチポートメモリアーキテクチャ(特許出願準備中)を取り入れた。このアーキテクチャではポートの数が大きい時(>30ポート)、従来のアーキテクチャと比べて1/25以下に面積を削減できると期待される。本来の目的であった共有メモリアーキテクチャはポート数が非常に大きい時(>64ポート)のみ必要となる。今年度の研究では階層構造型マルチポートメモリアーキテクチャの鍵を握る新しい論理回路の設計、試作及び1ポートSRAMメモリセルを用いた階層構造型4ポートメモリの設計を行った。2層配線0.5μmCMOSテクノロジを用いてマルチポートメモリに必要な3つの新しい論理回路(1)衝突処理回路、(2)アクティブアドレス選択回路、(3)アクティブデータ選択回路、を設計した。

それぞれの面積及び遅延時間は(1)(0.05mm^2,1.5ns)、(2)(0.015mm^2,0.7ns)、(3)(0.012mm^2,1.0ns)、になった。3回路共、本マルチポートメモリに必要な面積、遅延時間が得られた。またこれらの回路のテストチップをVDECに依頼して試作した。設計した4ポート階層構造型SRAMメモリは、第1階層で50%以上、第2階層で25%以上従来のアーキテクチャより面積を削減できた。第1階層のメモリ容量を増加すると第2階層は60%以上の面積削減が期待できる。また、アクセスタイムは約10nsと見積もられる。新しい階層構造型マルチポートメモリアーキテクチャは、従来のアーキテクチャと比べマルチポートSRAMの面積を大幅に削減できることを実証できた。削減される面積の大きさは、第1階層のメモリ容量に応じて増加する。また4kbitブロックを4、8、16、32ポートと大きくすると、それぞれ1/2、1/5、1/14、1/30以下に面積を削減できる。アクセスタイムは、従来のアーキテクチャのものとおおよそ同等であると考えられる。従って、階層構造型マルチポートメモリが多数ポート(>30)共有メモリに適していることを論証するという3年目の計画の最重要課題を明確に達成できた。(1)階層構造型マルチポートメモリアーキテクチャにおける3つの重要な新しい回路(衝突処理回路、アクティブアドレス選択回路、アクティブデータ選択回路)のために試作したテストチップは完全に機能した。また測定した遅延時間が、2つのチップについてシミュレーションの値より大きくなった。その理由は、設計の際に正しいシミュレーションモデルを使用しなかったためである。しかし、これらの遅延時間の増加はほとんど問題にならない。(2)4ポートSRAM全体の2つのテストチップの試作は、一度失敗したためくり返し行われた。そのためチップは2000年1月に納品された。テストチップの1つである第1階層のブロックは、機能の検証を行うことができた。また、遅延時間はシミュレーションの結果と基本的に一致した。もう1つの4ポート32kbitのSRAM全体のテストチップの測定は、現在実行中である。(3)より多くのポート数をもつSRAMについては、その一部の回路の設計が完成した。その結果、衝突処理回路の面積は、32ポート以下においてメモリ全体の面積のわずか1%以下になった。また第1階層の設計から、8、16、32ポートSRAM全体の面積削減の要因を正確に見積ることができた。
コミュニケーション・メディアとしての地域通貨―流通条件の検討

本研究の成果は全国の地域通貨の事例データを収集し、地域通貨の流通条件の検討を行ったことである。ブール代数分析の結果、二種類の社会関係資本ー結束型社会関係資本と接合型社会関係資本ーに対応する形で、成功する地域通貨の設計パターンが確認された。また、本研究では、地域通貨の利用と社会意識の変化について検討を行った。その結果、地域通貨の利用は一般的信頼を促進する効果をもっておらず、社会における用心の必要性、およびコミュニティ意識を促進する効果をもっていた。本研究は、地域通貨のデザインと地域の社会的条件、地域通貨の流通量の間の関連構造を明らかにすることを目的としていた。最終年度である平成24年度には、平成23年度に引き続き、地域通貨運営担当者へのインタビューを行った。平成24年度には特に、東日本大震災被災地において地域通貨導入を試みている運営団体へのインタビューと、地域通貨の導入後、運営を終了した運営団体の元担当者へのインタビューに重点をおき、質的調査データを収集した。これら一連の質的調査データにもとづき、地域通貨導入の目的、導入する地域の特徴にあったデザインの構成について変数の整理を行った上で、ブール代数分析を行った。また、大学の専門科目受講生間で流通する地域通貨の流通実験を行い、実験の前後での社会意識(主として信頼)の変化を検討した。その結果、地域通貨の使用回数とコミュニティ意識尺度得点との間に正の相関、用心尺度得点との間に負の相関がみられた。しかし、地域通貨の使用回数と信頼の間には関連が見られなかった。地域通貨は時として「信頼の通貨」と呼ばれることがあるが、本実験の結果、通貨の使用経験がコミュニティメンバーの信頼を促進するとはいえない。地域通貨の利用と社会意識の変化に関する本分析結果は、平成25年度日本グループ・ダイナミックス学会で発表予定である。平成24年度にはさらに、地域通貨の流通実験を可能とするスマートフォンアプリを開発した。このアプリは最大50名の地域通貨流通を管理することができるアプリで、コミュニティメンバーが互いに簡易メールと通貨を他のメンバーとの間で送受信することができるものである。このアプリを用いた地域通貨流通実験を行い、データ整理を行っており、平成25年度中に論文として発表予定である。本研究の目的は、地域通貨のデザインと地域通貨流通量の間の関連構造を明らかにすることを目的としている。平成23年度は、地域通貨運営者へのインタビューおよび、探索的ゲーミングの実施を計画していた。この計画に従い、国内の複数の地域通貨の運営担当者からインタビューを行った他、東京都内の複数の地域通貨流通地域の商店街でのフィールドワーク、大阪府内で運営計画中の一地域通貨について、インタビューを行った。同時に、全国の地域通貨の情報収集を行い、実施時期、方式、運営形態等についての詳細なデータベースを作成した。上記質的調査の結果をもとに、地域通貨の成功条件についてのチェックリストを作成し、データベース化した情報に当てはめ、客観的な分析手続きを適用する作業を年度末までに開始している。この手続きで作成したデータをもとに、ブール代数分析等の分析手法を用いることで、地域通貨の成功条件をある程度明確にすることができると考えられる。平成23年度にはまた、実験室内にコミュニティを形成し、法定通貨と地域通貨の流通を測定するシステムを確立するため、探索的ゲーミングを実施した。このゲーミングでは、実験室内の記録用カメラとICカード、カードリーダを用いて通貨の流通を記録する方法を試みた。その結果、ゲーミングの設計はある程度の完成度に達したが、仮想のコミュニティにおけるロールプレイ状況を用いたゲーミングの限界もまた明らかになった。平成24年度には、こうした問題を解消した新たな実験デザインを開発し、最終的な実証作業を行う予定である。研究計画に従い、研究が順調に進展している理由として、地域通貨の運営者からの詳細な聞き取り調査が実現したことがあげられる。この聞き取りにより、地域通貨の運営に伴う問題点がかなりの程度整理できたため、その後の研究効率が大きく向上した。また、ゲーミングの開発にあたっては、携帯電話のアプリを用いる方法の実現可能性が高まり、より効率のよい方法を用いることができる見込みとなった。今後の研究は、平成23年度にすでに着手している地域通貨データベースの整理を進め、ブール代数分析により、地域通貨成功条件を明らかにする。この分析結果と、23年度に行った探索的ゲーミングの結果を踏まえて、確証的ゲーミング実験を行う。このためまず、ゲーミングに用いるためのアプリの設計・開発を行う。このアプリを用いて、まず大学生を参加者として、実際の学生生活の中で実験的に地域通貨を流通させ、その流通状況を記録・分析する。この実験では、キャンパスにおいて地域通貨が流通することで、参加者の貨幣意識や、信頼、ネットワーク等の社会関係資本がどのように変化するかを測定し、地域通貨流通の効果を確認する。この段階で、得られた成果をまとめ、学会報告するとともに、論文を作成する。また、上記アプリを用いたゲーミングが完成した後、このゲーミングを地域において市民が参加するサイエンスカフェ風の実験として実施することを計画している。

研究代表者がメンバーとなっている「関西大学社会的信頼システム創生センター」は、大阪北区天神橋筋商店街内に、地域研究拠点「リサーチアトリエ・楽歳天三」を設け、商店会加入店舗の店主を中心とした地域住民との交流を進めており、本研究の最終段階では、商店街利用者を対象としてゲーミング参加者を募り、上記、サイエンスカフェ実験を実施する。またその成果を地域社会に簡易冊子として報告することを通じて、商店会理事会が中心となって推進している地域活性化活動においても一定の貢献を行うことが可能となる。平成23年度には、聞き取り調査の音声データの整理のためのアルバイト経費を40万円計上していたが、聞き取り調査が当初予定より効率的に行われたことにより、約30万円の繰越金が生じた。また、23年度には、実験室内で行うゲーミング・シミュレーションにおける通貨流通記録システムのための物品費(主にICカードリーダ)と制御プログラム開発費を計上していたが、実施した探索的実験の結果と上記聞き取り調査の結果を踏まえ、ICカードリーダと制御プログラムによるデータ管理ではなく、携帯電話アプリを用いた方式に変更する判断を下し、これら物品費およびプログラム開発費を次年度に繰り越し、上記の30万円とあわせた875,975円の繰越金を、完成度の高い携帯電話アプリの開発費やすこととした。平成24年度には、このアプリ開発と、実験実施費用(物品費と実験補助アルバイト)に予算の大半を投じるほか、研究成果報告旅費を支出する予定である。
閉道空間上の汎関数の幾何学

シンプレックス多様体のイグザクトシンプレクトモロフィズムの不動点の個数についてArnold予想と云うものがある。これをある条件の下に示したのが論文1、3である。論文2では、イグザクトと限らないシンプレクトモロフィズムについて考察した。Arnoldは、ラグランジュアン部分多様体の交叉についても同様の予想をしているが、さらにシンプレクテイック多様体Mのラグランジュアン部分多様体LがMのプレカンタムS^1-バンドルpのルジャンドリアン部分多様体〓に持ち上がる時、これのコンタクトイソトピーによる変形〓(〓)をMに射影して得られる(一般には自己交叉を持つ)ラグランジュアン部分多様体とLとの交叉についても同様の予想を持っていた。Floerホモロジーを用いて、これを示す事ができるか?というArnoldの問いに部分的に答えたのが論文4である。方針は、pのシンプレクテイゼイションと呼ばれる多様体Qを考え、そこで〓及び〓(〓)からQのラグランジュアン部分多様体を作り、これらについてのFloerホモロジーを考えることであるが、このままでは、J-ホロモロフィックデイスクの空間のコンパクト性に問題が残るので、Qの一つのエンドをpに同伴するデイスクバンドルに取り替えて考える。この時生じる問題はMaslov-インデックスが2のJ-ホロモロフィックデイスクが現れる事で、この状況では一般にFloerホモロジーは定義されない。ここでは、Floerチェインコンプレックスのバウンダリ-ホモモロフィズムの定義を修正することが必要となる。一昨年、Seiberg-Witten理論が現れ、4次元トポロジーに大きな影響を与えたが、4次元シンプレテイック多様体について、TaubesはSeiberg-Witten不変量が消えない時に、対応するホモロジークラスの中にJ-ホロモロフィックカーブが存在する事を示した。これは強力な結果である。名古屋大学の太田啓史氏と共にこの定理の応用を考えた。我々の結果は、次ぎの通り4次元シンプレテイック多様体Mが次ぎのいずれかの条件を満たすとする。1)スカラー曲率が正のRiemann計量を持つ2)第1Chernクラスとシンプレテイック形式のウエッジ積の積分値が正であるこのとき、Mは有理曲面、線織曲面及びそのブロウアップのいずれかである。
フリ-ラジカルの分子内共鳴エネルギ-がラジカル反応速度に与える効果の研究

フリ-ラジカル反応において、ラジカルの持つ共鳴エネルギ-はラジカル反応の連度に影響を与える。例えばラジカル(R・)とO_2との反応においては、一般にラジカルのイオン化電圧(IP)が低いラジカル程反応速度が大きいという傾向がある。しかし、ラジカルに共鳴があるときにはこの例にあてはまらない。例えば、共鳴のないビニルラジカル(C_2H_3)とO_2、共鳴のあるアリルラジカル(C_3H_5)とO_2の反応においては、イオン化電圧はアリルラジカルの方が低いにもかかわらず、反応連度はビニルラジカルの方がずっと速いことが知られている。R・+O_2の反応は三体反応である。いまラジカル(R)に共鳴があるとすると、反応の入口のエネルギ-は共鳴エネルギ-の分だけ低くなる。他方反応生成物であるRO_2ラジカルには共鳴がないから、RO_2ラジカルのポテンシアルの深さはラジカル(R)が持っている共鳴エネルギ-の分だけ浅くなる。このポテンシアルの浅さがR+O_2の反応速度を遅くしていると考えられる。本研究では希ガスの共鳴線をイオン化光源とした光イオン化質量分析法により、ラジカルと酸素分子の反応速度の測定を行い、共鳴のあるラジカルが反応速度にどのような効果を与えるのかを調べた。まず、光イオン化質量分析法においては、希ガスの共鳴線の強度を高めるために放電の位置を窓の近傍に近ずけ、従来の感度の50ー100倍の高感度を得ることに成功した。この感度においては、ラジカル(R・)だけでなく、生成物であるRO_2ラジカルも十分なS/Nで検出できることが証明された。例えばメチルラジカル(CH_3)とO_2の反応で生成するメチルペルオキシラジカル(CH_3O_2)を検出できた。アリルラジカルとO_2の反応速度も圧力1100Torrの範囲で測定した。ヒドロオキシシクロヘキセニルラジカルやシクロヘキサジェニルラジカルについてはシグナルの検出に成功した。また共鳴エネルギ-の計算も行った。
ファインセラミックスの直接分析のための高周波グロー放電質量分析法の研究

質量分析計に市販のICP質量分析計を利用した平板状試料が測定可能なグリム型の高周波グロー放電イオン源を試作した。また、高周波グロー放電発光分光分析用の光源としてイオン源と同様な形状のものも試作した。これらの励起源を用いて、アルミナや窒化ケイ素、ジルコニアなどのファインセラミックス試料の質量スペクトルや発光スペクトルの測定を行った。目的元素の信号強度は操作条件により変化したが、試料の厚さによっても影響を受けることが分かった。質量分析では、試料中の主成分ならびに少量成分元素について質量スペクトルの測定が可能であった。しかし、発光分析では主成分元素については測定できるものの、質量分析に比べ十分な感度が得られなかった。上記の発光スペクトルの測定において、目的元素の発光強度は高周波電力の増大に伴って大きくなった。そこで、光源本体を十分に水冷できるようにしたところ、電力をこれまでの40Wから150Wにまで上げても安定に放電を維持できるようになった。その結果、目的元素の発光強度を増大させることができた。また、セルフバイアス電圧やスパッタリング速度など信号強度以外にも高い電力時におけるいくつかの特性について検討した。本励起源のクレーター形状の多くは、底面が凸形となった。グリム型の直流グロー放電におけるクレーター形状についてはいくつか検討されていることから、それらとの比較も考慮し、本励起源のクレーター形状について、高周波グロー放電の前に直流を用いて検討した。その結果、励起源の陽極管内径を9mmから2mmへ小さくすると、クレーターの底面が凸形から凹形になり、深さ方向分析には陽極管内径がある程度小さい方が適することが分かった。このことが高周波の場合にも適用可能かどうかも含め、高周波グロー放電質量分析法の深さ方向分析への応用について、今後さらに検討する必要がある。市販のICP質量分析計を利用できるような平板状試料が測定可能なグリム型の高周波グロー放電イオン源を試作した。ジルコニアやアルミナ、窒化ケイ素などのファインセラミックス試料について、一定の高周波電力・時間で放電後の試料のクレーター形状を表面粗さ計等により測定した。試料による差はあるものの、十分なスパッタリング痕が認められた。質量分析を行った結果、試料中の主成分ならびに小量成分元素については、質量スペクトルを測定することが可能であった。また高周波電力やガス圧など放電の操作条件の変化による影響を調べた。さらに同様な影響について、発光スペクトルも測定し分光学的な検討も行った。目的元素イオンの信号強度は操作条件により変化したが、試料の厚さによっても影響を受けることが分かった。厚くなればなる程信号強度は減少し、また10mmを越えると放電が維持できなくなった。このため測定の精度、正確さを向上させるためには、試料の厚さを12mm程度にするか、内標準法を適用する必要があることが確認された。しかし現状では信号強度が必ずしも十分とは言えないため、感度向上についてさらに検討を行う必要がある。なお、購入した可変流量バルブ等については放電の安定化に、制御及びデータ解析装置は特にデータ解析用として利用されている。今後検討を予定している深さ方向分析ヘの応用に関しては、グリム型イオン源を用いた直流のグロー放電質量分析法においても報告は多くない。そのため高周波グロー放電の検討の前に、直流の場合について検討した。その結果、イオン源の陽極管内径を9mmから2mmへ小さくすると、クレーターの底の形状が凸型から凹型になり、深さ方向分析には陽極管内径がある程度小さい方が適していることが分かった。このことから高周波グロー放電質量分析法においても直接適用可能かどうかも含め、深さ方向分析への応用について検討する予定である。

これらの励起源を用いて、アルミナや窒化ケイ素、ジルコニアなどのファインセラミックス試料の質量スペクトルや発光スペクトルの測定を行った。質量分析では、試料中の主成分ならびに少量成分元素について質量スペクトルの測定が可能であったが、発光分析では主成分元素については測定できるものの、質量分析に比べ十分な感度が得られなかった。上記の発光スペクトルの測定において、高周波電力やガス圧など放電の操作条件の変化による影響を調べた際に、目的元素の発光強度は高周波電力の増大に伴って大きくなった。しかし、高周波電力を高くすると放電が不安定になるという問題点があった。そこで、光源本体を十分に水冷できるようにし、また試料表面・陽極管の間隔を0.2mmから0.15mmに小さくしたところ、電力をこれまでの40Wから150Wにまで増大させても安定に放電を維持できるようになった。その結果、目的元素の発光強度を増大させることができた。また、高周波グロー放電を励起源とする従来の研究では、高い電力についてはあまり検討されていないため、高い電力時におけるセルフバイアス電圧やスパッタリングレートなど信号強度以外にもいくつかの特性について検討した。セルフバイアス電圧は高周波電力の増大に伴って大きくなったが、ガス圧によっても大きく影響を受けた。金属試料を用いてスパッタリングレートを比較したところ、150Wでも直流のグロー放電より低いことが分かった。ここでは、発光分光分析の観点からいくつかの特性について検討を行ったが、得られた知見は高周波グロー放電質量分析法のさらなる実用化に今後必ず役立つものと思われる。
高性能アンモニウムセンサーおよび1級〜3級アミン識別センサーの開発

イオン選択性電極(ISE電極)は、簡便かつ迅速に目的イオンの濃度測定が出来るデバイスとして、開発・商品化が行われているが、医学・臨床学・環境分野において問題となるアンモニウムイオンやアミン類に対する高性能なセンサーの開発が切望されている。本研究では昨年度、ピラゾール環を有する大環状アザクラウンエーテルを感応物質として用いたISE電極開発し、従来品の2倍の感度を示すアンモニウムセンサーとして使用できることを論証した。そこで本年度は、アンモニムイオンのみならず1級3級アミン数に対しても選択的に感応すると予想される化合物の合成に取り組んだ。その結果、1,4,7-Tritosyl-1,4,7-triazacyclononane,1,-4-ditosyl-1,4-diaza-7-oxacyclononane、および、アミン類間の識別能向上を目的として上記の感応物質にマスク化合物として結合させるCTV(Cyclotriveratrylene)を得た。1,4,7-Tritosyl-1,4,7-triazacyclononaneとCTVを感応物質として用いたISE電極を構築してイオン選択性能評価を行ったところ、予想に反し1,4,7-Tritosyl-1,4,7-triazacyclononaneは銀センサーになるうることが明らかとなった。銀イオンに対するアンモニウムイオンの選択係数(log k^<NH_4,Ag>_<Pot>)は+2.04で、この値はアンモニウムイオンより約109倍銀イオンに応答しやすいことを示している。これに対し、マスク化合物として使用しようと考えたCTVは、アンモニウムイオンに対して高い選択性を示した。アンモニウムイオン識別の際に妨害となるカリウムイオンに対する選択係数(log k^<K,NH_4>_<Pot>)は+0.43で、この値はカリウムイオンより約2.7倍アンモニウムイオンに応答しやすいことを示している。しかし、CTVの空孔径が約5.53Å程あることから比較的大きなアルカリ金属イオンに対する識別能が低かった。そこで、現在置換基を種々変え、さらに識別能の高いCTV誘導体の合成を行っている。人間の代謝に関連したり多くの酵素触媒反応の生成物であるため、臨床医学や環境分析のような様々な分野での応用に向けてのNH_4^+分析に対する興味は非常に増加している。NH_4^+の定量法としては原子吸光法,抽出法等があるが、液膜型電極(イオン選択性電極(ISE電極))を用いる電位差測定法は簡便かつ迅速に測定が可能であるので実用的な手法の一つである。実際、抗生物質ノナクチンを感応物質として用いたISE電極がNH_4^+用ISE電極として市販されている。しかし、この市販のISE電極でさえ、イオン半径が最も類似するK^+イオンに対しては約9倍の感度しか有しておらず、K^+,Na^+といった妨害イオンに対する高性能NH_4^+センサーの開発が切望されている。これまで研究されたISE電極用のNH_4^+キャリアーの数は非常に少なく、また、ノナクチンやマナクチンといった大環状テトロリド系抗生物質をイオノフォアとして用いるものが殆どであるため、これらのNH_4^+に対する識別能には殆ど差がなかった。本研究では、窒素原子が酸素原子よりもアンモニア/アミン類に対して強い水素結合を形成する事に着目し、高性能NH_4^+センサーのイオノフォアとして窒素化合物であるピラゾール環を有する大環状クラウンエーテルを合成しISE電極による性能評価を行った。大環状化合物のイオノフォアとしての性質は、結合原子の性質や数,空間構造などの因子に支配されることが知られている。そこで、本研究では12種類の含ピラゾール大環状クラウンエーテルを合成し、それらのNH_4^+選択能について詳細に調べた。その結果、(1)NH_4^+との錯形成にピラゾール環のsp^2窒素原子とカルボニル基が本要な役割を果たしていること、(2)sp^2窒素原子に隣接するsp^3窒素原子上の置換基は立体障害により(1)の錯形成を妨げるので小さな水素置換基が適していること、(3)クラウンエーテルの環構成員数としてはアンモニウムイオン半径と類似の環半径を有する18員環が最も適していることが明らかとなり、抗生物質ノナクチンを用いるISE電極の約2倍のイオン識別能を有するISE電極の開発に成功した。1,4,7-Tritosyl-1,4,7-triazacyclononaneとCTVを感応物質として用いたISE電極を構築してイオン選択性能評価を行ったところ、予想に反し1,4,7-Tritosyl-1,4

,7-triazacyclononaneは銀センサーになるうることが明らかとなった。銀イオンに対するアンモニウムイオンの選択係数(log k^<NH_4,Ag>_<Pot>)は+2.04で、この値はアンモニウムイオンより約109倍銀イオンに応答しやすいことを示している。これに対し、マスク化合物として使用しようと考えたCTVは、アンモニウムイオンに対して高い選択性を示した。アンモニウムイオン識別の際に妨害となるカリウムイオンに対する選択係数(log k^<K,NH_4>_<Pot>)は+0.43で、この値はカリウムイオンより約2.7倍アンモニウムイオンに応答しやすいことを示している。しかし、CTVの空孔径が約5.53Å程あることから比較的大きなアルカリ金属イオンに対する識別能が低かった。そこで、現在置換基を種々変え、さらに識別能の高いCTV誘導体の合成を行っている。
カーボンナノチューブへの有機ハロゲン化剤の効率内包法と安定ドーピング技術の開発

カーボンナノチューブ(CNT)は優れた導電性を有する魅力的な物質であるが、実際に導電性フィルムなどに用いる場合には、ドーピングと呼ばれる正孔の注入を行い導電性を向上が必要である。しかし、臭素など多くのドーピング分子は揮発性や大気不安定性のため、経時変化によりCNTの導電性が減少してしまう問題を抱えている。本研究では、臭素前駆体としての有機ブロモ化剤の内包による、効率的なドーピング法の確立を目的とする。内包により外環境から遮断されることで、ドーピングの長期安定性が期待できる。長期間安定なCNTのp型ドーピング法を確立した後には、CNT薄膜を作製し低抵抗な透明導電性フィルムの創出を目指す。
多分子を同時安定高発現する遺伝子導入法の開発

ブタに導入する予定の遺伝子を用意した。当初予定していたCTDMに代わる新しいハイブリッド分子として、NCTDM (C1-INH + DAF(CD55) + MCP(CD46)= C1DM、さらに一部アミノ酸配列を改変したThrombomodulin、またHLA-Eにmutationを入れブタ細胞での発現を安定なものにしたHLA-Ev147にhuman-microglobulinを2Aシステムで繋いだ構築を完成させた。また、これらに繋ぐpromoterも決定した。さらに、CD59、EPCR、CD47-PI、CTLA4-Ig、TFPI、等のコンストラクトも確保した。加えて、CD200やPL-SPDも構築し、これらの分子のヒトmacrophageを中心とする制御機能をブタ細胞上で確認した。また、それぞれを繋ぐ2Aのコンストラクトや、繋ぐpromoterも決定した。また、従来の免疫抑制剤に追加する、あるいは置換するため、新規免疫抑制剤であるPQA-18,及び現在各社で開発中のJAK-3 Inhibitorを用意し、異種移植における主にmacrophageに対する制御作用を中心に比較検討し、これを確認した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。しかし、このNCTDMの発現が、作成済みのCTDMに比して、非常に弱いことが判明した。従って、CDMとThrombomodulinの二つに分けての両方を2Aシステムで繋ぐ事にし、別々に発現させる事にした。既に基本的な遺伝子の構築自体は完成した。また、新しくαGal及びHanganutziu-Deicher(H-D)抗原をknockoutする予定のマイクロミニブタのgenome遺伝子を抽出し、既報のブタのαGal及びH-D抗原のtarget部分のDNA配列と差異がない事を確認した。加えて、ブタに導入する他の遺伝子を検討するための基礎研究として、CD200、およびSPーD(肺サーファクタント蛋白)のmonocyte/macrophageの細胞障害機能に対する制御機能を研究した。CD200に関してはそのまま、SP-Dに関しては同じコレクチン且つ膜型であるCL-P1のCarbohydrate recognition domain (CRD)部分をこのSP-Dと入れ替えたcDNAを作出し、ブタの血管内皮に発現させた。結果として、これらの分子がヒトmonocyte/macrophageに対する細胞傷害機能を制御する事を確認した。一応計画した分子の作成は行ったが、記述の様に、ブタ細胞での十分な発現が伴わなかった。現在、新しく改良型ThrombomodulinをCDMとは別の分子として発現させる様に遺伝子を組み替えている。既に基本の遺伝子骨格は作成できたので、発現vectorに組み込むところである。またさらに、loxP-Puromycine resistant gene-loxPをその下流に繋ぎ、cre-loxP systemで後から飛ばせるようにし、CMAH遺伝子のExon7のtargetting pointの両側の1kbpほどをwingとしてつけたknockin用vectorを完成させた。加えて、昨年よりのCD200とCL-SP-D分子に関しては、そのmonocyte/macrophageに対する制御機能がそれぞれCD200RとSIRPalphaのITIMを通じ、SHP-1が介することで発揮する事を確認した。またさらに、新しくCD31をノミネートしブタの血管内皮に発現させ、この分子がmonocyte/macrophageの次に問題となる好中球の攻撃を同じ様な機構で抑制することを確認した。さらに、新しく組み込む分子としてのスクリーニングで、CD200やCL-SP-DやCD31の有効性を検討できた。CDM+Thrombomodulinは早期に発現ベクターに組み込み、CTDMと発現を比較検討し、さらにThrombomodulin部分の抗凝固機能に関して検討を加える予定である。つまり、どちらを採用するか検定していく。実際にknockinしてみて、通常のtransfectionとの各分子の発現量差を比較検討して、ブタの作成に取り掛かる方針である。ただ、最近の論文報告から、knockinによる各分子の発現が期待したほど十分なものとは言えず、限定的である場合が多いこともわかり出したため、この企画に加えて、多くの分子を一塊として遺伝子導入し、高発現させる準備に取り掛かる。
ホスト分子集合体の動的変換を伴う一次元包接重合

本研究では空間依存重合と有機層状結晶のインターカレーションの概念を融合させて、新しい重合反応を開拓することをめざした。従来の包接重合ではゲストであるモノマーの反応を中心に議論されていたが、本研究により、ホスト側にも動的特性のある包接重合の存在が実証された。主な研究成果をつぎに記す。1.天然ステロイドのコール酸及びその誘導体をホストとする、モノマー包接化合物の合成法を確率した。従来、モノマー包接化合物は、直接あるいは溶媒を用いる再結晶法で得られたが、コール酸の場合、我々が開発したインターカレーション法がより適した方法であった。モノマーとして、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、クロロアクリロニトリルなどのビニル系、2,3-ジメチルブタジエンなどのジエン系のどちらも包接化合物を形成した。2.モノマー包接化合物が、チャンネルをもつことが明らかになった。今までに得られた各種スペクトルやX線構造解析データをもとに、モノマー包接化合物における分子集合様式を決定し、これら化合物が、重合反が起こるために必要な分子レベルの一次元空間をもつことがわかった。3.コール酸系ののホストでも、ビニル・ジエンモノマーの包接重合がようやく可能になった。特に、インターカレーション法で包接重合を行うと、収率よく高分子が得られた。生成高分子の立体規則性はかなり低下していた。これは、コール酸系ホストがデオキシコール酸系ホストよりも大きな反応空間を提供することを反映していると考えられる。このように分子レベルの空間効果が確認されるとともに、ホスト分子集団の動的特性がかなり明らかになってきた。
独立集合族に付随するTDI不等式に対する構造定理の構築を目指して

「線形不等式系のTDI-nessを多項式時間で判定できるか、その判定アルゴリズムを組合せ論的に構成できるか?」というテーマは、未だ本質的な解明に至っていないという意味で、非常に深い未解決問題であると考えられています。本研究では、こうした様な組合せ構造のプリンシプルの一つの候補となるべき予想を提案し、この予想の一般的な枠組みでの解決を念頭におきながら、幾つかのBlocking-Typeの具体的な未解決問題についての研究に着手し、更にその先のステップとして、各々のTDIのクラスを統合してゆくプロセスを通じて、予想の解決への足掛かりを与えます。本年度は「与えられたグラフの持っ弦のない奇数点サイクルとその補グラフ達をそれぞれhyperedgeとするclutter」のidealityを考察するために利用される、奇数点コードレスサイクルを実際的な時間で列挙するアルゴリズムを開発し、実装しました。これを用いて、上記の問題の特殊ケースである、平面グラフの奇数点コードレスサイクルのclutterの考察を行っておりますが、現在までには「C^2_<2n+1>とJ_nをマイナーとして持たなければidealである」という我々の予想の反例は見つかっておりません。平面グラフはエルデシュポーシャ性を持ちますが、その拠り所となるのは、エッシャーの壁の非存在です。この事実は、エッシャーの壁がnonidealであることを示しており、この構造がマイナーとして内包するminimally non ideal clutterを同定することには著しい意味があります。この問題についても、上記のアルゴリズムを利用して、計算機実験を行っています。さらに本研究課題に付随して、マトロイドと距離行列についての著しい関係を明らかにしました。これらの結果は平成19年度のしかるべき時期に、国際学会などの場を借りて発表する予定です。本研究では、こうした様な組合せ構造のプリンシプルの一つの候補となるべき予想を提案し、この予想の一般的な枠組みでの解決を念頭におきながら、幾つかのBlocking-Typeの具体的な未解決問題についての研究に着手し、更にその先のステップとして、各々のTDIのクラスを統合してゆくプロセスを通じて、予想の解決への足掛かりを与えていきたいと考えています。Idealなクラッターについての最も基本的な未解決予想に、「Packing PropertyとMFMC-nessは同値な概念か?」という、Cornuejoulsの予想があります。この問題に関して、柏原氏との共同研究を行い、Ideal minimally non-packing clutters and polytopesという論文(preprint)を書きました。この論文ではpacking propertyの禁止マイナーを含む、クラッターのあるクラスを特徴付け、この概念を用いて、Cornuejoulsの予想を導く自然な形の予想を定式化しています。同時に、「与えられたグラフの持つ、弦のない奇数点サイクルとその補グラフ達をそれぞれhyperedgeと見なすことにより得られるclutter」のideal-ness, MFMC-nessについても研究を進めています。このclutterの族は、与えられたグラフのすべてのperfectな点部分グラフを頂点として持つ多面体の整数性に関連してきわめて重要です。現在はグラフの族を平面グラフに限ってその特徴付けを行なっています。このクラスにおいては、ideal-nessの禁止マイナーとしてC^2_{2n+1}のみを含む構造、MFMC-nessの禁止マイナーとしてQ_6のみを含む構造が得られている。有向マトロイドのpositive cocircuitの成すclutterの族は、有向グラフのdirected cutのclutterやdirected cycleのclutterなどを真の部分クラスとして含む重要なclassとして認識されています。Directed cutの成すclutterは、歴史的に見ても、そのideal-ness、MFMC-nessが示された重要なクラスのひとつとして知られており、そのblockerであるdirected joinの成すclutterも必然的にideal-nessを満たすことが知られています。また近年Gueninによってdirected cycleの成すclutterの特殊なsubclassについて、同様の結果が与えられました。私は柏原賢司氏との共同研究においてrankが4以下の有向マトロイドのpositive cocircuitの成すclutterがideal-nessを持つための必要十分条件と、Packing Propertyを持つための必要十分条件を、すでに得られていた予備的な結果を再検討して証明の誤りを修正することにより、明らかにしました。特に前者のideal-nessについての結果は、必然的にこの枠内におけるdirected joinの成すclutterのideal-nessを証明するものとなり、意義は大きいものと考えます。同時に、「与えられたグラフの持つ、弦のない奇数点サイクルとその補グラフ達をそれぞれhyperedgeとするclutter」のideal-ness,MFMC