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技術哲学の価値論的転回と実践的応用

第一に、技術の教養教育のあり方を検討した最終成果を検討するために、Association for Practical and Professional Ethicsの年次大会において「Engineering Ethics for Everyone」のタイトルで発表を行った。また、その内容について、平成30年度・技術哲学科研研究会においても検討した。その結果、現状の技術者倫理教育において扱っている諸問題(たとえば、技術が社会に及ぼす影響や専門家としての特別な責任などの問題)を理工系の学生以外にも教育する必要があること、それに加えて技術哲学的な知見(たとえば、技術と人間との関係に関する現象学的考察など)を教育内容に含める必要があることが確認された。平成30年度・技術哲学科研研究会は中央大学人文科学研究所「リアリティーの哲学」研究チームとの共催で実施され、技術哲学が実社会に対して有するリアリティーを考察する機会にもなった。平成28年度は、第一に、技術倫理の動向として指摘される「価値論的転回」について、それが技術哲学で持ちうる意味について考察した。特に、「平成28年度・技術哲学科研研究会」を2017年3月10日(金)に石川県政記念しいのき迎賓館にて開催して、本科研のメンバーである紀平知樹(兵庫医療大学)、寺本剛(中央大学)、北野孝志(豊田高専)、本田康二郎(金沢医科大学)、金光秀和(金沢工業大学)がそれぞれ研究発表を実施して、ドイツにおける技術哲学の動向や環境哲学・環境倫理の議論などを視野に入れながら検討して、メンバー間で成果を共有することができた。なお、この研究会は科研費若手研究(B)「長期的リスクの公正な分配に向けた世代間倫理の構築」(課題番号26770010研究代表者寺本剛)との共催で実施され、鈴木俊洋(上智大学)と寺本剛(中央大学)の共同研究による発表もなされた。また、直江清隆(東北大学)と金光が応用哲学会にて発表するなど、学会発表を通しても考察を進めた。第二に、研究代表者である金光が2016年5月18日から20日にかけてドイツで開催された「The Forum on Philosophy, Engineering & Technology」(fPET)に参加して、研究発表を実施した。この発表は、これまでの技術倫理に加えて技術哲学の考察を進めることの必要性を論じたもので、本科研の方向性を確認する意味もあった。これにより、国際学会での発表を通した情報発信および理論的考察の方向性の確認という当該年度の第二の目標を一定程度達成することができた。第三の目標である、emerging technologyについての社会的提言に向けた予備的考察はやや遅れているが、上記研究会の共同研究から、自動運転技術のフィールドワーク研究という新しい課題が明らかになり、さらに研究を進める予定である。本科研費では、第一に、「技術哲学の価値論的転回を目指した理論的考察」を進めるために、文献調査だけではく、定期的に研究会を開催して、それぞれの考察を検討することを目指しているが、平成28年度は研究会を1度しか実施できなかった。その研究会自体は大変有意義なものであったが、さらに定期的な研究会の開催ないしは定期的な情報交換の機会を設けることにしたい。第二に、「国際学会での発表、国際的な研究会の実施とそこでの議論の発信」を目標としているが、この点は「The Forum on Philosophy, Engineering & Technology」(fPET)への参加および発表によって一定程度達成されたと考える。なお、当初はバルセロナで開催予定の「Society for Social Studies of Science」(4S)で発表し、今後の理論的考察の方向性を確認する予定であったが、本科研費の内容により近いfPETの研究大会(2年に一度開催)が当該年度に開催されるという情報を得たことにより、予定を変更した。第三の「emerging technologyについての社会的提言に向けた予備的考察」についてはやや研究が遅れている。当初は人工知能がもたらしうる問題を具体的問題として研究する予定であったが、領域が多岐にわたり、また問題が複雑でかつ状況の変化がはやく、なかなか体系的に考察することができなかった。今後は、自動運転技術のフィールドワーク研究という課題を手がかりにこの目標達成に向けた研究を進めていきたい。第三に、技術的発展が進むケアの領域と技術哲学の知見を結び付けるための考察を行った。2018年2月に「平成29年度精神医療倫理科研・技術哲学科研・合同研究会」を科研費基盤研究(C)「応用倫理学における精神医療倫理と合意形成」(課題番号15K02007、研究代表者屋良朝彦)と共催で東京で開催し、各メンバーが発表すると同時に、技術哲学とケアの接点について議論し、技術哲学の知見をさまざまな領域に適用する必要性が確認された。当初、emerging technologyについて社会的提言を取りまとめる予定にしていたが、人工知能学会が2017年2月に倫理指針を公開するなど学会レベルでの取り組みが進んでおり、目標を再設定する必要に迫られたため。社会的状況およびこれまでの研究成果などに鑑みて、本科研費はより理論的な問題の考察(たとえばAI時代における身体性の考察など)に目標を再設定することとした。また、当年度では技術哲学に関連した教育を調査することも計画されていた。これについては、金光がTheSociety for Philosophy and Technology 20thbiennialmeetingに参加した際に、インタビュー調査などを実施した。その結果、デザインの領域や企業活動の領域での技術哲学に関連した教育について考察する必要のあることが明らかになってきた。

第一に、技術の教養教育のあり方を検討した最終成果を検討するために、Association for Practical and Professional Ethicsの年次大会において「Engineering Ethics for Everyone」のタイトルで発表を行った。また、その内容について、平成30年度・技術哲学科研研究会においても検討した。その結果、現状の技術者倫理教育において扱っている諸問題(たとえば、技術が社会に及ぼす影響や専門家としての特別な責任などの問題)を理工系の学生以外にも教育する必要があること、それに加えて技術哲学的な知見(たとえば、技術と人間との関係に関する現象学的考察など)を教育内容に含める必要があることが確認された。平成30年度・技術哲学科研研究会は中央大学人文科学研究所「リアリティーの哲学」研究チームとの共催で実施され、技術哲学が実社会に対して有するリアリティーを考察する機会にもなった。平成29年度は以下の目標の達成を目指す。当初は、平成29年度に理論的考察で得られた哲学的視点と予備的考察で得られた知見をもとに、人工知能、ビックデータ技術などのemerging technologyのあるべき姿について、社会的提言の素案を作成する予定であったが、上記の通り、領域が多岐にわたり、また問題も複雑であるため、さらに理論的に検討を進めることとする。具体的には、人工知能の進歩によって専門家の仕事のあり方が変わるのかどうかを考察しながら、人工知能と専門家の知識について考察をして、国際学会で発表する予定である。また、同時に、自動運転技術などについて、フィールド研究を進めることにしたい。なお、年度末に国際シンポジウムを開催して研究成果を検討する予定であるが、研究の進展や予算残額などを見ながら実施方法について考えることにしたい。(2)技術哲学に関連した教育の調査平成29年度は、技術の教養教育を構築するため、現行の技術哲学に関連した教育について、調査する。具体的には、1オランダの三つの工科大学(デルフト工科大学、アイントホーフェン工科大学、トゥワンテ大学)が中心となって運営する4TU.Centre for Ethics and Technologyの動向、ならびにそれぞれの大学で実践されている教育、2VDI(ドイツ技術者協会)の動向、およびドレスデン工科大学やダルムシュタット工科大学などドイツの工科大学で実践されている教育、3中国や韓国の教育について調査する。それぞれ、大学が公開している情報の調査に加えて、国際学会や国際シンポジウムの場を利用して、教職員や学生へのインタビュー調査を実施する。また、技術の教養教育に資する技術哲学に関する書籍の出版を最終年度に目指し、その内容についても検討を進める。第一に、技術の教養教育のためのシラバス案を作成する。当初は30年度9月にシドニーで開催される4S学会でシラバス案を発表する予定であったが、emerging technologyについてさらに理論的考察を進める必要があり、目標を再設定せざるを得ない。
インテグリンによるシナプス伝達安定化機構の解析

小脳の抑制性介在ニューロンがプルキンエ細胞に形成するGABA性シナプスにおいて、プルキンエ細胞の脱分極によりGABA(A)受容体を介する応答が長時間増強することが報告されている。この脱分極依存性増強の誘導に細胞接着分子の一種であるインテグリンが関与することを示し、その分子機構を明らかにすることが本課題の当初の目的であった。本研究により、インテグリンを活性化させると、脱分極依存性増強の誘導が抑えられてしまうことが分かった。このインテグリン活性化による増強誘導を阻害する効果は、インテグリンα3およびβ1サブユニットに対する機能阻害抗体により消失した。また、インテグリンα3サブユニットをプルキンエ細胞に遺伝子導入して過剰発現させると、脱分極依存性増強が抑えられてしまうことが分かった。これらの結果から、インテグリンα3β1が脱分極依存性増強誘導を負に調節することが明らかになった。また、インテグリンはチロシンリン酸化酵素Srcを介して脱分極依存性増強を抑えることも分かった(Kawaguchi & Hirano, 2006)。さらに、神経活動によりプルキンエ細胞が脱分極すると同時にGABA(B)受容体が活性化すると、以後96時間以上にわたり脱分極依存性増強が起こらなくなることを見出した。この脱分極依存性増強の長期抑制は、MAPK活性に依存して新規にmRNAが合成されることで、インテグリンα3サブユニットのタンパク質量が増加することによると考えられる結果を得た。以上より、プルキンエ細胞上の抑制性シナプスにおける脱分極依存性増強はインテグリン/Srcにより負に調節されることが示されたとともに、あるパターンの神経活動によりインテグリンの量が長時間増加して、それが脱分極依存性増強の誘導を長時間抑制するというユニークな分子機構が明らかになった。
化学反応の動力学理論の総合化とその応用に向けての学際的研究

本研究は化学反応の動力学理論の新しい展開をめざして、各分担者が(1)気相素反応過程、(2)電子励起状態の緩和と反応動力学、(3)反応系の集団運動の動力学の3つの課題に属し、各課題についての研究を進めながら.課題間にまたがる問題を発堀することを目的として行われた。研究課題(1)では.反応性散乱を量子力学の第一原理から取扱う方法論の確立と計算機プログラムの開発が目標の一つであったが.それに成功し、幾つかの反応系に適用された。また.反応動力学の半古典理論を発展させる上で重要な問題である古典カオス運動の量子力学的意味付けの研究においてカオス領域の半古典量子化の新しい定式化を位相空間の半古典論に基づいて行なった。研究課題(2)では、レーザー場による反応系の波束の運動の制御が取り上げられ、分子内振動緩和の制御や赤外光による分子内異性化反応に適用された。また、光解離反応について幾人かの研究者が研究を行ない、abinitio分子軌道法によるポテンシャル面の計算および動力学の計算が行なわれた。更には、分子の超励起状態の動的拳動を取扱うためMCQDT法による研究などが展開された。研究課題(3)では、水溶液中の化学反応を取扱う上での基礎研究として水の集団運動の詳細な解析が行なわれた。また、溶液内反応の動力学も問題とされ、アセトニトリル溶媒中でのアントラセンとジメテルアニリンの光誘起電子移動反応や電子・イオン再結合反応の研究が行われた。更には、表面現象の動力学理論も展開された。本総合研究は、化学反応の動力学理論の新しい発展をめざして、背景の異なる研究者の共同の下、進められたが3年間に数多い成果をあげることができ、成功裏に終ったと思われる。本研究は、我国の反応動力学研究に重要な寄与をすることができたと確信している。本研究は化学反応の動力学理論の新しい展開をめざして,各分担者が(1)気相系反応過程,(2)電子励起状態の緩和と反応動力学,(3)反応系の集団運動の動力学の3つの課題に属し,各課題についての研究を進めながら,課題間にまたがる問題を発堀することを目的としている。本年度は本研究の初年度であるため,各課題での研究を中心とし,1月21日から1月23日までの3日間で全体会議(研究会)を開き,各課題での研究の現状についての討論をおこなった。研究課題(1)では,反応過程の量子力学的記述の重要性が強調され,変分法を用いた反応断面積の評価方法の開発が進行していることが報告された。また,課題(2)ではレ-ザ-場における化学反応の研究及びMCQDT法による励起状態の記述法についての研究の進展が報告された。更に,課題(3)では,水の集団運動と化学反応における役割り及び表面現象を調べる上で重要なSTMの機構についての興味深い結果が報告された。全体会議ではまた研究班以外の研究者にも参加をねがい,化学反応理論の中心的課題である分子の動力学の統計性について量子カオスの観点から研究報告,討論をおこなった。特に反応動力学理論の有力な方法である半古典理論を発展させる上で量子カオスの問題が重要な役割りを果し,この研究を進めることの重要性が強調された。

本研究では当該の実験研究者との共同を一つの目標としているが,今年度は,全体会議の際,並列しておこなわれていた実験研究者を中心とする総合研究班(液相化学反応への分子レベルからの新しいアプロ-チ代表者梶本興亜)と一部のセッションを重複させ,化学反応についての理論,実験の両側面からの課題について討論をおこなった。平成元年度に開始した本総合研究は2年目をむかえ、各課題の研究、すなわち、(1)気相素反応過程、(2)電子励起状態の緩和と反応動力学、(3)反応系の集団運動の研究において重要な成果をあげている。研究課題(1)では原子ー2原子分子系の反応性散乱や3原子分子系の高振動励起状態を量子力学によって計算するプログラムを完成させ、具体的な反応系への応用をおこなった。また、4原子以上を含む分子への拡張も検討されている。研究課題(2)では分子の超励起状態の取り扱いに進展が見られたと共に、光解離反応におけるポテンシャル面とスピン軌道相互作用の理論計算がおこなわれ、例えば、H_2O_2の光解離反応におけるOHの回転状態分布の異常性を説明する上での重要な情報が得られた。更に、研究課題(3)では水の集団運動を支配するポテンシャル面の解析がおこなわれ、各極小点間を結む反応経路が求められた。また、各課題を総合する課題として極性溶媒中での電子移動反応の動力学について研究がおこなわれ、分子のイオン化に伴なう溶媒の誘電緩和や分子内電子移動反応についての分子動力学計算がおこなわれた。これらの研究成果を交流し、新しい発展の方向を探るため1月20日から22日の3日間全体会議(研究会)を開催した。ここには、分担者はもちろん班外から実験研究者を招き活発な討論をおこなった。具体的なテ-マは(1)励起状態での電子移動反応、(2)クラスタ-の動力学、(3)有機分子集合体の電子物性と動力学などであった。平成元年度に始まった本総合研究は今年度、最終年を向えた。本研究は化学反応の動力学理論の新しい展開をめざして、各分担者が(1)気相素反応過程、(2)電子励起状態の緩和と反応動力学、(3)反応系の集団運動の動力学の3つのグル-プのいずれかに属し、グル-プ内での共同研究を進めると共に、課題間にまたがる研究討論を通じて新しい問題を発堀することを目的として行なわれた。今年度は最終年に当るため、各分担者、グル-プの研究を過去2年間に引き続いて押し進めると共に、平成4年2月5日7日の3日間、全体会議(研究会)を開き、各分担者の研究成果の報告と今後の課題についての討論を行なった。今年度の研究成果としては、グル-プ(1)における反応性散乱を厳密に取扱う方法の確立、位相空間半古典論によりカオス運動の量子化、(2)のグル-プにおけるレ-ザ-場による反応制御についての理論的研究、光解離反応のポテンシャル面と動力学の計算、更には、グル-プ(3)における光誘起電子移動反応やジラジカル反応中間体の系間交差などの溶液内反応の分子動力学法による研究などをあげることができる。全体会議では班員はもとより班外の理論、実験の研究者を招き、本総合研究の成果について討論すると共に、液体論など今後反応動力学理論を前進させる諸領域の問題について活発な討論を行なった。本総合研究を終えるに当り、3年間の各分担者の精力な研究と度重なる研究討論によって本研究が掲げた目標は大体達成され、我国における反応動力学理論の前進に本研究が寄与することができたと自負している。
シリコン基板上への高スピン偏極強磁性薄膜の創製とスピントロニクスデバイスへの展開

NixFe4-xNについて、昨年度の研究においてx = 3にて高い負のスピン分極率(-0.86)が第一原理計算から予想された。また、固体Fe、Niと高周波プラズマN2の同時供給による分子線エピタキシー(MBE)法により、SrTiO3(001)基板上にエピタキシャル成長したNi3FeN薄膜ではキュリー温度が266 Kとなり、粉末試料の報告例とよく一致した。一方でこれは、反応性スパッタ法で作製されたNi3FeN薄膜における、室温で6%の正の異方性磁気抵抗(AMR)効果の観測報告例とは相反する実験結果である。そこで、MBE法により作製したエピタキシャルNiFe3NおよびNi3FeN薄膜のAMR効果を測定し、その発現温度と符号を検証した。膜厚50 nmのNiFe3NおよびNi3FeN薄膜を、[100]が長手方向の幅0.2 mmのホールバー形状に加工し、測定温度5-300 Kの範囲で、外部磁場30 kOe、直流電流0.2 mAのもとでAMR効果を測定した。結果、Ni3FeN薄膜の室温におけるAMR比はほぼ0であり、スパッタ膜の報告とは異なる結果となった。また、双方の試料で広い温度範囲で負のAMR効果が観測された。室温における大きな正のAMR効果は、Ni3Feの特徴と一致することから、過去の報告例のNi3FeN薄膜については、N抜けが示唆される。Kokadoらの理論によれば、負のAMR効果はs↑→d↑またはs↓→d↓のs-d散乱機構で説明される。第一原理計算の結果、NiFe3NおよびNi3FeNのフェルミ準位における状態密度は3d少数スピンが支配的であるため、これらの負のAMR効果はs↓→d↓の散乱機構に起因する。したがって、NiFe3NとNi3FeNについても、Fe4Nと同様に少数スピン伝導が優勢であり、シリコンとの格子不整合率が小さい少数スピン伝導強磁性体材料を新たに発見した。28年度が最終年度であるため、記入しない。Si(001)と格子整合する新たなスピントロニクス応用材料として、CoxFe4-xNとCoxMn4-xNに注目している。本年度は、分子線エピタキシー(MBE)法により、SrTiO3(001)基板上に高品質なCoxFe4-xNおよびCoxMn4-xN薄膜の作製を試み、それらの基礎物性を評価した。MBE法によりエピタキシャル成長したFe4N、CoFe3N、Co3FeN薄膜に対し、メスバウアー測定を行った結果、原子配列の不規則性の存在が示唆された。X線回折(XRD)測定から得られた基本反射及び規則反射の回折強度比から求めた原子配列の規則度も、中程度の値となった。大きなスピン分極率が期待される、規則度が高いCoxFe4-xN薄膜を作製するためには、Nの供給量の調整やポストアニールの導入等による成長条件の改善が必要と判明した。さらに、MBE法により成長したCoxMn4-xN薄膜の反射高速電子線回折およびXRD測定の結果から、Mn4NやCo4Nに近い組成の試料では高品質なCoxMn4-xN薄膜のエピタキシャル成長に成功したが、Mn4NとCo4Nの中間の組成付近では結晶性が悪化することがわかった。いずれの試料も膜面内方向の格子定数(a)が面直方向の格子定数(c)よりも大きくなり、膜面内方向に引張り歪みが生じた(c/a=0.980.99)。磁化曲線の測定から、x<1.0の試料では垂直磁気異方性(PMA)が発現する一方で、x>1.0の試料は面内磁化膜になることがわかった。xに対する飽和磁化(MS)の変化の傾向は、実験と第一原理計算でおおむね一致した。しかし、MSの温度依存性の測定結果から、膜中に不均一な磁気構造の存在が示唆された。Mn4NとCo4Nの混晶化の確認等を行ない、磁気構造の不均一性の起源の解明が必要と考えられる。シリコン基板上への単結晶スピントロニクスデバイスの実現に向けて、Si(001)基板との格子不整合率が小さい絶縁体基板上にFe4N薄膜をエピタキシャル成長し、その結晶性を評価した。これまでに報告例があるMgO(001)、SrTiO3(STO)(001)基板に加えて、新たにMgAl2O4(MAO)(001)、CaF2(001)基板上への、分子線エピタキシー(MBE)法によるFe4N薄膜の結晶成長を試みた。成長温度を変えて作製し、成長条件を最適化した結果、MgO、STO、MAO基板上には高品質なFe4N薄膜の作製に成功した。一方で、CaF2基板上ではFe4Nとの小さな格子不整合率(-1.8%)にも関わらず、多結晶が混在した膜しか実現できなかった。したがって、シリコン基板上にFe4N薄膜を結晶成長するための緩衝層材料としては、CaF2は相応しくないことが明らかとなった。

Ni3FeNについて、フェルミ準位における大きな負のスピン分極率(-0.86)が第一原理計算から予想されたため、STO(001)基板上にMBE法によりNixFe4-xN(0≦x≦4)薄膜を結晶成長し、基礎的な磁気物性を評価した。成長温度を変えて作製した結果、Niリッチ組成では高温で窒素抜けが生じやすいことがわかった。低温での飽和磁化の値は、Ni4N以外については第一原理計算の予想と良く一致した。Ni4Nは常磁性体となった。Ni3FeNのキュリー温度は266 Kとなり、室温を下回ることが明らかとなった。Ni3FeNのキュリー温度については、室温以上と室温以下の両方の報告例が存在するが、本研究は後者の結果と値も良く一致した。垂直磁気異方性を有する正方晶Mn4Nの磁気構造について第一原理計算を用いて検討した結果、これまで報告されている磁気構造とは異なる構造が新たに示唆された。年度当初に作成した研究実施計画に沿って研究を遂行し、一定の成果が得られたため。NixFe4-xNについて、昨年度の研究においてx = 3にて高い負のスピン分極率(-0.86)が第一原理計算から予想された。また、固体Fe、Niと高周波プラズマN2の同時供給による分子線エピタキシー(MBE)法により、SrTiO3(001)基板上にエピタキシャル成長したNi3FeN薄膜ではキュリー温度が266 Kとなり、粉末試料の報告例とよく一致した。一方でこれは、反応性スパッタ法で作製されたNi3FeN薄膜における、室温で6%の正の異方性磁気抵抗(AMR)効果の観測報告例とは相反する実験結果である。そこで、MBE法により作製したエピタキシャルNiFe3NおよびNi3FeN薄膜のAMR効果を測定し、その発現温度と符号を検証した。膜厚50 nmのNiFe3NおよびNi3FeN薄膜を、[100]が長手方向の幅0.2 mmのホールバー形状に加工し、測定温度5-300 Kの範囲で、外部磁場30 kOe、直流電流0.2 mAのもとでAMR効果を測定した。結果、Ni3FeN薄膜の室温におけるAMR比はほぼ0であり、スパッタ膜の報告とは異なる結果となった。また、双方の試料で広い温度範囲で負のAMR効果が観測された。室温における大きな正のAMR効果は、Ni3Feの特徴と一致することから、過去の報告例のNi3FeN薄膜については、N抜けが示唆される。Kokadoらの理論によれば、負のAMR効果はs↑→d↑またはs↓→d↓のs-d散乱機構で説明される。第一原理計算の結果、NiFe3NおよびNi3FeNのフェルミ準位における状態密度は3d少数スピンが支配的であるため、これらの負のAMR効果はs↓→d↓の散乱機構に起因する。したがって、NiFe3NとNi3FeNについても、Fe4Nと同様に少数スピン伝導が優勢であり、シリコンとの格子不整合率が小さい少数スピン伝導強磁性体材料を新たに発見した。本年度に行った一連の物性評価により、CoxFe4-xNおよびCoxMn4-xN薄膜の結晶性及び磁気特性についての課題が明らかとなった。また、Si基板上への展開に向けた、Si/絶縁体ヘテロ構造の作製に関する大きな進捗は得られなかった。シリコン基板上に単結晶絶縁体を成長し、その上に単結晶強磁性窒化物を成長することで、シリコン基板上へのスピントロニクスデバイスへの足掛かりとする。絶縁体材料としては、STOまたはMAOが有力と考える。Ni2Fe2Nについて、一軸磁気異方性の発現が第一原理計算から予想されたため、実際に薄膜を作製し、磁気物性を評価する。新たな試みとして、Fe4NとMn4Nのハイブリット構造の作製を試み、Fe4Nを垂直磁化膜にする。28年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、CoxFe4-xNおよびCoxMn4-xN薄膜の作製条件の最適化を行い、原子配列の規則度および磁気特性の向上を行う。
アルゴリズム的グラフマイナー理論

本年度は,主にセパレイターを研究した.1970年代にLIPTON-TARJANによって導入された平面グラフのセパレイターは,その後,グラフアルゴリズム分野の強力なツールとなった.例えば,平面ネットワーク上の最短パス問題などは,セパレイターの性質によるところが大きい全てのグラフがセパレイターを持つとは限らない,例えば,Expanderグラフや,密なグラフなどは,セパレイターがないことが知られている.したがってセパレイターが存在するグラフ族はなにか?という問題が,過去30年間調べられている.そして近年になって,最終的には,マイナーに関して閉じているグラフ族がセパレイターをもつある種の「限界」のグラフ族だと結論付けられているマイナーに関して閉じているグラフ族に関しては,Alon-Seymour-Thomasによる有名な結果(J.AMS&STOC'90)が知られている.彼らは,その論文の中で,具体的なセパレイターのサイズを予想した.この予想は,過去20年間でもセパレイターに関して最も注目された予想であり,いくつもの部分的結果が発表されてきた本研究では,そのタイトルの通り,「アルゴリズム的グラフマイナー理論」の研究を行っている.グラフマイナー理論は,グラフアルゴリズムの設計において非常に強力なツールとなり得る可能性が長年指摘されてきたが,グラフマイナー理論は極めて難解であるため,着手すらされていない状況が続いてきた.実際,500ページのも及ぶ膨大な証明は,離散数学を含め,多くの数学的知識が必要となってくるため,現在のところ,全世界で10人程度の専門家のみの貢献によって発展した理論である.また,この数学的に難解な理論のアルゴリズム的応用は,2005年までは全くなされてこなかった.申請者は,海外のグラフアルゴリズム研究者とともに「アルゴリズム的グラフマイナー」プログラムを立ち上げ,その中心的人物としてプログラムを遂行中である.このプログラムは,マイナー操作に関して閉じているグラフに対する高速アルゴリズムの統一的な開発を目指す世界規模のプロジェクトであり,その動向は全世界の研究者の注目を集めている.そのいくつかの結果は,例えばSODA'09・'10,STOC'09などで発表されており,特に点素パスの研究分野から既に大きな反響を得ている.このプログラムは,純粋数学,理論計算機科学を巻き込む大きな流れを形成するプロジェクトとして当該分野の画期となり得るものであり,長期にわたってアルゴリズム分野に大きな影響を与える理論形成が期待されている.現在発展途上の理論であり,今後5年間は継続研究を行う予定である.本年度は,主にセパレイターを研究した.1970年代にLIPTON-TARJANによって導入された平面グラフのセパレイターは,その後,グラフアルゴリズム分野の強力なツールとなった.例えば,平面ネットワーク上の最短パス問題などは,セパレイターの性質によるところが大きい全てのグラフがセパレイターを持つとは限らない,例えば,Expanderグラフや,密なグラフなどは,セパレイターがないことが知られている.したがってセパレイターが存在するグラフ族はなにか?という問題が,過去30年間調べられている.そして近年になって,最終的には,マイナーに関して閉じているグラフ族がセパレイターをもつある種の「限界」のグラフ族だと結論付けられているマイナーに関して閉じているグラフ族に関しては,Alon-Seymour-Thomasによる有名な結果(J.AMS&STOC'90)が知られている.彼らは,その論文の中で,具体的なセパレイターのサイズを予想した.この予想は,過去20年間でもセパレイターに関して最も注目された予想であり,いくつもの部分的結果が発表されてきた
フザリウム病原菌の2種の転写制御因子によって制御される病原性遺伝子群の網羅的同定

メロンつる割病菌(Fusarium oxysporum f.sp.melonis)の植物感染と胞子形成にそれぞれ不可欠な2種の転写制御因子について、以下の研究を実施した。1.植物感染に不可欠な転写制御因子Fow2およびFow3によって制御される遺伝子の同定野生株に比べfow2変異株またはfow3変異株で発現レベルが低下した遺伝子を含むcDNAサブトラクションライブラリーを作製した。これらライブラリーから、それぞれの変異株で発現レベルが顕著に低下したクローンを選抜し、Fow2が正に制御する6遺伝子を同定した。これら遺伝子について、遺伝子破壊によって病原性における機能を解析し、病原性に関与するVRF2-1を同定した。また、FOW2をコードするBACクローンの構造と機能を解析し、VRF2-1がFOW2と連鎖して存在すること、このクローンにはVRF2-1以外にもFow2によって制御される遺伝子が存在することを見出した。また、データベース相同性解析、PCR解析などによって、FOW2相同遺伝子が子のう菌または不完全子のう菌に広く分布することを見出し、植物病原菌に共通な病原性制御遺伝子であることを示唆した。さらに、fow2変異株の前接種がメロンつる割病の発病を顕著に抑止すること、すなわち本変異株が生物防除活性を有することを見出した。2.胞子形成に不可欠な転写制御因子Ren1およびFoStuAによって制御される遺伝子の同定病原性の重要な要素のひとつである胞子形成に不可欠な2つの転写制御因子(Ren1およびFoStuA)を同定した。さらに、胞子形成時のEST解析によって同定した496個の遺伝子について野生株、ren1変異株およびfostuA変異株における発現レベルをリアルタイムRT-PCR法によって比較し、Ren1が制御する35遺伝子、FoStuAが制御する3遺伝子を同定した。先に研究代表者らは、Fusarium oxysporum病原菌のうちメロンつる割病菌(F.oxysporum f.sp.melonis)から、病原性に不可欠な転写制御因子をコードすると推定される2遺伝子(FOW2およびFOW3)を同定した。本研究の目的は、両遺伝子の産物が転写制御因子であることを確認するとともに、両遺伝子によって制御される病原性関連遺伝子群をcDNAサブトラクション法によって同定することである。本年度の成果を以下に要約する。Fow2またはFow3と緑色蛍光タンパク質(GFP)との融合タンパク質発現ベクターを作製し、野生株に導入した。導入株におけるGFP蛍光の細胞内局在性を観察したところ、どちらの融合タンパク質も核に局在することが明らかとなり、両タンパク質が転写制御因子であることがさらに確認された。効率的にcDNAサブトラクションを行うためには、両遺伝子が比較的高発現する培養条件を選定する必要がある。そこで、各種培地で培養した場合の両遺伝子の発現レベルを比較した。その結果、両遺伝子はほとんどの培地で低レベルながらも恒常的に発現することが明らかとなった。そこで、効率よくmRNAを調製することができるジャガイモ煎汁培地を用いることにした。3.cDNAサブトラクションライブラリーの作製先に研究代表者らは、Fusarium oxysporum病原菌のうちメロンつる割病菌(F.oxysporum f.sp.melonis)から、病原性に不可欠な転写制御因子をコードする2つの遺伝子(FOW2およびFOW3)を同定した。本研究の目的は、これら遺伝子によって制御される病原性関連遺伝子群をcDNAサブトラクション法によって同定することである。これまでの成果を以下に要約する。1.FOW2およびFOW3の発現様式と遺伝子産物の細胞内局在性各種培地で培養した場合の両遺伝子の発現レベルを比較したところ、両遺伝子はほとんどの培地で低レベルながらも恒常的に発現することが明らかとなった。

Fow2またはFow3と緑色蛍光タンパク質(GFP)との融合タンパク質発現ベクターを野生株に導入したところ、融合タンパク質が核に局在することが明らかとなり、両タンパク質が転写制御因子であることがさらに確認された。2.Fow2によって制御される遺伝子の選抜野生株と比較してfow2変異株で発現が低下した遺伝子のcDNAクローンを選抜するために、PCR-Selected cDNA Subtraction Kit(クロンテック社)を用いて、野生株cDNAからfow2変異株のcDNAをサブストラクトしたライブラリーを作製した。分離した1054個のcDNAクローンについて、野生株とfow2変異株のmRNAをプローブとしてcDNAドットブロット解析を行い、変異株で発現レベルが低下している96クローンを1次選抜した。さらに、これら96クローンについて同様にcDNAドットブロット解析を行い、28クローンを2次選抜した。現在、これらクローンについて遺伝子破壊株を作出し、病原性における機能の解析を進めている。先に、メロンつる割病菌(Fusarium oxysporum f.sp.melonis)から、病原性に不可欠な2つの転写制御因子(Fow2およびFow3)を同定した。昨年度までに、cDNAサブトラクション法を用いて、野性株に比べfow2変異株またはfow3変異株で発現レベルが低下したクローンを選抜した。本年度は、Fow2によって制御される候補クローンに焦点を絞り、以下の研究を実施した。1.Fow2によって制御される遺伝子の選抜選抜クローンの野生株とfow2変異株における発現レベルをcDNAドットブロットディファレンシャル解析、RNAゲルブロット解析によって比較し、変異株で顕著に発現レベルが低下した6クローンを同定した。同定クローンのデータベース相同性検索によって、どれも新規な病原性関連遺伝子であることが示唆された。2.Fow2によって制御されるVRF2-1遺伝子の同定6クローンのうち6D2の遺伝子破壊株を作出し、その病原性を検定したところ、破壊株接種苗では、発病時期の遅延と初期病徴の軽減が観察された。したがって、6D2は効果は大きくないものの病原性に関与することが明らかとなり、この遺伝子をVRF2-1と命名した。fow2変異株は完全に病原性を失うことから、VRF2-1はFow2が制御する複数の病原性遺伝子のひとつであることが示唆された。3.胞子形成制御因子Ren1によって制御される遺伝子の選抜最近、病原性の重要な要素のひとつである胞子形成に不可欠な2つの転写制御因子(Ren1およびFoStuA)を同定した。そこで、Ren1によって制御される遺伝子群の探索を行った。胞子形成時のEST解析によって同定した496個の遺伝子の野生株とren1変異株における発現レベルをリアルタイムRT-PCR法によって比較し、変異株で顕著に発現レベルが低下した23遺伝子を同定した。
政治構造変動と圧力団体、政策ネットワーク、市民社会の変容に関する比較実証研究

本研究は、日本における政権変動、政策パラダイムの変化といった一連の政治変動が、どのような衝撃を、政策過程や市民社会に与えるかを、複数レベルの調査を行い検証しようとする。政治構造が実質的に変化したとすれば、最初に中央政府や政党と緊密な関係を有し利益の確保に努力する圧力団体の態度に変容が生じ、それとともにアクター間の政策ネットワークが変容し、さらに分権改革とともに地方政府や草の根の市民社会に波及すると予想される。本研究は順次、圧力団体、政策ネットワーク、地方政府・市民社会を体系的に調査し、圧力団体、政策ネットワーク、市民社会の3レベルから日本政治の構造変動と政治・社会関係の変容を比較政治的に解明することを目的とする。これまでの仮説と予測される結果から、意義を述べると、1)3次の圧力団体調査からは、政党の勢力配置など政治変動の社会への主導性、つまり政権政党交代の大きなインパクトが示唆されている。2)政策ネットワーク調査からは、自民党優位体制下で比較政治的にみた日本のアクター関係の「少数固定性」が顕著であったが、2009年以後の新体制において、アクターのシフト、流動化が予想される。ネットワーク形も労働やNPOセクターへの拡大など構造変化も予測される。3)市民社会組織・地方政府調査から、それがどの程度、全国的に地方レベルまで浸透したかが確認される。初年度は、研究分担を決定し、国際的な視野と既存データの体系的な検討から、調査のための仮説群を設定しようとする。国際的には「一党優位政党制以後」という視角から、またこれまでに行った13カ国市民社会比較の観点から検討する。本研究は途中で中止(Sの認定により)されたため、こうした作業を行う準備作業を進めたに留まった。メンバーの役割を確定し、一部の研究資料を購入し、仮説検討のための資料を印刷することに費やされた。
フロ-サイトメトリ-による家蚕細胞の細胞周期と老化現象の解析

フロ-サイトメトリ-によって、核内DNA量を論ずる場合には、Cという量的単位を用いる。すなわち、一倍体細胞に含まれるDNA量をCとし、そのDNA量の倍加に従って、2C、4C、8C・・・・という表現を用いる。1個の細胞は、分裂後休止期(G_1期)→DNA合成期(S期)→分裂前休止期(G_2期)→分裂期(M期)という細胞周期(セルサイクル)を経て、2個の娘細胞分裂する。この分裂した2個の娘細胞のそれぞれが、分裂後休止期(G_1期)になって同様のサイクルを繰り返す。このサイクルをDNA量から見てみると、2C細胞(G_1期)→24C細胞(S期)→4C細胞(M期)という変化を経て、2個の2C細胞(G_1期)に変化する。家蚕胚子の発育に伴うセルサイクルの変化を追究中に、8Cという倍数性細胞が反転完了期(ST22)の頃より出現し、その蓄積量は胚子発育に伴い増加することを発見した。細胞は一般にこのサイクルを有限回繰り返した後、その分裂能を失った細胞集団へと移行し、この集団が8Cなどの倍数性細胞へと変化するといわれている。この現象は、細胞加齢(cellular aging)と呼ばれている。家蚕胚子における8C細胞の出現は、1)細胞加齢の現象の結果なのであろうか、それとも、2)核が倍数化した特定の組織細胞(絹糸腺など)の出現の結果なのであろうか。胚子の前部、中部、後部のいずれにおいても、かなりの量の8C細胞が認められたことから、この8C細胞の出現は、胚子の体内に局在した特定の組織細胞の倍数化によるものではないように思われる。また、8C細胞の出現時期が、ちょうど、蟻蚕の体を目指して複雑な形づくりが積極的に行われる反転完了期(ST22)であることを考えると、8C細胞の出現は、細胞加齢の現象の結果である可能性が大きいように思われた。
メタボリックシンドロームと気道アレルギー疾患：PPARγによる新規治療の開発

本研究は、メタボリックシンドロームのマスターレギュレーターとして重要な役割を演じている核内レセプターPPAR (Peroxisome Proliferator-Activated Receptors)の気道アレルギー疾患発症に与える影響について検討し、PPARを介した炎症制御による新たな気道アレルギー疾患の治療戦略を目指すことを目的としている。著明な好酸球集積を伴う好酸球性副鼻腔炎は難治性、易再発性でありステロイド薬が第一選択として使用されているが新たな治療アプローチが求められている。今回好酸球生副鼻腔炎の鼻茸から得た抽出液による好酸球遊走能をTAXIScanによりリアルタイムで好酸球の水平方向の細胞移動をCCDカメラで記録解析した。さらに好酸球をPPARγのアゴニスト(Ciglitazone)で前処理し好酸球遊走活性が抑制されるか検討した。コントロールに比較し好酸球性副鼻腔炎から得た鼻茸抽出液による好酸球遊走能は増加していた。さらにPPARγのアゴニストは好酸球性副鼻腔炎の鼻茸抽出液による好酸球性遊走活性を濃度依存性に有意に抑制した。以上の結果からTAXIScanによる好酸球性副鼻腔炎における好酸球遊走能の測定は少量のサンプルから可能であり治療の個別化を可能にする方法と考えられた。またPPARγが好酸球性副鼻腔炎における好酸球遊走能を抑制したことからPPARγのアゴニストが新たな上気道アレルギー疾患の治療戦略の一つとなる可能性が示唆された。鼻茸や鼻汁などの臨床検体の採取にはある程度制限があること。今後リアルタイム細胞動態解析装置(TAXIscan)を用い好酸球性副鼻腔炎の鼻茸抽出液やアレルギー性鼻炎の鼻汁を検体としPPARのアゴニストの好酸球遊走能への抑制作用を検討する予定である。以前購入した抗体、ELISAキット、試薬が存在し新規に購入する試薬が減少したため。実験の遅れもあり試薬の購入も遅れているため。委託測定が今回行われなかったため。前年度行えなかった委託測定を行う。試薬新規購入予定。学会旅費も使用する予定。
局部床義歯支台歯の質的違いがLife spanに及ぼす影響

局部床義歯支台歯の質的違いがLife spanに及ぼす影響を明らかにすることを目的として,Life spanに与える多因子の相互作用効果を明確にするために,局部床義歯支台歯を対象として,生活歯76歯,失活処理歯69歯に分け,28項目にわたる臨床診査を行なった.分析は義歯使用年数を従属変数とし,各臨床診査パラメータを独立変数として重回帰分析を行ない次の結果を得た.1.生活歯と失活処理歯ではLife spanに影響を与える因子が異なっていた.2.生活歯は咬合様式,対顎補綴物の種類,口腔清掃回数,義歯清掃回数など咬合に関わるもの,Plaque controlの関わるものなど一口腔単位での評価項目が影響の強い因子となっていた.3.失活処理歯は総残存歯数,Eichnerの分類など哈合支持に関するもの,レストの形態など補綴学的要因に関するもの,Pocket depth,Plaque Index,CPITNなど歯周疾患に関するものと多岐にわたり,一口腔単位の評価項目のみならず,当核歯の評価項目が影響の強い因子となっていた.以上のことから,局部床義歯支台歯のLife spanは,生活歯支台歯と失活処理歯支台歯では異なり,特に失活処理歯は,生活歯に比較して支台歯選択時により詳細な診査が必要で,また局部床義歯台歯の設計において,レストの形態および数,すなわち鉤間線など力学的な構成への配慮が重要であることが明かとなった.今後はさらに因子を絞り,局部床義歯予後推定の一助となるものを検討したい.局部床義歯支台歯の質的違いがLife spanに及ぼす影響を明らかにすることを目的として,Life spanに与える多因子の相互作用効果を明確にするために,局部床義歯支台歯を対象として,生活歯76歯,失活処理歯69歯に分け,28項目にわたる臨床診査を行なった.分析は義歯使用年数を従属変数とし,各臨床診査パラメータを独立変数として重回帰分析を行ない次の結果を得た.1.生活歯と失活処理歯ではLife spanに影響を与える因子が異なっていた.2.生活歯は咬合様式,対顎補綴物の種類,口腔清掃回数,義歯清掃回数など咬合に関わるもの,Plaque controlの関わるものなど一口腔単位での評価項目が影響の強い因子となっていた.3.失活処理歯は総残存歯数,Eichnerの分類など哈合支持に関するもの,レストの形態など補綴学的要因に関するもの,Pocket depth,Plaque Index,CPITNなど歯周疾患に関するものと多岐にわたり,一口腔単位の評価項目のみならず,当核歯の評価項目が影響の強い因子となっていた.以上のことから,局部床義歯支台歯のLife spanは,生活歯支台歯と失活処理歯支台歯では異なり,特に失活処理歯は,生活歯に比較して支台歯選択時により詳細な診査が必要で,また局部床義歯台歯の設計において,レストの形態および数,すなわち鉤間線など力学的な構成への配慮が重要であることが明かとなった.今後はさらに因子を絞り,局部床義歯予後推定の一助となるものを検討したい.
再生医工学による心臓弁膜組織の開発と臨床応用

先天性心疾患に対する外科領域において、肺内肺動脈弁の構築,再建が必要な症例は多い(ファロー四徴症、肺動脈閉鎖症、等)。現在使用されているのは、異種心膜弁あるいは自己心膜弁等であるが、それぞれ問題点を有している。異種心膜は表面に内皮化がおこらず、さらに間質の石灰化、高価格、等に問題が残っている。さらに生きた細胞が存在しないため成長の可能性は皆無である。自己心膜に関しては供給に限界があり、十分な量が確保できないことが多い。本研究の目的は、組織工学の手法によりヒト血管壁細胞を用いて臨床応用可能な人工肺動脈弁組織を作成し、上記の補填材料の問題点を解決することであった。ヒト細胞を用いたこの分野での研究は過去になく、ヒト細胞の生分解性ポリマーへの接着、ポリマー上での分裂増殖能の研究は不可欠と思われた。<in vivo実験>すでに動物実験による至適ポリマー、至適細胞数、至適組織裁断法の探究及び選定を終了した。実験動物として子犬を用い、大腿部の静脈片を採取し、そこから自己血管壁細胞の単離、培養を開始した。十分な細胞数が得られれば、生分解性ポリマーの導管(7X10mm)に播種し一週間のポリマー上での培養を継続した。一週間後に細胞を採取した同一動物を全身麻酔下に左開胸し、体外循環をもちいて肺動脈弁を置換した。コントロール実験として組織断片を播種しないポリマーシートのみの移植も行った。移植3-12ヶ月後に作成された組織に対して生化学的、生力学的、免疫組織学的検討を行った。生化学検査として、組織中コラーゲン、エラスチン、カルシウム濃度の測定を行い、インストロン張力検査機を用いて作成された組織の最大張力を測定し自己の同じ部位の組織と比較検討した。組織学的には免疫染色の手法を用いて内皮細胞の指標である第八因子を染色すると共に細胞間隙の間質蛋白質を染色し自己組織と比較検討した.同種細胞(allogenic)は拒絶反応の因子を排除できないため、細胞は全て自己(autologous)細胞を用いた。<ヒト細胞のin vitro実験>ヒト血管壁より採取した平滑筋細胞、線維芽細胞、中皮細胞を用いてポリマー上での増殖能、ポリマーへの接着性、成長因子の影響等の分子生物学的研究をin vitroで行った。現在は、幹細胞を用いる方法も同時に研究中である。<in vivo実験>すでに動物実験による至適ポリマー、至適細胞数、至適組織裁断法の探究及び選定はほぼ終了している。実験動物として子犬を用い、大腿部の静脈片を採取し、そこから自己血管壁細胞の単離、培養を開始する。十分な細胞数が得られれば、生分解性ポリマーの導管(7X 10mm)に播種し一週間のポリマー上での培養を継続する。一週間後に細胞を採取した同一動物を全身麻酔下に左開胸し、体外循環をもちいて肺動脈弁を置換する。コントロール実験として組織断片を播種しないポリマーシートのみの移植も行う。

移植3-12ヶ月後に作成された組織に対して生化学的、生力学的、免疫組織学的検討を行う。生化学検査として、組織中コラーゲン、エラスチン、カルシウム濃度の測定を行い、インストロン張力検査機を用いて作成された組織の最大張力を測定し自己の同じ部位の組織と比較検討する。組織学的には免疫染色の手法を用いて内皮細胞の指標である第八因子を染色すると共に細胞間隙の間質蛋白質を染色し自己組織と比較検討する。同種細胞(allogenic)は拒絶反応の因子を排除できないため、細胞は全て自己(autologous)細胞を用いる。ヒト血管壁より採取した平滑筋細胞、線維芽細胞、中皮細胞を用いてポリマー上での増殖能、ポリマーへの接着性、成長因子の影響等の分子生物学的研究をin vitroで行う。幹細胞を用いる方法も同時に研究中である。先天性心疾患に対する外科領域において、肺内肺動脈弁の構築、再建が必要な症例は多い(ファロー四徴症、肺動脈閉鎖症、等)。現在使用されているのは、異種心膜弁あるいは自己心膜弁等であるが、それぞれ問題点を有している。異種心膜は表面に内皮化がおこらず、さらに間質の石灰化、高価格、等に問題が残っている。さらに生きた細胞が存在しないため成長の可能性は皆無である。自己心膜に関しては供給に限界があり、十分な量が確保できないことが多い。本研究の目的は、組織工学の手法によりヒト血管壁細胞を用いて臨床応用可能な人工肺動脈弁組織を作成し、上記の補填材料の問題点を解決することであった。ヒト細胞を用いたこの分野での研究は過去になく、ヒト細胞の生分解性ポリマーへの接着、ポリマー上での分裂増殖能の研究は不可欠と思われた。<in vivo実験>すでに動物実験による至適ポリマー、至適細胞数、至適組織裁断法の探究及び選定を終了した。。実験動物として子犬を用い、大腿部の静脈片を採取し、そこから自己血管壁細胞の単離、培養を開始した。十分な細胞数が得られれば、生分解性ポリマーの導管(7X10mm)に播種し一週間のポリマー上での培養を継続した。一週間後に細胞を採取した同一動物を全身麻酔下に左開胸し、体外循環をもちいて肺動脈弁を置換した。コントロール実験として組織断片を播種しないポリマーシートのみの移植も行った。移植3-12ヶ月後に作成された組織に対して生化学的、生力学的、免疫組織学的検討を行った。生化学検査として、組織中コラーゲン、エラスチン、カルシウム濃度の測定を行い、インストロン張力検査機を用いて作成された組織の最大張力を測定し自己の同じ部位の組織と比較検討した。組織学的には免疫染色の手法を用いて内皮細胞の指標である第八因子を染色すると共に細胞間隙の間質蛋白質を染色し自己組織と比較検討した。同種細胞(allogenic)は拒絶反応の因子を排除できないため、細胞は全て自己(autologous)細胞を用いた。<ヒト細胞のin vitro実験>ヒト血管壁より採取した平滑筋細胞、線維芽細胞、中皮細胞を用いてポリマー上での増殖能、ポリマーへの接着性、成長因子の影響等の分子生物学的研究をin vitroで行った。