hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
魚類胚の凍結保存技術開発に関する研究

本研究では、絶滅の危機にある魚類の保全や貴重な魚種の遺伝子の保存・有効利用を最終目的として、魚類胚の凍結保存技術の確立を目指す。凍結保護物質浸漬条件の開発に加え、生物学的手法やアルギン酸ナトリウムのマイクロカプセル、凍結保護物質のマイクロインジェクション、液体窒素・液化冷媒を用いた急速凍結による凍結保存条件を検討する。本年度(平成25年4月平成25年9月)では、モデル魚種のシロギス(海産魚)を用いて卵膜の凍結保護剤透過性の向上を目指すため、超音波ソニケーションによる凍結保護物質の浸透促進効果を検討した。その結果、13分間で37.5W/cm2の超音波ソニケーション処理を施したシロギス受精卵(体節期胚)内の凍結保護物質濃度が、ソニケーションを行わなかった対象区に比べて、10%DMSO処理区で19.4%、20%DMSO処理区で31.7%、30%DMSO処理区で112.5%まで有意に増加した。さらに、前処理として受精卵を20分間10%DMSOに浸漬した後に20%DMSOで3分間超音波ソニケーションを行ったところ、受精卵は高い生存率を維持しながらも前処理を行わなかった区に比べて約40%のDMSO浸透の増加が確認された。また、尾鰭伸長期の胚を用いた同様の実験では、さらに高い効果が得られた。以上の結果から、超音波ソニケーションにより魚卵の膜透過性が向上し、凍結保護物質の浸透が促進されることが判明した。これらの結果は今後、凍結保存の専門科学雑誌Cryobiologyに投稿する予定である。最初に挙げられた課題について確実に成果を上げていることと、本研究の成果を学術論文および学会発表にて公開しているから。現時点で特に推進方策の変更が必要はないと判断しているので、概ね当初計画の通りで実施する予定。2年間の研究期間で、最新の知見と技術を導入して凍結保護物質浸漬条件の開発に加え、生物学的手法やSodium Alginateマイクロカプセル、凍結保護物質のマイクロインジェクション、液体窒素・液化冷媒(フロン)・プログラムフリーザーによる急速凍結などを検討する予定である。本年度(平成23年9月平成24年3月)については、実験材料に用いるシロギスの受精卵・胚の物理的(電気パルス)と化学的(CaCl_2、MgCl_2など)な処理が卵膜の透過性に及ぼす影響を調べた。生体細胞を凍結保存する際、細胞の機能や生残率を高く維持するため、凍結する前にその細胞に凍結保護物質を浸漬させることが必要不可欠である。一方、現在使われている凍結保護物質の殆どは生体への毒性が強いため、凍結・解凍した試料に含まれる有毒な凍結保護物質を速やかかつ効率的に除去することが必要である。以上のことから、卵膜の透過性の向上を本研究の最初の課題として取り上げた。平成23年度にこの課題に関して行われた調査の結果、電気パルス(エレクトロポレーション)および二価イオン(CaCl_2・MgCl_2)処理は非常に効果的であることが判明し、それらの処理によって試料への凍結保護物質の浸透は未処理区に比べて最高で200%程度増大した。また、凍結保護物質浸透処理の前に試料をトレハロース処理することによって凍結保護物質の浸透が促進されることを明らかにした。なお、それらの成果は近頃、学術論文および学会発表にて公開する予定である。本年度(平成24年4月平成25年3月)では、まず、受精卵への凍結保護物質の浸透を促進するために、電気パルスを用いたエレクトロポレーション法の最適条件を求めた。そこで、人工海水に浸した体節期の胚に及ぼす100900Vの電気パルスの影響を調べたところ、100300Vの範囲で対照区(0V)とほぼ同様な生存率が得られたが、400V以上のパルスでは生存率が著しく低下した。次に、先述の結果を基に、1030%DMSO(凍結保護物質)溶液に浸した受精卵に300Vのパルスを与え、処理後の生存率および卵内のDMSO濃度を測定した。DMSO濃度の測定にはHPLC法を用いた。その結果、1030%DMSO実験区の生存率は何れも良好であったが、受内のDMSO濃度はパルスの強度とともに上昇した(最大で78mM)。なお、卵内へのDMSO浸透に及ぼす複数回パルス処理の効果が認められなかったが、電気パルス処理前に20分間10%DMSOの浸透処理した実験区では、生存率が高く、受精卵内のDMSO濃度は116mMであった。以上のことから、電気パルスによって凍結保護物質の浸透性を促進する一定の効果が認められた。一方、最適な冷却・凍結速度については、最終的に冷凍する前に受精卵・胚を一時期低温処理する必要があるため、各発生段階の低温耐性(チルド耐性)を検討した。

その結果、体節期から尾鰭伸長期にかけてチルド耐性が上昇することが判明し、発生後期の胚は凍結保存に最適であると示唆された。本研究では、絶滅の危機にある魚類の保全や貴重な魚種の遺伝子の保存・有効利用を最終目的として、魚類胚の凍結保存技術の確立を目指す。凍結保護物質浸漬条件の開発に加え、生物学的手法やアルギン酸ナトリウムのマイクロカプセル、凍結保護物質のマイクロインジェクション、液体窒素・液化冷媒を用いた急速凍結による凍結保存条件を検討する。本年度(平成25年4月平成25年9月)では、モデル魚種のシロギス(海産魚)を用いて卵膜の凍結保護剤透過性の向上を目指すため、超音波ソニケーションによる凍結保護物質の浸透促進効果を検討した。その結果、13分間で37.5W/cm2の超音波ソニケーション処理を施したシロギス受精卵(体節期胚)内の凍結保護物質濃度が、ソニケーションを行わなかった対象区に比べて、10%DMSO処理区で19.4%、20%DMSO処理区で31.7%、30%DMSO処理区で112.5%まで有意に増加した。さらに、前処理として受精卵を20分間10%DMSOに浸漬した後に20%DMSOで3分間超音波ソニケーションを行ったところ、受精卵は高い生存率を維持しながらも前処理を行わなかった区に比べて約40%のDMSO浸透の増加が確認された。また、尾鰭伸長期の胚を用いた同様の実験では、さらに高い効果が得られた。以上の結果から、超音波ソニケーションにより魚卵の膜透過性が向上し、凍結保護物質の浸透が促進されることが判明した。これらの結果は今後、凍結保存の専門科学雑誌Cryobiologyに投稿する予定である。短い期間(6か月)にも関わらず、最初に挙げられた課題について確実に成果を上げているから。また、近頃本研究の成果を学術論文および学会発表にて公開する予定であるから。最初に挙げられた課題について確実に成果を上げていることと、本研究の成果を学術論文および学会発表にて公開しているから。現時点で特に推進方策の変更が必要はないと判断しているので、概ね当初計画の通りで実施する予定。
優れた熱電特性を示す化合物に認められる微視的組成/構造変調の意味と効用を探る -微視的組成/構造変調は偶然なのか?それとも熱電特性の向上に積極的意味があるのか?-

熱電材料による熱電変換効率は、温度、熱電能、比抵抗、熱伝導率の関数である。実用的熱電変換の実現には、無次元性能指数が1を越える熱電材料の開発が必須である。現在、(AgSbTe_2)1-X(GeTe)X系、CoSb_3系、Zn_4Sb_3系の化合物が1を越える無次元性能指数を示す熱電化合物として知られている。本研究では、Zn_4Sb_3の熱電変換特性を改良するため、Zn_4Sb_3に対する固溶度の大きなドーピングエレメントを探索し、Inが最適であることを発見した。Inは0.5at.%までZn_4Sb_3のZnを置換することによって固溶し、ドナーとして働く。その結果、p型半導体であるZn_4Sb_3の電気伝導率を下げ、ゼーベック係数を上げる。同時に、Znをランダムに置換する効果によって、熱伝導率を低下させる。このような効果によって、In添加はZn_4Sb_3の熱電変換特性を向上させることが明らかになった。Zn_4Sb_3の熱電変換特性のさらなる向上を目指し、スパッタリング法によるZn_4Sb_3の薄膜化にも取り組んだ。Zn_4Sb_3薄膜の熱電変換特性は、薄膜の作成条件に非常に敏感に依存するが、適正なスパッタリング条件のもとで作成したZn_4Sb_3薄膜は大きなパワーファクターと小さな熱伝導率を示し、優れた熱電変換特性を示すことを発見した。500°C以下の温度範囲では、現在報告されている高特性熱電化合物の中で最高値に近い熱電変換特性が得られた。
アストロサイトとシナプスのコンタクトダイナミックスの機構

シナプス強度の設定とシナプスリモデリングを誘発・制御する、アストロサイトとシナプスのコンタクトダイナミックスの細胞および分子メカニズムへの知見を得ることを目的とした。海馬においてアストロサイト特異的に発現を誘導するベクターを構築して、最適なプロモーターを評価し、ウイルス作成およびウイルスインジェクションシステムを導入して、海馬急性切片においてのアストロサイト特異的な遺伝子操作を伴う実験を稼動させた。またアストロサイトとシナプスのコンタクトサイトでアストロサイトに発現するギャップ結合分子がシナプス強度制御に関わることを新たに見いだした。海馬において、アストロサイト特異的に発現を誘導するベクターを構築して、最適なプロモーターを評価した。ウイルス作成およびウイルスインジェクションシステムを導入して、海馬急性切片においてのアストロサイト特異的な遺伝子操作を伴う実験を稼動させた。またアストロサイトとシナプスのコンタクトサイトでアストロサイトに発現するギャップ結合分子がシナプス伝達に関与するかを検討した。アストロサイト特異的なギャップ結合分子の発現ベクターを作成したが、海馬アストロサイトの培養細胞では非常に弱い発現しか確認出来なかったため、薬理学的実験を優先的に進行させた。アストロサイトのギャップ結合分子を薬理学的に阻害するとシナプス強度のバラツキが減り、その状態でシナプス可塑性を誘発すると、通常刺激されていない異シナプスでおこる可塑性の減少がみられた。したがって、アストロサイトのギャップ結合分子はシナプス強度制御に関わることを確認した。次にアストロサイト間のギャップ結合によるカップリングの度合いを、一個のアストロサイトへ色素を注入して調べた。パイロット実験では、10個前後のアストロサイトのカップリングが見受けられたが、急性切片の状態などによりカップリングの個数差が大きくあったため、さらなる条件検討が必要とみなされる。29年度が最終年度であるため、記入しない。神経細胞生物学29年度が最終年度であるため、記入しない。
iPS細胞および網羅的遺伝子解析を用いた重症インスリン抵抗性症候群の病態解明

臨床像の解明という点においては、小児内分泌専門医により、臨床的に診断されたA型インスリン抵抗症小児例(6例)を対象とし、遺伝学的解析結果およびその臨床像を比較検討した。本検討においては以下の知見を得た。1) 6例中4例に、新規変異を含めた4種のINSR変異を認め、それらはいずれもチロシンキナーゼドメインに位置し、優性阻害効果が推測された。2) INSR変異陽性例の臨床上の鑑別は困難であったが、糖尿病家族歴、脂肪肝での鑑別が可能かもしれない。3)国内外の既報とも比較し、出生体重SDSはINSR異常症の重症度に比例することを示し、SGA (small for gestational age)出生はType A IRの臨床的特徴である可能性が示唆された。この臨床研究の成果は、第91回日本内分泌学会学術総会(2018/4/26)、第61回日本糖尿病学会年次学術集会(2018/5/25)において口演発表を行った。また研究内容は、論文化し、J Diabetesに掲載された(Takasawa K, et al. J Diabetes. 2019Jan;11(1):46-54.)。脂肪萎縮症を除く先天性インスリン抵抗性症候群の原因遺伝子解析は継続的に行っており、国内多施設から依頼を受け解析結果を蓄積している。INSR遺伝子変異陰性例に関しては、次世代シークエンサーを用いた網羅的遺伝子解析を並行して行っており、新規原因遺伝子の探索を続けている。INSR遺伝子変異陰性例に対する網羅的遺伝子解析では、新規原因遺伝子の同定が進まず。今後は臨床像のオーバーラップする脂肪萎縮症を含めた疾患群も対象に加え解析を行う予定である。先天性インスリン抵抗性症候群の原因遺伝子解析を継続し、さらなる症例の蓄積を行っていく。INSR遺伝子変異陰性例および臨床像のオーバーラップする脂肪萎縮症を含めた疾患群を対象に加え、次世代シークエンサーを用いた網羅的遺伝子解析・新規遺伝子探索を進めていく。更に、一部のDNA修復に関わる遺伝子異常による症候群において、若年性に高度インスリン抵抗性を主体とした糖尿病を発症することに着目し、その発症機序を分子遺伝学的に解析する研究へと展開を広げていく予定である。(理由)実験試薬等の物品購入額の請求が年度を越えて繰り越しとなっている。(使用計画)繰越金は次年度の物品購入費に加え使用する予定である。
結合性セルラーゼを生産する組換え好熱性細菌を用いた高速コンポスト化

コンポスト原料を高速に処理するためには,離分解性有機物の1つであるセルロースの分解を如何に促進させるかが課題となる。コンポスト中ではセルロース自身が難分解性であることに加え,コンポスト化のような高温条件下ではセルラーゼを生産する微生物が生育しにくいために,コンポスト中にセルロースが残存しコンポストの熟成に時間を要する理由の1つにとなっている。そこで,本研究ではコンポストから高温で生育できる,増殖速度の速い好熱性Bacillus属細菌A8株を単離し,その菌にセルラーゼ遺伝子を導入することでセルラーゼ活性を持つ組換え菌を作成することを試みた。プラスミドにセルラーゼ遺伝子を導入し,単離したBacillus属細菌A8株に直接形質転換すると形質転換効率が極めて低く,組換え菌の作成が困難であることを予備的な検討から確かめているので,一旦標準株であるBacillus subtilis ISWで組換え菌を作成し,その組換え菌からプラスミドDNAを大量に抽出してA8株に形質転換することとした。セルラーゼ遺伝子はClostriddiumthermocellum由来の耐熱性セルラーゼ遺伝子(Cel A)を,プラスミドはpGDV1をそれぞれ用いた。Cel AおよびpGDV1を2種類の制限酵素,Pst IおよびSca Iを用いて切断し,16°C,約12時間ライゲーション反応させた。ライゲーション後のDNAサンプルをプロトプラストのB.subtilis ISWに形質転換し,B.subtilis ISWのセルラーゼ遺伝子組換え菌を作成した。次に,組換え菌を培養し,大量のプラスミドDNAを得てA8株に形質転換した。その結果,コンポスト由来の好熱性Bacillus属細菌A8株のセルラーゼ遺伝子組換え菌を作成することができた。コンポスト原料に含まれるセルロースはそれ自身が難分解性の有機物であることに加えてセルラーゼを生産する微生物がコンポスト化後半まで増殖しないために,セルロース分解には長時間を要し、このことがコンポストの腐熟に長い時間を必要とする理由となっている。そこで,本研究ではセルラーゼ遺伝子をコンポスト中の増殖の速い細菌に導入して組換え菌を作成し,コンポスト化過程におけるセルロースの高速分解を試みることにした。プラスミドにセルラーゼ遺伝子を導入し,コンポスト中から単離した好熱性Bacillus属細菌A8株に直接形質転換することを試みたが,転換効率が極めて低く,組み換え菌の作成が困難であった。そこで,一旦標準株であるB.subtilis ISWで組換え菌を作成し,その組換え菌からプラスミドDNAを大量に抽出してA8株に形質転換することとした。セルラーゼ遺伝子はClostridiumthermocellum由来の耐熱性セルラーゼ遺伝子(Cel A)を,プラスミドはpGDV1をそれぞれ用いた。Cel AおよびpGDV1を2種類の制限酵素,Pst IおよびSca Iを用いて切断し、16°Cで約12時間ライゲーション反応させた。コンポスト原料を高速に処理するためには,難分解性有機物の1つであるセルロースの分解を如何に促進させるかが課題となる。

そこで,本研究ではコンポストから高温で生育できる,増殖速度の速い好熱性Bacillus属細菌A8株を単離し,その菌にセルラーゼ遺伝子を導入することでセルラーゼ活性を持つ組換え菌を作成することを試みた。プラスミドにセルラーゼ遺伝子を導入し,単離したBacillus属細菌A8株に直接形質転換すると形質転換効率が極めて低く,組換え菌の作成が困難であることを予備的な検討から確かめているので,一旦標準株であるBacillus subtilis ISWで組換え菌を作成し,その組換え菌からプラスミドDNAを大量に抽出してA8株に形質転換することとした。セルラーゼ遺伝子はClostridiumthermocellum由来の耐熱性セルラーゼ遺伝子(Cel A)を,プラスミドはpGDV1をそれぞれ用いた。CelAおよびpGDV1を2種類の制限酵素,Pst IおよびSca Iを用いて切断し,16°C,約12時間ライゲーション反応させた。ライゲーション後のDNAサンプルをプロトプラストのB.subtilis ISWに形質転換し,B.subitilis ISWのセルラーゼ遺伝子組換え菌を作成した。次に,組換え菌を培養し,大量のプラスミドDNAを得てA8株に形質転換した。その結果,コンポスト由来の好熱性Bacillus属細菌A8株のセルラーゼ遺伝子組換え菌を作成することができた。
自己免疫性の1型糖尿病と橋本病を発症するコンジェニック系ラットの開発とその実用化

1型糖尿病モデル動物であるBB/Wラットは膵島炎をきたして糖尿病を発症する。しかし糖尿病を発症せず、甲状腺炎を発症するラットも存在する。甲状腺炎を発症するBB/WラットではRT1クラスII領域がu/aであり、膵島炎を発症するラットではRT1クラスII領域がu/uである事が明かとなった。今回はBB/WラットのクラスII領域のみをu/aに置換したコンジェニック系統を育成し、戻し交配を繰り返してa/aをもつ個体を作成し、甲状腺炎の程度を病理組織学的並びに血液中甲状腺ホルモン値で評価し、a/aタイプのラットが橋本病のモデルラットとなり得るか否かを検討した。さらにa/aラットを大量に供給できるように開発した。本研究にて作成したラットはu/uタイプ雄82匹雌76匹計158匹u/aタイプ雄94匹雌111匹計205匹a/aタイプ雄28匹雌32匹計60匹であり、総合計は423匹であった。遺伝的に安定させるために、戻し交配を繰り返した。第10世代においては、第20番染色体以外ではホモ遺伝子型に固定された。しかしMHCクラスII領域を含む約1cMの第20番染色体領域は、未だヘテロの遺伝子型であった。RT1クラスII領域がa/aタイプのBB/Wラットでは強度の甲状腺炎が発症することを確認した。a/aタイプのBB/Wラットでは、u/u群に較べて血液中のTSHは高値を示し、甲状腺の病理所見と一致するものであり、橋本病のモデルラットとして有用であった。しかし血液中の甲状腺ホルモン(fT3、fT4)と甲状腺の病理所見とは必ずしも一致するものではなかった。今後は第20染色体においてもホモ遺伝子型に固定されたラットが開発され、甲状腺炎のモデルラットが安定的に供給される事が必要となる。我々はAwata et al.(Endocrinology136:5731-5735,1995)の報告をもとに、BBラット(1型糖尿病モデル:RT1クラスIIu/u)のRT1クラスII領域のみをu/aに置換したコンジェニック系統を育成した。本研究は、このコンジェニック系統(BB-RT1.B^<u/a>D^<u/a>)を用い、u/u a/aおよびu/aそれぞれのタイプについて、1型糖尿病の特徴と甲状腺機能を詳細に検索し、a/aタイプの橋本病モデルとしての有用性を評価することを第一の目的とした。さらに、この系統が1型糖尿病と橋本病を同じ遺伝的背景から発症するモデルとして世界的に広く利用されるように、大量生産・供給体制の確立をはかることを第二の目的とした。平成12年度の研究実績は下記の通りである。1.BB-RT1.B^<u/a>D^<u/a>系統のクラスIIヘテロ(u/a)の雌雄を用い系統維持を行い、大量生産システム構築のSPF化に成功し基礎集団が確立できた。2.120日令時におけるクラスIIタイプ別(u/u、u/a、a/a)の特徴を検索した。リンパ球減少症はu/uタイプにおいて確認されたが、a/aタイプでは認められなかった。クラスIIu/uタイプでは全例に重度の膵島炎の発現と1型糖尿病の発症が認められたが、甲状腺炎は約50%でかつ軽度であった。一方、a/aタイプでは全例で重度の甲状腺炎が認められたが、膵島炎は約50%でかつごく軽度で1型糖尿病の発症は認められなかった。

なお、u/aタイプでは膵島炎および甲状腺炎がともに軽度で1型糖尿病の発症も認めなかった。3.2.と同様の動物を用いて血中T_3、T_4およびTSHレベルを測定した。血中T_3およびT_4レベルにはタイプ間で有意差が認められなかった。血中TSHレベルはa/aタイプで高値(144.65pg/ml)を示し、u/a(69.53)u/a(29.83)に比し有意であった。以上の結果から、本コンジェニック系統のクラスIIa/aタイプの個体は橋本病モデル動物として有用であることが強く示唆される。我々はBBラット(1型糖尿病モデル:RT1クラスIIu/u)のRT1クラスII領域のみをu/aに置換したコンジェニック系統を育成した。本研究は、この系統を用いu/u a/aおよびu/aそれぞれのタイプについて、1型糖尿病の特徴と甲状腺機能を詳細に検索し、a/aタイプの橋本病モデルとしての有用性を評価することを第一の目的とした。さらに、この系統が世界的に広く利用されるように、大量生産・供給体制の確立をはかることを第二の目的とした。平成13年度の研究実績は下記の通りである。1.平成12年度に確立した大量生産用の基礎集団を基に、RT1クラスIIヘテロ(u/a)を用いて大量生産システムを確立した。同時に、RT1クラスII領域をモニターしつつ、約200匹の動物を生産した。さらに、u/uタイプでは73%が1型糖尿病を発症(87.4±21.6日)することを確認した。2.RT1クラスIIa/a u/aタイプごとに、210日令時の甲状腺炎の発現を検索したところ、ともに全例で甲状腺の肥大、重度の甲状腺炎が発現することが明らかとなった。昨年度の結果と合わせると、u/a型では加齢に伴って甲状腺炎が発現し重度化することが明らかとなった。また、重度の甲状腺炎では、クラスII抗原、BおよびTリンパ球などの浸潤が、モノクローナル抗体を用いた免疫組織学的解析により確認できた。なお、1型糖尿病の発症はa/aタイプでは0%で、u/aタイプでは6.3%であった。3.甲状腺、膵組織から全RNAの抽出を行い、現在、アポトーシス関連遺伝子の発現を検索中である。以上の結果から、本コンジェニック系統のクラスIIu/aタイプもまたa/aタイプと同様に橋本病モデル動物として有用であることが強く示唆される。我々は1型糖尿病モデル動物であるBB/Wラットにおいて,橋本病を発症する系の有ることを見出してきた。本ラットはRT1クラスII領域がu/uでは膵島炎を来たし1型糖尿病を発症することを,a/aでは甲状腺炎を来たし橋本病の病態をとることを示してきた。橋本病の動物モデルは乏しく,今回の研究では,臨床に役立つ橋本病のモデル動物を大量に供給できるシステム作りと本ラットの甲状腺の特徴を明らかにすることを目的とした。平成14年度の研究業績は以下の通りである。1,平成12年度に確立したRT1クラスIIヘテロ(u/a)を用いて大量生産システムを確立しつつあったシステムをより多く生産できる体制にした.平成14年度に生産したラットはu/uタイプは雄82匹,雌76匹,計158匹u/aタイプは雄94匹,雌111匹,計205匹a/aタイプは雄28匹,雌32匹,計60匹,総合計は423匹であった。2,戻し交配を繰り返したラットの第20番を除く染色体上のSSLPsマーカー77種全てで,第10世代においてBBラットのホモ遺伝子型に固定できた.20番染色体ではMHC領域を含む約10cM中に存在するSSLPsマーカーは未だヘテロ遺伝子型であった。3,甲状腺炎(橋本病)の発症はa/aタイプで高頻度に認められ、その発症率は210日齢では90%以上であった。
糸状菌のプロトプラストを利用した殺菌剤の作用機構の研究

本研究では、イネいもち病菌に対するキタジンP(IBP)の作用性を、菌叢とプロトプラストレベルで検討し、さらにプロトプラスト系が薬剤検定に利用できるか否かを併せて検討した。まず、プロトプラストの最適分離条件を定めた。つぎに、IBP感受性菌株の菌系から得たプロトプラストを5-10ppmIBPで処理し、IBPが壁再生と菌系復帰を阻害することを明らかにした。電子顕微鏡で観察したところ、IBP4ppmの2時間処理でプロトプラストの細胞質に異常が現われた。この異常が壁再生の阻害に結びつくと考えられた。プロトプラストの細胞膜は低濃度IBPでは影響されないが、50ppmで影響をうけることも明らかにされた。感受性菌株と耐性菌株のもつIBP耐性は、プロトプラストで検定してもほぼ平行的に現われた。また、プロトクローンの代を重ねても、菌株のもつIBP耐性は変動しないことも明らかにされた。上記の結果が、圃場から得られたIBP耐性菌株にもあてはまるか否かを検討したところ、菌叢のもつ耐性度はプロトプラスト系でも平行的に現われた。また、菌系伸長阻止作用をもたない抗いもち剤トリシクラゾール,ピロキロンでプロトプラストを処理しても壁再生,菌系復帰は抑制されなかった。以上の結果から、プロトプラスト系でみる限り、IBPは4-10ppmの低濃度では主に壁合成,菌系復帰を阻害し、50ppmの高濃度では細胞膜に影響を及ぼすことが明らかにされた。菌叢とプロトプラスト系のIBP耐性は、圃場耐性菌株でも平行的に現われること及びプロトプラスト系は菌叢よりも薬剤に鋭敏に反応することから、プロトプラスト系は薬剤検定に有効に利用できると考えられる。また、逆に、菌株の薬剤耐性度検定にも利用できる可能性は高い。
小脳遠心投射の再生・移植による再構築

哺乳動物の中枢神経伝導路は,いったん形成された後は壊れることはあっても再生することはなく,ましてやその神経要素を取り替えたり補充したりして神経回路網を修復することは不可能と考えられてきた.本研究はラットにおいて脊髄伝導路が機能的意義をもった著明な再生を起こすこと,小脳や脊髄髄節の置換が可能であること,すなわち,神経回路網をシステムとして再構築することが可能であることを明らかにした.1)ラットにおける脊髄切断後の上行性・下行性伝導路の再生:生後18日までのラットでは下部胸髄を完全に切断しても上行性・下行性伝導路の著明な再生の起こることをトレーサーの順行性・逆行性標識法により明らかにした.再生した伝導路は走行,終止ともに正常なものと区別し難いものであった.これらの動物の行動が全く正常なものと区別できないことから,再生した伝導路が機能的意義を有することは疑いを入れない.2)新生ラットにおける小脳の置換:新生ラットの小脳を全部あるいは半側切除し,その空所に胎児ラットの二つあるいは一つの半側小脳を移植した.これは相同組織の相同部位への移植である.相同部位で生着した小脳は正常な小脳に匹敵するほど成長し,正常な小脳に較べて遜色のない小脳脚を形成して脳幹につながり,宿主の脳との間には正常な入出力を形成していた.3)新生ラットにおける脊髄髄節の置換:新生ラットの下部胸髄の1.52髄節を完全に取り除き,その空所に胎児ラットの相同部位を含む脊髄髄節を移植した.移植髄節の生着が成功した例では,移植片によって脊髄は完全につながっており,トレーサーの順行性・逆行性標識法で検索してみると上位脳と腰膨大の間には移植髄節を通って錐体路や赤核脊髄路を含む強力な神経結合ができていることが確認された.これらの動物は正常ラットと同様に前肢と後肢を協調させて歩き,走り,金網を登り,排尿排便の障害も認められなかった.哺乳動物の中枢神経伝導路は,いったん形成された後は壊れることはあっても再生することはなく,ましてやその神経要素を取り替えたり補充したりして神経回路網を修復することは不可能と考えられてきた.本研究はラットにおいて脊髄伝導路が機能的意義をもった著明な再生を起こすこと,小脳や脊髄髄節の置換が可能であること,すなわち,神経回路網をシステムとして再構築することが可能であることを明らかにした.1)ラットにおける脊髄切断後の上行性・下行性伝導路の再生:生後18日までのラットでは下部胸髄を完全に切断しても上行性・下行性伝導路の著明な再生の起こることをトレーサーの順行性・逆行性標識法により明らかにした.再生した伝導路は走行,終止ともに正常なものと区別し難いものであった.これらの動物の行動が全く正常なものと区別できないことから,再生した伝導路が機能的意義を有することは疑いを入れない.2)新生ラットにおける小脳の置換:新生ラットの小脳を全部あるいは半側切除し,その空所に胎児ラットの二つあるいは一つの半側小脳を移植した.これは相同組織の相同部位への移植である.相同部位で生着した小脳は正常な小脳に匹敵するほど成長し,正常な小脳に較べて遜色のない小脳脚を形成して脳幹につながり,宿主の脳との間には正常な入出力を形成していた.3)新生ラットにおける脊髄髄節の置換:新生ラットの下部胸髄の1.52髄節を完全に取り除き,その空所に胎児ラットの相同部位を含む脊髄髄節を移植した.移植髄節の生着が成功した例では,移植片によって脊髄は完全につながっており,トレーサーの順行性・逆行性標識法で検索してみると上位脳と腰膨大の間には移植髄節を通って錐体路や赤核脊髄路を含む強力な神経結合ができていることが確認された.これらの動物は正常ラットと同様に前肢と後肢を協調させて歩き,走り,金網を登り,排尿排便の障害も認められなかった.哺乳動物の中枢神経伝導路は,いったん形成された後,壊れることはあっても再生することはなく,ましてやその神経要素を取り替えたり補充したりして神経回路網を修復することは不可能と考えられてきた.本研究はそれが可能であることを明らかにし,さらにはそれを成功に導くような因子や条件を解明することをめざして,新生ラットの小脳を全部あるいは半側切除したあと相同部位に胎児ラット(胎生16日)の半側小脳を移植した.これは,移植小脳と宿主脳が相接している小脳脚切断部を通って,切断された宿主脳の入力線維である登上線維と苔状線維が再生して移植小脳に入り,移植小脳からは出力線維が宿主の脳幹に出ていくことを期待したのである.この期待は切断された小脳遠心投射の再生が,胎児ラットの相同部位を含む脳組織の移植により著明に促進されることからの類推による.実際,相同部位で生着した小脳は正常な小脳に匹敵するほど成長し,正常な小脳脚と較べて遜色のない小脳脚を形成して脳幹につながり,皮質と深部核は分化して正常な小脳と同様な細胞構築を示した.また,宿主の脳の小脳前核の細胞はよく保たれていた.このことは移植した小脳に入出力ができたことを示している.

これとは対照的に,移植後,尾側に移動して異所性に生着した小脳の発育は悪く,皮質を構成する神経細胞は残存していたが,小脳核の神経細胞は失われていた.皮質の神経細胞はロゼットを形成しており,部分的に分子層,プルキンエ細胞層,顆粒層プルキンエ細胞層が区別されたけれどもその細胞構築は乱れていた.また,宿主の脳幹の小脳前核の神経細胞は殆ど完全に脱落していた.以上の結果は哺乳動物の脳が潜在的には極めて大きな再生と自己組織化の能力を有しており,適当な条件を与えてそれを発現させることができれば,大規模な神経回路の再構築が可能であることを示しているように思われる。新生ラットの全小脳あるいは半側小脳を切除したのち,摘出した胎児ラットの全小脳あるいは半側小脳を相同部位に移植し,移植後その部位がずれることなく生着した例において,移植された小脳と宿主の脳との間の神経結合を調べるため,逆行性トレ-サ-である蛍光色素(Fluorogold)を宿主脳の視床前腹側核ー外側腹側核群に,また逆行性・順行性トレ-サ-であるWGAーHRPを移植小脳に注入し,神経組織学的検索を行った.結果は以下の通りである.小脳核からでる小脳遠心投射は終末にいたるまでWGAーHRPによって順行性に標識され,小脳中位核と外側核のニュ-ロンがFluorogoldで,小脳前核のニュ-ロンがWGAーHRPで逆行性に標識された.順行性に標識された線維はまとまった線維束として脳幹に入り,上小脳脚交叉で完全交叉して上行脚と下行脚に分かれ,上行脚は対側の脳幹と視床の諸核に終止し,下行脚は反対側の橋被蓋網様核と下オリ-ブに終止し,とりわけ,赤核と視床前腹側ー外側腹側核群の終末は密であった.これらの線維の経路や終末の密度と分布様式は正常ラットにおけるものと区別することはできなかった.逆行性に標識されたニュ-ロンの分布を見てみると小脳核は主として対側性,一部同側性,下オリ-ブ核はすべて対側性,外側網様核はすべて同側性,橋核は大部分が対側性,一部は同側性,橋被蓋網様核は両側性であり,これらニュ-ロンの分布様式もまた正常ラットにおけるものと同様であった.以上の結果から移植された小脳にも正常な入出力のできていることが判明した.哺乳動物の中枢神経回路は再生しないと広く信じられている.しかし,本実験結果は哺乳動物の脳であっても,その中枢神経回路網をシステムとして再構築することが可能であることを示している.哺乳動物の中枢神経伝導路の再生と再構築の可能性を明らかにするためにラットにおける脊髄切断後の再生を調べ、また、脊髄髄節の置換を試みた.1)ラットにおける脊髄切断後の上行性・下行性伝導路の再生:生直後から生後3カ月にまでのラットを用い、エーテルあるいはペントバルビタール麻酔下に鋭利なナイフで下部胸髄を完全に切断したのち、12カ月後に上行性・下行性伝導路を蛍光色素の逆行性標識法により検索した.その結果、生後18日までに切断した殆どの例において正常の結合と区別し難い、上行性・下行性伝導路の著明な再生の起こることが判明した.すなわち、腰膨大に注入した色素によって大脳皮質、赤核、縫線核など下行性伝導路の起始核として知られている部位の細胞はいずれも標識され、また、視床、小脳、延髄に注入した色素によって腰膨大の細胞が標識された.また、再生した伝導路が機能的意義を有することは、これらの動物が行動の面から見ても全く正常なものと区別できないことから疑いを入れない.2)新生ラットにおける脊髄髄節の置換:エーテル麻酔下に宿主の下部胸髄の1.52髄節を完全に取り除き、その空所に胎児ラットの相同部位を含む脊髄髄節を移植した.移植髄節の生着が成功した例では、移植片によって脊髄は完全につながっており、切片標本によっても宿主の脊髄と移植片の間に境界を認めることはできなかった.トレーサーの順行性.逆行性標識法で検索してみると上位脳と腰膨大の間には移植髄節を通って錐体路や赤核脊髄路を含む強力な神経結合ができていることが確認された.
自己始動形永久磁石同期モータの非同期始動特性の改善

国内の電気エネルギーの約55%はモータ負荷として使用されており,その大半はかご形誘導モータ(IM)である。近年,省エネルギーおよび環境改善の観点から,高効率三相IMが市販されるとともに,IMよりさらに高効率である永久磁石同期モータ(PMSM)が普及してきている。一方,商用周波数で始動でき,汎用高効率IMより高効率で運転できる自己始動形永久磁石同期モータ(LSPMM)が注目され,一部実用化されている。しかし,始動時の特性改善などLSPMMに対しての諸課題が極めて多数残存している。本研究は,LSPMMの非同期始動特性を含む諸特性を簡明に算定する理論および諸定数決定法を確立し,LSPMMの特性改善方策などに対する新たな知見を与えようとする目的で,研究計画に基づき,平成18年度19年度に実施し,以下の実績を上げることができた。(1)LSPMMの特性を定性的かつ定量的に解明するための解析モデルを新たに構築し,理論式の詳細を電気学会にて公表した。(2)LSPMMの特性比較のため,三相IMの定格周波数運転時を含む定電圧高速運転時の諸損失,諸特性を実験的に詳細に検討し,電気学会およびICEMSにて公表した。(3)LSPMMのかご形巻線および永久磁石の特性に及ぼす影響を明らかにするため,回転子を加工した試作機を製作し,実機に対する定数決定法の基礎的検討を行い,電気学会にて公表した。(4)研究分担者は電気学会永久磁石同期機の特性算定技術調査専門委員会に参加し,LSPMMを含めたPMSMに関する研究・開発動向および規格化動向を調査し,従来のPMSMのトルクの式などをとりまとめた。国内の電気エネルギーの約60%はモータ負荷として使用されており,その大半はかご形誘導モータ(IM)である。近年,省エネルギーおよび環境改善の観点から,高効率三相IMが市販されるとともに,IMよりさらに高効率な永久磁石同期モータ(PMSM)が普及してきている。しかし,LSPMMに対しての諸課題が極めて多数残存している。本研究は,LSPMMの非同期始動特性を含む諸特性を簡明に算定する理論および諸定数決定法を確立し,LSPMMの特性改善方策などに対する新たな知見を与えようとするものである。研究計画に基づき,平成18年度は以下の実績を上げることができた。(1)LSPMMの特性を定性的かつ定量的に解明するための解析モデルを構築し,電気学会にて公表した。また,理論式の詳細を平成19年5月に電気学会にて公表する予定である。一方,実機に対する定数決定法の基礎的検討を行い,モータ温度と永久磁石による誘導起電力特性を実験的に求め,電気学会にて公表した。(3)LSPMMのかご形巻線および永久磁石の特性に及ぼす影響を明らかにするため,回転子を加工した試作機を製作した。今後,詳細な検討を行い,電気学会などにて公表する予定である。その結果は平成19年5月に電気学会回転機研究会にて公表する予定である。

一方,商用周波数で始動でき,汎用高効率IMより高効率で運転できる自己始動形永久磁石同期モータ(LSPMM)が注目され,一部実用化されている。しかし,始動時の特性改善などLSPMMに対しての諸課題が極めて多数残存している。本研究は,LSPMMの非同期始動特性を含む諸特性を簡明に算定する理論および諸定数決定法を確立し,LSPMMの特性改善方策などに対する新たな知見を与えようとするものである。研究計画に基づき,平成19年度は以下の実績を上げることができた。(1)LSPMMの特性を定性的かつ定量的に解明するための解析モデルを構築し,理論式の詳細を電気学会にて公表した。(2)LSPMMの特性比較のため,三相IMの定格周波数運転時を含む定電圧高速運転時の諸損失,諸特性を実験的に詳細に検討し,電気学会およびICEMSにて公表した。(3)LSPMMのかご形巻線および永久磁石の特性に及ぼす影響を明らかにするため,回転子を加工した試作機を製作した。これら試作機を用い,実機に対する定数決定法の基礎的検討を行い,電気学会にて公表した。(4)研究分担者は電気学会永久磁石同期機の特性算定技術調査専門委員会に参加し,LSPMMを含めたPMSMに関する研究・開発動向および規格化動向を調査し,従来のPMSMのトルクの式などをとりまとめた。
現代スペインの諸言語に関する統語的研究

スペインでは,一般に「スペイン語」と呼ばれている「カスティーリャ語」以外に,カタロニア語,ガリシア語,バスク語などが用いられている。本研究では,これら4つの言語の統語的(文法的)特徴を23項目にわたって記述した一覧を作ってその比較を容易にし,またそれぞれの言語についての論文を発表して,多言語国家の言語使用状況の理解と語学教育に貢献した。1.研究会を2回実施((1)平成19年7月15日、於学士会館、(2)平成19年11月25日、於神戸市外国語大学)した。代表者、分担者、協力者(浅香武和、吉田浩美)全員が毎回出席し、1度ずつ口頭発表を行った。((1)福嶌教隆「カスティーリャ語の統語論的諸トピックについて」、長谷川信弥「カタロニア語の統語論的特徴」。(2)浅香武和「現代ガリシア語における動詞体系の問題点」、吉田浩美「バスク語の特徴」。構成員それぞれの専門の言語について解説し、互いの知識を深めた。2.協力者(浅香武和)は平成19年8月6日にスペインにおいて、現代ガリシア語の動詞体系の調査のため、インフォーマント調査を実施した。3.構成員で協議の上、報告書の構成を確定した。報告書は次の3部から成る。第1部「カスティーリャ語、カタロニア語、ガリシア語、バスク語のパラレル統語的記述」、第2部「『星の王子さま』、『ハリー・ポッターと賢者の石』4言語パラレルテクスト」、第3部「4言語の統語論的トピック」。4.報告書執筆に必要な文献として『星の王子さま』と『ハリー・ポッターと賢者の石』6言語版(『星』はフランス語版、日本語版を含む。『ハリー』は英語版、日本語版を含む)を収集した。報告書第1部の例文は原則としてこの2つの文献から採ることとした。5.報告書の原稿を、平成19年12月より、毎月一定の分量ずつ執筆しはじめた。現在、第1部のうち、「3.肯定文と否定文」、「4.平叙文」、「5.疑問文」、「6.命令文」の項が完成している。以上のように、当初の計画における第1年に果たすべき作業は滞りなく完了した。1.浅香武和(協力者,ガリシア語担当)は,平成20年7月24日8月14日の期間,スペインのガリシア地方に出張し,サンティアゴ・デ・コンポステラ大学,ガリシア語アカデミーなどでガリシア語の動詞体系の調査および資料収集を行った。2.福嶌教隆(研究代表者、総括,カスティーリャ語(スペイン語)担当)は,平成21年3月14日21日の期間,スペインのマドリード市に出張し,マドリード大学,国立図書館などでカスティーリャ語の動詞の接続法の使用状況に関する調査および資料収集を行った。3.4人の構成員,即ち福嶌教隆,長谷川信弥(研究分担者,カタロニア語担当),浅香武和,吉田浩美(協力者,バスク語担当)は,たえず電子メールによる会議を開き,活発に質疑応答と意見交換を行った。4.報告書第1部(カスティーリャ語,カタロニア語,ガリシア語,バスク語のパラレル統語的記述)の執筆を,前年度に続いて行った。「7.感嘆文」,「8.主格」,「9.対格」,「10.与核,その他」,「11.SV構文」,「12.SVO構文」,「13.SVC構文」,「14.SVOO構文」,「15.SVOC構文」,「16.態」,「17.使役」,「18.再帰文」の原稿がほぼ出そろっている。5。報告書第2部(4言語パラレルテテクストの部)の執筆を行った。資料とする2つのテクストの1つである『ハリー・ポッターと賢者の石』の各言語版の入力を開始した。以上のように,当初の計画における第2期に果たすべき作業は滞りなく完了した。1.研究会を実施し(平成21年7月1112日,於神戸研究学園都市共同利用施設ユニティ),構成員全員が研究発表を行った。(1)福嶌教隆:creer疑問文の従属動詞の叙法について。(2)長谷川信弥:カタロニア語諸方言における動詞直説法現在の活用パターンについて。(3)浅香武和:ガリシア語文法に関するガリシア・アカデミアの最近の見解について。(4)吉田浩美(研究協力者,早稲田大学オープン教育センター講師):バスク語アスペイティア方言の<絶対格NP-動詞-da助動詞>の構造による非人称表現。また,報告書の編集についての打合せを行った。2.長谷川信弥が2009年11月に,吉田浩美が2009年11月に,浅香武和が2010年3月にスペインで現地調査と資料収集を行った。3.構成員全員が報告書の原稿を執筆した。4.福嶌教隆を中心にその編集作業を行った。
極限環境原子間力顕微鏡による磁性原子膜の物性研究

固体表面に発現する特異な磁性や電荷秩序や弾性状態を原子スケールで明らかにすることを目的として、原子間力顕微鏡の高感度化を行った。まず、原子スケールで表面弾性情報を取得する技術を考案し、多周波数周波数変調原子間力顕微鏡法を開発した。この手法により、固体表面の歪分布や表面原子の結合の硬さ情報を取得できるようになった。また、磁気交換相互作用を分離測定する方法を考案し、磁性情報を取得可能であることを実証した。本研究の目的は、原子間力顕微鏡法(AFM)を用いて磁性原子膜表面の構造を原子レベルで明らかにし、そこに発現する磁性と構造との関係を解明することにある。今年度は1.AFM装置の高感度化(探針試料間相互作用の高感度測定)と2,磁性膜作製のための蒸着機構の開発と3,磁性探針作製を行ってきた。1.従来のAFMによる相互作用力検出法だけでは試料表面と探針先端の磁性原子間に働く微弱な交換相互作用力(磁気的相互作用力)を検出することは困難である。また静電気力分光測定による試料表面の電荷情報は高感度に得られていない。そこで、更なる高感度な力検出を目的とし、新たにカセンサーの2次共振モードによる金属(ビスマス)表面のAFM観察を行った。従来の方式(1次共振モード)と比較し、試料表面の原子配列を高感度に画像取得することに成功した。2.超高真空下で磁性原子(鉄、コバルト)を飛ばして試料表面に吸着させ、原子スケールの磁性膜を作製するための蒸着機構を開発した。現在、標準試料の上に磁性原子を蒸着させ必要なパラメータ(電流値、試料温度、時間等)を最適化中である。低温蒸着機構(蒸着時の試料を低温に保つ)は来年度作製する。3.既存の金属探針作製機構を改良し、市販のシリコン探針に磁性原子(鉄)層を形成させることで磁性探針の作製に成功した。従来のシリコン探針では、シリコン特有の特性(ダイマー構造を作る)により、試料表面原子構造を反映しない異常像が複数観察される。この磁性探針を用いると異常像は観察されず、表面の原子配列をそのまま反映した画像だけが取得できた。この磁性探針を用いて磁性膜表面の画像化、交換相互作用力の検出、静電気力分光測定を行っていく予定ある。今年度は1.AFMを用いた表面弾性情報の取得技術の開発と2.固体表面(シリコンとゲルマニウム)の歪や弾性情報の原子スケールでの取得と3.磁性膜作製とAFMによるその評価を行ってきた。1.表面磁性や電子物性は表面原子がその配列を数10%変化しただけでも劇的に変化するため、表面における原子スケールの歪や弾性情報を取得することはその磁性や電子物性との相関を知る上で重要である。今回高感度に表面の弾性(硬さ)情報を原子スケールで観測するため新たに力センサーを複数のモードで同時に励振して複数の物性情報を取得する多周波数原子間力顕微鏡法を開発した。これによって表面の原子構造を取得するだけでなく、同時に弾性情報を得ることが可能となった。2.開発したAFM技術を用いてシリコン表面のステップ構造を観測し、そこに3.6%の圧縮歪が集中することを世界で初めて観測した。本成果は学術誌に投稿し掲載された(Y.Naitoh et al, J.Phys.Soc.Jpn 79,013601,2010)。また、ゲルマニウム表面において欠陥近傍の表面原子結合が硬化することを世界で初めて観測することに成功した。現在その成果を科学誌に投稿中である。3.超高真空下で清浄な酸化銅表面の作製に成功し、現在磁性原子(鉄、マンガン)をその試料表面に吸着させ、原子スケールの磁性膜を観測中である。今後この系を用いて磁性膜表面の原子構造と弾性情報を同時に観測し、さらに交換相互作用力の検出、静電気力分光測定を行うことで表面磁性や電子物性情報と表面弾性との関係を探っていく予定である。1.表面弾性情報を取得するための多周波数変調AFM法開発し、ゲルマニウム(110)表面の弾性情報を原子スケールで取得することに成功した。本成果は学術誌に投稿し掲載された(Y.Naitoh et al. J.Vac.Sci.Technol. 28, 1210, 2010)。

また、ゲルマニウム表面には大きく分けて2種類の原子(非対称ダイマーの上に突き出た原子と表面に沈んだ原子)が存在するが、沈んだ原子の方が突き出た原子よりも表面と強く結合していることを見出した。本成果は学術誌に投稿準備中である。2.表面の局所電荷情報を得るには表面原子とAFM探針間に働く静電気力を高感度に取得する必要がある。そのため、カンチレバー励振の小振幅2次モードによる静電気力の取得を試みた。しかし1次モード(2次モード励振下で容易に発振する)発振がおこり、カンチレバー励振を不安定化させる。そこで、Qコントロール法による1次モード励振を抑制させる新しい方法を開発し、2次モードでの安定な表面情報取得に成功した。本成果は学術誌に投稿中である。3.酸化銅(O-Cu(110))表面上に鉄磁性膜の作成を試みてきた。しかし、表面に鉄原子によるナノ構造は容易にできず、無秩序な表面構造をとることが観測された。その無秩序構造の起源を探るため、酸化銅表面上の鉄原子の初期吸着過程を調べた。鉄原子はサーファクタント効果により酸化銅表面の酸素原子と置換し、酸素はその近くのサイトに押し出されることをAFM観測により初めて観測した。今後はこの系を用いて表面でのナノ構造作成を模索し、磁性膜表面の原子構造と弾性情報を同時に観測し、さらに交換相互作用力の検出、静電気力分光測定を行うことで表面磁性や電子物性情報と表面弾性との関係を探っていく。
種々の代数構造に現れる分解計算の計算機上での実現の研究

本研究課題の目標は2つの目的からなる.第1目的:『現在の計算機の能力で,どこまで代数における操作が計算可能か』を代数構造の分解に焦点を当てて検証する.記号・代数計算を用いて,基本的数学的操作である『分解』の実現を行う.第2目的:実現した計算法を『数学研究支援』として役立てる.研究者の能力を補佐することで,『未解決問題への実験的アプローチ』を実行し、計算機による予測,計算結果による証明を与える.さらに計算能力を拡大することにより,工学への応用を与え,その有効性を確かめる.そこで,いくつかのテーマを選択し,アルゴリズムの開発と数式処理システム上での実装を行い,成果を得ることができた.「現在の計算機での到達点を推し測ること」では,高度な計算を実現できる可能性を見出すことができた.各テーマに関して具体的な成果の概略を述べる.1.可換代数:有限体上の多項式イデアルの素分解に対し,効率的なアルゴリズムとその実装を得,効率的な実現ができた.パラメータを指数部に持つ多項式で生成されるイデアルの構造の安定性について,グレブナー基底の形による構造の安定性を定義し,その安定性の判定計算法を基本的な場合に対して与えた.限定子除去を行うCAD法の効率化として数値・数式融合計算法を提案した.2.対称性を持つ可換代数:多項式の分解体の計算にガロア群計算を利用する効率的方法を得,計算量的にも効率的な手法であることを確認した.3.非可換代数:ある種の格子から作られるVOAの既約加群の分類の計算機支援による証明を与えた.4.数学研究および工学研究支援:代数曲線のある種の予想を計算機により証明した.制御理論では,多項式の実数部が正となる根の総和に対してグレブナー基底を導入することで,総和に対する設計条件から制御パラメータの値を求めることを可能にした.その他,いくつかの応用研究を行なった.本研究課題の目標は2つの目的からなる.第1目的:『現在の計算機の能力で,どこまで代数における操作が計算可能か』を代数構造の分解に焦点を当てて検証する.記号・代数計算を用いて,基本的数学的操作である『分解』の実現を行う.第2目的:実現した計算法を『数学研究支援』として役立てる.研究者の能力を補佐することで,『未解決問題への実験的アプローチ』を実行し、計算機による予測,計算結果による証明を与える.さらに計算能力を拡大することにより,工学への応用を与え,その有効性を確かめる.そこで,いくつかのテーマを選択し,アルゴリズムの開発と数式処理システム上での実装を行い,成果を得ることができた.「現在の計算機での到達点を推し測ること」では,高度な計算を実現できる可能性を見出すことができた.各テーマに関して具体的な成果の概略を述べる.1.可換代数:有限体上の多項式イデアルの素分解に対し,効率的なアルゴリズムとその実装を得,効率的な実現ができた.パラメータを指数部に持つ多項式で生成されるイデアルの構造の安定性について,グレブナー基底の形による構造の安定性を定義し,その安定性の判定計算法を基本的な場合に対して与えた.限定子除去を行うCAD法の効率化として数値・数式融合計算法を提案した.2.対称性を持つ可換代数:多項式の分解体の計算にガロア群計算を利用する効率的方法を得,計算量的にも効率的な手法であることを確認した.3.非可換代数:ある種の格子から作られるVOAの既約加群の分類の計算機支援による証明を与えた.4.数学研究および工学研究支援:代数曲線のある種の予想を計算機により証明した.制御理論では,多項式の実数部が正となる根の総和に対してグレブナー基底を導入することで,総和に対する設計条件から制御パラメータの値を求めることを可能にした.その他,いくつかの応用研究を行なった.計算機の進歩により、計算するという観点から現代数学、特に代数学、を見ることが意味を持ちつつあります。この計算を通じて、現代暗号に代表されるように、代数学が直接的に工学などの実学に応用されることも可能になっています。本研究では、『現在の計算機の能力で、どこまで代数における数学的な操作が計算可能か』を代数構造の分解に焦点を当てて検証し、実現した計算法を『数学研究支援として役立てる』ことを試みました。本年は、(1)可換代数における分解法と(2)非可換代数や代数曲線研究での計算機支援を取り扱いました。(1)では、(a)計算可能な体(環)上の多項式イデアルの根基計算法と(準)素分解法として、正標数(有限体を係数体)の場合に、完全な分解を与える最も効率的な手法を考案し、研究分担者と共同で計算機実装と実験によりその有効性を検証しました。高速な計算は、標数0の場合の計算に対して、射影により係数体を有限体に落とすことで、そのmodular imageが計算できることとなり、数学研究支援としても有効に使われています。(b)さらに、指数や係数にパラメータを含む場合のイデアル構造の安定性に関して、問題の定式化を試み、最も基礎と思われる0次元の場合にいくつかの基本結果(周期性等)を得るなど、研究が進行しています。(c)暗号等の工学応用で重要視されている、整数の素因数分解や素数生成(証明)に関して、最新の手法の計算機実装を進めています。次年度からは、これらを基盤により計算量に優れ、効率の良い方式の導出へと向かう予定です。