hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
窒化物半導体量子構造の結晶成長と青紫色面発光レーザへの応用

縦型共振器構造における伝導特性の制御電流注入型の青紫色面発光レーザを実現するために、伝導層の制御を試みた。申請者らは既に良好なp型とn型伝導層を得ているので、本研究ではこれらの技術を応用して伝導性のある多層膜反射鏡の作製を行った。その結果、5x1017cm-2程度のn型キャリアーのドープによって、半導体ミラーの反射率や表面モフォロジーが著しく劣化するなどの新知見が得られ、次年度以降電流注入型の青紫色面発光レーザを実現するための設計指針を得ることができた。電流注入型の青紫色面発光レーザの実現に向けてエッチングやコンタクト形成を含むプロセス技術の開発を行い、縦型共振器を有するInGaN発光ダイオード(LED)構造を試作した。本研究の主要な成果のひとつであるn型窒化物半導体ミラーは、導電性と高い反射率を兼ね備えている。素子の電気的特性は通常の青色LEDに比べ高抵抗であったが、n型窒化物半導体ミラー単体での縦方向伝導特性を測定した結果、その主な要因は電極-半導体界面にあると推定された。エッチングプロセス条件の最適化を含めた界面状態の制御が重要である。しかしながら、窒化物半導体ミラーを縦方向に貫いて電流を注入する素子は過去に例がなく、この結果は青紫色面発光レーザの可能性を強く示唆するものである。今後、半導体ミラーにおける抵抗率をさらに低減する工夫、具体的には多層構造への変調ドープなどの方法を確立すれば、素子の特性改善が期待される。一方p型電極に関しては、酸素を含む窒素雰囲気中で熱処理したニッケル、金電極を用いているが、これはコンタクトの直列抵抗を下げるべく最適化の研究を行った成果である。透明導電材料である酸化インジウムスズ(ITO)を利用することで効率的に発光を取り出せると期待されるが、すでに通常のLED構造にてITOコンタクトの有効性を確認しており、今後面発光レーザ構造へ導入する予定である。エレクトロルミネッセンス(EL)測定の結果、半導体ミラーの反射率スペクトルに由来する発光ピーク線幅の明瞭な狭隘化を確認した。p型電極構造の最適化と極めて高い反射率を有する誘電体多層膜ミラーの利用によって、電流注入型面発光レーザに結びつく高Q値の縦型微小共振器構造が作製可能であると期待される。電流注入型青紫色面発光レーザの実現に向けて特に高品質導電性窒化物半導体ミラーの結晶成長および垂直共振器デバイスプロセス技術の研究開発を行い、InGaN垂直微小共振器LED構造を試作・評価した。結晶成長条件を精密に制御し、電気伝導性と高い反射率を兼ね備えたn型窒化物半導体ミラーの作製に成功した。n-AlGaN層をn-GaN層よりも高濃度にsiドープすることによって、構造の劣化を伴わずに電気的特性を一層改善することが可能である。また、歪の影響の軽減と電気的特性のさらなる向上を図って、従来のミラーにおけるn-AlGaNλ/4層をn-AlGaN/n-GaN超格子で置き換えた構造を新規に提案した。歪の影響を避けつつλ/4層界面における屈折率差を高めることができる結果、AlGaN単層を用いた通常のミラーよりも高反射率を得る点で有利であることを理論的に示すとともに、実際に超格子ミラーを作製し、26周期で95%と優れた反射率を有していることを確認した。一方、p型電極に酸化インジウムスズ(ITO)を利用することでp-GaNの正孔移動度の低さに起因する問題を解決し、青紫色面発光レーザ構造に応用可能な効率的正孔注入法を開発することに成功した。ITOは窒素雰囲気中でアニールすることにより低抵抗かつ高透過率とすることが可能である。
精密重合による特殊構造高分子の合成とその表面機能化剤としての応用

一次構造が明確に制御された多分岐高分子と線状高分子とのブレンド膜の調製を行い、多分岐高分子の表面濃縮挙動に関する評価を行った。多分岐高分子間の相互作用が表面濃縮に大きく影響をおよぼすことを本研究期間を通じて明らかにした。材料の高機能化に伴い、簡便な手法による高分子表面、界面改質法が求められている。ポリマーブレンドは複数の異種高分子を物理的に混合することにより、高分子表面に特異な機能を極めて簡便に付与することを可能にする。表面エネルギーはエンタルピーとエントロピーのバランスによって決定される。重合度の等しい二成分からなるポリマーブレンド表面には、低表面エネルギー成分が濃縮する。また、高表面エネルギー成分からなる高分子の分子量が、低表面エネルギー成分と比較して著しく小さい場合、高エネルギー成分であっても表面に選択的に濃縮する。多分岐高分子は同程度の分子量からなる線状高分子と比較してその空間的な広がりが小さい。そのため、多分岐高分子と線状高分子とのブレンド膜において、エントロピー的な寄与に基づき多分岐高分子はその表面に選択的に濃縮することが知られている。しかしながら、これまでに、多分岐高分子の分子間相互作用が表面濃縮に及ぼす影響は明らかにされていない。本研究では、側鎖基に異なる鎖長を有するハイパーブランチポリアミドを用い、分子間相互作用が表面濃縮に与える影響について評価を行った。線状高分子と種々の側鎖を有するハイパーブランチポリアミドのブレンド膜を調製し、X線光電子分光測定に基づき、表面組成解析を行った。その結果、側鎖基の長さが短い多分岐高分子程、表面濃縮が抑制されていることが明らかになった。多分岐高分子間に働く分子間相互作用は、側鎖基の鎖長の増加に伴い減少する。側鎖基の短い多分岐高分子では、分子間に強い相互作用が働き、線状高分子に対する見かけの分子量が増加する。このため、エンタルピーの寄与がエントロピーの寄与を上回ることにより、表面濃縮が抑制されると結論した。材料の高機能化に伴い、高分子表面および界面の効率的な改質法が望まれている。表面のエネルギーはエントロピーとエンタルピーのバランスによって決定される。多分岐高分子は同程度の分子量からなる線状高分子と比較して、末端数密度が高く、空間的な広がりが小さい。そのため、線状高分子とのブレンド膜において、エントロピー的な寄与に基づきその表面に選択的に濃縮する。しかしながら、これまでに多分岐高分子の分子間相互作用が表面濃縮挙動に与える影響は明らかにされていない。そこで平成23年度は、一次構造が精密に制御された側鎖長、末端基がそれぞれ異なる4種類のハイパーブランチポリアミド(HBPA)を用い、分子間相互作用が表面濃縮挙動に与える影響を評価した。マトリクス高分子としてポリスチレン(PS)を用い、HBPAを5w%添加することにより、ブレンド膜の調製を行った。ブレンド膜の表面組成解析はX線光電子分光(XPS)測定に基づき評価した。まず、側鎖基の鎖長が表面濃縮に与える影響について検討を行った。XPS測定に基づく評価から、HBPAの表面濃縮は側鎖基の長さが短くなるに連れて抑制されることが明らかになった。側鎖基のアルキル基の鎖長の増加に伴い、HBPA分子間に働く分子間相互作用が減少する。これに伴い、HBPAの見かけの分子量が向上し、表面濃縮が抑制されることが明らかになった。続いて末端基が表面濃縮挙動に与える影響について検討を行った。末端基としてメチルエステル、エチルエステルを有するHBPAをそれぞれ用い、ブレンド膜を調製し、XPSに基づく表面組成解析を行った。その結果、立体障害の小さいメチルエステルを含有するHBPAの表面濃縮はエチルエステルを含有するHBPAと比較して抑制されることが明らかとなった。本研究期間を通じて、分岐部位、末端基いずれも表面濃縮挙動に重要な役割を担っていることを明らかにした。昨年度の研究目的および達成課題として、1.極性官能基を有するハイパーブランチポリマー(HBP)の表面濃縮を達成し、2.物理化学的に表面濃縮挙動を理解することを掲げている。極性官能基として、アミド結合に注目し、研究活動を行った。上述したように、アミド結合の側鎖基に長鎖アルキル基を導入することにより、HBPAによる表面濃縮が成し遂げられることを明らかにした。また、物理化学的な考察から、HBPA中に導入された側鎖アルキル基の鎖長が短い程、HBPAの見かけの分子量が増加し、エントロピー的な寄与が減少することにより表面濃縮が抑制されると結論した。この結果は、極性官能基を有する高分子であっても、分子設計を工夫することにより表面に濃縮することを示している。一般的にHBPの化学構造は極めて複雑であり、分子間相互作用の理解、更には分子間相互作用が表面濃縮に与える影響は物理化学的に言及されていない。本研究期間を通じて、極性基の一つであるアミド結合を含有するHBPAの表面濃縮を達成し、さらに物理化学的にこの現象に関する検討を行った。これらの観点から、研究はおおむね順調に進展していると確信している。昨年度までに、分子設計を工夫することにより、極性官能基が導入されたHBPであっても表面に選択的に濃縮できることを示した。

しかしながら、ポリアミド系のHBPでは表面に更なる機能を付与することは不可能である。今後の研究展開として、カルボキシル基、アミノ基、ヒドロキシル基などの機能性極性官能基の表面濃縮について検討を行う予定である。これらの機能性極性官能基は、縮合反応を利用することにより、さまざまな分子の導入を可能にする。これらの機能性官能基をHBPに導入し、表面濃縮させることにより、表面濃縮層での反応が可能となる。HBPは末端官能基数が線状高分子と比較して多いため、高表面占有率からなる表面形成が期待される。一方、昨年度は表面濃縮のみに注目して研究を行ってきたが、固体界面が表面濃縮挙動に与える影響についても評価すべき課題の一つである。極性官能基が多数導入されたHBPのブレンド膜を極性基板上に製膜した場合、表面濃縮が抑制されることが考えられる。また、膜厚も表面濃縮と密接な関係がある。これらを検討し、物理化学的に基板、膜厚が表面濃縮挙動に与える影響を評価していく。更に、この知見を発展させ、リソグラフィー技術との併用についても検討を行う。基板に高分子膜を調製し、電子線などを用いて描画を行い、基板上に親ー疎水性のコントラストを形成させる。この基板上にブレンド膜を製膜し、表面濃縮の微細領域制御に関しても検討を行う予定である。本年度は、1.機能性極性官能基含有HBPの合成、2.表面濃縮評価および表面反応、3.表面濃縮の微細領域制御を重点的に行う。表面濃縮により形成されたHBP表面の組成解析を行うために、設備備品として拡散反射ユニット(パーキンエルマー製)の購入を検討している。HBP合成、表面反応に関する試薬、溶媒、ガラス器具を申請書に従って購入する予定である。合成する高分子の数が多いため、試薬および溶媒を若干多めに計上した。ブレンド膜を評価するためには、シリコン基板、AFMカンチレバー等の購入が必要不可欠である。また、本研究において得られた結果を外部に積極的に発信していくために、学会活動への参加、論文投稿が必要である。これらの成果発表および論文の別刷費用を本年度は多めに申請している。
市販ティッシュコンデショナ-の効果と基礎的検討

市販ティッシュコンデショナ-は、床下粘膜に異常を生じた症例に使用すると、炎症などの症状を改善し、正常な状態にする効果があることはすでに明らかにされている。しかし、この市販ティッシュコンデショナ-の組成は、抗炎症作用、抗菌作用のある薬剤が含まれていないことにより、炎症などの症状の改善はティッシュコンデショナ-の弾性によるものと考えられると報告した。この組成分析により、エタノールの約0.5-16%含まれており、この濃度による差は、ISO(10139-1)規格試験の調度試験結果と、相関性が認められ、殺菌性を目的としたものでは無いと考えられる。また、市販ティッシュコンデショナ-の細胞毒性の存在が明らかにされている論文があり(N.Okita:J.P.D.66(5):656-659、1991)、これらの商品が実際に粘膜に対してどのように組織を変化させるかを検討するため、今回ラットの粘膜組織を用いて市販ティッシュコンデショナ-の抗炎作用の有無を検討するのを目的として、以下の実験をおこなった、1、実験動物:ラット2、実験方法:1)エチルエーテルの吸入麻酔下にてラットの鎮静を行う。2)支台歯として円錐形にラット前歯2本の形成を行う。3)Exa-Fineレギュラータイプを用いてラット口蓋部まで印象採得を行う。4)模型作成後、埋没材にて副模型を作成し、ワックスアップをおこないメタルフレームを作成する。この際、メタルフレーム内面に圧痕を起こすためのステップを幅約1mm長さ3mmの範囲で右側につける。5)この作成したメタルフレームを同ラット口腔内に、テンポラリーセメント(カルボキシレートセメント)を用いて装着。6)3日後にメタルフレームを取り外し、圧痕の確認を行う。この際、肉眼的にまた、組織学的切片においても確認を行う。この研究の結果、圧痕により、炎症が起きていることが、肉眼的にも、組織学的にも確認された。しかし今回の研究においては、この炎症がメタルフレームのステップによるものか、それとも食物残渣によるものか、曖昧な点が多く炎症の確認のみで、ティッシュコンデショナ-への置き換えは、行わなかった。今後、実際の患者の口腔内においてのティッシュコンデショナ-による粘膜の回復程度を超音波Bモードを使用し粘膜の厚さを測定することにより、市販ティッシュコンデショナ-による粘膜の改善程度、および市販ティッシュコンデショナ-がどのように治癒過程にたいして影響しているかを、検討していきたい。
ヒドロキソ架橋型複核白金錯体の生成反応および化学反応の速度論および平衡論的解析

制がん活性を有する白金錯体がジヒドロキソ架橋複核錯体(以下複核錯体)を生成する反応および複核錯体の化学反応性に関し、主として、以下の2項目について詳細に検討した。1.複核錯体生成反応の速度論および平衡論的解析。2.複核錯体とグアノシン-5'-一リン酸(5'-GMP)との反応の解析。1.について:複核錯体生成反応を解析するために開発したpH緩和法をシスプラチンのジアクア錯体およびエチレンジアミン誘導体を含む白金ジアクア錯体に応用し、複核錯体生成反応のみかけの2次反応速度定数、活性化エネルギーを計算した。また、複核錯体生成反応の平衡定数を得た。反応速度に影響を及ぼす因子を考察するために、反応速度定数、単核アクア錯体の195白金核磁気共鳴化学シフトおよび酸解離定数、並びにアミン配位子の酸解離定数との間のそれぞれの相関を解析した、2.について:本研究に用いた複核錯体は、培養がん細胞に対して高い細胞毒性をもっているが、これらの複核錯体と、がん細胞内標的組織である核酸との相互作用を検討する目的で、一般に白金錯体の核酸認識部位がグアニン塩基であるといわれていることを考慮して、5'-GMPを取り上げ、複核錯体との反応を、高速液体クロマトグラフ法(装置は本科学研究補助金により購入した)、円二色スペクトル法およびプロトン核磁気共鳴法により詳細に解析し、複核錯体はその反応過程において、5'-GMPに対する結合様式が単核錯体のそれとは大きく異なる生成物を与えることを証明した。以上の知見は、制がん剤シスプラチンの作用機序および複核錯体錯体のもつ特異な生理活性を理解するための基礎的情報を提供するものと考えられる。本年度の実験計画に基づき、制がん活性を有する白金錯体がヒドロキソ架橋複核錯体(以下複核錯体)に変換される反応および複核錯体の化学反応性に関し、以下の2項目について詳細に検討した。(1)複核錯体生成反応の速度論および平衡論的解析。(2)複核錯体錯体と塩化物イオン(Cl^-)あるいは核酸との反応解析。(1)について:複核錯体生成反応解析のために、pH緩和法とも称すべき新しい測定システムを構築し、シスプラチンおよびエチレンジアミン誘導体を含む白金錯体に応用した。すなわち、白金水和錯体の溶液に一定量のKOHを滴下し、直ちにpHの時間変化を記録した。得たpH緩和曲線を解析することにより、複核錯体生成反応のみかけの2次反応速度定数、活性化エネルギ-を計算することができた。また、反応が平衡に達した後のpH値から平衡定数を計算した。反応速度に影響を及ぼす因子を考察するために、本研究で測定した195PtーNMR化学シフト、和錯体の酸解離定数、およびアミン配位子の配解離定数との相関を解析した。その結果、アミン配位子の塩基性が錯体生成反応の速度に影響を及ぼしていることを認めた。(2)について:本研究に用いた複核錯体は高い制がん活性を有しているが、これら複核錯体の特質として生体内において種々の求核性物質と反応し開裂反応が生ずると考えられる。そこで、血中に多量に存在するCl^-およびがん細胞内の標的物質である核酸との反応を、前者は電子スペクトル、後者は円二色性(CD)スペクトル法により検討した。その結果、複核錯体はCl^-により開裂されるが、その半減期は、0.9%NaCl中37°Cにおいて約24時間と極めと大きいことを認めた。一方、複核錯体存在下での核酸のCDスペクトルの(正)極大は短波長シフトし、シフトの方向が単核白金錯体のそれと逆であることを認めた。

このことは複核錯体の核酸に対する結合様式が単核白金錯体のそれとは大きく異なることを示唆している。以上の知見は、制がん剤シスプラチンの作用機序および複核錯体のもつ特異な生理活性を理解するための基礎的情報を提供するものと考える。異なる二種類のアミン配位子を用いて,申請者の考案したジクロロ架橋複核錯体を原料とする方法により,いわゆる混合配位子型白金錯体[Pt(R-NH_2)(R'-NH_2)(NO_3)_2]を合成した.この錯体の195Pt-NMRの化学シフトの大きさは,[Pt(R-NH_2)_2(NO_3)_2]および[Pt(R'-NH_2)_2(NO_3)_2]の中間に位置していた.この事実と前年度に得た結果,すなわち,ヒドロキソ架橋複核錯体生成の反応速度定数の大きさ,195Pt-NMRの化学シフトの大きさおよびアミン配位子のpKa値の間にそれぞれ正の相関があること,とを併せて考えると,アミン配位子の塩基性が白金錯体の反応性に大きな影響を及ぼしていることが結論づけられた.本研究で用いた白金錯体の制がん活性を,培養細胞(ヒト胃がん細胞,ヒト肝臓がん細胞など)を用いて検定した.単核ジクロロ錯体,単核ジアコ錯体,およびヒドロキソ架橋複核錯体の活性を比較したところ,一般に,単核ジクロロ錯体がもっとも活性が高かった.しかしながら,ヒドロキソ架橋複核錯体の活性が対応する単核ジクロロ錯体や単核ジアコ錯体よりも高い活性を示す錯体もあった.ヒドロキソ架橋複核錯体は培地中の塩化物イオンの求核攻撃により開裂され,単核ジクロロ錯体に変化するが,この開裂反応は極めて遅く,36時間後でも反応は完結しなかった.これらのことから,ヒドロキソ架橋複核錯体自身ががん細胞膜を通過して,制がん活性を発現している可能性が残されていると推定された.以上の結果,ヒドロキソ架橋複核錯体生成反応の制御因子としてのアミン配位子の役割および複核錯体自身の制がん活性発現の機構の一端を明らかにすることができた.
病院看護職組織における目標管理導入の現状と展望

A.全国調査の前段階として、目標管理制度、能力評価ツール(クリニカルラダー等)と、成果主義との関連についての予備ヒヤリング調査をさらに進めた。200床以下の中規模病院1箇所、400床以上の大規模病院2箇所の看護部長へのヒヤリングの結果から、以下のような結果が得られた。(1)目標管理制度の導入は、(当初の予測どおり)医療機能評価の審査項目に目標管理が挙げられていることの影響が大きい。(2)目標管理制度の導入に際しては、師長クラスへの教育・研修に力を入れているが、スタッフに対する説明は師長の力量に委ねており、組織的対応が十分であるとは認識していない。(3)能力評価ツールにクリニカルラダーが適切であると考える理由は、職能団体である日本看護協会がクリニカルラダーを示したことが大きく影響している。ただし、ラダーの開発はまだ途上であると考えかれている。(4)能力評価をラダーだけに頼ることには懐疑的で、臨床能力評価におけるナラティブの導入など、補完的に他の方法も検討すべきたという認識がある。(5)成果主義賃金制度の導入について、未導入の病院は公的病院であるため今後も当分導入の予定はなく、その定義や手法などについての理解も管理者によってまちまちである。(6)賃金査定-成果主語を一部導入している施設では、その導入に際して、師長クラスへの教育・研修に力を入れたが、ここでもスタッフへの説明等は不十分である。また、評価が師長の力量にのみ委ねられる現状は望ましいとはいえず、評価者の多層化など、さらなる改善が必要だと認識されている。(7)成果主義がスタッフのモチベーションを高めることへの期待はあるが、実際にそれがどの程度効果をあげているのかの評価はなされていない。むしろ、現行の査定率の低さゆえに、その効果については懐疑的である。それでも、成果主義じたいは否定しない。B.昨年度と今年度のヒヤリング結果を受けて、独自の調査票を設計し、全国調査を実施。最終結果は今年中にまとめ報告する。今年度は、目標管理制度についての文献レビューを中心に実施し、その後、大規模病院4施設の看護部長ヒヤリングを実施した。これら施設は目標管理導入に熱心な病院を機縁法で選定したもので、クリニカルラダーの導入もあわせておこなっていた。ドラッガーによって提唱された目標管理は、わが国には1960年代に一度導入されたが定着せぬまま終わった。主たる理由は、(1)当時は労働者の主体性重視といった目標管理制度の生命線といえる特徴があまり重視されず、結局ノルマ管理になったこと、(2)具体的な成果目標にするためにすべての目標を数値で表そうとしたことにあったと指摘されている。90年代後半には現在につづく第二次ブームが起こるが、かつての失敗を教訓とするためにどのような工夫がなされているのかは注目すべき点である。また、同じ目標管理制度といっても、導入のねらいをどこに置くかによっていくつかの類型が成り立つことも文献から示唆された。一般企業での導入・運用実態との比較においては、看護職場におけるそれは能力開発に非常に重きをおく点が特徴的でありかつ一種の偏りでもあると考えられた。上記は、その後のヒヤリングにおいてもより明確となった。看護職員の臨床実践能力評価にかかわるクリニカルラダーを導入している施設では、ラダーと目標管理制度とを密接に関連し、個人目標がそのまま個人の能力開発目標に置き換えられるケースもあった。他方で、ラダーは職員個々人の能力開発・キャリア開発の手段、目標管理は組織にどう貢献するかを本人に考えさせる手段すなわち組織貢献への動機付けだとして、明確に2つを使い分けている施設もあった。これらが賃金制度(成果主義賃金体系)と結びついた場合どうなっていくのかを含めて、さらに論点を整理し、次年度の最終の全国調査に臨む予定である。

(7)成果主義がスタッフのモチベーションを高めることへの期待はあるが、実際にそれがどの程度効果をあげているのかの評価はなされていない。むしろ、現行の査定率の低さゆえに、その効果については懐疑的である。それでも、成果主義じたいは否定しない。B.昨年度と今年度のヒヤリング結果を受けて、独自の調査票を設計し、全国調査を実施。最終結果は今年中にまとめ報告する。
トランスサイレチン関連アミロイドーシスにおける繊維化分子機構の解明

トランスサイレチン(TTR)は、遺伝的変異により家族性アミロイドポリニューロパチーを引き起こすことで知られる血清蛋白である。また、変異のない正常TTRも、時に老年性全身性アミロイドーシスの原因となることが分かっている。我々は、免疫沈降法と質量分析を利用することで、血清や眼房水中TTRの変異の有無や修飾構造の比率が簡便にかつ少量の検体から計測できることを報告してきた。世界的に複数の施設がこの手法を利用しており、新変異6種を含む19種類の変異が検出可能であることが証明されている。我々は、上記の手法により、生体中のTTRには、そのアミノ末端より10番目のシステイン残基に、チオール化合物が結合した、複数種のアイソフォームが存在することを発見した。特に亜硫酸(S03)が結合した亜硫酸化TTRは、無修飾のTTRに比べ、アミロイド原性が高いことをin vitroで証明した。TTRのアミロイド化過程に、何らかの環境因子が関与していることを示唆する。スウェーデンのPer Westermark教授との共同研究により、老年性アミロイド組織中のTTR構造を現在解明中である。また、モリブデン補因子欠損症候群においては、sulfite oxydaseの活性が低下し、結果、血清中の亜硫酸が蓄積する。本疾患では亜硫酸化TTRの比率が、変化していることを見出し、報告した。この件に関し、オーストリアのインスブルック大学子供病院より、合計150検体の分析依頼を受け、分析した。亜硫酸化TTRの比率は、極めて有用な診断法になることが解った。また、同時にこれらの検体中には、高い確率で変異TTRが確認でき、その構造解明を現在続けている。
イヌiPS細胞由来間葉系幹細胞を用いた難治性疾患治療薬の開発

さまざまな細胞に分化できる能力をもつiPS細胞(人工多能性幹細胞)研究が世界的に盛んであるが、イヌiPS細胞の作製は難しく臨床応用に至っていない。本研究では、安全で臨床応用可能なイヌのiPS細胞を作製し、iPS細胞から間葉系幹細胞に分化させることで、治療困難なイヌに対して新規の細胞治療薬を提供することを目的にしている。現在までに以下の研究成果を得ている。1安全なイヌ幹細胞の作製イヌ胎子線維芽細胞に自然に除去される仕組みを持ったセンダイウイルスベクターを使用して、初期化遺伝子(Oct3/4,Sox2,C-Myc,Klf4)を導入し、遺伝子に傷がつかないイヌiPS細胞とイヌ人工誘導XEN細胞(iXEN細胞)の作製を行った。その結果、ヒトiPS細胞に類似した細胞コロニーが得られた。この細胞は、長期継代が可能であり、さらに継代を経ることで自然にセンダイウイルスベクターが除去されることが確認された。さらに、未分化マーカーの発現、in vitroおよびin vivoにおける三胚葉(外胚葉、中胚葉、内胚葉)への分化能が示されたことから、遺伝子挿入のないウイルスフリーなイヌiPS細胞の作製に成功した。また、培養条件を変えることでiXEN細胞の作製も可能であることがわかった。2培養条件の検討イヌiPS細胞を大量培養するため、培地の検討および細胞外基質の選択の両面から検討を行った。ヒトiPS細胞で使用されている複数のiPS細胞培地および複数の細部外基質を組み合わせて、イヌiPS細胞の培養を試みたところ、多くの組み合わせではイヌiPS細胞を維持することができなかった。現在、その中で一番培養を維持できる条件が判明したため、さらにその培地に改良を加えることで、培養条件の改善を目指す。交付申請当時に目的としていた中で一番重要な課題である遺伝子挿入のないウイルスフリーなイヌiPS細胞の作製に成功していることから、大きな目的を達成している。胎子線維芽細胞からセンダイウイルスベクターを用いてイヌiPS細胞に成功しているが、今後は別の細胞でもiPS細胞の作製が可能か検討する。また、効果的にイヌiPS細胞を培養するために、マウス胎子線維芽細胞を使用しない培養方法を開発する。この際、イヌiPS細胞が分化してしまう可能性があることから、最適な培地および細胞外基質の検討を行う。さらに、iPS細胞から間葉系幹細胞への分化方法の検討を開始する。
交通環境学習における社会的ジレンマ教材の開発

本研究の成果は、現代社会における「交通環境学習」の役割を明確にするとともに、今後学校教育に交通環境学習を導入するにあたり重要な役割を担うであろう「社会的ジレンマ教材」の開発原理を明らかにしたことである。具体的には、第一に、交通環境学習の多様性を示せたことである。第二に、社会的ジレンマが単元開発の一視点となることを示せたことである。第三に、学際的な共同研究により、授業研究の高度化が期待できることを示せたことである。本年度は,3年間に及ぶ研究の初年度にあたるため,各年度における研究内容を明確にすることに主眼を置きながら研究を進めた。なお,具体的な成果は,以下の三点にまとめることができる。第一に,研究会を実施して(2012.1.7/京都市),各年度の研究内容を確定するとともに,「交通環境学習」や「社会的ジレンマ」といったキーワードに関して,研究メンバーの相互理解を図った。なお,研究会には,研究代表者と研究分担者に加え,平成24年度以降に実際に授業実施で協力してもらうことになる小学校及び中学校の教員に参加を願い,研究全体の方向性を理解してもらった。第二に,交通環境学習及び社会的ジレンマに関する情報収集を行った。研究代表者と研究分担者は,分担金を活用しながら,各人の所属する学会に積極的に参加し,交通環境学習及び社会的ジレンマに関する情報収集を行った。また,例えば,研究代表者である唐木は,米国へ調査に赴き(2011.12),米国における現状を視察した。このようなメンバーによる個別調査は,先に述べた研究会の中でそれぞれ報告がなされ,教育と土木の各領域でどのような研究が進められ,また,両者の間にはどのような相違点と同一点があるのかが協議された。第三に,第一及び第二の協議に基づき,交通環境学習の成立条件に関する研究が進められた。本年度はその成立条件を明確に提示するには至らなかったが,いくつかの視点を確定することができた。例えば,具体的な視点として,「話し合い」をどう組織するかを念頭に置いて社会的ジレンマの教材化を進めることが重要であること,そして,社会的ジレンマ教材を分類化して示すことで教員は授業設計をしやすくなること,などが考えられた。本年度は、平成25年度の研究成果を踏まえ、以下の三つの研究活動を実施した。第一に、研究会を実施して、交通環境学習及び社会的ジレンマ教材の理論と実践に関する協議を行った。具体的には、第1回を4月20日(土)、第2回を8月24日(土)、第3回を1月12日(日)に実施し、現場教育による実践発表と、研究者による理論的な発表をそれぞれ行い、授業づくりのポイントを確認した。第二に、その授業づくりのポイントにしたがい、現場教員の協力の下に、いくつかの授業実践を実施した。具体的には、筑波大学附属小学校、お茶の水女子大学附属小学校・中学校、茨城県つくば市立竹園東中学校など授業実践を行った。この一連の授業実践を総合させ、交通環境学習の理論と方法、社会的ジレンマ教材の開発方法に関する知見をまとめた。第三に、導き出された交通環境学習及び社会的ジレンマ教材に関する理論と方法を、専門学会における口頭発表や学会誌論文として、また、最終成果報告書としてまとめ、積極的に情報発信をした。本研究の研究成果としては、第一に交通環境学習の多様性を示せたこと、第二に社会的ジレンマ教材が単元開発の一視点となることを示せたこと、そして、第三に学際的な共同研究により授業研究の高度化が期待できることを示せたこと、以上の三点を挙げることができる。本年度は,次の三つの研究活動を実施した。第一に,研究会を実施した。具体的には,第1回を5月(東京),第2回を8月(東京),第3回を1月(京都)に開催した。それぞれの協議内容であるが,第1回では,交通環境学習の目標・内容・方法を,第2回では,社会的ジレンマ教材の開発原理を,そして,第3回では,交通環境学習において社会的ジレンマを教材化した場合にどのような授業が成立するのか,実際の学習指導案の検討も含め,多面的・多角的に授業実践の可能性を検討した。第二に,交通環境学習における社会的ジレンマに関する授業を試行した。具体的には,つくば市の公立中学校において中学校社会科のエネルギー単元の授業,つくば市の私立中学校において中学校社会科の地方自治単元の授業の二つの授業を実施した。前者は,交通環境学習とは直接的な関係はないが,社会的ジレンマの教材化としては十分な授業であり,後者は,交通環境学習における社会的ジレンマに関する授業と直接関連するものである。第三に,試行的に実施された二つの授業実践を参考にしながら,特に第3回の研究会において,交通環境学習における社会的ジレンマ教材の開発原理を明らかにした。

来年度の授業実践を積み重ねる中で,その原理に見直しは図られる可能性もあるが,現状では,「公と私の価値対立状況の下で,児童生徒の自律的な価値判断が保障されていること」「児童生徒の協同的な学びを成立させる協同学習の観点が保障されていること」「社会参画の視点を生かしながら,授業の中に提案場面が設定されていること」の三点が教材化及び授業化にあたっての必要条件となることが確認された。年度当初の研究実施計画では,「授業実践校における教育環境の点検」を挙げたが,東日本大震災の影響で研究の開始が遅れたため,授業実施に協力を願う教員への働きかけも遅れ,結果として,授業実施校における教育環境の点検にまでは至らなかった。しかし,研究会には一部の教員に参加いただけたので,今後はこの参加教員を中心としながら,所属学校の教育環境の点検を行い,授業実施に備えたいと思う。25年度が最終年度であるため、記入しない。交通環境学習における社会的ジレンマの教材化に関して,その開発原理を明確にできるなど,研究は「おおむね順調に進展している」と考える。その開発原理の視点に関しては,「研究実績の概要」に示した通りである。ただし,これまでは主として「社会的ジレンマ」の焦点化させて協議を重ねてきたために,「交通環境学習」の視点が弱かったと思われる。交通或いは環境に焦点づけられた教材の中で,より具体的に,社会的ジレンマ教材をどのように成立させることができのか,来年度は複数の授業実践を積み重ねながら,その可能性を深く探究して予定である。平成24年度には,一部の教員及び学校において,交通環境学習における社会的ジレンマ教材の開発と授業実施を進める予定である。そのためにも,平成24年度当初に研究会を開催し,交通環境学習の成立条件と,社会的ジレンマ教材の分類化を行い,教材開発と授業実施に向けての基盤づくりをすすめるつもりである。今後は,これまでの理論的な研究を踏まえ,授業実践を積み重ねていくことになる。具体的には,研究代表者及び研究分担者が直接的に関与している学校及び実践者とコンタクトをとり,教材開発の段階より深く関わりながら,実際の授業を実施する。授業実施にあたっては,研究会の中で学習指導案を検討するとともに,授業を実施する際には,複数の研究代表者及び研究分担者が授業を参観することとし,授業後の検討会を通して,交通環境学習における社会的ジレンマの教材化に関する理論・実践の高度化を図っていきたい。また,理論及び実践の成果は,報告書の作成を通して,積極的に情報発信していくつもりである。
日常性ストレスに伴う生体適応反応と回復過程の定量評価に基づく心の健康状態把握

本研究では,「日常性ストレスに伴う生体適応反応と回復過程の定量評価に基づく心の健康状態把握」を目的とする.具体的には,脳波,心電図,脈波により神経系,生体試料検査により内分泌系と免疫系を計測し,心理学的検査により対象の気質やストレス状況を把握することで,次の2点を評価する.1つ目に,「日常性ストレス因子に伴う心身への影響成分抽出」により社会的に問題視されているストレス因子に伴う生体影響性について健常者を対象に把握する.2つ目に,「日常性ストレスに伴う神経系・内分泌系・免疫系に基づく生体適応反応と回復過程の定量評価」を行うことで,ストレス状態からの回復過程評価とその因子の抽出を行う.これまでに,日常性ストレス因子として(1)嗅覚刺激による情動ストレス課題と(2)情報端末の操作による情報ストレス課題を基に評価を進めており,本年度は情報ストレス課題に伴う脳機能活動性と自律神経機能を中心に評価を実施した.評価の中で,情報ストレスに伴う脳機能活動性の変化は後頭領域と比較して前頭領域で高まり,課題が高難易度になるとその活動性はより高まることが確認された.自律神経機能では,安静時と比較して,中難易度及び高難易度の課題時において交感神経機能が高まり,課題後の安静時においても高い状態が継続する傾向が認められた.今後は,心理学的検査を含めた各指標の更なる解析と評価を進め,その後に指標間の相互影響性とその要因の抽出を行うことで,日常性ストレスに伴う生体適応反応の定量評価を進める.本年度は各指標間の相互影響性評価までを進める予定にあったが,指標ごとにおける課題間の影響性,もしくは心理学的検査と指標ごとの関連性の評価に留まっている.評価の一部にある情動ストレス課題における自律神経機能の解析については,その結果を国内学会にて経過報告を行い,専門的な意見を基に再評価を進めることを予定している.能動的な認知作業により情動的なストレス状態を引き起こすスピーチ課題については,被験者数の確保と解析を順次進めている.また,現在の解析法において更なる解析精度の向上が期待できるため,解析手法の再検討を進めている.各種課題に対して生理学的指標の変動と心理学的作用の関連性について解析することで,日常性ストレスに伴う生体適応反応とその回復過程について定量評価を進めていく.一部の課題については被験者数が十分ではないため,被験者数の増員とその後の解析を順次進める.また,これまでに計測した脳機能活動性及び自律神経機能について,解析手法や評価手法の再検討を行うことで,影響する因子の評価精度の向上を図る.これまでの課題により生体適応反応との関連性が確認されている心理学的因子を含め,今後の課題より個別の生理学的指標と心理的因子の相互影響性の評価を重ね,影響が認められた心理的因子を中心に,ストレスに関連する各種生理学的指標の統合評価を行う.本研究では,「日常性ストレスに伴う生体適応反応と回復過程の定量評価に基づく心の健康状態把握」を目的として,当該年次は情動を起因としたストレスの影響を調査した.情動を起因としたストレスには五感を介した入力が上げられ,さらに認知や判断,対象者の気質を介することで影響の程度が変化するとされている.そこで,安静,快,不快情動を伴う受動的作用の評価に(1)視聴覚情動負荷と(2)匂い情動負荷,また認知や判断を伴う能動的作用の評価に(3)色と文字によるストループ課題を作成した.視聴覚情動負荷とストループ課題は健常成人10名を対象に脳波,心電図,脈波,唾液試料を測定し,実験前の気分プロフィール検査(POMS)により低疲労群と高疲労群に分類した.結果,視聴覚情動負荷では,低疲労群の左側中心-側頭領域において,快刺激は安静刺激と比較して刺激後の100msでθ波帯域の位相非同期事象関連同期活動が有意に高値を示した.ストループ課題では,低疲労群の右側頭頂-後頭領域において,刺激前と刺激後の200ms及び400msの比較で,タスクの難易度によりα波帯域の位相同期事象関連同期活動に有意な差が認められた.これにより,健常者の疲労蓄積による生体への影響性は,情動や認知の処理を担う脳の領域で評価することができると示唆された.また,匂い情動刺激は健常成人6名を対象に脳波,心電図,脈波を測定し,線香,ラベンダー,スカトール(不快臭)の匂いを室内に充満させて刺激を行った.α波帯域のパワースペクトル値を評価した結果,刺激直後の20秒間において,線香とラベンダーは不快臭と比較して左前側頭部で有意に高値を示し,線香は不快臭と比較して右中心部において有意に高値を示した.これにより,充満された空間の中では,脳への影響性は匂いを感受した直後で最も高まり,その匂いの種類や嗜好性により影響する領域や活動性が変容すると示唆された.日常性ストレスの要因として取り上げている情動ストレスについては,日常生活より情報を最も多く獲得する視覚と聴覚,及び環境に蔓延することで長時間暴露される可能性の高い嗅覚のそれぞれについて,実験課題の作成及びその評価を進めている段階にある.匂いに伴うストレス反応や回復作用については,並行して文献調査を進め,その際に取りまとめた内容を総説として報告している.また,五感からの受動的作用だけではなく,一定水準のストレス課題を被験者が能動的に取り組むことによる実験課題の評価を進めている.これらの結果については,脳波を中心に経過報告を国内学会で発表しており,異なる評価方法による結果を別の学会にて報告する予定にある.

もう一つの日常性ストレスの要因として取り上げている情報ストレスについては,携帯端末を利用した実験課題の作成と測定を進めている段階であり,その一部の結果については学会で報告できるように準備をしている.しかし,いずれの実験についても自律神経機能や唾液試料による評価,また十分な被験者数を確保できていないことから,当初の予定より若干遅れが生じている.本研究では,「日常性ストレスに伴う生体適応反応と回復過程の定量評価に基づく心の健康状態把握」を目的とする.具体的には,脳波,心電図,脈波により神経系,生体試料検査により内分泌系と免疫系を計測し,心理学的検査により対象の気質やストレス状況を把握することで,次の2点を評価する.1つ目に,「日常性ストレス因子に伴う心身への影響成分抽出」により社会的に問題視されているストレス因子に伴う生体影響性について健常者を対象に把握する.2つ目に,「日常性ストレスに伴う神経系・内分泌系・免疫系に基づく生体適応反応と回復過程の定量評価」を行うことで,ストレス状態からの回復過程評価とその因子の抽出を行う.平成29年度には,日常性ストレス因子として,(1)嗅覚刺激による情動ストレス課題と(2)情報端末の操作による情報ストレス課題について検討した.解析は各課題の刺激直後に生じる特異的な脳波信号を対象とし,刺激間の変化や心理状態の関連性を評価した.情動ストレス課題の結果では,緊張や抑うつ状態がより低い場合,快臭による刺激を受けることで脳機能活動性が高まることが確認された.不快臭については心理状態の違いによる脳機能活動性に差はなく,匂いを認知することで特徴的な脳機能活動性が認められた.情報ストレス課題の結果では,ストレス負荷の高い課題と比較して,ストレス負荷の低い課題の操作時で中心部,頭頂部,側頭部の脳機能活動性が高まった.また,心理的に緊張,抑うつ,怒りなどの状態にあると,脳機能活動性が低下することが確認された.情報ストレスに対する生理学的影響性を評価するにあたり,実験課題の作成及びその評価を行い,脳機能活動を中心に解析を進めている段階にある.その際,操作者の画面操作と同期して生体信号解析をすることと,異なる情報端末上において同一の表示環境となるようにプログラム言語の選定と調整を行い,現時点で基本構成は構築できている.これらの結果の一部については心理学的影響性との関連性を評価しており,脳波を中心に国内学会で経過報告を進めている.しかし,十分な被験者数を確保できていないことから慢性ストレス反応を含めた評価には至っておらず,現時点では実験課題に伴う急性ストレス反応として生体影響性を評価している状況にある.そのため,当初の予定より遅れが生じている.また,情動ストレス負荷としてスピーチ課題の実験を実施しており,生理学的影響性の評価を並行して進めている段階にある.本実験課題においても十分な被験者数を確保できていないことから,被験者数の増員を図りつつ,結果の検討と学会への報告を進める予定にある.
薄膜金属ガラスを用いた基板面外駆動マイクロアクチュエータによる新しいMEMS

研究代表者の所属するグループでは,曲がりはり型の静電マイクロアクチュエータを開発している.石英ガラス基板上に,二酸化珪素被膜を有する基板電極と,基板に垂直な方向に曲がったはり状の可動電極間に電圧を印加することにより,曲がりはりが変位する.基板電極を先細りにすることによって,静電アクチュエータの問題であるプルインが発生することなく,全領域で安定な変位が得られているが,外乱の影響が大きい.そこで,研究代表者は,このアクチュエータのフィードバック制御を行い,外乱抑圧性を向上させる.フィードバック制御を行うには,変位センサが必要であるが,このアクチュエータの可動範囲が大きいため,センサにも広い測定範囲が要求される.小型化の面で優れた,ビルトイン式の静電容量式変位センサ,は広い測定範囲を得ることが難しい.そこで,センサに用いる周波数を24MHzにまで高め,アクチュエータ基板に増幅器を装備する.これにより,静電容量式変位センサの測定範囲を広めることに成功した.また,高い駆動電圧による増幅器の利得変動によって,センサノイズが増加してしまわないように,零搬送波法という新しい方法を提案し,その効果を実験で確認した.10倍に拡大した曲がりはりアクチュエータを用いて,フィードバック制御実験を行い,外乱抑圧性を向上させることに成功した.現在,本研究成果をもとに,投稿論文を執筆中である.研究代表者の所属するグループでは,曲がりはり型の静電マイクロアクチュエータを開発している.石英ガラス基板上に,二酸化珪素被膜を有する基板電極と,基板に垂直な方向に曲がったはり状の可動電極間に電圧を印加することにより,曲がりはりが変位する.基板電極を先細りにすることによって,静電アクチュエータの問題であるプルインが発生することなく,全領域で安定な変位が得られているが,外乱の影響が大きい.そこで,研究代表者は,このアクチュエータのフィードバック制御を行い,外乱抑圧性を向上させる.フィードバック制御を行うには,変位センサが必要であるが,このアクチュエータの可動範囲が大きいため,センサにも広い測定範囲が要求される.小型化の面で優れた,ビルトイン式の静電容量式変位センサ,は広い測定範囲を得ることが難しい.そこで,センサに用いる周波数を24MHzにまで高め,アクチュエータ基板に増幅器を装備する.これにより,静電容量式変位センサの測定範囲を広めることに成功した.また,高い駆動電圧による増幅器の利得変動によって,センサノイズが増加してしまわないように,零搬送波法という新しい方法を提案し,その効果を実験で確認した.10倍に拡大した曲がりはりアクチュエータを用いて,フィードバック制御実験を行い,外乱抑圧性を向上させることに成功した.現在,本研究成果をもとに,投稿論文を執筆中である.
最適化技法との融合による計算限界解析法の深化

得られた成果は以下の通りである,1.近年活発に研究されている拡張定式化に関連して,理論上・応用上重要な疎性マトロイドに付随する多面体のコンパクトな表現を与えた.2.行列表現を持つ線形マトロイドに対して,重み付きのマトロイド・パリティ問題を解く最初の多項式時間アルゴリズムを与えた.3.しらみつぶし探索法を本質的に改善できないと思われる問題間の新しい帰着(困難性証明技法)を開発し,指数時間計算可能性の分野における新しい標準を築いた4. #P困難性の知られる0-1ナップサック多面体の体積計算に対して,多項式時間決定性近似アルゴリズムを与えた.得られた主な研究業績は以下のとおりである.(1)組合せ最適化問題の拡張定式化を通じてP≠NP問題に迫るアプローチにおいて,指数関数サイズの拡張定式化を持つマトロイド多面体を陽に発見するという問題が未解決として残されている.その解決を探究する中で,疎性マトロイド多面体の拡張定式化が多項式サイズで抑えられることを証明した.(2)充足可能性問題を解く指数時間厳密アルゴリズムの設計に整数計画法の厳密アルゴリズムを用いる技法について調査を行った.(3)割当問題や施設配置問題といった基礎的な組合せ最適化問題の劣モジュラ最適化問題への拡張の研究を行い,幾つか肯定的な結果を得ることができた.(4) (NPかつco-NP) vs P問題に関連して乱択計算の領域計算量の上下界について研究した.乱択計算に対する領域計算量と時間計算量のトレードオフの議論は今後の課題である.また関連してポピュレーションプロトコルの拡張モデルに対して自己安定リーダー選挙問題の領域計算量の上下界について成果を得た.グラフの向き付けに関する研究を通じて,連結デタッチメントの高速化を行った.また,劣モジュラ関数や双劣モジュラ関数の一般化であるk劣モジュラ関数の最大化に関する論文を執筆した.またグラフ的TSPの近似比の改善を狙って新たなアプローチを提案した.計算複雑性が未解決である,木における最小費用b辺支配集合問題の計算限界解明に取り組んだ.特に,近似可能性と固定パラメータ容易性に関して,既存の研究を大幅に改善する結果を得た.また,木の特殊ケースであるパスにおける同問題に対して,既存研究では線形計画法に基づく多項式時間アルゴリズムしか知られていなかったが,動的計画法に基づく新しい組合せ的多項式時間アルゴリズムの設計に成功した.動的フロー問題における最適施設配置問題に対して,施設数kを定数とした場合,多項式近似アルゴリズムを開発した.またkをパラメータ化した場合,w[1]-困難の結果を得た.#P困難性が知られるナップサック多面体の体積計算に対する決定性の多項式時間近似アルゴリズムを与えた.提案アルゴリズムでは畳み込み計算の近似を用いており,アルゴリズム解析に対する新しい技法を構築した.この他,ハミルトン閉路やスケジューリング,相互作用計算などの計算量の解明に成果を得た.2部グラフにおける安定結婚問題をポリマトロイド対に拡張して,安定割当の概念を導入して,その存在を証明すると共に,安定割当を見出す強多項式時間アルゴリズムを設計した.また,劣モジュラ関数や双劣モジュラ関数の一般化に当たるk劣モジュラ関数の最大化問題に対して,従来の近似比を改善する近似アルゴリズムを設計した.さらに,組合せ最適化の研究において重要な役割を果たす重み付き共通独立集合問題に関する新しいアルゴリズムを設計した.これらの論文は,離散最適化の難関国際会議SODAに採録された.計算幾何学の諸問題に対して,動的計画法や領域分割といった手法を用いて高速アルゴリズムの開発を行い,計算限界の解明を行った.#P困難性が知られるナップサック多面体の体積計算に対する決定性の多項式時間近似アルゴリズム設計の成果を拡張発展させ,より複雑な多面体への適用を可能にした.このほか,乱択技法を活用したオンライ学習アルゴリズムの設計や,計算領域に着目した分散アルゴリズムの設計,解析の研究を行い,これらの問題に対して与えられた計算資源制約の下での計算可能性を示す成果を得た.本年度得られた重み付き共通独立集合問題に関する成果に加え,本研究課題の分担者との共同研究による拡張定式化に関する成果が得られている.また,#P困難な問題に対する乱択近似計算法は過去30年で大きな発展を見せたのに対し,決定性の近似アルゴリズムの設計技法の設計はあまり知られておらず,P vs. BPPとも関連する近年の重要課題のひとつである.この課題に対し,新たな技法を開発しその適用範囲を広げつつあり,大きな前進と言える.得られた成果は,以下の通りである.1.トークン遷移問題に関する未解決問題であった,計算困難性と定数近似可能性を解決した.2.暗号理論にゲーム理論の視点を持ち込んだ研究を行い,従来のラウンド数を大幅に改善する秘密分散方式を提案した.3.交換市場における安定性を計算理論の立場から研究し,エージェントが一様である場合には,市場の安定化に対する効率的アルゴリズムを与え,非一様である場合には計算困難性を証明した.4. 2部グラフのリスト辺彩色において,各辺のリスト長が最大次数以上であれば,リスト辺彩色が存在するというGalvin (1995)の定理を,Schrijver (1985)が2部グラフの辺彩色の一般化として導入した優モジュラ彩色の枠組みに拡張した.5.マトロイド・パリティ問題は,マトロイドが行列表現を持ち,重みが一様な場合には,多項式時間解法が知られているが,本論文では,行列表現を持つ線形マトロイドに関して,重み付きのマトロイド・パリティ問題を解く最初の多項式時間アルゴリズムを与えた.

6.マトロイドの共通独立集合問題に関する,重み付きの場合と重み無しの場合の計算複雑性のギャップに関する精緻な結果が得られた.また,木上の最小費用b辺支配集合問題の計算複雑性解決するための指針に関して幾つかの結果を得た.7.頂点集合で与えられる多面体の体積計算の計算量に関して、Khachiyanが1989年に#P困難性を示した(幾何)双対ナップサック多面体の体積計算に対して、多項式時間決定性近似計算法を与えた。これは、体積計算が#P困難であるV多面体に対する初めての決定性近似アルゴリズムである。8.様々なクラスのパーフェクトグラフにおけるグラフ彩色問題の計算複雑度,パラメータ化計算複雑度,パラメータ化近似可能性についての研究をおこなった.1.ブール関数の論理式サイズの下界の改良に関する最適化理論の適応可能性を探った.特に,最適化手法における多面体的アプローチと非常に相性のよい長方形限界に関する調査を行い,Uenoによって提案された劣加法性限界を双対問題の視点から調査した.2.マッチングの拡張であるT-ジョインに関連した最小値最大化問題を取り上げ,線形計画緩和に基づく,近似比2/3のアルゴリズムを設計した.同様のアプローチを取る限りは,近似比が改善できないことも明らかにした.3.最適化技法との融合による計算限界解析法の深化に向け,特に,「問題構造」x「計算下界」に関連するこれまでの研究を整理し,今後の展開の準備を行った.1985年にJohnsonによって未解決問題として紹介されていた区間グラフの部分グラフ同型性判定の計算量について,NP完全性を示した.本成果ではより制限されたグラフクラスの真区間グラフに対してNP完全性を示している.1983年のGraver達の本に未解決問題として紹介されていた,次数4の剛性サーキットの2つのハミルトン閉路への分解可能性問題を否定的に解決した.重要な未解決問題である(NPかつco-NP) vs Pについて,数え上げ計算量による議論の展開に着手した.特に乱択計算量のクラスBPPを通じた計算下界の証明技法について,最適化手法や確率的手法の適用について検討を行った.4.指数時間計算可能性における帰着の最適化を主に考察した.特に,充足可能性問題,集合分割問題,集合被覆問題,シュタイナー木問題,部分集合和問題の重要な問題群に対する指数時間計算可能性の依存性および同等性を証明した.更に,これらの概念と離散最適化問題の拡張定式化の関連の調査を開始した.また,対話証明系に現れる離散最適化問題の半正定値計画緩和に対する乱択丸め技法とランダムウォークによる解法の関連の調査も開始した.目標としていた計算下界研究における最適化理論の適用についての調査は十分おこなうことができた。いくつかの主要な研究課題に関して具体的な達成度を以下に記述する。1.論理式サイズの下界の証明に関する既存研究の調査はおおむね完了したといえるが,長方形限界と異なった下界証明手法であるランダム制限を用いた手法と,長方形限界との関連性を明らかにするといった課題は残されている.