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メタロプロテアーゼの炎症および組織リモデリングにおける作用メカニズム

マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)は、感染、炎症、あるいは固型腫瘍の進展・発育において組織破壊とその修復に関与する重要なプロテアーゼ群である。一方近年、感染・炎症の場において一酸化窒素(NO)が過剰に産生され、NO_2やN_2O_3、さらにはONOO^-(パーオキシナイトライト)などの反応性の高い窒素酸化物に変化し、多彩な生物活性を発揮することが知られている。我々はこれまで、MMPの活性化メカニズムを解明するため、ヒト好中球より精製したMMP前駆体(proMMP-8,好中球プロコラゲナーゼ)を用いて、反応性窒素酸化物NO_2およびONOO^-によるMMPの活性化について検討してきた。あわせて、細菌感染病態における組織破壊機構におけるMMPの役割を解析するため、各種細菌性プロテアーゼによるMMPの活性化についても検討した。その結果、ヒトproMMP-8は、μMレベルのNO_2とONOO^-により効率よく活性化され、これはproMMP-8のpropeptide domain(autoinhibitory domain)の一個のL-cys残基がNO_2やONOO^-により酸化されることでMMPの活性化がもたらされるものと思われた(Arch.Biochem.Biophys.342:261,1997)。さらに、本年度の研究により、ONOO^-によるMMPの活性化が、グルタチオン(GSH)により巧妙に調節されていることがわかった。すなわち、GSHはONOO^-と反応することにより、GSHチイールラジカルとなり、MMPのautoinhibitory domainに付加体を形成し、MMPを強く活性化することが明らかとなった(投稿準備中)。この知見は、生体内におけるNOの過剰生成がMMPの活性化を介して組織のリモデリングに関与することを示唆している。一方、細菌性プロテアーゼのうち、特にサーモライシンファミリーに属する細菌性プロテアーゼである緑膿菌エラスターゼとコレラ菌プロテアーゼが強いMMPの活性化を示し、これらプロテアーゼは、これまで全く報告のない全くユニークな部位でMMPを限定分解し、活性化していることがわかった(J.Biol.Chem.272:6059-6066,1997)。
統合失調症患者の思考障害における概念体系の異常に関する実証的研究

1.統合失調症の認知機能に関する研究統合失調症患者の思考障害および認知機能障害に関する研究として、はじめに統合失調症群と健常者群を対象に統合失調症患者に連想実験を用いた概念構造評価を実施することの意義を明らかにした。次に、連想実験と脳機能との関連を明らかにするため今年度は健常者群を対象として、連想実験、認知機能と脳機能に関する冠するデータを収集し検討を行った。脳機能としては、前頭葉機能を反映すると考えられる検査および、大脳皮質を通る血管内のヘモグロビン濃度を取得する脳機能イメージング技術である近赤外線スペクトロスコピーを用いた。2.研究の意義、重要性これまで統合失調症の認知障害や思考障害についてエビデンスに基づいた実証的な研究はほとんどなかった。そのため、質問紙法・実験法・面接法といった実証的な手法を用いて思考障害を科学的に研究し、その関連を明らかにしようとする本研究の意義は大きい。思考障害のメカニズムを実証的に研究すること、さらに別々になされることの多かった生物的、認知的、行動的システムを一つの研究の中で包括的に研究することは、より効果的なアセスメントや治療につながり。さらに脳との関連や介入方法についても検討する本研究は強いインパクトを持つ。さらに、情報処理の手法を用いることで思考障害および思考という複雑な機能をコンピュータ上でシミレーションすることが可能になり、他分野の研究者との共同研究や新しい視点を持った研究への広い将来性を持つ。1.研究内容(1)統合失調症の認知機能に関する研究統合失調症患者の思考障害および認知機能障害に関する研究として、はじめに統合失調症群と健常者群を対象に統合失調症患者に連想実験を用いた概念構造評価を実施することの意義を明らかにした。(2)統合失調症の治療に関する研究統合失調症の治療に関する研究として、はじめに健常者を対象にストレス対処と認知機能および人格特性との関連について明らかにした。次に統合失調症患者の予後予測指標の開発として、精神作業課題を用いて患者の予後を予測できることを明らかにした。思考障害のメカニズムを実証的に研究すること、さらに別々になされることの多かった生物的、認知的、行動的システムを一つの研究の中で包括的に研究することは、より効果的なアセスメントや治療につながり、さらに脳との関連や介入方法についても、検討する本研究は強いインパクトを持つ。
変態誘起歪み構成モデルの援用によるレール用形状記憶合金継ぎ目板設計

「研究の目的」Fe-Mn-Si-Cr系形状記憶合金(SMA)における形状記憶効果は、オーステナイト中に応力誘起されたhcpマルテンサイトがAf温度以上に加熱することによって、Shockley Partial Dislocationが可逆的に移動して逆変態することで発現する。その工業的応用の一つに、レールの継ぎ目板(fishplate)がある。これは従来溶接で行っていたレールの接続を形状記憶効果で発生する応力を利用して行うもので,既に重荷重クレーン用レールで短時間施工と長時間の使用が可能となっている。しかし、その応用範囲拡大にはレールの継ぎ目に発生する応力を正確に制御して、確実に継ぎ合わせると同時に固定用ボルトが塑性変形しない様にする必要がある。その為にはfishplateの形状、加熱時の熱膨張、ボルト固定による塑性変形、一軸部分加熱による形状記憶効果等を考慮した設計が必要となる。本研究ではマルテンサイト変態時に生じる体積膨張を考慮した有限要素法(FEM)によりfishplate、固定用ボルト及びレールの形状変化(ねじり,たわみ)、内部歪み、マルテンサイト変態量等をシミュレートする。これにより、有限要素法によるFe-Mn-Si-Cr系SMAのfishplate設計最適化モデルを確立する。「研究実施計画」プロトタイプのfishplateを用いて、レール接続に必要な発生応力値は既に測定されている。本研究では有限要素法で、その応力値を計算するために必要な物性値、即ち、レールの基本的な機械的性質、設置加熱時におけるfishplate内の温度分布、応カ-歪み-温度応答、熱膨張率、熱伝導率,静的荷重状態における境界条件を知る必要がある。それら物性値により形状と大きさを決めて計算をする。有限要素法による形状記憶合金材料モデルは、4つの現象的寄与、即ち、弾性、塑性、熱歪み、及び相変態による歪みを解析することによって出来上がる。このうち、相変態による歪みは更にTRIP歪み(相変態及びその逆変態)とTWIP歪み(双晶による塑性歪み)に分類される。有限要素法による上記の付加荷重解析により、破壊や欠損を引き起こす条件を明らかにし、それらを再現,可視化することができれば、次のステージとして、fishplateのデザイン、設置施工時の構造・機械的条件、施工時の最適加熱プロセスの決定が可能になる。
新規高速イオン移動材料の探索

酸度イオン導電体は、燃料電池やガスセンサーに使用されている固体電解質等への応用が期待されている高機能材料である。現在この作動温度の低温化が工学的側面から要請されている。低温で作動する酸素イオン導電体の材料探索の一環として、Biを含み結晶対称性が良いBaPb_<1-x>Bi_xO_<3-δ>の酸素不定比性・結晶構造・酸素拡散を調査、低温作動型酸素イオン移動材料と成り得るか否かを評価した。熱天秤を用いた各種組成のBaPb_<1-x>Bi_xO_<3-δ>の酸素不定比性測定からは、Bi量が多いほど酸素欠損が安定であり、酸素イオン移動材料として有望である事が解った。しかしながらエンドメンバーのBaBiO_<3-δ>は、Pbを添加した試料にはないδによる構造相転移があり、この転移のスピードが極めて遅いため、酸素イオン移動材料としては不向きであることを明らかにした。また放射光を用いた高精度X線回折の結果からBi量が0.5以上の試料では、結晶系は電化密度波によるエネルギーギャップがある単斜晶であり、電子伝導が抑制されていると考察された。以上の結果から最も有望と考えられたBaPb_<0.25>Bi_<0.75>O_<3-δ>について、実際に重量緩和法による酸素の化学拡散定数測定を行った。その結果、本物質は700°Cで10^<-4>cm^2/s台の化学拡散係数を示した。これを物質量である空孔拡散係数に換算し他の酸化物イオン伝導体との比較を行った所、本物質は700°Cという比較的低温でも他の導電性酸化物と比べて高い拡散係数を持ち、新酸素イオン輸送材料として有望であることが示された。
ヒジカル・ム-ブメント時におけるマウス・ガードの効用についての研究

既2年度に得られた、アンケート調査、咬合圧力結果に加え最終年度は、マウスガード装着有無による発声分析の資料収集分析を行った。これら得られた資料のまとめを行った。本研究の目的が、コンタクトスポーツにおけるマウスガードの必要性をその機能から確認することと従来多用されている既製品の歯科学的問題点を明らかにし、本来あるべき専門家(スポーツデンティスト)によるカスタムメイドマウスガードの必要性を検討することである。検討結果から、既製品の問題点として、従来の報告で示されている違和感と話しづらいの2項目が確認された。また、マウスガードの主な役割である異常な外力に対する衝撃減衰能についても、既製品のパンフレットに示されている製作方法に従うと、咬合接触点が不安定で、接触歯に非装着時より大きな力が加わり、ガードの役割をしていないことが明らかにされた。加えて、咬合圧力がある限られた領域に集中するため、マウスガードの破壊につながりやすいことも示された。発声については、一律の設計では、発声に大きな問題を訴える者も多く、すべての者が、後舌母音ならびに前舌母音の両関連音に問題を認め、アンケートによる問題点を明瞭に裏付ける結果を得た。これらを改善し、違和感のないマウスガードにて、マウスガードへの抵抗をなくしいままで以上に普及の計るには、カスタムメイドの必要性が明確且つ具体的に示されるとともに、カスタムメイドマウスガードの製作にあたり、設計において、個人的な要望を満たす学問的裏付けとなる検討の必要性も示された。本年度(平成5年)の研究達成目標は、先に報告した通りである。第一には、本件級に必要であると考えられる身体運動科学の中でのContact-sportsにおいて応用されている。Mouth-PieceやMouth-guardについてのあらゆる資料の収集に努め、それらの資料の分析等の作業はほぼ達成できたと考える。第二には、本研究に不可欠であるContact-sportsにおける臨床データの採取が大切である。そのための調査対象となるスポーツ機関或いは各種の団体の応諾は既に受けている。第三には、本研究において最も重要事項であるMouth-Pieceの考案である。既存のMouth-Pieceは外部からの衝撃に対してそのshockをMouth-Piece本体の表層部で吸収するものが殆んどである。頭部、特に脳細胞等に対する障害防禦等の効果は薄いと考えられる。今回、考案中のMouth-PieceはまづB7722-シャルピー衝撃試験機によって、その材質の撰定をし、それらを使用してMouth-Pieceの機能的な形態の決定に努めている。種々の材質を用いて衝撃的荷重試験を施し、材質の抵抗力、衝撃吸収率の測定をしてこれら材質撰定については殆んど達成できたと考える。衝撃をMouth-Pieceの中心部で吸収可能な形態、換言すれば脳に対する衝撃を最も軽減可能なMouth-Pieceの形態を決定し試作するまでに至っていない。この点が達成されたなら次の段階に進めるため、全力を傾注したいと考えている。今年度は、昨年のアンケート調査結果から得られた話しにくい点を考慮し,野外調査を設定し,現在,歯科の領域で市販され用いられているマウスガードを使用し,高校ラグビ-部ならびにボクシング部を対象に,いままで使用されているマウスガードの問題点の抽出とその作成にあたり,いかに専門的配慮が必要となるのかの検討をおこなった。対象は,高校ラグビ-部員20名とボクシング部員4名である。それぞれの対象者の研究模型を作成し,その模型をもとにGC社製マウスガードを作成装着した。富士フィルム社製プレスケールにより,非装着時の平均咬合力を同じく富士フィルム社製のオクルーザーにより計測し,その値と咬合状態,装着したマウスガードの破砕状況,そして,使用状況との関係を検討した。更に,非装着時のあ行,た行,さ行,そして,パ行を発声させるとともに装着時に同じく発声させ,その違いを検討した。

ボクシング部については,従来使用していたマウスガードと,今回新たに作成したマウスガードとの違いをも検討するため,同様のアンケート調査ならびに発音についての資料を採取し比較検討を行った。以上の検討項目から,少なくとも使用目的,即ち,衝撃から保護するのみでなく,食い縛りなどが強く作用するスポーツでは,マウスガード自体の強度もかなり必要となるとともに,この素材を決定するために,このほか,個人個人の咬合力,ならびに咬合状態も十分考慮する必要性が示された。更に,装着時の装着感の善し悪しは,口蓋側,特に最後臼歯部周縁,ならびに前歯部唇側の深さなどが強く影響し,このことは,発音にも主観的評価に基づく結果ではあるが,大きな変化をもたらすことが示された。来年度は,これらの結果をさらに客観的に検討し,個人別に,より専門的な対応の必要性の検討を続けていく予定である。既2年度に得られた、アンケート調査、咬合圧力結果に加え最終年度は、マウスガード装着有無による発声分析の資料収集分析を行った。これら得られた資料のまとめを行った。本研究の目的が、コンタクトスポーツにおけるマウスガードの必要性をその機能から確認することと従来多用されている既製品の歯科学的問題点を明らかにし、本来あるべき専門家(スポーツデンティスト)によるカスタムメイドマウスガードの必要性を検討することである。検討結果から、既製品の問題点として、従来の報告で示されている違和感と話しづらいの2項目が確認された。また、マウスガードの主な役割である異常な外力に対する衝撃減衰能についても、既製品のパンフレットに示されている製作方法に従うと、咬合接触点が不安定で、接触歯に非装着時より大きな力が加わり、ガードの役割をしていないことが明らかにされた。加えて、咬合圧力がある限られた領域に集中するため、マウスガードの破壊につながりやすいことも示された。発声については、一律の設計では、発声に大きな問題を訴える者も多く、すべての者が、後舌母音ならびに前舌母音の両関連音に問題を認め、アンケートによる問題点を明瞭に裏付ける結果を得た。これらを改善し、違和感のないマウスガードにて、マウスガードへの抵抗をなくしいままで以上に普及の計るには、カスタムメイドの必要性が明確且つ具体的に示されるとともに、カスタムメイドマウスガードの製作にあたり、設計において、個人的な要望を満たす学問的裏付けとなる検討の必要性も示された。
高歪み複素小員環化合物の系統的合成と構造・物性の解明及び新規共役系設計への応用

歪アレンエピスルフィド及びブタトリエンエピスルフィドはチオカルボニル化合物へのアルキルカルベン、アルキリデンカルベンの付加により合成されている。これらの化合物は熱、光及び酸触媒に対して不安定でありチオアリル中間体を経て、種々の興味ある生成物を与える。中間体のチオアルリは鉄及びルテニウムカルボニルとの反応により、安定カルボニル錯体として単離することができる。得られた錯体はトリメチレン錯体と類似の構造を有する。ゲルミレン、ジルコノセンはチオケテンと反応し、アルキリデンエピスルフィド類似のゲルマニウム、ジルコニウム化合物を生成する。ゲルミレンとの反応は、チオカルボニルイリドを経て生成する。これらの反応はNMRを用いてその反応中間体を確認できる。この反応は可逆的で、ゲルマチイランの光反応により、ゲルミレン、チオケテンを生成する。又、ジルコノセン化合物は酸で処理すると、不安定物質として知られているエノ-ル化できるチオアルデヒドを生成する。得られたチオアルデヒドはαー水素の存在にもかかわらず、安定に存在する。アレン、1,2,3ーブタトリエン及び1,2,3ーセレナジアゾ-ルと単体硫黄及び金属セレンの反応はアレンエピスルフィド及び特異な構造を有する環状ポリスルフィド及びポリセレニドを生成する。ゲルミレンの二量化で生成するジゲルメンは単体硫黄及びセレン、テルルと反応し、それぞれチアゲルミラン及びそのセレン、テルル類似体を生成する。置換基の大きい反応性ケイ素及びゲルマニウム化合物も同様に高温での単体硫黄及びセレンと反応し、歪を有する環状ケイ素、ゲルマニウムカルコゲニイド化合物を生成する。メチレンシクロプロパンは、その高いひずみエネルギ-(40.9Kcal・mol^<-1>)により容易にアリル共役を有するトリメチレンメタンに開環し、ひずみを解消する。一方、硫黄類似体であるアレンエピスルフィド(メチレンチイラン)、シクロプロパンチオンは、チオキシアリル体を介して異性体の関係にある。本研究は置換基としてアリル基を有するアレンエピスルフィドを合成し、その反応性を検討した。特に酸触媒における反応は転位、環化反応を経て、安定なシクロペンテンチオンの生成が見出された。1.2ージチオン類は、隣接した二つのチオカルボニル基を有する特異な複素小員環化合物として注目されている。かさ高い置換基を有する縮合環1、2、3ーセレナジアゾ-ルおよび1、2、3ーチアジアゾ-ルと単体硫黄およびセレンとの反応により各種の新規な環状ポリスルフィドおよびポリセレニドを安定な結晶として単離した。これらの化合物の光反応による脱カルコゲン化を検討した結果、容易に脱硫あるいは脱セレン化セレン化が進行し1、2、ージチオンおよびそのセレン類似体を生成することまた種々のオレフィンを捕捉材として共存させた場合に効率よくその環状付加反応生成物を与えること、1、2、3ーセレナジアゾ-ルの熱反応によっても、4ーtーブチルー1、2、3ーセレナジアゾ-ルをセレン源として用いることで、中間に1、2ージセロンの生成が可能であることがわかった。さらに、その関連化合物の光分解に関し低温マトリックス法を用いた電子スペクトル測定による反応追跡を行い、反応初期に生成する中間体の構造に考察を加えた。特に1、2、5ーチアジセレノ-ルの系は、溶液中での光反応で見られた競争的脱硫および脱セレン化反応の共通の中間体と考えられるスピロチアセレニラン構造を有する新規な反応活性種の存在を示唆する結果が得られた。環状ポリスルフィドはその高い生理活性と興味ある物理的の性質のために大変注目されている。

最近、セレナジアゾ-ルと単体硫黄をまぜて、120125゚に加熱したところ、通常の生成物、1,2,3ートリチオ-ル及び1,2,3,4,5ーペンタチエピンと同時に1,2,3,4,5,6,7,8,9,10ーノナチアシクロウンデセンが得られた。このものはXー線結晶回析により確認された。又、1,2,3ートリチオ-ルの二量体が得られている。ノナチアシクロウンデセンの構造はS_<12>のスタッキング構造と類似している。一方トリエンは単体硫黄との反応でペンタチエパンの生成がある。この反応を更に発展させ、シクロドデカヘキサエンと単体硫黄との反応は硫黄が5個、橋かけ状態でつながった化合物を生成する。DBUの存在ではこのものは得られず、シクロペンテンチオンを生成する。これらの構造はいずれも、Xー線構造回析によった。これらの反応の違いはラジカル及びイオン反応の違いによるものと見られる。S_5の橋かけ化合物は単体硫黄の存在で室温で平衡関係にある。2原子硫黄の生成は、酸素と比較する上で大変重要な活性種である。アントラセンエンドジスルフィドの生成は、2原子硫黄を発生させる前駆体となりえると考えられ、その合成を検討した。9,10ージチオ-ルをベンズアルデヒドで処理し、Mcpba酸化後、酸触媒処理すると、不安定なエンドジスルフィドを生成する。このものは残念ながら単離することが出来なかったが、ブタジエンの存在で、2原子硫黄が移動した1,2ージチンを得ることができた。アレンエピスルフィド類は、熱または光により、トリメチレンメタン型の活性種であるβーチオアリルを生成することが判っている。βーチオアリルは、室温で安定に単離することはできないが、今回遷移金属を用い、その錯体として安定に単離することに成功した。チオアリル鉄トリカルボニル錯体(1)のX線結晶構造解析より、βーチオアリルは、η^4型のリガンドであることが判った。1は、トリメチレンメタン鉄トリカルボニル錯体と、その構造においては、よく一致しているが、反応性においては、チオアリル錯体1の方がかなり活性であり、熱または光反応により、1、3ーチエタノン誘導体(2)を与える。又、ホスフィン類とも容易に反応し、2の他に、メタラチオペンタノン誘導体(3)を与えることが判った。現在のところ、この反応の中間にチオケテンーカルベン錯体を経由し、反応が進行するものと考えている。トリメチレンメタンの酸素類似体であるオキシアリルに関して、その単核の鉄錯体が得られていないことより、βーチオアリル鉄トリカルボニルが安定に単離できたことは大変意義深い。また。トリメチレンメタンのひとつの炭素を硫黄に置き換えたことで、その錯体の反応性が高まるという興味ある結果を得ることができた。一方、アレンエピスルフィド類は、ルイス酸の作用により、チオアリルカチオンを生成することが判っている。多くの金属カルボニルは、環状スルフィド類に対し、ルイス酸として作用し、その開環、脱硫を促進することが、近年明らかとなってきた。今回、アレンエピスルフィド類と、トリルテニウムドデカカルボニルとの反応により、チオアリルカチオン型の錯体を経た、種々のチオルテニウムクラスタ-類を得ることができた。又、その熱反応において、効率良く脱硫が進行することも判り、小員環スルフィド類の脱硫のメカニズムを考える上で、重要な知見を与えるものと考えている。
霊長類の単語生成に関する実験的研究

サルがある概念を獲得し、その概念に含まれる刺激に対して、複数のシンボルを系列的に選択して反応できるかを検討した。その結果、1頭のサルが2つの概念に対して、80%以上の正答率で連続する2文字を組み合わせて答えられるようになった。しかし、概念を構成する別の新奇刺激への般化テストや、3文字の組み合わせでのテストまでは実施できなかった。これらの結果から、サルは概念ごとに、系列的な反応を組み合わせる可能性が示唆された。しかし、ただの訓練の結果であるか、「概念」を獲得したかは、新奇刺激でのテストが必要で、3年間ではそこまでの習得に到らなかった。ヒトはなぜ・どのように言語を獲得するようになったかについて、言語学、心理学、生物学、神経科学などさまざまな領域で研究が行われて来た。ヒトだけが言語を操れることは疑いの余地はないが、ヒトの言語が漸進的に進化したか跳躍的な進化をしたかを検討するために、霊長類の言語能力が調べられて来た。霊長類の言語進化の研究は、1)基本的に類人猿を対象に、2)文法の理解/生成に焦点をあててきた。類人猿はある概念を表現するために特定のシンボルを選択することができる。しかし、ヒト以外の動物が任意のシンボルを特定の順序で組み合わせて、ある概念を表現することが可能かどうか、すなわち単語を生成できるかどうかは検討されたことがない。そこで、本研究では、サルが単語を生成できるかを検討する。サルが「単語を書く」ための訓練を行うためには、複数の予備的な訓練が必要となる。はじめに、サルは反応すべきアルファベットがそれぞれ異なることを習得しなければならない。その後に概念学習を習得し、ようやく概念に対して複数のシンボルを系列的に反応するという訓練が可能となる。その後にようやく、般化テストによって、サルが「単語」を連続したアルファベットとして表象しているかを調べることができる。したがって、必要な訓練は、1)文字(アルファベット)の弁別、2)文字の見本合わせ、3)概念学習、4)概念学習+系列反応である。これらの訓練には相当時間を要すると考えられる。H25年度は概念学習の訓練で用いる複数のアルファベットに対する「見本合わせ訓練」を、ニホンザル3頭に対して実施した(最初に「C」が呈示され、それを選ぶと、「C」と「G」が呈示され、最初に選んだ刺激を選べば報酬が与えられる)。選択肢が2つの条件から開始し、早い個体はすでに3つの選択から90%以上の正答率で回答できるまで学習が進んだ。H26年度は4選択に進めて、概念学習を行う。サルが「単語を書く」ためには、複数の予備的な訓練が必要となる。まず、サルは反応すべきアルファベットがそれぞれ異なることを習得しなければならない(「C」と「G」は異なるなど)。その後、概念学習を習得した後に、はじめて概念に対して複数のシンボルを系列的に反応するという訓練が可能となる。H24年度の前半は刺激の収集・加工と装置の製作にあてた。年度の後半から、概念学習の訓練で用いる複数のアルファベットに対する「見本合わせ訓練」を、ニホンザル3頭に対して実施した(最初に「C」が呈示され、それを選ぶと、「C」と「G」が呈示され、最初に選んだ刺激を選べば報酬が与えられる)。学習の早い個体では、3つの選択肢から、95%以上正しく選べるようになった。ヒトはなぜ・どのように言語を獲得するようになったかについて、さまざまな領域で研究が行われて来た。

類人猿はある概念を表現するために特定のシンボルを選択することができる。しかし、ヒト以外の動物が任意のシンボルを特定の順序で組み合わせて、ある概念を表現することが可能かどうか、すなわち単語を生成できるかどうかは検討されたことがない。そこで、本研究では、サルが単語を生成できるかを検討する。サルが「単語を書く」ためには、複数の予備的な訓練が必要となる。まず、サルは反応すべきアルファベットがそれぞれ異なることを習得しなければならない(「C」と「G」は異なるなど)。その後、概念学習を習得して、はじめて概念に対して複数のシンボルを系列的に反応するという訓練が可能となる。その後に、般化テストによって、サルが「単語」を連続したアルファベットとして表象しているかを調べることができる。すなわち必要な過程は、1)文字の弁別、2)文字の見本合わせ、3)概念学習、4)概念学習+系列反応である。H26年度は、ニホンザル3頭は、概念学習の訓練で用いる複数のアルファベットに対する「見本合わせ課題」を習得した(最初に「C」が呈示され、それを選ぶと、「C」と「G」が呈示され、最初に選んだ刺激を選べば報酬が与えられる)。2個体では、3つの選択肢から、95%以上正しく選べるようになった。さらに1個体は、4つの選択肢から95%以上正しく選択できるようになったため、概念学習の訓練を行った。その結果、2つの概念に対して、連続する2文字を組み合わせて反応することを習得した。しかし、概念を構成する新奇刺激への般化テストや、3文字の組み合わせでのテストまでは実施できなかった。実験心理学計画通り見本合わせ課題を習得しつつあるが、H24年度より実験装置が1つとなったため、3頭を同時に並行して実施できないので、それなりに時間を要した。計画通り、最初に習得すべき見本合わせ課題を、早い個体ではほぼ習得しつつある。しかし、実験装置が1つしかなく、3頭を同時に並行して実施できないので、それなりに時間を要した。学習が早い個体は3選択の見本合わせが終了したので、続いて4選択へ進み、概念学習に記号を連結させる学習へと進める。今後は、研究の受入れ先に実験装置を増やす交渉を行い、装置を作成・増加しより効率的に実験が進捗するよう務める。予定していた人件費の必要がなかった。計画的に執行する。H24年度は、既存の装置を用い、ほかの研究課題の合間にニホンザルを用いて本研究課題の基礎的な訓練を実施した。このため、新規に装置を作成する必要がなく、予定していた予算を使用しなかった。しかし、H25年度は実験を加速するため、研究受入れ先と交渉を行い、複数のサルが同時に実験ができるようにしたい。交渉がうまくいけば、実験装置を作成するので、物品費として800,000円支出する見込みである。その他、成果の報告や資料の収集のために、旅費として100,000円、人件費として100,000円、英文校閲などのために100,000円支出する予定である。
ポリマー側鎖末端基を利用した親水性・反応性・生体適合性表面の構築

本研究では、水溶性を示すポリメタクリル酸エステルセグメントと疎水性のポリスチレンから構成される新規両親媒性ブロック共重合体をリビングアニオン重合によって合成し、そのキャストフィルムを作製した。多数存在する疎水性の側鎖末端基の導入効果により、両親媒性ブロック共重合体中の親水性セグメントを、空気中や真空下という疎水性雰囲気下においても優先的にかつ自発的にフィルム最表面に偏析させ、親水性・反応性・生体適合性を示すポリマー表面を構築することに成功した。本研究では、両親媒性ブロック共重合体中の親水性セグメントを、側鎖末端基の疎水性を利用して、空気中や真空下という疎水性雰囲気下においても優先的にかつ自発的にフィルム最表面に偏析させ、親水性・反応性・生体適合性を示すポリマー表面を構築することを目的としている。平成20年度は、水溶性かつ感温性を示すポリメタクリル酸エステルセグメントを構成する新規モノマーのアニオン重合を検討した。メタクリル酸トリ(エチレングリコール)ビニルエーテル(1)のアニオン重合を、THF中、-78°Cにおいて行ったところ、メタクリル酸エステル部位のみで重合が選択的に進行し、一次構造の明確な単独重合体が定量的に得られた。また、ポリ(1)の側鎖ビニルエーテル基を酸処理することで、温和な条件下で脱保護反応が進行し、一次構造の明確なポリ(メタクリル酸トリエチレングリコール)に変換することが可能であった。得られたビニルエーテルは水に不溶であったが、脱保護後のポリマーは水溶性を示し、ビニルエーテル基が優れた保護基であることが明らかとなった。続いて、アニオンリビングポリスチレンを開始剤に用いて1とのブロック共重合を行った。得られたブロック共重合体は、設計通りの組成と分子量(M_n=21,000)に加えて、狭い分子量分布(M_w/M_n=1.07)を持ち、ポリスチレンセグメントとポリ(1)セグメントに起因する二つのガラス転移点を示した。以上の結果から、目的とする一次構造の明確な両親媒性ブロック共重合体が合成できたことを確認した。今後は、両親媒性ブロック共重合体のキャスト膜を作製し、その表面構造を解析していく予定である。平成21年度は、水溶性かつ感温性を示すポリメタクリル酸エステルセグメントを構成する新規モノマー類のアニオン重合を検討した。アニオンリビングポリスチレンを開始剤に用いて、メタクリル酸(エチレングリコール)ビニルエーテル(1)、メタクリル酸ジ(エチレングリコール)ビニルエーテル(2)、メタクリル酸トリ(エチレングリコール)ビニルエーテル(3)のアニオン重合を、THF中、-78°Cにおいて行ったところ、メタクリル酸エステル部位のみで重合が選択的に進行し、定量的にブロック共重合体が得られた。生成したブロック共重合体は、設計通りの組成と分子量に加えて、狭い分子量分布を持つことを見出した。また、ポリメタクリル酸エステルセグメントの側鎖ビニルエーテル基を酸処理することで、温和な条件下で脱保護反応が進行し、水酸基を有するポリ(メタクリル酸エステル)セグメントに変換することが可能であつた。平成22年度は、疎水性のポリスチレンと親水性のポリメタクリル酸ジ(エチレングリコール)ビニルエーテル(1)または対応するトリ(エチレングリコール)ビニルエーテル(2)から構成されるブロック共重合体をリビングアニオン重合により合成した。得られたブロック共重合体は設計通りの分子量と組成を持ち、分子量分布も非常に狭かった。ブロック共重合体のキャストフィルムを作製したところ、その最表面は乾燥条件下においても親水性ポリメタクリル酸エステルセグメントによって覆われていることがXPS測定や接触角測定より明らかとなった。また、フィルムを室温において2NHCIで処理したところ親水性がさらに増加し、表面においてポリメタクリル酸エステルセグメントの側鎖ビニルエーテル残基の加水分解反応が進行し、ヒドロキシル基に定量的に変換できることを見出した。得られた親水性表面は、効果的にタンパク質の吸着を阻害することが確かめられた。

これに対して、先に脱保護反応を行い、続けてキャストを行った場合、フィルムの最表面は疎水性のポリスチレンで覆われ、タンパク質を多く吸着することを確認した。以上の結果より、脱保護とキャストという二つのプロセスの順番を変化させることで、全く組成や性質の異なる表面が得られることを見出した。
「地域自治」の検証―コミュニティを活かす制度設計

本研究は、地域自治区が「地域自治」の内実を備えるための要件を実証的に明らかにすることを目的としている。新潟県上越市を対象とする事例研究の結果、地域自治区が「地域自治」の内実を備えるためためには、コミュニティの歴史と実態をふまえつつ、「団体自治」と「住民自治」という2つの要件をともに充足するような制度設計と運用を行うことが重要であることが明らかとなった。本研究は、地域自治組織制度にもとづく地域自治区を対象として、「地域自治」すなわちコミュニティレベルでの住民の自治のあり方を明らかにすることを目的とし、以下の点を明らかにすべく設計された。1.地域自治区(地域協議会、まちづくり組織)は、「地域自治」の内実を備えているか。その根拠はなにか(<団体自治>の視点)。2.地域自治区は、コミュニティの内実を備えているか。地域協議会、まちづくり組織と町内会、同連合会、各種団体、NPO等との関係はどうなっているのか(<住民自治>の視点)。3.「地域自治」を担保する都市内分権の制度設計とコミュニティ施策とはいかなるものか(<自治体政策>の視点)。平成24年度は、前年度に引き続き上越市の地域自治区を対象とする調査を実施し、行政、地域協議会、住民組織、町内会、NPO等を対象とする聞き取り調査を行うとともに、コミュニティ政策学会内に設置された上越市地域自治区研究会に参加し、研究交流と意見交換を重ねてきた。また上越市の地域協議会の委員経験者全員を対象とするアンケート調査を実施した。これらの結果、現行の地域自治区制度そのものは、市町村合併の代償的措置であり、その機能がほぼ首長の諮問機関に限られていること、範域が旧町村単位と大きすぎ、コミュニティの実態と乖離していることなどから、「形式」に堕しがちであることは否定できないが、制度設計や住民および住民諸組織の関与によっては、地域自治の「実質」を担保しうる可能性も備えていることが明らかになった。上越市に即していうならば、地域活動支援事業の採択決定権の付与や旧町村単位での「住民組織」の設立がそれである。「地域自治」をめぐる制度と実践の往還をさらに地域の実態に即して探究することの重要性があらためて確認された。平成25年度も引き続き上越市の地域自治区を対象とする調査を実施し、行政、地域協議会、住民組織、町内会、NPO等を対象とする聞き取り調査を行うとともに、コミュニティ政策学会内に設置された上越市地域自治区研究会に参加し、研究交流と意見交換を重ねてきた。また上越市が設置した地域協議会検証会議の委員として検証作業にも加わった。「地域自治」をめぐる制度と実践の往還をさらに地域の実態に即して探究することの重要性を浮き彫りにすることができた。平成23年度は、もっぱら上越市の地域自治区を対象とする調査を実施し、行政、地域協議会、住民組織、町内会、NPO等を対象とする聞き取り調査を行うとともに、コミュニティ政策学会内に設置された上越市地域自治区研究会に参加し、研究交流と意見交換を重ねてきた。

また、東日本大震災によって壊滅的な被害を受けた東松島市、石巻市の補足的調査を実施し、地域自治とコミュニティ形成の意義を原点に立ち返って考察する一助とした。これらの結果、現行の地域自治区制度そのものは、市町村合併の代償的措置であり、その機能がほぼ首長の諮問機関に限られていること、範域が旧町村単位と大きすぎ、コミュニティの実態と乖離していることなどから、「形式」に堕しがちであることは否定できないが、制度設計や住民および住民諸組織の関与によっては、地域自治の「実質」を担保しうる可能性も備えていることが明らかになった。上越市に即していうならば、地域活動支援事業の採択決定権の付与や旧町村単位での「住民組織」の設立がそれである。「地域自治」をめぐる制度と実践の往還をさらに地域の実態に即して探究することがあらためて課題として浮かび上がったといえよう。これまで2カ年度の調査研究としては、対象を上越市に絞り込み、聞き取り調査と資料・統計の分析に加え、上越市の地域協議会の委員経験者全員を対象とするアンケート調査を実施した。また、上越市の地域自治をテーマとする成果本(共著書)の上梓に向けた準備も整いつつあり、ほぼ順調に進展していると考える。初年度の調査としては、対象を上越市に絞り込み、聞き取り調査と資料・統計の分析を行うことによって、研究目的に掲げた3点の課題を追求するにあたっての今後の作業課題が明確になったという点で、ほぼ順調に進展していると考える。当初の計画どおり、現地調査を重ねることによって、研究目的の達成を図る。研究成果の集約として年度内に上越市の地域自治をテーマとする成果本(共著書)の上梓をめざす予定である。当初の計画どおり、現地調査を重ねることによって、研究目的の達成を図りたい。最終年度もまた現地調査と研究会および学会報告を中心に研究を進めるため、旅費を中心に研究費を使用する。なお、物品費はおもに図書の購入に充当する予定である。次年度もまた現地調査と研究会および学会報告を中心に研究を進めるため、旅費を中心に研究費を使用する。また、次年度は聴き取り調査に加え、アンケート調査もあわせて実施する予定であることから、そのための経費も計上している。なお、物品費はおもに図書や資料の購入に充当する予定である。
多核鉄錯体を用いた窒素分子の活性化

有機鉄錯体を用いた基質活性化に関しては基礎的知見があまり報告されておらず不十分であるため、研究目標である窒素分子の活性化は方法論の確立から始める必要があり、当該年度では目標の達成に至らなかった。しかし鉄錯体を用いた基質活性化の検討を行った結果として、以下に述べる重要な成果を上げることができた。窒素原子上にメチル基を有する含窒素ヘテロ環カルベン配位子を導入したCp*Feメチル錯体を用いることで、フラン類およびチオフェン類のC-H結合を触媒的に活性化可能ということをを見いだした。具体的には上記の鉄錯体を触媒として用い、添加剤としてtert-ブチルエチレンを加えることで、フラン類、チオフェン類とピナコールボランの脱水素カップリングが進行ことを明らかにした。また本触媒反応の各段階を錯体化学的に同定し、その機構を明らかにした。それにより、穏和な条件で鉄錯体を用いてC-H結合を切断するには、鉄炭素結合を有する種が鍵であることが判明した。これまでに類似な反応はイリジウムなどの高価な貴金属を用いたものに限られており、今回の鉄を用いた一連の反応の開拓は非常に価値の高い研究であるといえる。安価で毒性が低く大量に入手可能な鉄を用いた触媒反応の開発が近年強く望まれており、錯体化学的に詳細に調べられた本結果はそれに対し重要な知見を与えると考えられる。有機鉄錯体を用いた基質活性化に関しては基礎的知見があまり報告されておらす、不十分であるため、研究目標である窒素分子の活性化は方法論の確立から始める必要があり、当該年度では目標の達成に至らなかった。しかし、鉄錯体の合成および反応性の探索を行った結果として、以下に述べる2つの重要な成果を上げることができた。含窒素ヘテロ環カルベン配位子を有する鉄アルキル錯体がチオフェン類、フラン類およびピリジンのC-H結合を切断可能であることを見いだした。本反応は室温で速やかにまた高い位置選択性で進行する。さらに本反応を活かして、チオフェン類、フラン類の位置選択的なC-Hボリル化が可能であることを確認した。近年安価な鉄を用いた触媒反応の開発が望まれており、本結果はそれに対し重要な知見を与えると考えられる。2つのCp^*Feユニットをナフタレンおよびアントラセンで架橋した鉄一価二核錯体を合成し、さらにそれぞれの錯体を一電子酸化することで対応する混合原子価錯体も合成した。種々のスペクトル測定の結果、それぞれの錯体において2つの鉄-鉄間は直接結合を持たず、また立体的にかなり離れているが、ナフタレンおよびアントラセンを通じて電子的に強く相互作用していることがわかった。一般に二つ以上の金属中心を持つ錯体分子は分子デバイスとしての応用が期待されており、その点において上に述べた錯体の電子構造は興味深く、本研究を活かしたさらなる研究によって分子内での長距離間の電子伝達が期待できる。窒素原子上にメチル基を有する含窒素ヘテロ環カルベン配位子を用いてCp^*Feメチル錯体を合成した後に、基質の活性化を検討したところ、ベンゼン、チオフェンおよびフランのC-H結合を切断可能であることを見いだした。さらに本反応を活かして、ベンゼン、チオフェン、フランの位置選択的なC-Hボリル化が可能であることを確認した。さらに水素補足剤としてtert-ブチルエチレンを添加することで、フランの触媒的C-Hボリル化を達成した。
災害伝承を活用した災害復興と持続可能性に関する研究

本研究の目的は、1過去の災害にまつわる古文書・民間伝承、石碑・遺構、古地図といった歴史民俗資料(以下、災害史料)や、2度重なる被災経験の継承状況、3復興期における地域コミュニティ構成住民の意識の調査・収集を通して、地域の自助・共助を促し、地域防災・減災力を中心とした地域復興力を強化する仕組みを構築することである。これを実現する為に、地域復興力強化を目的にした災害史料の整理・分析、歴史的災害経験の継承を地域の復興まちづくりに活用する仕組みの構築、さらに構築した仕組みの上に復興期におけるコミュニティの変遷に沿って、構築した仕組みの持続可能性を検討する。先ずは平成29年度からの課題であった北海道(40)、東北(173)、関東(170)、中部(266)、近畿(121)、中国(67)、四国(69)、九州(97)件の合計1003件の災害伝承の収集・分析を終了した。次いで平成30年度の課題である、1事前復興まちづくりを目標とした被災経験の調査、2被災経験リマインダーとしての機能を目標とする市民の手による地域災害伝承(主に自然災害伝承碑)の継続的調査手法の確立、3被災した「住み慣れた地」における高齢期住民の生活環境特性と課題の調査、コミュニティの存続・移転・廃止から見た被災地域内での今後の生活に対する意識調査、それぞれの調査を完了した。また、最終年度の実践研究・まとめに向けた兵庫県北部の但馬地域における実践基盤の準備も完了した。アクティブラーニングで使用するアプリ開発が若干遅れている。また、平成30年豪雨災害の影響で夏の調査を一部延期した。それ以外の調査は概ね順調である。計画の最終年として、これまでの個々の調査・研究を基盤とした教材の実践に移行する。具体的には民俗研究者が中心となり、長く地域で継承されてきた祭礼や芸能や生活様式の伝承形態をモデルに、各地域の災害教訓伝承と防災マップを連動させたアクティブラーニング式の伝承力・復興力強化・地域コミュニティ力継続プログラムの実践を行う。『民俗学関係雑誌文献総覧』(竹田旦編,国書刊行会,1978)に記載された民俗学雑誌・『日本随筆大成』第1期第3期(吉川弘文館,1975-78)・自治体の調査報告書・自治会等で編纂された伝説集を調査・収集し、防災力・減災力に利用可能な教訓を含むものリストアップした。結果、北海道(40)、青森県(35)、岩手県(44)、宮城県(49)、秋田県(15)、山形県(8)、福島県(22)、茨城県(8)、栃木県(21)、群馬県(20)、埼玉県(34)、千葉県(16)、東京都(33)、神奈川(38)、新潟県(37)、富山県(33)、石川県(4)、福井県(50)、山梨県(16)、長野県(6)、岐阜県(20)、静岡県(28)、愛知県(72)、三重県(13)、滋賀県(10)、京都府(17)、大阪府(20)、兵庫県(29)、奈良県(14)、和歌山(18)、鳥取県(14)、岡山県(10)、広島県(20)、山口県(23)、徳島県(10)、愛媛県(9)、高知県(50)、福岡県(14)、長崎県(16)、熊本県(15)、大分県(9)、宮崎県(16)、鹿児島(21)、沖縄県(6)、の合計963件を抽出した。リストアップした中からさらに、熊本県天草市をモデルの一つとして現地調査を行った。天草市は1792年に肥前国島原(現在の長崎県)で発生した雲仙岳の火山性地震に起因する眉山の崩壊(島原大変)に起因する津波による犠牲者が多く流れ着いた歴史を有し、それに関連する石碑を中心として民俗行事が報告されている。しかし、本年度は行事は行われておらず、聞き取りから継承の断絶が確認できた。一方で、石碑を保護している地域の寺院による新しい継承の動きが確認でき、再度調査を行う予定である。災害伝承の収集・分析に時間がかかり、現地調査が思うように進まず、現地の調査結果より設計する計画であるアンケート調査は30年度に持ち越した。

次いで平成30年度の課題である、1事前復興まちづくりを目標とした被災経験の調査、2被災経験リマインダーとしての機能を目標とする市民の手による地域災害伝承(主に自然災害伝承碑)の継続的調査手法の確立、3被災した「住み慣れた地」における高齢期住民の生活環境特性と課題の調査、コミュニティの存続・移転・廃止から見た被災地域内での今後の生活に対する意識調査、それぞれの調査を完了した。また、最終年度の実践研究・まとめに向けた兵庫県北部の但馬地域における実践基盤の準備も完了した。アクティブラーニングで使用するアプリ開発が若干遅れている。また、平成30年豪雨災害の影響で夏の調査を一部延期した。それ以外の調査は概ね順調である。当初の計画通り、全国の災害伝承の収集を引き続き行うとともに兵庫県下の水害多発地域を中心にアンケート調査を行う。設計方針としては、テキスト化された災害伝承が、現在も地域内で伝承されていれば、その主体(現状では古老・書籍・学校教育・家庭・祭礼を想定)と、現況(年代別認知度・書籍化・イベント化など)を抽出し、伝承されていなければ、伝承を阻害する原因(現状では都市化・社会構造の変化・負の記憶の継承することへの精神的呵責を想定)、地域の住民が災害伝承を自身の防災意識にどのように関連付けているのかの詳細な抽出を行う予定である。計画の最終年として、これまでの個々の調査・研究を基盤とした教材の実践に移行する。具体的には民俗研究者が中心となり、長く地域で継承されてきた祭礼や芸能や生活様式の伝承形態をモデルに、各地域の災害教訓伝承と防災マップを連動させたアクティブラーニング式の伝承力・復興力強化・地域コミュニティ力継続プログラムの実践を行う。災害伝承の収集・分析に時間がかかり、現地調査が思うように進まず、フィールドワーク用の旅費が未使用分として次年度に持ち越す事となった。平成29年度に予定していたフィールドワークは30年度に行うことになるため、持ち越した旅費もその際に使用する。夏の平成30年豪雨による影響で、一部の出張を延期したため旅費が使用できていない。
坊守教戒書の分析を中心とした、近世真宗における女性門徒教化と女性の知に関する研究

近世の女性と宗教の問題を扱った研究がほぼないという現状の中、近世の真宗教団が末寺僧侶の妻である坊守に下付した一連の教戒書が、その記載内容と下付対象者の関係性から、坊守のみならず一般の女性門徒に対する教化の実態を知るための重要な史料になるのではないかという仮説のもと、今回の科研費研究では、できる限りの坊守教戒書を収集し、その内容解読とともに、女性教化に関わる関連史料類や一部真宗以外の宗派・宗教にも目配りしながら、上記の仮説を実証する基礎作業を行った。具体的には、計画書にそって、各種史料目録による所蔵機関の調査を経て、教戒書を所蔵する機関での史料撮影を行い、それを一部調査補助員も使いながら整理・翻刻作業を行った。結果、坊守教戒書については、真宗諸派のなかでも、現時点では東西本願寺派の学僧によるもの以外は見つけられず、また、確認できた教戒書はすべて学僧らによる法話の聞き書きとその写本であり、さらにその一部は明治末大正期の真宗教団内部での寺族教育で参考にされ収集・編纂・出版された。一方、内容面では、坊守教戒書としてまとめられたもののなかにも、坊守に限らず一般の女性門徒に対する教化を説いたものが複数存在した。また、いわゆる文語体のもの口語体のものが同程度存在し、真宗教団による女性門徒教化方法の多様性が推定された。この多様性の本質等残された課題も多いが、本願寺教団による女性門徒教化研究の端緒は踏み出せたと確信する。なお、平成22年度中には「近世真宗の女人教化と唱導文化-坊守教戒書等の分析を通じて」(仮)として、当研究費の研究成果のメイン部分を発表する予定。さらに、研究成果の一部を地元(福井県)の生涯学習等にも資するため、近年のうちに、勤務館の企画展示等を通じて研究成果の一部を公表することも考えている。
多項式時間で解ける巡回セールスマン問題から車両配送問題への拡張

巡回セールスマン問題は与えられた複数の都市をすべて1回ずつ通り、出発点に戻ってくるような最短経路を見つける問題である。この問題は板の穴あけなど実社会の問題にも直結する有名な最適化問題の1つである。しかし、都市数が増えるにつれ、コンピュータを利用しても計算にかる時間が指数的に増大する。そこで、問題がどのような条件をみたしていれば、実用的な時間で解が得られるかという研究がなされてきた。研究では、この効率よく解ける状況を考察するとともに、巡回セールスマン問題におけるこれらの条件を車両配送問題に適用した場合に、最適がもつ構造を明らかにした。巡回セールスマン問題(TSP)はNP困難のクラスに属し、多項式時間で最短経路を求めるのは不可能と予想される代表例になっている。そこで、理論的な観点からはどのような性質があれば、TSPの最適解が多項式時間で得られるかについて研究を行ってきた。本研究では、TSPの一般化である車両配送問題(VRP)の多項式時間で解けるクラスについて取り組む。まず多項式時間で解けるクラスの視点からTSPとVRPの共通点、相違点を明確にし、その上で、理論的側面からは特に平面性など幾何学的性質を考慮した条件とグラフ理論との関連性の考察に取り組む。まず、TSPの多項式時間で解けるクラスとして知られているMonge性、Strong Demidenko条件、Supnick条件、Kalmanson条件のいずれを仮定してもVRPが多項式時間で解けることがわかった。特に、Supnick条件、Kalmanson条件については最適解の構造をかなり特徴付けることができた。これらの最適解に含まれる構造はTSPで重要な概念であったpyramidal tourを自然に拡張した形であることを証明した。さらにpyramidal tourを拡張した形の中でコスト最小のものを見つける多項式時間アルゴリズムを考案した。これらの結果を合わせることにより、VRPの最適解が多項式時間で得られることが示される。これらの結果については3月にFloridaで開催された組合せ論に関する国際会議(38^<th> CGTC)で発表を行った。また、TSPにおいてpyramidal tourの中に最適解があると保証される条件に対し、VRPではその性質が壊れてしまう、すなわちpyramidalという構造でない解のみが最適解になるようなことがおきるととても興味深い結果になると思われ、現在それに取り組んでいる。本研究では、TSPおよびTSPの一般化である車両配送問題(VRP)の多項式時間で解けるクラスについて取り組む。まず、平面上に凸状に配置された頂点集合のハミルトン閉路に対し、交差する2辺の交換を繰り返して、自己交差のない閉路を得るために必要な交換回数の上限と下限に関して得られた結果および制約つきのハミルトン閉路に対して必要な交換回数について得られた結果をKyotoCGGT2007において発表し、Lecture Notes in Computer Scienceへの掲載が決疋した。これはTSPの近似解法の1つである2-OPTに似た交換操作であるが、交換できる2辺を交差しているものに限定していること、および凸状配置であることから平面性に強く依存している。VRPについては、閉路の個数や各閉路が通ることのできる頂点数に制約を入れた問題について継続して考えている。例えば、各閉路が通ることのできる頂点数が2ならば解は直ちに得られるが、3以下にするだけで状況がかなり複雑になることがわかっている。また、このほかに、頂点集合の対するボロノイ図を指定した部分領域内に正確に描画する問題に関する結果、ダブルトーラス上の三角形分割のうちK_6マイナーを持つものの特徴付けに関する結果を得ることができた。巡回セールスマン問題(TSP)とは与えられた複数の都市をすべて1回ずつ通り、出発点に戻ってくるような最短経路を求める問題である。この問題はNP困難のクラスに属しており、都市数が増えたとき実用的な時間(多項式時間)で最短経路を求めるのは不可能と予想されている代表例の1つである。そこで、理論的な観点からはどのような性質をみたせば、TSPの最適解が多項式時間で得られるかについて研究されてきた。本研究では、このTSPの最適解が多項式時間で解ける条件をTSPの一般化である車両配送問題(VRP)に対し適用した場合について考える。

まず、van der Veen条件(1994)、Strong Demidenko条件(1979)を仮定するとVRPの最適解が多項式時間で解けることがわかった(ただし、閉路の数は定数とする)。これらの証明はTSPにおいて有用であったピラミッド型巡回路を拡張した構造の中に最適解があることを示すことが鍵である。また、EnomoIto, Oda, Otaの条件(1998)をVRPに仮定すると、幅1の逆送を許すピラミッド型巡回路を拡張した構造の中に最適解があることを示した。さらにvan der Veen条件以外のこれらの条件をVRPに仮定すると、各閉路の通る頂点のラベルがほぼすべて区間をなしているような最適解を持つことがわかった。このことにより、既知のものよりもさらに効率よく最適解を得るアルゴリズムを適用できることがわかった。さらに、Demidenko条件を仮定すると、最適解がピラミッド型巡回路を拡張した構造にはならない例を見つけることができた。このことにより、最適解の持つ構造がTSPとVRPで必ずしも同じではないことがわかった。しかし、このDemidenko条件をVRPに仮定した場合の挙動についてはまだよくわかっていないところが多く、これを解明することは今後の課題である。