hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
関数等式を満たす空間の分類と表現論的、解析的考察

Cp, Cqをそれぞれp, q変数の正定値2次形式のClifford代数とし、Cp, Cqのテンソル積の代数の表現ρから、局所関数等式:|P|^sのFourier変換=(ガンマ因子)×|P*|^{-m/4-s}(m=the degree ofρ)を満たす4次形式P, P*のペアを得ることができた。「概均質ベクトル空間の基本定理」により、正則概均質ベクトル空間の相対不変式とその双対空間の相対不変式のペアは局所関数等式を満たすことが知られているが、上記の方法で構成した4次形式Pは殆どの場合、概均質ベクトル空間の相対不変式になっておらず、局所関数等式を満たす多項式の新しい構成法と言える。この研究ではこのようなPが住む空間を全て分類し、明示的にリストアップし、どのような代数構造を持っているかをまとめた結果を得た。正則概均質ベクトル空間の相対不変式は局所関数等式をみたすことが知られているが、それ以外に局所関数等式を満たすような多項式がどのくらいあるのか、またその多項式が住む空間とはどのような空間かを明らかにしていくことが目標である。局所関数等式を満たす多項式を系統的に構成し、その多項式を不変する空間を分類する研究を行った。古くから概均質ベクトル空間の相対不変式であれば局所関数等式を満たすことは知られており、概均質ベクトル空間の枠組み以外でそのような多項式を構成する研究を行い、実際に多くの非概均質的多項式で関数等式を満たすものが得られた。我々はこのような多項式をClifford代数の表現から構成し、それを不変にする群の構造及び、その特徴を調べ、ある予想にたどり着き、その予想についても、ある程度解決した。具体的には佐藤文広氏が2007年に発表した局所関数等式のpull backの定理というものがあり、大きな空間から小さな空間に自己双対かつ非退化な2次写像があるとき、小さなの空間が局所関数等式を満たすならば、大きな空間も局所関数等式を満たし、しかも大きな空間の局所関数等式に現れるガンマ因子は小さな空間の局所関数等式に現れるガンマ因子で記述されるというものである。我々は下の空間を2次形式を相対不変式にもつ概均質ベクトル空間(GL(1)×SO(p,q), V(p+q,R))とするときに、その2次形式に付随するClifford代数(正確には2つの正定値Clifford代数C(p),C(q)のテンソル積の表現)の表現を用いて大きな空間から小さな空間(GL(1)×SO(p,q),V(p+q,R))への自己双対で非退化な2次写像を構成し、小さな空間を(GL(1)×SO(p,q),V(p+q,R))に持つような上記の性質を満たす大きな空間の分類を行い、ある程度の成果が出せた。この研究成果を今年度、東京大学、愛媛大学、筑波大学などの大学での研究集会や談話会、日露共同の国際研究集会などで発表した。古くから概均質ベクトル空間の相対不変式であれば局所関数等式を満たすことは知られており、今回の我々の研穿で、概均質ベクトル空間の枠組み以外でそのような多項式を構成する研究を行い、実際に多くの非概均質的多項式で関数等式を満たすものが得られた。我々は下の空間を2次形式存相相対不変式とする場合に上の空間がどんなものかを予想し、それについてある程度証明を行ってきたが、今年度の研究では残りの部分の予想の証明と他分野との関係について主に研究を行った。具体的に言うと、我々が分類した空間はClifford-Klein formという幾何学的対象と関係していることが分かり、その背後にどんな数学的対象がひそんでいるか?

また我々の空間の場合、表現空間の次元が低いとき、ある種の病理的現象が起こるが、その理由として、整数論で古くから研究されている広義のHurwitz問題や、位相幾何学で重要な写像であるHopf写像、Hopf fibrationとの関係について考察した。これらの研究成果は、京都大学、東京大学、東北大学、九州大学などで行われたの研究集会や談話会で講演した。正則概均質ベクトル空間の相対不変式は局所関数等式をみたす三とが知られているが、それ以外に局所関数等式を満たすような多項式がどのくらいあるのか、またその多項式が住む空間とはどのような空間かを明らかにしていくことを目標に研究した。佐藤文広氏による局所関数等式の引き戻し定理というものがあり、この定理を用いると下の空間の多項式が満たす局所関数等式が上の空間に遺伝するということが示されている。この定理を用いて以下のような研究をおこなった。符号数(p,q)の2次形式を相対不変式とするような空間への双対性かつ非退化生を満たすような2次写像の研究を佐藤文広氏とともにおこない、そのようなものを正定置Clifford代数テンソル積の表現を用いた多く実験例からそのクラスの完全な分類に関する2段階の予想を前年度までの研究で得ていた。これらの予想について今年度完全に証明に成功し、佐藤氏の引き戻し定理の意味での下の空間が2次形式を相対不変式に持つような空間の上にあるような局所関数等式をもつような多項式の住む空間を完全に分類できたことになる。またこの結果から分かったこととして、符号数(p, q)に関して、p+qが小さい場合や、表現空間の次元が小さい場合を除いてすべての例が非概均質ベクトル空間の相対不変式であることが分かった。正則概均質ベクトル空間の相対不変式は局所関数等式をみたすことが知られているが、それ以外に局所関数等式を満たすような多項式がどのくらいあるのか、またその多項式が住む空間とはどのような空間かを明らかにしていくことを目標に研究した。またこの結果から分かったこととして、符号数(p,q)に関して、p+qが小さい場合や、表現空間の次元が小さい場合を除いてすべての例が非概均質ベクトル空間の相対不変式であることが分かった。上記の場合は関数等式の遺伝定理を下の空間が2次形式の空間の場合に適用したものであるが、その他の正則概均質ベクトル空間を取った場合に自己双対な2次写像が存在するか、また存在すればその上にある空間はどのような空間かなど、次の段階の研究も一部着手した。
肺移植後の閉塞性細気管支炎の発症における気道上皮細胞の関与についての実験的研究

現在以下の2点まですすめている.1.ラット気道上皮細胞培養系の調製について雄性inbred LEW(RT-1^1)ラット,BN(RT-1^n)ラットを麻酔下に開胸し右心よりPBSにて肺をFLUSHして気管全長・両肺プロックを摘出した.摘出ブロックの各気管支を肺門から到達できる範囲内の可及的抹消にて結紮し,得られた気管気管支樹にプロテアーゼ含有液を注入し,浸漬して4°Cで一晩放置した.気管気管支内を洗浄して細胞を回収してナイロンメッシュを通したうえ遠心し培地(蛋白添加合成培地)に浮遊させた.コーティングdishに細胞浮遊を磨き37°C,5%CO2空気下に培養した.数日にてconfluentになるべく播種細胞数,培地組成,dish preparationなどの至適条件を検討中である.2.リンパ球混合培養系ならびに増殖阻止至適免疫抑制剤濃度の設定LEWラットの脾細胞を赤血球溶血除去,MMC処理のうえ刺激細胞とし,BNラットのリンパ節細胞を応答細胞としてリンパ球混合培養をおこない,免疫抑制剤としてcyclosporin AとFK-506の二剤についてBN細胞のみのコントロールリベルにまで増殖抑制を示す免疫抑制剤濃度を検討中である.現在以下の2点まですすめている.1.ラット気道上皮細胞培養系の調製について雄性inbred LEW(RT-1^1)ラット,BN(RT-1^n)ラットを麻酔下に開胸し右心よりPBSにて肺をFLUSHして気管全長・両肺プロックを摘出した.摘出ブロックの各気管支を肺門から到達できる範囲内の可及的抹消にて結紮し,得られた気管気管支樹にプロテアーゼ含有液を注入し,浸漬して4°Cで一晩放置した.気管気管支内を洗浄して細胞を回収してナイロンメッシュを通したうえ遠心し培地(蛋白添加合成培地)に浮遊させた.コーティングdishに細胞浮遊を磨き37°C,5%CO2空気下に培養した.数日にてconfluentになるべく播種細胞数,培地組成,dish preparationなどの至適条件を検討中である.2.リンパ球混合培養系ならびに増殖阻止至適免疫抑制剤濃度の設定LEWラットの脾細胞を赤血球溶血除去,MMC処理のうえ刺激細胞とし,BNラットのリンパ節細胞を応答細胞としてリンパ球混合培養をおこない,免疫抑制剤としてcyclosporin AとFK-506の二剤についてBN細胞のみのコントロールリベルにまで増殖抑制を示す免疫抑制剤濃度を検討中である.
伝熱制御による医工学の新展開-生命の質への挑戦-

本研究では、高精度伝熱制御技術を用いた治療ついて検討を行うとともに、その技術確立を図った。高精度皮膚凍結手術用冷却装置を開発し、動物実験により到達温度と細胞壊死との関係を定量的に評価した。また、微小領域凍結手術に向けた微小クライオプロ-ブを開発し、脳機能マッピングを高精度に行うための脳冷却マッピング法を提案した。温熱療法においては、臨床現場における安全性を確保し、効率的に治療を行うことを目指し、接触型加熱円盤装置、ふく射加熱装置の二種類の治療装置を開発しその評価を行った。ペルチェ素子を用いた能動伝熱制御の医療応用を目的とした高精度伝熱制御システムを構築し,皮膚治療,内視鏡医療およびてんかん治療に関する動物実験,解析的研究を実施した.本年度は特に各治療に関するプローブの設計・製作を実施し,それらの性能評価を行った.皮膚治療用プローブは,温度制御範囲が常温から-50度以下までと広範囲となる.したがって構造が複雑となるが,独自設計によりペンシルサイズの小型皮膚冷却伝熱制御プローブを製作した.寒天を用いた予備実験の後,マウスを用いた動物実験を実施して皮膚層の凍結・解凍過程を観察した.同時に皮膚層から真皮に至る範囲での細胞壊死範囲を観察し,本プローブの性能評価を行った.てんかん治療に関するプローブについては,脳表面凍結防止のため温度制御範囲は常温から0度程度となり,上記プローブとは異なる設計となる.脳との接触部分がφ20mm程度となるようサイズ設計・製作をし,実際に山羊の脳を使用して動物実験を行い,脳機能の局所的不活性化が可能であることを確認した.内視鏡医療に関しては,二重管構造を有するマイクロプローブを製作し,急速冷却性能の評価実験を行った.また,動物実験では測定が困難である深さ方向の温度伝播については,別途数値シミュレーションコードを作成し,各器官における詳細な非定常温度場の予測を行った.本シミュレーションコードは無次元化を行うことで器官共通の時間的・空間的温度変化を表記し,容易に体各部の温度場推測が可能となる.以上の実験的・解析的研究を行い,医療応用を目的とした高精度伝熱制御プローブを開発し,その性能評価を行ってきた.上記研究成果の一部は国内外の学術講演会にて発表を行っており,評価を得ている.また,内視鏡医療に関する研究の成果については,国際学術雑誌に投稿中である.本年度も前年度同様,研究代表者グループが伝熱制御システムを構築し,このシステムを用いて皮膚治療,てんかん治療を目的とした動物実験と臨床試験を行った.医学的観点から,低温領域から常温領域における広範囲な温度領域での種々の治療法の検討を行う必要性が生じ,温熱治療による臨床試験を並行して行った.皮膚凍結治療の研究については,凍結療法装置による治療の最適条件を決定し,小動物の背部皮膚を用いた実験により,凍結領域の制御に関する知見を得た.特に,凍結装置の凍結効率の改善,温度センサー,温度制御コンピュータの改良を図り,動物実験へ適用した.また,動物実験の凍結領域を数値シミュレーションでモニターできる数値シミュレーションコードの開発を行い,ミクロンオーダーの生体凍結と凍結・解凍プロセスの最適化冷却・加熱モードの制御パラメータについて検討を行った.脳冷却によるてんかん制御については,昨年度実施した非生体物質を用いた伝熱制御実験の結果よりこの装置の特性を明らかにした.また,得られた知見より改良型の冷却プローブに必要な仕様を検討し,性能評価を行うための数値シミュレーションコードを開発した.温熱治療に関する研究については,金属内等方伝熱を利用した接触型温熱器,およびふく射伝熱輸送を用いた非接触型温熱器を製作し,温熱治療臨床実験を行った.臨床実験を通して温熱器の有用性についての評価を行い,局所温熱による治療効果について検討し,高精度伝熱制御による温熱治療法の確立に向けた実験データベースの構築を行った.同時に熱の生体内部浸透を評価する数値シミュレーションコードを構築し,施術温度と生体内患部への到達温度の関係を評価した.最終年度に当たる本年度は,高精度な伝熱制御技術を用いた治療および生体メカニズムについて検討を行うとともに,医工学への展開に向けた伝熱制御技術の確立を図った.併せて研究の総括を行った.具体的には,高精度皮膚凍結手術を実現するため,ペルチェモジュールと液体窒素を用いた高速度かつ高精度な冷却装置を開発し,寒天を用いた冷却実験により本装置の冷却性能を調べた.数値計算によって内部温度の予測を行い,動物実験との比較により到達温度と細胞壊死との関係を定量的に評価した.また,微小領域に対して凍結手術を適用するため,高圧冷媒の等エンタルピー膨張による沸騰熱伝達を利用した微小クライオプローブを二種類開発した。一つはペルチェ素子を利用し高精度伝熱制御を可能としたもので,寒天を用いた冷却能力評価,数値計算による凍結領域予測,動物実験による臨床適用性を評価した.もう一方は針形状の極細クライオプローブで,数値計算および解析的評価により沸騰熱伝達と生体凍結領域の関連性について評価した.

これらのプローブを用いて,てんかん手術において必要となる脳機能マッピングを高精度に行うための脳冷却マッピング法を本研究で提案した.また,脳機能と温度との関係性を定量的に評価した.一方,温熱療法における灸治療については,臨床現場における安全性を確保し,効率的に治療を行うことを目指し,熱伝導による加熱を行う接触型加熱円盤装置,赤外線ふく射によって非接触で加熱を行うふく射加熱装置の二種類の治療装置を開発した.温熱療法に治療効果の評価を熱的観点から定量的に行うため,加熱温度または伝熱量と被験者の皮膚温度上昇との関係の評価を行った.以上より,冷却から温熱に至る伝熱制御技術を医学へ展開し,医工学分野における伝熱制御技術の確立を図った.得られた知見は国内外の研究会にて発表し,多くの反響を得た.
細胞自己複製および翻訳を共に促進する新規特性タンパク質の筋肉老化予防への適用

ビスチンと命名されたヒトのタンパク質は、幹細胞様の未分化な細胞の自己複製に必要である、および細胞内の翻訳活性化に重要である、というユニークな特性をもつことが示唆された。二種類の過程におけるビスチンの作用機構の多くが不明であったことから、ビスチンと協調して作用するタンパク質性因子を網羅的に探索し、新規性の高い因子が同定され解析を進めた。細胞数増加および細胞成長の両方が重要な筋細胞分化に適用可能なメカニズムにつながることが期待される。翻訳をつかさどるリボソームの生合成過程は厳密に制御されており、老化との深い関わりもモデル生物を中心として示唆されている。しかしながら、その詳細なメカニズムについては未解明の部分が多く、特にリボソームを構成する二種類のサブユニットのうち40S小サブユニットの研究が遅れている。細胞自己複製および翻訳を共に促進するビスチンタンパク質は40S小サブユニットにおける18SリボソームRNAの成熟に関わることが示唆されているが、実際にどのような機能を持つかわかっていない。その解明を目的としてビスチンと相互作用するタンパク質の探索をプロテオミクス的手法を用いて試みた。グルタチオンSトランスフェラーゼとビスチンの融合タンパク質を増殖が亢進した培養細胞に発現させてプルダウン実験を行ない、ビスチンと結合するタンパク質の候補をトリプシン消化物の質量分析によって同定した。その結果、小サブユニットのリボソームタンパク質が多数同定され、同サブユニットとビスチンの結合を支持する結果が得られた。さらに、リボヌクレアーゼ処理を行なってリボソームRNA非依存的にビスチンと結合するタンパク質を解析した。その結果、小サブユニットの核外輸送に関わると推定されるタンパク質が複数同定され、ビスチンが小サブユニットの核外輸送複合体を形成することが示唆された。また、ビスチンと結合する新規タンパク質を同定した。このタンパク質をクローニングして細胞に発現させるとビスチンと同様に核小体および細胞質への局在が観察され、ビスチンと協調して作用する新たな因子であると考えられた。ビスチンには既知の機能ドメイン等がないこともあり、ビスチンの作用機構の多くは不明である。細胞自己複製および翻訳をビスチンと共に促進するのに必要なタンパク質因子を同定するため、ビスチンと共作用するタンパク質を網羅的に同定した。ビスチンの特徴として、その多機能性を効率よく発揮するため細胞内局在をダイナミックに変えることが示された。そこで、ビスチンの主要な細胞内局在の場所であるリボソームを含む翻訳装置の画分および細胞増殖に関与する可能性が想定される細胞質ゾル画分を新たに分離したうえで、それぞれにおいてビスチンと結合するタンパク質を詳細に探索した。まず効率よくビスチン結合タンパク質を同定するためビスチンを安定に発現する細胞株を確立した。次に細胞内のビスチンを含む複合体を、生化学的なアフィニティー精製法を用いて単離した。得られた複合体に含まれるタンパク質を分子量あるいは等電点を含む物理化学的特性の違い、さらにはこれらの組み合わせによって分離した。単離されたタンパク質からビスチンと物理的に結合し機能的にもリンクする可能性がある新規候補タンパク質をタンパク質分解酵素と質量分析法を組み合わせた手法により同定した。その結果、これまでに学術論文等で報告されていない新規のタンパク質を含む候補タンパク質が同定された。これらのタンパク質のパラログのなかには、細胞レベルあるいは個体レベルで細胞の増殖を亢進することが報告されているものも含まれており、実際に同定タンパク質のがん細胞での発現が観察された。以上から今回同定された新因子は有望と考えられる。ビスチンには細胞増殖と翻訳の両方にかかわるタンパク質であるという多機能性に加えて、細胞内において翻訳装置であるリボソームの生合成の場である核小体と翻訳の場である細胞質との間を往復するという複雑な局在を示した。mTORキナーゼのよる制御を受けること、微小管結合タンパク質との相互作用以外に、現在においてもビスチンに機能上な知見やドメインが明らかにされていないことから、こうした問題を包括的に解決しその応用を推進するため、ビスチンと相互作用するタンパク質の網羅的探索を含む分子メカニズムの解明をより詳細にわたって実施した。その結果、新たな相互作用因子としての候補タンパク質が複数同定された。これらは機能未知の新規タンパク質あるいはすでに報告があるがビスチンとの相互作用を含めた本研究の目的とする作用が知られていない分子であった。そこでこれらのタンパク質の機能をビスチンとの相互作用を含めて分析した。候補タンパク質の機能を知る手がかりを得るため、それらのcDNAをクローニングし、細胞内で発現させたところ、核小体に局在するものが見出された。核小体はがん細胞などの増殖が亢進した細胞において特徴的な形態をとり、また上記のとおりリボソームの生合成の場である。さらに、候補因子とビスチンの両者が共発現する細胞環境下において解析を進めたところ、両タンパク質の特異的でかつ強い作用が見出され、細胞の自己複製ならびに翻訳活性化に果たす新規のメカニズムが分子レベルで独自の視点から示された。
環境調和型物質変換プロセスを指向した新規固体触媒の開発

無機結晶性化合物表面上にサイズ制御して創製した金属ナノ粒子の触媒作用を検討した。特に、塩基性層状無機化合物であるハイドロタルサイトに銀ナノ粒子および金ナノ粒子を固定化した新規触媒を用いた高効率有機合成反応系の開発を中心に行った。1.ハイドロタルサイト固定化銀ナノ粒子触媒を用いたエポキシドの選択的還元反応ハイドロタルサイト表面に銀ナノ粒子を固定化した、銀ナノ粒子固定化ハイドロタルサイト(Ag/HT)を開発した。Ag/HTは、種々の官能基を有するエポキシドからアルケンへの還元反応において、極めて高い選択性を有し、オキシラン環のみを選択的にアルケンへ変換できる。生成物の選択性は99%以上であり、この値はこれまでに報告された触媒系の中でも最も高い値である。本研究成果は、Tetrahedron Lettersに掲載された。2.ハイドロキシアパタイト固定化金ナノ粒子触媒によるアミド化合物の脱酸素反応ハイドロキシアパタイト表面に固定化した金ナノ粒子(Au/HAP)が、ヒドロシランを還元剤とするアミドからアミンへの脱酸素反応に高い活性を示すことを見出した。Au/HAPを用いると、従来の触媒系よりも非常に温和な条件下で、種々のアミンを高効率で合成できる。本触媒により従来は均一系触媒を用いて行われてきた反応系を汎用性の高い固体触媒で代替できる。本研究成果は、Chemistry A European Journalに掲載された。特に、塩基性層状無機化合物であるハイドロタルサイトに銀ナノ粒子および銅ナノ粒子を固定化した新規触媒を用いた高効率有機合成反応系の開発を中心に行った。(1)ハイドロタルサイト固定化銀ナノ粒子触媒を用いた芳香族ニトロ化合物の選択的還元反応ハイドロタルサイト表面に銀ナノ粒子を固定化した、銀ナノ粒子固定化ハイドロタルサイト(Ag/HT)を開発した。Ag/HTは、炭素-炭素二重結合を有する芳香族ニトロ化合物の還元反応において、極めて高いニトロ基選択性を有し、ニトロ基のみを選択的にアミノ基へ変換できる。本研究成果は、日本化学会誌Chemistly Lettersに掲載された。(2)ハイドロタルサイト固定化銅ナノ粒子触媒による酸化剤を用いないジオールの脱水素反応ハイドロタルサイト表面に固定化した銅ナノ粒子(Cu/HT)が、酸化剤を用いないジオールからラクトンへの環化脱水素反応に高い活性を示すことを見出した。Cu/HTを用いると、従来の触媒系よりも非常に温和な条件下で、種々のラクトンを高効率で合成できる。本触媒により従来は貴金属触媒を用いて行われてきた反応系を汎用性の高い銅触媒で代替できる。本研究成果は、有機合成雑誌Heterocyclesに掲載された。
リチウムイオン脱挿入化合物のミクロ構造制御と単一粒子レベルの電池特性評価

本研究は二つの大学がそれぞれ異なる手法を用いて協力し,電気自動車等への応用が期待される高性能2次電池,いわゆるリチウムイオン電池の材料開発と評価法の確立に取り組んだものである.1.山形大では,各構成原子を原子レベルで均一に混合でき,且つ多成分の層状化学物を簡便かつ系統的に合成できるクエン酸錯体法を改良・駆使してミクロ構造制御合成を行った。特に,今後の材料展開を予想してニッケル系およびマンガンスピネル系材料で焼成条件の最適化を進め,サイクル安定性に優れた材料を得ている.(1)LiNiO_2系ではLiやNiに対するクエン酸のモル比を量論比で1.5以上とし,分散仮焼することにより反応を抑制し,最終的に酸素中720°C,15時問以上の焼成で安定な材料を得た。(2)LiCoO_2やLiMn_2O_4の場合は,クエン酸錯体生成後,空気中300°C以下の低温仮焼段階で既にサブミクロンサイズの微粒子の基本骨格が生成し,空気中700°C,4時間の本焼成により,結晶構造が十分に発達した粒径10μmの酸化物が合成できた。2.東北大では,微量の電池材料で迅速に電気化学特性を評価し,電池材料としての1次スクリーニングを速度論的評価を交えて行うマイクロ電極法を確立し,それらの結果を実電池用試料に反映させるべく山形大及び三菱電機側に流すと共に,ここからフィードバックされる試料を測定に供した。成果を羅列すると,単一の電池活物質粒子(10μm)について,(1)分極化での粒子の機械的安定性のin-situ観察,(2)高電圧(5V)ボルタンメトリーによる電気化学的安定性評価(3)ACインピーダンス測定を含む過渡応答測定による拡散係数の決定と単一粒子の等価回路解析,(4)in-situラマン及び導電率測定,さらに上記の測定を(5)室温から高温(50度C)に拡張し,温度特性の評価も行っている。上記課題の研究を(1)正極材料(2)負極材料とに以下に分けて記す。(1)正極材料に関して、クエン酸錯体法によりLiNiO_2、LiMn_2O_4、LiCr_<0.16>、Mn_<1.84>O_4を合成し、合成条件、焼成条件などの詳細を明らかにし、サイクル特性にすぐれたLiMn_<1.84>Cr_<0.16>を得た(山形大)。単一粒子レベルでの材料の電気化学評価に適した計測システムを構築し、これを用いてLiCoO_2、LiNiO_2、LiMn_2O_4活物質の評価を行った。クエン酸錯体法でLiMn_2O_4に異種元素のドーピングを行い、LiMn_<2-x>M_xO_4を合成した。これらの試料を単一粒子測定により電気化学測定を行い、広い電位範囲でその電気化学特性の評価を行った。この結果、LiMn_<2-x>Ni_xO_4が4.7Vという高電位でLi^+を可逆的に脱挿入することを示すなど興味ある成果を得ている。また、山形大サンプルを東北大で評価する作業も進んでいる(東北大)。(2)負極活物質として各種カーボン(天然黒鉛、MCMB、低温処理カーボン)材料の単一粒子ボルタムメトリーを行い、リチウムイオン脱挿入機構の解析、固相内のリチウムイオン拡散係数の評価などを行った。

また、低温処理カーボンについてはメソフェーズ体の有機溶液を用いるは<膜電極(浸透法および静電噴霧法)の作製に成功し、これを用いる新しい電極特性の評価法を検討した。また、天然黒鉛表面に銀を修飾した電極を用いてIn Situ表面増強ラマン分光によるスペクトルの測定を試み、最表面からのラマンスペクトルがLi^+イオンのインターカレーションによって可逆的に変化することが判明した(東北大)。本研究は二つの大学がそれぞれ異なる手法を用いて協力し,電気自動車等への応用が期待される高性能2次電池,いわゆるリチウムイオン電池の材料開発と評価法の確立に取り組んだものである。1.山形大では,各構成原子を原子レベルで均一に混合でき,且つ多成分の層状化学物を簡便かつ系統的に合成できるクエン酸錯体法を改良・駆使してミクロ構造制御合成を行った。特に,今後の材料展開を予想してニッケル系およびマンガンスピネル系材料で焼成条件の最適化を進め,サイクル安定性に優れた材料を得ている。(1)LiNiO_2系ではLiやNiに対するクエン酸のモル比を量論比で1.5以上とし,分散仮焼することにより反応を抑制し,最終的に酸素中720°C,15時間以上の焼成で安定な材料を得た。(2)LiCoO_2やLiMn_2O_4の場合はクエン酸錯体生成後,空気中300°C以下の低温仮焼段階で既にサブミクロンサイズの微粒子の基本骨格が生成し,空気中700°C、4時間の本焼成により,結晶構造が十分に発達した粒径10μmの酸化物が合成できた。2.東北大では,微量の電池材料で迅速に電気化学特性を評価し,電池材料としての1次スクリーニングを速度論的評価を交えて行うマイクロ電極法を確立し,それらの結果を実電池用試料に反映させるべく山形大及び三菱電機側に流すと共に,ここからフィードバックされる試料を測定に供した。成果を羅列すると,単一の電池活物質粒子(10μm)について、(1)分極化での粒子の機械的安定性のin-situ観察、(2)高電圧(5V)ボルタンメトリーによる電気化学的安定性評価(3)ACインピーダンス測定を含む過渡応答測定による拡散係数の決定と単一粒子の等価回路解析,(4)in-situラマン及び導電率測定、さらに上記の測定を(5)室温から高温(50度C)に拡張し、温度特性の評価も行っている。
植物の記憶消去メカニズムの解明；忘れられない変異体に着目して

植物は環境ストレスを一度経験すると、経験していない植物と比較した場合に、2度目のストレス時により強い耐性を発揮できる。このように、植物は乾燥などの環境ストレスを記憶し、2次的なストレスに備える能力を持つ。一方で、不必要な記憶による長期間にわたる恒常的な耐性発現は、適応にはらう犠牲(フィットネス・コスト)を増加させる。したがって、植物環境適応には記憶の保持と消失のバランスが適切に制御される必要があると考えられるが、記憶の形成および消失に関する分子メカニズムには不明な部分が多い。我々は植物環境記憶の分子メカニズムの解明を目的として、本年度は以下の解析を行った。記憶の保持と消失のバランスを失ったエピジェネティック因子機能欠損変異体を材料とし、次世代シークエンサーを用いたトランスクリプトームのプロファイリングを行った。変異体と野生型のトランスクリプトームを比較することで、記憶を成すエピジェネティック情報により制御される遺伝子群が同定されると期待した。解析の結果、変異体と野生型間で発現が変動している遺伝子として、従来から知られている複数のストレス応答性遺伝子が検出された。加えて、トランスポゾンや遺伝子間領域から転写される非コードRNAの量にも差異が見られた。これらの結果より、植物環境記憶の形成および消失において役割を果たす生体分子として非コードRNAが見出された。2019年度では、このエピジェネティック因子が直接結合するゲノム領域を同定するためにクロマチン免疫沈降(ChIP)を行う計画である。その際に、エピジェネティック因子の機能欠損変異体をバックグラウンドとするタグ付きタンパク質を発現する形質転換体を実験材料として用いる。今年度に作出した形質転換体は変異体表現型が相補されたことから、問題なくChIPに使用できると考えられる。このように、次年度へ向けた準備を進めることもできた。本研究課題では研究期間を3年と設定し、初年度にトランスクリプトーム解析を実施し、その結果により同定された発現変動遺伝子群に関して次年度以降に解析していく計画となっている。従って、トランスクリプトーム解析の可否がプロジェクト全体の成否を決める大きな要因となる。2018年度に実際にトランスクリプトーム解析を行い、予測していたストレス応答遺伝子のみならず非コードRNAを発現変動遺伝子として同定することができた。このように、遺伝子発現制御を行う分子の一つとして近年大変注目されている非コードRNAが植物ストレス記憶に関わるという可能性を見出すに至ったことから、今回行ったトランスクリプトーム解析では十分な成果が得られたと考える。2019年度では研究対象としているエピジェネティック因子が直接結合する発現変動遺伝子座をChIPにより検出する予定である。この実験を行うためには、変異体を相補する導入遺伝子をホモ接合型で持つ形質転換体が必要となるため、形質転換体の世代を進める時間が必要となる。そこで2018年度に形質転換体の作成を進め、現在は導入遺伝子をホモ接合型に持つ形質転換体を得るに至った。これにより2019年度に計画している実験も遅れることなく進めることができる。以上のように、研究計画はおおむね順調に進展している。しかしながら、予備実験で得られていた乾燥ストレスによる変異体の形態形成に関する表現型の再現性がとれないことがあった。この点に関しては2019年度も継続して検証する必要がある。2018年度に行ったトランスクリプトーム解析により同定された環境ストレス記憶変異体における発現変動遺伝子群の中には、研究対象としているエピジェネティック因子がクロマチン領域へ直接結合して転写制御をおこなっているもの、あるいは間接的に影響を受けているものがあると推察される。これらの遺伝子群の中でも、エピジェネティック因子が物理的に結合し、直接的に発現を制御する遺伝子が、植物ストレス記憶を構成する遺伝子ネットワークのより上流に位置しており、機能的に重要な遺伝子であると考える。そこで2019年度では、FLAGタグ融合エピジェネティック因子により相補した形質転換体を実験材料とし、抗FLAG抗体を用いたクロマチン免疫沈降と定量PCR(ChIP-qPCR)により、エピジェネティック因子が直接結合するゲノム領域の検出を行う。トランスクリプトーム解析で特定した遺伝子群に含まれる遺伝子領域およびプロモーター領域をChIP-qPCR解析の対象とする。この実験で用いる形質転換体は、2018年度に既に作成済みなため、現時点では研究計画の実行に問題点はない。研究対象としているシロイヌナズナのエピジェネティック因子には相同性を持つパラログが存在することから、機能重複が考えられる。現在、それらのファミリーメンバー間での2重変異体の作出を試みている。当初の研究計画にはなかったが、2019年度に行う研究においては、この2重変異体も実験材料として用いる予定である。

解析の結果、変異体と野生型間で発現が変動している遺伝子として、従来から知られている複数のストレス応答性遺伝子が検出された。加えて、トランスポゾンや遺伝子間領域から転写される非コードRNAの量にも差異が見られた。これらの結果より、植物環境記憶の形成および消失において役割を果たす生体分子として非コードRNAが見出された。2019年度では、このエピジェネティック因子が直接結合するゲノム領域を同定するためにクロマチン免疫沈降(ChIP)を行う計画である。その際に、エピジェネティック因子の機能欠損変異体をバックグラウンドとするタグ付きタンパク質を発現する形質転換体を実験材料として用いる。今年度に作出した形質転換体は変異体表現型が相補されたことから、問題なくChIPに使用できると考えられる。このように、次年度へ向けた準備を進めることもできた。本研究課題では研究期間を3年と設定し、初年度にトランスクリプトーム解析を実施し、その結果により同定された発現変動遺伝子群に関して次年度以降に解析していく計画となっている。従って、トランスクリプトーム解析の可否がプロジェクト全体の成否を決める大きな要因となる。2018年度に実際にトランスクリプトーム解析を行い、予測していたストレス応答遺伝子のみならず非コードRNAを発現変動遺伝子として同定することができた。このように、遺伝子発現制御を行う分子の一つとして近年大変注目されている非コードRNAが植物ストレス記憶に関わるという可能性を見出すに至ったことから、今回行ったトランスクリプトーム解析では十分な成果が得られたと考える。2019年度では研究対象としているエピジェネティック因子が直接結合する発現変動遺伝子座をChIPにより検出する予定である。この実験を行うためには、変異体を相補する導入遺伝子をホモ接合型で持つ形質転換体が必要となるため、形質転換体の世代を進める時間が必要となる。そこで2018年度に形質転換体の作成を進め、現在は導入遺伝子をホモ接合型に持つ形質転換体を得るに至った。これにより2019年度に計画している実験も遅れることなく進めることができる。以上のように、研究計画はおおむね順調に進展している。しかしながら、予備実験で得られていた乾燥ストレスによる変異体の形態形成に関する表現型の再現性がとれないことがあった。この点に関しては2019年度も継続して検証する必要がある。2018年度に行ったトランスクリプトーム解析により同定された環境ストレス記憶変異体における発現変動遺伝子群の中には、研究対象としているエピジェネティック因子がクロマチン領域へ直接結合して転写制御をおこなっているもの、あるいは間接的に影響を受けているものがあると推察される。
水稲の生育・収量の広域モニタリング・予測システムの開発

1.水稲生育の動的予測モデルの開発水稲の発育ステージ、葉面積指数、バイオマス生産量を気温、日射および稲体の窒素濃度に基づいて動的に説明・予測するモデルを開発した。生育場所、生育時期や窒素施肥量が大きく異なる条件下に栽培された水稲の生育動態が、モデルによって妥当な精度で予測できることを明らかにした。さらに、稔実歩合に及ぼす高・低温ストレスの影響を予測するサブモデルの開発も行った。2.メッシュ気象情報と生育モデルの結合による水稲発育の広域予測システムの開発アメダスデータと国土数値情報をもとに、対象地域の1km四方メッシュ毎の気象値を推定するメッシュ気象情報システムと水稲発育予測モデルの結合を図り、各地域の各メッシュ毎の発育動態を予測するシステムの開発を行った。このシステムを兵庫県と福井県に適用し、システムの有効性を明らかにした。3.リモートセンシングと生育モデルの結合による水稲生育のモニター手法の開発分光放射計によって水稲圃場から波長850nmと550nmの反射放射の遠隔計測値から水稲群落の日射吸収率を推定し、それをさらに生育予測モデルに組み込んで生育を動的に予測する方法を開発した。この方法によって種々の異なる条件下に栽培された水稲の生長がよく説明できることを示した。さらに、熱画像計測値をもとに水稲の水ストレスが高精度に遠隔計測できることを明らかにした。1.水稲の生育・収量の気象的予測モデルの機能強化研究気象の経過から水稲の生育・収量を動的に予測するモデル(SIMRIW)に、減数分裂期の稲体窒素濃度および温度条件の不稔に与える影響をモデル化して組み込むことを目的にファイトトロンを使用した実験を行った。得られた結果に基づいて水稲の不稔歩合を減数分裂期の冷却量と稲本窒素濃度の関数として表す数式を導いた。2.メッシュ気候情報システムの開発国土数値情報とアメダスデータをもとに、全国各地の1km四方の気象現況をリアルタイムで推定できるシステムの開発研究を行った。3.気象と水稲生育の関係のデータベースの構築水稲の生育・収量と気象との関係についての既往のデータを全国から収集し、データベースかを進めた。1.水稲生育・収量と環境の関係についてのデータベースの構築モデル開発の基礎データとなる、水稲の生育・生産過程と窒素、気温、日射など環境条件の関係についてのデータを既往の報告書、実態調査および圃場実験から収集し、Excellによるデータベースを構築した。2.メッシュ気象情報システムの構築メッシュ気候値、国土数字情報およびアメダスデータをもとに、福井県の各1km区画毎のメッシュの気象を推定するプログラムを開発した。3.圃場生体情報の遠隔計測方法の開発水田からの波長別電磁波の遠隔計測データをもとに、稲体葉面積指数、窒素濃度などの生体情報の非破壊計測によって、これらが妥当な精度で推定できることを明らかにした。4.水稲生育予測モデルの開発気象の経過から幼穂の発達段階を推定するサブモデルの有効性、および水田土壌での窒素無機化速度の予測サブモデルの有効性を明らかにした。1.水稲の生育予測モデルの開発水稲の発育ステージ、葉面積指数およびバイオマス生産量の生長動態を日射、気温および稲体の窒素濃度に基づいて予測する、水稲の生育予測モデルを開発した。モデルによって種々に異なる環境下に栽培された水稲の生長動態が妥当な精度で推定できることを明らかにした。2.リモートセンシングと生育予測モデルの結合による生育動態のモニター・予測システムの開発リモートセンシングによる植物体からの電磁波の計測値に基づいて、水稲群落の葉面積指数、稲体窒素濃度および日射エネルギー受光量を推定し、それを水稲の生育予測モデルに入力することによって、水稲の生育を動的にモニター・予測するシステムの開発を行った。このシステムによって、栽植密度、施肥量、作期の異なる条件下に栽培した水稲群落の生長動態がよく推定・予測できることを明らかにした。3.メッシュ気象情報システムと発育モデルの結合による水稲発育の広域予測システムの開発

アメダスデータと国土数値情報をもとに、対象とする地域の1km^2メッシュの気象を推定するメッシュ気象情報システムと、水稲の発育モデルを結合することにより、広域を対象に各メッシュ毎の水稲の発育状態を推定・予測するシステムを開発した。このシステムを福井県に適用し、移植から幼穂形成期、出穂期などの発育ステージにいたるまでの日数の地域分布が妥当な精度で推定・予測できることを示した。
前脳基底部刺激が海馬・大脳皮質の神経栄養因子に及ぼす効果と神経保護作用

前脳基底部の電気刺激が大脳皮質の神経栄養因子に及ぼす効果を調べた。ハロセン麻酔下・人工呼吸下のラットの頭頂葉皮質実質内にニューロペプチド・ダイアリシス・プローブを刺入して灌流し、細胞外液を100分毎に800分間採取した。ニューロトロフィンのうち、大脳皮質での産生量が多く、大脳皮質の虚血性障害を保護する作用を持つことが知られている脳由来神経栄養因子(BDNF)の量をELISA法で測定した。一側のマイネルト核に同心円刺激電極を刺入し、頻回電気刺激(200μA,50Hz、1s on/2s off)を100分間行った。Sham群においては、大脳皮質灌流液中BDNF濃度は、測定期間中5pg/ml以下と低値で安定していた。マイネルト核電気刺激群においては、刺激終了後300-400分後に大脳皮質灌流液中BDNF濃度が有意に増加した。BDNF放出増加反応がマイネルト核刺激中には見られず、刺激終了5-7時間後に見られたことから、BDNF放出増加反応は、大脳皮質細胞でのBDNF蛋白産生量の増加を伴う可能性が考えられる。そこで次に、マイネルト核刺激終了5時間後に脳を灌流固定し、BDNF抗体染色を行った。Sham群では、大脳皮質細胞の一部に弱く染まる細胞が見られたのに対し、マイネルト核刺激群では、大脳皮質における染色性がSham群と比較して、特に刺激と同側で強まり、BDNF陽性細胞数も増加した。以上の結果から、前脳基底部のマイネルト核から大脳皮質に投射するコリン作動性神経の賦活が、大脳皮質におけるBDNF蛋白発現を促進し、放出を増加させることが示された。このような大脳皮質におけるBDNF放出の増加が、以前に我々が報告したマイネルト核刺激による遅発性神経細胞死保護作用に部分的に関与する可能性が示唆される。本研究は、前脳基底部の中隔野から海馬へ、マイネルト核から大脳皮質へ投射するコリン作動性血管拡張系の賦活が、海馬・大脳皮質での神経栄養因子産生・分泌を促進し、それによって海馬・大脳皮質ニューロンを一過性脳虚血後の遅発性ニューロン死から保護する働きを持つ可能性を明らかにすることを目的とする。本年度は、マイネルト核刺激が大脳皮質において脳由来神経栄養因子(BDNF)の放出促進効果を持つ可能性を検証する目的で、ラット大脳皮質細胞外液中BDNF濃度に及ぼすマイネルト核刺激の効果を調べた。ハロセン麻酔下のラットを用い、頭頂葉皮質をニューロペプチド・ダイアリシス法で灌流し、細胞外液中のBDNFを100分毎に採取した。大脳皮質灌流液中に含まれるBDNFの濃度をELISA法で測定した。マイネルト核を電気刺激し、細胞外液中BDNF濃度に及ぼす効果を調べた。マイネルト核を100分間電気刺激すると、刺激終了後300-400分後に大脳皮質灌流液中BDNF濃度が有意に増加した。マイネルト核刺激は刺激終了の数時間後に大脳皮質細胞外液中BDNF濃度を増加させることが明らかとなった。このような細胞外液中BDNF濃度の増加が、マイネルト核刺激による遅発性ニューロン死保護作用に部分的に関与する可能性が示唆される。前脳基底部の電気刺激が大脳皮質細胞外液中のニューロトロフィンに及ぼす効果を調べた。ハロセン麻酔下・人工呼吸下のラットの頭頂葉

皮質実質内にニューロペプチド・ダイアリシス・プローブを刺入して灌流し、細胞外液を100分毎に800分間採取した。ニューロトロフィンのうち、大脳皮質での産生量が多く、大脳皮質の虚血性障害を保護する作用を持つことが知られている脳由来神経栄養因子(BDNF)の量をELISA法で測定した。一側のマイネルト核に同心円刺激電極を刺入し、頻回電気刺激(200μA,50Hz、1s on/2s off)を100分間行った。Sham群においては、大脳皮質灌流液中BDNF濃度は、測定期間中5pg/ml以下と低値で安定していた。マイネルト核電気刺激群においては、刺激終了後300-400分後に大脳皮質灌流液中BDNF濃度が有意に増加した。以上の結果から、前脳基底部のマイネルト核から大脳皮質に投射するコリン作動性神経の賦活が、大脳皮質におけるBDNF放出を増加させることが示唆された。このような大脳皮質におけるBDNF放出の増加が、以前に我々が報告したマイネルト核刺激による遅発性神経細胞死保護作用に部分的に関与する可能性が示唆される。同様の実験を神経成長因子(NGF)についても試みたが、測定の過程で夾雑物の影響を受けることがわかり、未だ正確な結果が得られていない。BDNF放出増加反応のメカニズムや、他のニューロトロフィンにおける反応ついて、今後調べる必要がある。
市民教育の政治学-アメリカ合衆国を中心として

アメリカ合衆国における「市民教育の政治学」の現在の境位を、歴史的視座と比較政治学的認識を保持しつつ、特にメリアム(Charles E.Merriam,1874-1953年)以後の合衆国における市民教育の諸実験(「価値の明確化」アプローチ、「認知的・道徳的発達」カリキュラム、「公的争点分析」アプローチ、「コミュニティ参加/関与」アプローチ等)を子細に検討し、併せて「市民教育」の現場となる学校をめぐる2つの革新的取り組み、すなわちボストン市を中心としたMETCO[教育機会のための大都市圏協議会]およびテキサス州を中心に展開したTIAF[テキサス産業地域事業団]の実験を分析することによって、合衆国が展望しえた市民教育の「政治学」の到達点と問題点、今後の課題の在処を明らかにした。平成20年度にあっては平成19年度に収集した資料・文献の解読を進めると同時に、未だ未入手の文献・資料を主として国内の図書館、あるいはウェッブを通じて収集した。戦後アメリカの公民科カリキュラムは、「事実」認識能力と「価値」的実践能力の訓育を中心に編成されてきた。しかし、1960年代に入ると冷戦構造の変化や「豊かな社会」への異議申し立て等の社会変化を受けて、感情・行動を重視する方向での公民科(特に初等・中等学校)見直し運動が台頭した。既に紹介したことがある「公的争点分析」アプローチ(「『公的争点分析アプローチ』と市民教育-ハーバード社会科プロジェクトをめぐって」『姫路法学』25-26合併号,1999年29-48頁)以外にも、「認知的・道徳的発達」カリキュラムや「地域社会参加」カリキュラムが注目されることとなったのである。代議制の形骸化やサブ政治、「専門家による政治」の問題点を「討議(熟議)」の活性化を通じて乗り越えようとする参加あるいは討議デモクラシー論が今日重要であるとすれば、そうした参加や討議を支える市民の形成は、こうした教育カリキュラムと一部接合されることで実質化するものと思われる。平成20年度は、こうした問題意識から、特に上述の後者2つのカリキュラムの主張点を、既に多くの紹介がある英ブレア政権への諮問委員会報告「市民教育と学校教育における民主主義教育」(通称「クリック報告」)との対比など行いながら論点整理を行った。アメリカ合衆国における新社会科運動の知識(政治知識、知的技術)重視への反省として登場した地域「参加」重視の学校改革(学校生活の種々の相での決定事項への参加経験、政治集団内で演じられる多様な役割認識・仮想遂行・評価を通しての参加技術の開発を目指すところに特徴がある)の今日的意義を、その主唱者の一人である、Fred M.Newmann(university of Wisconsin)のアイディアを検討すると同時に、その種のアイディアを学校改革の実践の場で展開してきたボストン大都市圏の「教育機会のための大都市圏協議会(Metropolitan Council for Educational Opportunity)」、およびテキサス州を中心に活動するテキサス産業地域事業団(Texas Industrial Areas Foundation)の「提携学校(Alliance Schools)」の実験を検討することを通じ明らかにした。こうした作業を通じて、近隣コミュニティと学校(生徒・親・教師)の間に関係的なパワーとしての架橋型社会資本(bridging social capital)が構築・蓄積されることが、「良い学校(good school)の』実現・進展にとって重要であることが確認された。検討作業を通じて得た知見は、「子どもの貧困」をめぐる問題が深刻化し、地域社会と学校の関係の再構築が喫緊の課題となりつつある現代の日本社会にも一定の示唆を提供しうるものと考える。また、上述のような意味を持つ社会資本」については、学校組織を「脱連結的組織(decoupled organzation)」として捉えた、教育学者John W. MeyerとBrian Rowanの「教育組織の構造」論を検討することを通じて、政治的・社会的文脈に「埋め込まれた」市民教育の担い手たる学校組織の論理と生理を比較政治学的に、「信頼」論に結びつけつつ検討した。論説「社会資本、信頼と民主主義」は、そうした試みに一部である。
混雑度の低い疎なネットワークの設計

混雑度の低い疎なネットワークの設計問題のうち,特に全域木混雑度問題と呼ばれるグラフに対する最適化問題を研究し,計算理論的に難しい場合と易しい場合に対してある種の線引きを行った.また,1990年代から注目されている「固定パラメータ計算量」という計算理論的概念も研究し,いくつかの基準に対して困難な場合と容易な場合の2分法を与えた.研究結果から,この問題は多くの場合で非常に難しいということが分かったので,発見的手法や近似手法などの研究にも取り組み,部分的な成果を得た.混雑度の低い疎なネットワークの設計問題のうち,特に全域木混雑度問題と呼ばれるグラフに対する最適化問題を研究し,計算理論的に難しい場合と易しい場合に対してある種の線引きを行った.また,1990年代から注目されている「固定パラメータ計算量」という計算理論的概念も研究し,いくつかの基準に対して困難な場合と容易な場合の2分法を与えた.研究結果から,この問題は多くの場合で非常に難しいということが分かったので,発見的手法や近似手法などの研究にも取り組み,部分的な成果を得た.今年度は主に全域木混雑度問題の計算理論的難しさ及び容易さに焦点を当てて研究を行った.はじめに,固定パラメータ計算量の研究を行い,全域木混雑度問題が非常に制限されたグラフに対しても固定パラメータ困難であることを示した.(ここで,パラメータは混雑度.)つぎに,上述の制限を少しでも強めると固定パラメータ容易となることを示した.これらの結果は辺が比較的少ない疎なグラフに対するものである.固定パラメータ計算量の次に,古典的な計算量の研究も行った.この研究では,全域木混雑度問題は,非常に密な辺が多いグラフに対して難しい(NP困難である)事を示した.ここで扱ったグラフは,スプリットグラフやチェイングラフと呼ばれるグラフで,それらは完全グラフや完全2部グラフという非常に単純な構造をしたグラフに近いものである.特に,チェイングラフ対しても難しいようなグラフ上の問題はほとんど知られておらず,この結果は全域木混雑度問題が非常に難しいものであることを表しているといえる.全域木混雑度問題の困難性に対処するために,指数時間の厳密アルゴリズムを提案した.素朴なアルゴリズムとして,全ての辺集合を調べるという方法がある.我々は多くの非自明な事実や指数時間アルゴリズムの最新技術を用い,素朴な方法より劇的に速いアルゴリズムを提案した.その他に,ある性質を満たす木の列挙アルゴリズムなども提案した.今後,それらの列挙アルゴリズムの全域木混雑度問題への適用が期待できる.前年度までの研究で,全域木混雑度問題の計算理論的難しさ及び易しさが分かってきたため,最終年度となる今年度においては,全域木混雑度問題の困難性に対処するための精度保証付き近似アルゴリズムや,(精度保証のない)発見的手法に基づくアルゴリズムの研究を行った.まず,発見的手法に基づくアルゴリズムとしては,深さ優先探索全域木がランダム全域木と比べて低い混雑度を持つことが多いことを確認した.また,2次元グリッドや高次元ハイパーキューブなど,全域木混雑度の値または全域木混雑度の漸近的な値が分かっているグラフに対して,深さ優先探索全域木がある程度の近似率を達成することを確認した.次に,焼きなまし法,遺伝的アルゴリズム,タブーサーチ法などのメタヒューリスティクスおよびそれらの組合せを使い,さらなる解の改善ができるか実験を行った.結果として,焼きなまし法とタブーサーチ法の有効性を確認したが,ハイパーキューブなどに適用した場合,知られている最適解の上界との差を劇的に改善するまでには至らなかった.これらの結果から,より良い解を得るためには汎用的な手法だけでは不十分で,全域木混雑度問題特有の性質をうまく使った手法が必要であると考えられる.次に,精度保証のある近似アルゴリズム開発についてであるが,二つの部分的な結果を得た.一つ目は平面グラフに対する近似で,頂点数の対数に比例する近似率を達成した.もう一つは,一般のグラフに対して頂点数に比例する近似率が簡単に達成できることを示した.どちらも十分に良い近似率ではないため,今後の改善が必要である.初年度の目的である,基本的な計算量の見積もりを行うことができ,また,困難な場合に対する対処方法も提案することができた.24年度が最終年度であるため、記入しない。問題の計算理論的難しさについて整理できてきたので,今後は難しさに対する対処,および,簡単になる場合の発見などが課題として挙げられる.また,理論的保証のある近似アルゴリズム,および,理論的保証はなくても高速かつ「そこそこいい解」を求める発見的手法の開発も課題である.特に,タブーサーチ法や遺伝的アルゴリズムなどのメタヒューリスティックの適用を試す事を計画している.24年度が最終年度であるため、記入しない。
分子の動的性質の設計

トリメチルシリル陽イオンと種々の塩基との気相における親和性の検討を行ない、ケイ素がオレフィンと錯体を作るときには橋架構造を取ることを明らかにし、液相では、イオン対に対する溶媒和が溶媒分子の嵩高さによって大きな影響を受けること、イオン対における対アニオンの影響がイオン対の反応性に観測されることを示した。また、鉄・ポルフィリン錯体の分解過程に生ずるラジカルをESRによって追跡し、その反応性の研究を行なった。分子構造に関する分野では、有機ゲルマニウム化合物の基本骨格となるゲルマシクロヘキサンの構造を電子線回折とX線結晶解析によって決定し、立体配座を固定するために水素結合を利用したカリックスアレンの合成を行ない、その構造を決定した。光学活性スピロ化合物・ビフェニル誘導体・ビスシアニン色素などの絶対立体化学を、そのCDスペクトルの解析によって決定した。トリプチセン誘導体で、9位にアルデヒドのアセタ-ルが置換している化合物につき、その回転異性体の研究を行ない、結晶化の条件によって、別々の回転異性体が晶出することを示し、1,2ービス(9ートリプチシル)エテンを合成して、分子内回転が相関回転で起こっていることを示すとともに、ギアスリップの障壁がきわめて高いことも明らかにした。また、軸配位子がポルフィリン環に対して一定の角度で固定されている低スピン鉄・ポルフィリンモデル錯体を合成し、溶液中での安定配座の研究を行ない、それがNMRやESRのスペクトルに及ぼす効果の検討を行なった。トロポンを基本骨格とし、スメクティック相を優先的に生成する液晶物質の設計に成功した。光学活性1,3ーアレンジカルボン酸の合成を行ない、これを親ジエンにして、不斉合成反応の基礎的研究を行なった。Rの絶対配置を持つアレンジカルボン酸は、シクロペンタジエンのre面から近付くことが明らかになった。