hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
原虫病に対する組み換えワクチンの開発に関する基礎研究

以上のことから、組み換えワクシニアウイルスにより動物細胞内でLACK蛋白質が発現されること、さらに組み換えLACK蛋白質、リーシュマニア原虫内のLACK蛋白質およびreVV/LACKによって産生されるLACK蛋白質が同様の抗原性を保持していることが示唆された。
臨床実習中の学習者に自発的行動を促す新しい対面指導法の開発に関する研究

医学生の卒業時の到達目標を示した全国共通の医学教育モデル・コア・カリキュラムが平成28年度に再改訂され、社会の変遷に伴う多様なニーズに対応できる医師の養成が掲げられた。我々はそれを推進すべく、臨床実習中の医学生指導に対人支援技術であるコーチングを体系的に導入し、学習効果の向上について検証するとともに、それを新しい効果的かつ効率的な指導法の1つとして位置付けることを目指している。この新しい指導法を全国に展開し優れた医師を多数養成できれば、国民の健康や医療費の適正化、医学の進歩にも大きく貢献することが期待される。
高圧を用いた新炭素物質合成の第一原理計算機シミュレーション

結晶を低温もしくは室温で加圧したときに起きる圧力誘起構造変化の特徴は、温度が低いために熱拡散が起きず、反応が非平衡条件で起きること、そのために必ずしも設定温度・圧力での熱力学的安定相ばかりでなく、準安定相が現われることである。本研究の目的は、この低温圧縮によってどのような新しい炭素物質が合成可能か、またそれがどのような物性を示すかを、第一原理分子動力学法シミュレーションを用いて理論的に予測し、実物実験に向けての指針を提示することにある。我々はグラファイトと六方晶BNの単原子層からなる超格子構造を出発物質として、それを低温圧縮することにより、BCNヘテロダイヤモンドを合成する方法を提案した。本年度は積層を変化させることにより、最終的に得られるBCNヘテロダイヤモンドの電子物性がどのように変化するかを詳しく調べた。また我々は、Li-GICを出発物質とした場合に、Li原子が内包されたダイヤモンドができる可能性を、第一原理分子動力学法による構造最適化の結果に基づいて指摘したが、その場合にはLiと炭素の原子間距離が非常に小さくなるため、通常の擬ポテンシャルでは精度が不足する可能性がある。そこで通常よりも短い原子間距離に対応できるLiの擬ポテンシャルを作成し、テスト計算を行った。さらに、大規模な構造最適化とバンド計算により、C60固体にアルカリをドープした場合にポリマーが形成される機構を電子論の立場から調べた。
情報の分散処理的な見方・考え方を育成する教材の研究

分散処理的な見方・考え方はさまざまな事象を、情報を軸として捉えるときに大切となる新しい考え方である.分散処理的な考え方を育成することを意図したカリキュラムを開発した.高等学校の共通教科情報の必修科目また選択科目で活用できる複数のカリキュラムを開発し実践して、その効果を確認した.また、指導する教師の研修カリキュラムを開発し、教育センターで実施して、その有効性を確認した.開発した資料等は書籍やWeb上で公開して、普及を図っている.分散処理的な見方・考え方はさまざまな事象を、情報を軸として捉えるときに大切となる新しい考え方である.分散処理的な考え方を育成することを意図したカリキュラムを開発した.高等学校の共通教科情報の必修科目また選択科目で活用できる複数のカリキュラムを開発し実践して、その効果を確認した.また、指導する教師の研修カリキュラムを開発し、教育センターで実施して、その有効性を確認した.開発した資料等は書籍やWeb上で公開して、普及を図っている.研究の初年度に当たる今年度は、従来開発してきたカリキュラムを正規の授業で実践できるカリキュラムへ改善し、あわせて教材及び指導資料の開発を目的としている。また分散処理的な考え方にもとづく先端的研究の情報収集、ネットワークによる学習支援環境の構築を目標としている。1.カリキュラムの改善について(1)必修科目の「モデル化とシミュレーション」として、10時間構成で実施可能なカリキュラム及び教材を開発し、これらを利用したモデルコースを提案した。(2)埼玉県立川越高等学校では教科「情報」の必修科目として、1時間コース、2時間コース、5時間コースの3種類を実施した。(3)県立教育センターでの教員研修において、今後の教科情報の目標としての「情報的(分散処理的も含む)な見方・考え方」の導入に関するアンケート調査を実施した。2.教材の開発について(1)教師等が利用できる一般図書の出版に向けて、作業を進めている。3.先端的な研究の情報収集について(1)横浜国立大学の森下研究室を訪問し、セルオートマトンに関する情報収集を行った。4.ネットワークによる学習・研究開発環境の構築研究2年目に当たる今年は、開発してきたカリキュラムを多くの実践に裏づけされた実用的な段階へと改善するとともに、実践を通して蓄積される教材のパッケージ化と指導法を開発する。あわせて、StarLogoを使った学習環境が生徒の考え方や見方へ及ぼす変容を分析し、明らかにする。(1)授業実践について(1)普通課程における実践では、総授業時間数を3つの場合に分けてカリキュラムを開発した。開発した3つのカリキュラムを実践して、教育の成果について比較検討を行った。実践上でさまざまな時間的な制約を克服する具体的なカリキュラムの構築を提案した。(2)埼玉県立新座総合技術校高等学校において、専門高等学校におけるマルティエージェントシミュレーションのプログラミング学習として実践した。アンケート結果では、生徒は新しい考え方に強い興味と感心を持つことが明らかになった。(3)横浜市立サィエンスフロンティア高等学校では、教員が初めて授業を行う上で必要とされる指導資料の試作をネットワーク上に作成した。作成した指導資料を使って、初めての教員が複数のクラスで同時に授業を展開した。映像を利用した授業解説の重要性が示された。作成した資料の有効性が示唆された。(2)開発した教材パッケージ化について我が国で初めて、指導資料の基本となるコンピュータ言語のStarLogoを体系的に学ぶ書籍を発行した。今後は、本書でまとめた学習内容の流れを基本として、指導資料の体系化を進めている。(3)分散処理的な考え方をプロトコル分析する方法について被験者のプログラム作成過程を収集し、分析することを通して、分散処理的な考え方を習得していく過程を解析する方法の開発を進める。履歴を回収する方法の改善及び分析ソフトの開発を行っている。研究最終年に当たる今年は、実践に裏付けされた教材及び指導法をまとめ、正規の授業で展開できるカリキュラムとして整理することである。カリキュラムは共通教科情報科の必修科目や選択科目での事例、専門科目情報科での事例として提案された。教材開発の一つの成果として、StarLogoの日本語化を行った。また、最終年度の研究目標として、分散処理的な考え方を習得する過程を思考プロトコルとして収集し、分析することを試みた。(1)学習環境の改善(1)StarLogoの日本語化:プログラム命令の日本語化は一般化を欠く恐れがあるため避けた。一方、メニュー画面の日本語化は指導上好ましいと判断し、オープンソースのStarLogoの日本語化を行った。授業で利用しその有効性が確認できた。(2)Webを利用した遠隔学習環境を構築し、本授業を初めて実施する教員によって、利用し、有効性を確認した。(2)思考過程の分析:分散処理的な考えを明示的に求められるプログラムを作成する過程を思考プロトコルとして収集し、学習者の履歴を分析する。(3)指導資料の公開:さまざまな授業実践を通して収集・整理した授業資料をWeb上に載せて、利用者への普及を図る。
人工知能は筋の冗長性問題をどう解くか？

本研究では,下肢の筋骨格系をモデル化し,動作中の筋力をニューラルネットワークによって最適化することで,冗長設計された筋における筋力発揮戦略を検討する.まずは二次元,連結リンクによる単純モデルにペダル漕ぎなどの単純な動作を行わせて知見を得る.しかる後に,三次元化,膝関節運動モデルの適用によってモデルを現実に近づけ,歩行などの複雑な動作を行わせる.三次元の動作に対して,膝関節の不安定性を考慮して,動作中の筋発揮戦略,特に拮抗筋や二関節筋の使い方について検討する.本研究では,下肢の筋骨格系をモデル化し,動作中の筋力をニューラルネットワークによって最適化することで,冗長設計された筋における筋力発揮戦略を検討する.まずは二次元,連結リンクによる単純モデルにペダル漕ぎなどの単純な動作を行わせて知見を得る.しかる後に,三次元化,膝関節運動モデルの適用によってモデルを現実に近づけ,歩行などの複雑な動作を行わせる.三次元の動作に対して,膝関節の不安定性を考慮して,動作中の筋発揮戦略,特に拮抗筋や二関節筋の使い方について検討する.
語彙発達の相互作用文脈

1人の女児を対象とし、2歳から6歳の誕生日ごとに1日観察を行ったビデオ録画資料から女児の言語および非言語行動(このうち、コミュニケーション上意味があると思われるもの)をすべて書き起こすと同時に、女児に対する入力言語(非言語的やりとりも含む)も書き起こした。その中から対象女児が経験する1日の言語入力、相互作用、産出語彙について分析する作業を進めた。また、このデータを将来的には多くの研究者で共有可能とするために、JCHAT方式によるコーディング(Oshima-Takane & MacWhinney,1995)を行た。語彙の獲得の中でも、日常の相互作用が重要な役割と果たすと思われる感覚・感情語に焦点を当て、これらの語がどのような相互作用の中で獲得されていくのかを検討した。特に「いたい」の語についての相互作用を抽出して分析した。今年度の研究では、特に2歳時点での1日観察から、この年齢の子どもが1日に経験するインプットの量と子ども自身の発話数、各活動ごとのMLUの日内変動について検討した。また、2歳4歳の感覚・感情語の出現について、ほぼ類似した条件でデータが得られている大久保データ(大久保,1983)との比較を行った。さらに、感覚・感情語が産出される相互作用のパターンを7つ抽出し、これらについての年齢変化、データベース間での異同を見た。これらの検討を通して、感覚・感情語が埋め込まれる日常相互作用文脈を描くことができ、これらの語彙の獲得において、日常の反復される相互作用内での情報提供が重要であることが示された。また、語彙獲得については、それぞれの語のもっている特性によって、異なる獲得のメカニズムが働くと考えることができ、事物名称や動作に関する語の獲得と、感覚・感情語の獲得についての異なるモデル化が必要であることが示唆された。
マイクロダイアリシス法を用いたレジンモノマー歯髄組織内濃度のin vivo測定

in vivo実験に先立ち、in vitroにおいて定量分析の条件を決定する必要があるため、本実験と同様な測定回路を組み、組織内に挿入する予定のプローブを既知の濃度のレジンモノマー(HEMA,Phenyl-P,4-META,Bis-GMA)溶液の中に、浸漬した。回収したレジンモノマーを、HPLCにて定量分析を行なった。しかし、潅流液として生理食塩水あるいは乳酸リンゲル液を使用する必要があり、これらの溶媒に対しレジンモノマーの溶解が容易でなく、定量が非常に困難であることが明らかになった。そこで、方針を転換し、歯髄組織の炎症のメディエータであるヒスタミンに着目し、このヒスタミン濃度をリアルタイムで定量することにより、レジン等による外来刺激に対する歯髄の反応を見ることを考えた。in vivo実験に先立ち、再び本実験と同様な測定回路を組み、組織内に挿入する予定のプローブを技去歯牙に挿入し既知の濃度のヒスタミン溶液の中に、浸漬した。HPLC(OPA法)およびRIAにて潅流液中に回収されたヒスタミンの定量分析を行なった。こうして得られたin vitroでの回収率は、膜長4mmのCMA-10プローブを流速2ul/minで用いた場合、24.5%であった。これにより、マイクロダイアリシス法を用いることにより、従来は不可能とされていた歯髄内ヒスタミン濃度のin vivoにおけるリアルタイム測定の可能性が明らかになった。この結果は、平成6年11月1日3日、鹿児島で開催されたICPAC(国際補綴学会アジア部会)のミーティングで発表した。本書類提出現在、さらに成犬5頭を実験に供し、麻酔下で、プローブを挿入し、ヒスタミンの定量実験を行っている。
大規模悪条件線形方程式に対する数値解法の開発とその応用

本研究における我々の目的は、大規模な悪条件線形方程式に対して、安定かつ高速な数値計算法の構築にある。係数行列が密行列の場合、一般に行列の特異値分解をもととした数値計算法が用いられる。しかし、特異値分解は計算量が多いという欠点を持つ。そのため我々は特異値分解よりも計算量の少ない行列のQR分解に着目し、そのQR分解を用いた数値計算法の適用を試みる。さらに、このQR分解に再帰的なブロック化コレスキー分解を用いた再帰的なブロック化グラム・シュミット法を適用することにより、従来の方法に比べて高速かつ安定に求解できることを数値実験により検証した。その結果を国際会議において発表した。一般に、悪条件方程式に対しては正則化法の適用が有効である。大規模問題に対する反復解法に正則化法を適用する場合、反復を途中で打ち切ることにより正則化法を実現する方法と、求めるべき解に制約条件を課し、その制約条件付き最小化問題に反復解法を適用する方法の二種類がある。前者の方法は概して高速であるが、解に対する事前情報を制約条件に課し難いため、高品質な解が求まり難いという欠点がある。本年度は、解に対して積極的に制約条件を課すことにより高品質な解を求めることができるかどうかを主に検証した。解に制約条件を課す正則化法では、その制約条件により、線形な正則化法と、非線形な正則化法に分けることができる。線形な正則化法では、解になにかの行列を掛け、そのベクトルの二乗ノルムが最小となるように定式化を行う。この場合、その制約条件付き最小化問題は、線形な最小自乗問題への変換できる。本研究では、その最小自乗問題をCGLS法を用いて解いた。この数値計算法を電子顕微鏡CT像再構成問題に適用し、その効果を検証した。電子顕微鏡CT像再構成問題では、問題の悪条件性に起因する観測誤差による画像の劣化とともに、装置の物理的な制約に依存したデータ欠損に伴う画像の劣化が大きな問題となる。線形な正則化法では、正則化行列を適切に選択することにより(例えば、ラプラシアン行列など)、観測誤差の影響は抑えることができるが、データ欠損に起因する画像の劣化を回復することは困難であることがわかった。しかし、線形条件と非線形条件を組み合わせたり、リスタート手法(解に対するある種のプロジェクションを、ある反復ごとに行う手法)を用いることにより、画像の劣化を防ぐことができる可能性があることも数値実験により検証できた。大規模悪条件線形方程式に対する数値計算法の開発において、当該年度はまず、その典型的な問題である電子顕微鏡CT像再構成問題に焦点をあて、その数値シミュレーションシステムの構築を行った。構築したシミュレーションシステムはさまざまな状況を想定した汎用性のあるものを目指したので、パラメータなどを変えることによりさまざまな状況に応じた数値シミュレーションを実施できることが可能となった。また、同時に反復解法を専門に研究している研究者と積極的に議論を行い、情報の収集に務めた。この情報をもとに次年度は実際に方程式を解き、画像を復元し、その速度と品質を評価していく予定である。悪条件線形方程式に対する数値計算法は、密行列に対しては特異値分解法をもととした方法が主流であるが、特異値分解は計算量が多いという欠点を持つ。そのため、大規模問題への適用は困難が伴うことになる。それに対して、特異値分解よりも計算量の少ないQR分解をもとにした数値計算法も近年提案されており、その有効性も数多く報告されている。また、密行列に対しての数値計算は高速化の観点からブロック化手法を用いるのが一般的であり、ブロック化手法との相性という意味でも、特異値分解よりもQR分解の方が優れているとも言える。本研究では、行列のQR分解を行うための数値計算法であるグラム・シュミット法に新たなるブロック化手法を提案した。この提案法では、グラム・シュミット法のブロック化を再帰的に行う方法であるが、従来の再帰的ブロック化グラム・シュミット法とは異なり、ブロック内部のQR分解に対して、再帰的なブロック化コレスキー分解法を用いることにより、従来法に比べて高速化が行えることを示し、その有効性を数値実験を用いて検証した。さらに、本方法は理論的にはグラム・シュミット法よりも計算量が少ないブロック化ハウスホルダー変換を用いたQR分解よりも高速にQR分解が行えることが確認された。これにより、より大規模な悪条件線形問題に対しても、安定で高速な数値計算法を構築するための有用な手段を提案できたと思われる。数値解析数値シミュレーションに必要な環境も構築でき、さまざまな数値実験も順調に行われており、おおむね順調に研究が行われていると考えられる。まだ数値シミュレーションを生かして画像を再構築するに至ってはいないが、基礎的な環境整備は十分に行えた。最終年度では、これまでに行ってきた数値実験と解法の理論解析を取りまとめ、国際会議などで積極的に情報発信する予定である。

今後は数値シミュレーションを利用して実際に画像を再構築し、その計算速度と品質を評価したい。特に次年度は反復解法の選択ならびにその中での前処理手法の活用を重点的に調査し、より高速な数値計算法の確立を目指す。当該年度での実質的な研究活動は終了し、次年度で計画している研究発表活動ならびに、情報収集のための予算として、消費税増加分に備えるために、敢えて次年度に持ち越したため。基本的には、研究計画通りであるが、計画にはなかった消費税の増加分に繰越金を割り当てる予定である。次年度は主に反復解法を専門に研究を行なっている研究者ならびに自然科学分野における逆問題を実際に扱っている研究者と活発に情報交換を行い、数値計算法の確立と、それを基礎的なツールとして広くアピールするために必要な要素についてさまざまなニーズの開拓を行いたいと考えている。
多点同時測定蛍光相関分光装置の試作と細胞内分子間相互作用の解析

細胞内の微視的な領域、例えば、外界に近い細胞膜の近傍と核に近い深部などや、また個々の小器官、エンドソームや小胞体、ミトコンドリアなどでは、細胞内の位置により、物質の偏りやpH、イオン濃度、また酸素濃度勾配の違いなどを始め、様々な物質の分布の偏りが予想される。細胞内の局所の位置により(空間的に)、また物質の代謝の状態により(時間的)、その内部環境は異なっていることが予想される。そこで本研究は生きた細胞内のダイナミックな分子間相互作用明らかにするために単一分子レベルの高感度で多点同時測定の蛍光相関分装置(Fluorescence Correlation Spectroscopy、FCS)の試作と基礎研究を行う事を目的とした。本研究課題ではまず試作機を作ることに重点を置き初年度は2色の蛍光が励起できるようにFCCS測定視野を作った。2年度までにその測定視野を最大4ヶ所測定移動して測定可能な装置として稼働することを確認した。さらに最終年度はそのうちの2箇所の測定場所を交互に測定する時間を短縮し、約10ミリ秒まで可能とし、データが取得できることを確認した。測定対象は当研究室で経験のある、細胞質から核内へ移動して遺伝子の転写調節を行うグルココルチコイドレセプター(GR)を最初の研究対象とした。TPA刺激後に細胞質から核へGRが移動するとともに,FCSで測定された分子数が細胞質では減少,核では増加する過程が観察された。また、さらに、拡散時間の時間的変化、1分子あたりの蛍光強度の変化についても検出、解析を行った。2点同時測定が可能となったので、2点間のシグナルの相関をとることで、空間相互相関法の測定を行なった。細胞内の物質が移動する場合、その方向性があれば、2点間の場所に相関が出ることが期待でき、新たな測定法ならびに細胞内の解析法の基礎を築いた。そこで本研究は生きた細胞内のダイナミックな分子間相互作用明らかにするために単一分子レベルの高感度で多点同時測定の蛍光相関分装置の試作と基礎研究を行う事を目的とした。本年度は試作機を作ることに重点を置き,空冷アルゴンレーザを用いて、レーザビームをレンズへ導入することで、FCS測定視野を作った。さらに,その測定視野を最大4ヶ所測定移動して測定可能な装置として稼働することを確認した。一カ所の観察視野として、1μmx1μmx1μm(10^<-15>L)を目標としてきたが、達成できたものと確信している。光ファイバーからの蛍光のシグナルを最終的に検出するのはアバランシェホトダイオードを用いている。近年国内の光学検出機器メーカーが小型・高感度の光電子増倍管(PMT)が試作した。本研究では将来測定部位を増やす事を考慮してこれらのPMTを4本まとめて用いた検出装置を構築したい。測定対象としては、これまで、当研究室で経験のある、細胞質から核内へ移動して遺伝子の転写調節を行うグルココルチコイドレセプター(GR)を最初の研究対象とした。

今後,拡散時間の解析を行い,測定された結果を詳細に解析,評価する予定である。細胞内の微視的な領域、例えば、外界に近い細胞膜の近傍と核に近い深部などや、また個々の小器官、エンドソームや小胞体、ミトコンドリアなどでは、細胞内の位置により、物質の偏りやpH、イオン濃度、また酸素濃度勾配の違いなどを始め、様々な物質の分布の偏りが予想される。細胞内の局所の位置により(空間的に)、また物質の代謝の状態により(時間的)、その内部環境は異なっていることが予想される。そこで本研究は生きた細胞内のダイナミックな分子間相互作用明らかにするために単一分子レベルの高感度で多点同時測定の蛍光相関分装置(Fluorescence Correlation Spectroscopy、FCS)の試作と基礎研究を行う事を目的とした。本年度も昨年から引き続き試作機を作ることに重点を置き,空冷アルゴンレーザとヘリウムネオンレーザーを用いて、レーザビームをレンズへ導入することで、2色の蛍光が励起できるようにFCS測定視野を作った。さらに,その測定視野を最大4ヶ所測定移動して測定可能な装置として稼働することを確認した。さらに今年その4箇所の測定場所を順繰りに繰り返し測定を行うことでほぼ同時に4箇所のデータが取得できることを確認した。溶液系での測定では測定個所による違いは見られず、十分な性能があることが実証された。測定対象としては、これまで、当研究室で経験のある、細胞質から核内へ移動して遺伝子の転写調節を行うグルココルチコイドレセプター(GR)を最初の研究対象とした。TPA刺激後に細胞質から核へGRが移動するとともに,FCSで測定された分子数が細胞質では減少,核では増加する過程が観察された。また、さらに、拡散時間の時間的変化、1分子あたりの蛍光強度の変化についても検出、解析を行った。そこで本研究は生きた細胞内のダイナミックな分子間相互作用を明らかにするために単一分子レベルの高感度で多点同時測定の蛍光相関分装置(Fluorescence Correlation Spectroscopy、FCS)の試作と基礎研究を行う事を目的とした。本年度も昨年から引き続き試作機を作ることに重点を置き今年度は2色の蛍光が励起できるようにFCCS測定視野を作った。昨年までにその測定視野を最大4ヶ所測定移動して測定可能な装置として稼働することを確認した。さらに今年はそのうちの2箇所の測定場所を交互に測定する時間を短縮し、約10ミリ秒まで可能とし、データが取得できることを確認した。当研究室で経験のある、細胞質から核内へ移動して遺伝子の転写調節を行うグルココルチコイドレセプター(GR)を最初の研究対象とした。
ライフサイクルコスト原価企画に関する実証研究

本報告書は、以下の四章から構成されている。第一章「原価企画の現状と課題:日本と欧米の比較」では、日本企業が直面する原価企画実践上の諸問題を指摘したのち、欧米企業での原価企画導入状況および原価企画の進展状況を概観している。そして、このような欧米における諸活動から日本企業が何を学ぶことができるかを明らかにしている。第二章「原価企画による戦略的コストマネジメントの課題」も第一章とほぼ同様の視点から、現行の原価企画システムが組織内でうまく機能しない理由を明らかにした後、原価企画を戦略的コストマネジメントの観点から実践することによって、現状の閉塞状況からの脱出が可能であることを示している。第三章「原価企画の海外移転に関する予備的考察」は、研究代表者が三年以上にわたって従事している欧米企業の原価企画導入活動の参与観察研究プロジェクトの概要を示している。これまでの原価企画に関する研究は、ケース研究、文献研究、および統計的実証研究などに限定されてきた。この章で紹介している研究プロジェクトでは、「経時的参与観察法」と呼ばれる、これまでに適用されたことのないケース研究方法論に依拠し、実務に深く潜入し、プロジェクトの立ち上げから原価企画の導入プロセスを記述することを目指している。この企業では、日本企業での実践を多面的に研究し、日本企業が遭遇した数多くの問題を回避しながら、新たな原価企画システムの構築を目指している。もちろん、単に製造原価の低減だけを目指すのではなく、ライフサイクルコストを対象とした理念形にきわめて近いハイレベルのシステム構築を目指している。この研究プロジェクトからの研究成果が取りまとめられるまでにはあと数年を要するが、ここで示したような研究方法論に依拠した研究が他の研究者によっても実施されれば、われわれの原価企画に関する知識ベースはさらに豊かなものとなるだろう。最終章である第四章「原価企画に関する実態調査報告」は、神戸大学管理会計研究会が実施した調査の概要が示されている。この調査によって、わが国企業の原価企画実践の全体像を把握することができるだろう。本格的なデータ分析はこれから実施されることとなっている。製品開発の最上流工程である研究開発部門及びそこに所属する研究者のコスト意識及び行動と、物流、サービス、保守に関する諸活動に関する文献調査を実施し、かなりの程度進捗した。また、若干のヒアリング調査も実施した。研究部門のあり方について、1)研究者のコスト意識、2)研究開発予算編成メカニズム、3)研究活動の業種評価の三項目に注目し、商品化率の向上のための研究部門のあり方について分析中である。研究者は一般にコスト意識が開発・製造担当者よりも低いが、そのこと自体に問題があるというよりも、研究職能が「特殊」であるという自己意識が研究と開発との連携に多くのコンフリクトを生じさせていることが明らかになっている。本年度の研究をふまえ、次年度後半にアンケート調査を実施する。この調査は1991年に実施した調査との経時的比較を可能とすると同時に、ライフサイクル原価企画に関する新たな知見を獲得できると期待できる。現在、アンケートの原案を作成済であり、この改訂に取り組んでいる。研究実績の概要「原価企画の現状と課題:日本と欧米の関係」「日本的管理会計に関する研究と教育の現状と課題」「グローバル組織における管理会計の実践・教育・研究現状と課題」の3編の論文では、現状における原価企画研究を総括し、ライフサイクル原価企画に関する研究の必要性に言及している。

「流通業における原価企画」では、流通業における製販同盟と製造業での原価企画のシステム的類似性に着目し、製造原価のみではなく、製品ライフサイクルコストを対象とした原価企画の実践の必要性が強調されている。「原価企画の海外移転に関する予備的考察」では、欧州企業で実践されつつある原価企画のフィールド研究の概要が述べられているが、この企業ではISO14000やDfEの視点を組み込んだ原価企画に取り組もうとしており、その点でも本研究に関連している。「Antecedents and Consequences of Standar-Based Control Systems」では、原価企画の成果の測定と業績評価の問題を取上げており、ライフサイクル原価企画のマネジメント・コントロール問題を考える基礎的考察という位置づけを与えることができる。
コンピューティクスによる物質デザイン：複合相関と非平衡ダイナミクス

本新学術領域研究「コンピューティクスによる物質デザイン:複合相関と非平衡ダイナミクス」は計算物質科学分野および実験物質科学分野の研究者と計算機科学(情報科学)分野の研究者による学際的融合研究により、物質科学の喫緊の課題である複合相関と非平衡ダイナミクスの問題解決を目的として、平成22年度平成26年度に研究活動が遂行された。計画研究12班と公募研究34班によって、多彩な研究活動が展開され、その成果は、査読付きの学術雑誌に発表された884篇の論文、42篇の書籍、国際会議での335件の招待講演、国内会議での163件の招待講演という形で公表され、27件の受賞という形で結実している。とくに、大規模実空間密度汎関数法によるシリコン・ナノワイヤー計算でACM/IEEEのゴードン・ベル賞を獲得した。平成27年度に実施された事後評価では「A」の評価を得ている。平成27年度の「終了研究領域」としての研究活動においては、得られた成果の発信を行った。各計画研究、公募研究の成果の内容を記述した全224ページの英文の報告書を作成した。これはコンピューティクス・アプローチの物質科学における有用性を広く知らしめるものであり、計算科学分野、実験科学分野、計算機科学分野の、国内222名、国外41名の著名な研究者にカラー冊子の形で送付された。この報告書は電子版でも作成されており、ウェブページ、http://computics-material.jp/jpn/achievement/index.htmlにおいて全ての人々にオープンな形で公開されている。また各年度の成果報告書も上記のサイトで公開されている。本新学術領域研究で確立したコンピューティクス・アプローチの展開として、文部科学省『ポスト「京」で取り組むべき社会的・科学的課題に関するアプリケーション開発・研究開発』プロジェクトが平成27年度から開始された。27年度が最終年度であるため、記入しない。本新学術領域研究の目的は、計算科学と計算機科学が融合したコンピューティクスという新たな学術分野を確立し、物質科学の重要問題である複合相関と非平衡ダイナミクスの解明・予測を行うことである。異分野間の連携により、物質科学における量子論的計算のための多くの方法論が高度化・高速化され、それにより、物質科学の進展、とくに、ナノ構造における複合相関解明、電子強相関系における量子相発現の機構解明等の成果が得られた。本研究期間内で、主要学術雑誌に884篇の論文が公表され、主要国際/国内学会での招待講演は498件を数えた。計算機科学分野である[A01計算機アーキテクチャと高速計算アルゴリズム]と、計算物質科学分野である[A02密度汎関数法の新展開]および[A03密度汎関数を超えて]の間の緊密な融合(コンピューティクス)により、また、実験科学との共同研究により、ナノ物質、新奇物質での複合相関と非平衡ダイナミクスを明らかにするのが、本新学術領域研究の目的であり、本総括班のミッションは、そのための様々な側面でのインフラ形成と融合促進にある。本年度は9月18日に本新学術領域研究のキックオフ・ミーティングを行い、各計画研究の目的と研究の進め方についての発表と質疑を行った。78名の参加を得て活発な議論が行われた(詳細は、http://computics-material.jp/jpn/symposium/index.html)。また、上記二分野融合のための勉強会「コンピューティクス勉強会」を東京大学本郷キャンパスで3回開催した。講演者は計算機科学分野3名、計算物質科学分野3名を数え、毎回数十名の参加を得て、「超並列機でのFFTアルゴリズム」、「固有値計算におけるクリロフ分解法」、「京とエクサのアーキテクチャ」、「RPA分極計算での問題点」、「量子モンテカルロ法におけるGPUの活用」、「DFT計算のGPUでの実行」等について、活発な議論が行われた(詳細は、http://grape-dr.adm.s.u-tokyo.ac.jp/firstP/index.php?Ab%20initio)。3月4日-5日には、本年度の研究成果報告会が、公開シンポジウムの形式で東京大学工学部6号館で開催された。領域内の24名の方々の講演が行われ、67名の参加を数え、活発な議論が展開された(詳細は、http://computics-material.jp/jpn/symposium/index.html)。今年度の研究成果報告書(全78頁)が作成され、関係者に配布された。23年度には新たに15件の公募研究がスタートし、その中には5件の実験研究班も含まれている。実際、計画研究佐藤班と公募研究田中班、周班、また計画研究押山班と公募研究平山班の間で、計算と実験のコラボレーションが開始された。本年度は10月7日、8日および3月16日、17日に本新学術領域研究の研究会を東大本郷キャンパスで開催した。

いずれも約200人の参加者があり、口頭発表、ポスター発表による活発なディスカッションが繰り広げられた。会議での発表のアブストラクト、プレゼンテーションファイルは、本領域のホームページでアクセスできる。またA01研究項目と他の研究項目の知的融合をはかる目的で開催されている勉強会は、本年度11月7日、8日の2日間にわたり、東京大学本郷キャンパスにおいて、コンピュータサイエンス分野の神戸大学小柳義夫教授による集中講義が、物質科学の研究者を対象に行われた。関連国際会議として、10月30日-11月3日に、Asian Workshop on First-Principles Electronic-Structure Calculationsが本郷キャンパスで、計算物質科学イニシアティブ(CMSI)との共催で開催され、活発な議論が展開された。今年度の研究成果報告書(約全150頁)が作成中であり、関係各位に配布予定である。計算機科学分野である[A01計算機アーキテクチャと高速計算アルゴリズム]と、計算物質科学分野である[A02密度汎関数法の新展開]および[A03密度汎関数を超えて]の間の緊密な融合(コンピューティクス)により、また、実験科学との共同研究により、ナノ物質、新奇物質での複合相関と非平衡ダイナミクスを明らかにするのが、本新学術領域研究の目的であり、本総括班のミッションは、そのための様々な側面でのインフラ形成と融合促進にある。25年度から新たに2ヶ年計画で、A01、A02、A03のそれぞれの研究項目において、それぞれ2件、10件、7件の公募研究が開始された。このうち実験研究班は5件を数えている。計画研究11班と合わせて、総勢30研究班の体制となった。これら全ての研究班の代表者、分担者、連携研究者が一同に会する「コンピューティクス研究会」が、平成25年7月8日、9日に東京大学武田先端知ビルにおいて、また平成26年3月10日、11日に東京大学工学部6号館において開催された。いずれの研究会も口頭発表とポスター発表で構成され、活発な議論が繰り広げられた。会議の詳細、発表ファイルは本新学術領域のウェブサイト、http://computics-material.jp/jpn/symposium/index.htmlにおいて公開されている。また、他の新学術領域研究との交流をはかるために、第7回物性科学領域横断研究会を平成25年12月1日- 2日に東京大学武田先端知ビルで開催した。物性科学を横断する全部で6つの新学術領域参加者が一同に会し、活発な議論が展開された。詳細はウェブサイトhttp://www.topological-qp.jp/ryoikioudan2013/で公開されている。計算機科学分野である[A01計算機アーキテクチャと高速計算アルゴリズム]と、計算物質科学分野である[A02密度汎関数法の新展開]および[A03密度汎関数法を超えて]の間の緊密な融合(コンピューティクス)により、また、実験科学との共同研究により、ナノ物質、新奇物質での複合相関と非平衡ダイナミクスを明らかにするのが、本新学術領域研究の目的であり、本総括班のミッションは、そのための様々な側面でのインフラ形成と融合促進にある。
随意運動制御のための体性感覚情報処理を行う神経基盤の解明

本研究の目的は、随意運動の制御に体性感覚情報が果たす役割及び体性感覚情報処理を担う神経基盤を明らかにすることである。本年度は、昨年度に引き続き実験個体であるサルの行動訓練を行うとともに、前腕筋活動記録用の電極埋め込み術、末梢神経活動記録用のカフ電極埋め込み術などの外科的手術を行った。現在訓練中の個体に関しては、外科的手術後順調に体調の回復を認めており、今後、神経活動記録用のチャンバー留置を行い延髄楔状束核などの感覚ニューロンの神経活動を記録していく予定である。また、上記に加えて光遺伝学を用いて末梢神経の活動を神経線維type選択的に操作する手法の開発を継続して行った。結果、光刺激によって誘発される神経活動は、その反応の大きさが導入遺伝子の発現割合に依存していること、短い刺激間隔の連発刺激に対してはその反応性が低下することなどが観察され、光刺激特有の電気生理学的特性を明らかにすることができた。これら、これまでに神経回路研究で用いられてきた電気刺激によって誘発される神経活動との相違点は、今後、光遺伝学的手法を用いて末梢神経の活動を制御する上で指標となる重要な所見であった。得られた結果は、国際学会にて発表を行い、多くの研究者から評価を得ることができた。現在、これらの結果をまとめ国際誌に投稿中である。さらに、上記ラットで確立された手法を用いて、マカクサルを対象に光遺伝学による末梢神経の活動制御を試みた。現在までに、組織学的及び電気生理学的解析により、齧歯類と同様に末梢神経へウイルスベクターを注入することでDRG細胞に遺伝子導入が可能なこと、またその遺伝子導入した末梢神経を光刺激によって活性化可能なことが確認できている。霊長類において、光遺伝学による末梢神経活動の操作はこれまでに行われておらず、今回その実現可能性を示すことができたことは、非常に大きな進展であったと考える。当該年度は、実験個体であるサルの行動訓練及び覚醒行動下の動物から慢性的に神経活動を記録するために必要な外科的処置を中心に行った。現在訓練中の実験個体は、外科的手術から順調に体調及び課題パフォーマンスの回復を認めており、今後神経活動の記録を開始する段階となっている。また、光遺伝学を用いて末梢神経活動を制御するための新たな実験手法に関しても、齧歯類を用いた検討から確立することができており、さらに霊長類においてもその実験手法を用いて光遺伝学による末梢感覚の操作が可能なことを確認できている。これらの研究成果は、国際学会にて発表を行い、現在国際誌に投稿中である。以上が本年度の状況である。着実に実験を遂行しその結果をまとめることができているため、概ね順調に進展していると判断する。今後の本研究課題の推進方針としては、外科的手術が終了した個体から順次神経細胞活動の記録を開始し、延髄、脊髄などの感覚ニューロンの神経活動記録に着手する。さらに、中枢神経系における体性感覚情報処理の包括的な理解のため、高次脳領域である一次体性感覚野の神経細胞の記録を合わせて行う。光遺伝学を用いて末梢神経活動を人為的に操作する実験手法に関しては、霊長類においてAAVベクターを用いた遺伝子導入の成否を確認することが難しい、その効果が齧歯類と霊長類では異なる、などの問題点があるものの引き続き検討を行い、光遺伝学による体性感覚信号の制御を目指す。平成29年度は、主に実験システムのセットアップおよび実験個体であるサルの行動訓練を中心に行った。現在訓練中の個体に関しては訓練課題の学習が順調に進んでおり、今後、覚醒行動下で神経活動を記録するための外科的手術等を順次進めていく予定としている。また、上記サルの行動訓練に加えて、別個体において末梢感覚器からの求心性入力を受ける延髄楔状束核の神経活動を慢性的に記録するための実験手法の確立を行った。延髄は大脳皮質や小脳とのつながりが強い領域であり、随意運動における体性感覚情報処理の神経メカニズムを理解する上で、延髄楔状束核の神経活動を明らかにすることは必須の課題である。そこで、当初の実験計画である脊髄での神経活動の記録以外に、延髄楔状束核の神経活動の記録を目指した。具体的には、延髄楔状束核の神経活動を記録するための電極侵入方法についてMRI画像データおよびCT画像データを元に、延髄楔状束核への電極侵入位置の同定後、麻酔下の状態において電極を侵入し標的部位での神経細胞活動を記録した。結果、推定した脳座標位置付近において、末梢神経刺激に対する神経活動応答を確認することができた。今後、本手法を用いて延髄楔状束核の神経活動を記録していく予定としている。さらに、本年度は光遺伝学的手法を用いて標的とする神経細胞の活動を人為的に操作する実験手法の確立を行った。ラットを対象に、求心性感覚線維の神経核である脊髄後根神経節細胞(DRG細胞)を標的とし、光感受性タンパク分子をアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを用いて発現させた後、DRG細胞への光刺激に対する神経活動応答を記録した。これまでに、遺伝子導入したDRG細胞に光刺激を行うことで、神経細胞活動を誘発できることが確認できている。当該年度は、当初の実験計画の通り実験対象であるサルの行動訓練を中心に行った。

現在順調に訓練が進んでおり、今後、神経活動を記録するための外科的手術等を予定している。また、当初の実験計画では、頸髄を対象としていたが、運動に伴う体性感覚情報処理機構の包括的理解のためには、脊髄だけでなく、末梢感覚器からの求心性入力を受ける延髄楔状束核の神経活動を記録する必要がある。そこで、延髄楔状束核の神経活動を慢性的に記録するための実験手法の確立を行い、これまでに慢性的に脳深部の神経活動を記録できることが確認できている。さらに、光遺伝学的手法を用いた、末梢感覚器からの求心性入力に関与する脊髄後根神経節細胞(DRG細胞)の活動を人為的に捜査する手法に関しても、ラットを対象として検討を行った結果、DRG細胞への遺伝子導入方法の確立及び光刺激によりDRG細胞の活動が制御できることが確認できている。以上が本年度の状況である。当初の実験計画から一部修正を行ったものの研究計画全体は概ね順調に進展していると判断する。本研究の目的は、随意運動の制御に体性感覚情報が果たす役割及び体性感覚情報処理を担う神経基盤を明らかにすることである。本年度は、昨年度に引き続き実験個体であるサルの行動訓練を行うとともに、前腕筋活動記録用の電極埋め込み術、末梢神経活動記録用のカフ電極埋め込み術などの外科的手術を行った。現在訓練中の個体に関しては、外科的手術後順調に体調の回復を認めており、今後、神経活動記録用のチャンバー留置を行い延髄楔状束核などの感覚ニューロンの神経活動を記録していく予定である。また、上記に加えて光遺伝学を用いて末梢神経の活動を神経線維type選択的に操作する手法の開発を継続して行った。結果、光刺激によって誘発される神経活動は、その反応の大きさが導入遺伝子の発現割合に依存していること、短い刺激間隔の連発刺激に対してはその反応性が低下することなどが観察され、光刺激特有の電気生理学的特性を明らかにすることができた。これら、これまでに神経回路研究で用いられてきた電気刺激によって誘発される神経活動との相違点は、今後、光遺伝学的手法を用いて末梢神経の活動を制御する上で指標となる重要な所見であった。得られた結果は、国際学会にて発表を行い、多くの研究者から評価を得ることができた。現在、これらの結果をまとめ国際誌に投稿中である。さらに、上記ラットで確立された手法を用いて、マカクサルを対象に光遺伝学による末梢神経の活動制御を試みた。現在までに、組織学的及び電気生理学的解析により、齧歯類と同様に末梢神経へウイルスベクターを注入することでDRG細胞に遺伝子導入が可能なこと、またその遺伝子導入した末梢神経を光刺激によって活性化可能なことが確認できている。霊長類において、光遺伝学による末梢神経活動の操作はこれまでに行われておらず、今回その実現可能性を示すことができたことは、非常に大きな進展であったと考える。当該年度は、実験個体であるサルの行動訓練及び覚醒行動下の動物から慢性的に神経活動を記録するために必要な外科的処置を中心に行った。現在訓練中の実験個体は、外科的手術から順調に体調及び課題パフォーマンスの回復を認めており、今後神経活動の記録を開始する段階となっている。また、光遺伝学を用いて末梢神経活動を制御するための新たな実験手法に関しても、齧歯類を用いた検討から確立することができており、さらに霊長類においてもその実験手法を用いて光遺伝学による末梢感覚の操作が可能なことを確認できている。
高強度超短パルステラヘルツ光に対するグラフェンの非線形光学応答

グラフェンに高強度超短パルステラヘルツ光が入射した場合の非線形応答を、時間領域で定式化し理論的に研究した。まず、先行研究において、無質量ディラックフェルミオン描像で垂直入射に対して行った定式化を、Tight-bindingモデルや斜入射の場合に拡張することに成功した。k空間での電子の動きを追跡するユニークなアプローチで、任意のパルス時間波形、偏光、入射方向に対応しており、バンド間およびバンド内ダイナミクスの動的相関を明確にすることができる。垂直入射の場合にはグラフェンブロッホ方程式の形に表せることや、斜入射の場合には、光子の運動量に起因するフォトンドラッグ効果や、電流値が場所に依存することによる電子密度の変化が、自然に含まれていることを見出した。また、電子の力学的運動量がディラック点回りの円経路をとる場合の解析解を導出した。断熱極限でのベリー位相の出現も解に含まれている。さらに、高強度シングルサイクルテラヘルツ光をグラフェンに照射すると、パルス終了後にも直流電流が残ることを見出した。これは、電子がディラック点近傍を通過する際にバンド間遷移が促進され、キャリアが生成されるためで、パルスの強度やキャリアエンベロープ位相、グラフェンのフェルミエネルギーに複雑に依存することを明らかにした。24年度が最終年度であるため、記入しない。グラフェンの光学応答の理論研究は、従来、フロケ解析などスペクトル領域のものがほとんどである。しかし、スペクトル幅の広い超短パルスに対する非線形応答をスペクトル領域で研究するのはあまり適切とは言えない。アト秒科学や高強度場現象の分野で主流であるように時間領域でモデリングするのが自然であり、起こっている過程のイメージもつかみやすい。そこで、本研究では、グラフェンに高強度超短パルステラヘルツ光が入射した場合の光電流の非線形応答や高調波発生を、時間領域で定式化し、理論的に研究している。先行研究では、テラヘルツ光が垂直入射した場合について、k空間のディラック点近傍でよい近似となっているディラックフェルミオン描像での定式化を行った。平成23年度は、これを発展させ、ディラック点から離れたところでも成り立つ強結合ハミルトニアンの場合での定式化と、さらに斜入射の場合の定式化に成功した。垂直入射の場合には、バンド間のポピュレーションの差とバンド間コヒーレンスに関する、グラフェンブロッホ方程式の形に簡略化できるが、斜入射の場合にはそれができない。本研究で行った定式化の結果として顕著なのは、得られた運動方程式が光学行列要素をあらわには含んでおらず、バンド間遷移は、k空間における幾何学的な角度の時間変化に支配されているという点である。また、本研究で行った定式化を用いれば、電子がk空間においてディラック点を囲む経路を通って元の位置に戻るときに獲得する位相についても一般的な議論をすることができる。また、本研究の成果である定式化を用いて、シングルサイクルに近いテラヘルツパルスが入射した際にグラフェン中で発生する電流の計算を行い、バンド間遷移が起こるために、比較的大きな、パルス後も残る直流電流が発生することを見出した。これは超短パルスに特有の新しい現象である。強結合ハミルトニアンの場合と、斜入射の場合についての、超短パルステラヘルツ光に対するグラフェンの光学応答の定式化に成功した。単電子が、ディラック点を囲むk空間の経路を移動して元の位置に戻るときに獲得する位相を、バンド間遷移とバンド内動的過程の観点から明らかにした。さらに、マクロ応答の計算を行い、直流電流生成を見出した。まず、シングルサイクルパルスによる直流電離生成の特徴とメカニズムを明らかにする。次に、グラフェン電子のバレー間ダイナミクスや、インターバレープラズモンについて、研究する。
農地土壌へのバイオ炭施用による一酸化二窒素の発生経路および削減メカニズムの解明

1.日本の農耕地におけるバイオ炭によるN2O発生削減効果稲わら、もみ殻等の農作物副産物の多くは利用されずに廃棄されており、未利用バイオマス資源の利活用の重要性が指摘されている。また、世界的にバイオ炭による土壌炭素蓄積効果が注目されていることから、日本においてもバイオ炭による土壌炭素蓄積が大きな注目を集めておいる。しかしながら、日本におけるバイオ炭と温室効果ガス発生に関する研究については、土壌インキュベーション実験によりN2O発生抑制効果がみられたという例(Yanai et al. 2007)が報告されているのみである。本研究においては、バイオ炭によるN2O発生抑制効果が、気象条件や農業形態が海外とは大きく異なる日本の典型的な農耕地においても見られるかについて検討を行った。その結果、日本の代表的な土壌である黒ボク土において、N2O発生削減効果は有意ではなかった。2.バイオ炭および硝化抑制剤が放牧家畜排せつ物由来の窒素のロスに与える影響放牧家畜排せつ物由来の窒素は、硝酸流亡や温室効果ガスなどの環境汚染の原因となっている。しかし、これらの環境影響について総合的に解析した研究はみられない。また、バイオ炭や硝化抑制剤による硝酸流亡や温室効果ガス発生の削減効果についても明らかでない。このため、既往文献の統計的解析(メタアナリス)を行い、放牧家畜排せつ物窒素の環境影響およびバイオ炭および硝化抑制剤による削減効果の定量的な評価を行った。その結果、家畜排せつ物由来窒素は、0.65%0.85%がN2O発生、16%がNH3揮散、24%が硝酸流亡、19%が植物吸収となることが明らかになった。また、硝化抑制剤によるN2O削減効果および硝酸流亡低減効果は有意であったが、バイオ炭によるN2O削減効果は有意でなかった。29年度が最終年度であるため、記入しない。Biochar(バイオ炭)は生物資源を材料とした炭化物である。農耕地への堆肥や作物残さ等の有機物の土壌への施用は、土壌炭素を蓄積させることにより大気中の二酸化炭素(CO2)濃度を低減できる可能性があると考えられており、炭素隔離技術として注目されている。一方、農耕地土壌における化学肥料および有機肥料の施用は、温室効果ガスである一酸化二窒素(N2O)の最大の人為的発生源であると推定されており、その削減技術の開発は重要な課題となっている。バイオ炭は土壌炭素蓄積のみでなく、作物の収量増加およびN2Oの発生削減技術としても有効である可能性が指摘されているが、研究例は少ない。日本ではもみ殻燻炭などのバイオ炭が土壌改良剤や保肥剤として伝統的に農業利用されてきた。現在、日本の農業におけるバイオ炭の利用は年間10万トンに達すると推定されている。しかしながら、稲わら、もみ殻等の農作物副産物の多くは利用されずに廃棄されており、未利用バイオマス資源の利活用の重要性が指摘されている。27年度は、日本の農耕地土壌においてバイオ炭によるN2O発生抑制効果を土壌インキュベーション実験により明らかにするための予備実験を行った。28年度はバイオ炭によるN2Oの削減が微生物的な要因によるものか、非生物的要因によるものかを明らかにするために、各種バイオ炭添加後、オートクレーブ滅菌処理および非滅菌処理を行い、窒素添加後のN2O発生量を比較する。また29年度は、15Nトレーサー法を用いて微生物によるN2Oの発生経路を明らかにする予定である。また研究期間中において、土壌から発生するN2Oに関するレビュー論文を共同執筆する予定である。平成27年度は予定どおり、土壌インキュベーション実験の実験条件を決定するための予備実験を行い、28年度および29年度に行う予定の実験条件を決定することができた。このため、順調に進展していると判断した。28年度は、日本の農耕地土壌においてバイオ炭によるN2O発生抑制効果およびそのメカニズムを解明するために、バイオ炭4種(もみ殻燻炭、竹炭、木炭2種)を用いて土壌インキュベーション実験を行ったが、有意なN2O削減効果がみられなかった。このことから、バイオ炭による温暖化緩和効果は主に土壌炭素蓄積によるものと考えられた。また、放牧草地から発生するN2Oに関するレビューを行い、国際誌に論文を発表した。このレビューにより、放牧草地の家畜糞尿が重要なN2O発生源であることを明らかにし、またN2O排出係数を算定した。さらに、放牧草地におけるバイオ炭や硝化抑制剤等によるN2Oの発生削減に関するレビューを行い、国際誌に論文を投稿した。

これにより、硝化抑制剤は放牧草地の家畜糞尿においてもN2O削減が可能であること、および家畜糞尿から発生するN2Oのバイオ炭施用によるN2O削減効果についての研究例は十分でなく、さらなる研究が必要であることを明らかにした。予定したインキュベーション実験を行った。またN2Oに関するレビュー論文を国際誌に発表した。さらに1報の論文を投稿中である。1.日本の農耕地におけるバイオ炭によるN2O発生削減効果稲わら、もみ殻等の農作物副産物の多くは利用されずに廃棄されており、未利用バイオマス資源の利活用の重要性が指摘されている。また、世界的にバイオ炭による土壌炭素蓄積効果が注目されていることから、日本においてもバイオ炭による土壌炭素蓄積が大きな注目を集めておいる。しかしながら、日本におけるバイオ炭と温室効果ガス発生に関する研究については、土壌インキュベーション実験によりN2O発生抑制効果がみられたという例(Yanai et al. 2007)が報告されているのみである。本研究においては、バイオ炭によるN2O発生抑制効果が、気象条件や農業形態が海外とは大きく異なる日本の典型的な農耕地においても見られるかについて検討を行った。その結果、日本の代表的な土壌である黒ボク土において、N2O発生削減効果は有意ではなかった。2.バイオ炭および硝化抑制剤が放牧家畜排せつ物由来の窒素のロスに与える影響放牧家畜排せつ物由来の窒素は、硝酸流亡や温室効果ガスなどの環境汚染の原因となっている。しかし、これらの環境影響について総合的に解析した研究はみられない。また、バイオ炭や硝化抑制剤による硝酸流亡や温室効果ガス発生の削減効果についても明らかでない。このため、既往文献の統計的解析(メタアナリス)を行い、放牧家畜排せつ物窒素の環境影響およびバイオ炭および硝化抑制剤による削減効果の定量的な評価を行った。その結果、家畜排せつ物由来窒素は、0.65%0.85%がN2O発生、16%がNH3揮散、24%が硝酸流亡、19%が植物吸収となることが明らかになった。また、硝化抑制剤によるN2O削減効果および硝酸流亡低減効果は有意であったが、バイオ炭によるN2O削減効果は有意でなかった。日本の農耕地土壌においてバイオ炭によるN2O発生抑制効果およびそのメカニズムを土壌インキュベーション実験により明らかにするために、以下の実験を行う。(1)28年度はバイオ炭によるN2Oの削減が微生物的な要因によるものか、非生物的要因によるものかを明らかにするための実験を行う。1土壌2種:黒ボク土、灰色低地土、2バイオ炭4種(もみ殻燻炭、竹炭、木炭2種)、3滅菌2処理:オートクレーブ滅菌処理および非滅菌処理、4窒素処理5処理:無窒素、NH4+-N, NO3-N, NO2-N, NH2OH-N;土壌(2)×炭(4)×滅菌(2)×窒素(5)×3連=240(3)29年度は、15Nトレーサー法を用いて微生物によるN2Oの発生経路を明らかにする。(4)研究期間中において、土壌から発生するN2Oに関するレビュー論文を共同執筆する。28年度の試験においては有意なN2O削減効果がみられなかったが、バイオ炭がN2O削減に効果がみられたという海外の報告例が多くある。