hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超高速情報に対するヒト視覚系の処理限界に関する心理物理学的検討

本研究では,最大5000 Hzの時間解像度を持つDLP高速プロジェクタを用いることによって,従来検討することが困難であった超高速時間情報に対するヒト視覚系の処理限界について検討した.その結果,明滅が知覚されなくなる限界の周波数(臨界融像周波数:60 Hz)を超えた時間情報に対しても,明滅の知覚(瞬き知覚)やパタンの知覚が生じることを見出した.また,従来以上の時間解像度で高速連続運動を提示することで,運動が滑らかに知覚される限界が臨界融像周波数以上の周波数に存在することが示唆された.本研究では最大5000 Hzの速度でモノクロ画像を提示できる高速プロジェクタを用い,これまで未知の領域であったヒト視覚系の超高速情報処理の限界を心理物理実験により明らかとすることを目的とした.本年度は,ヒトの時間処理の限界(臨界融像周波数:CFF)を超えた時間領域で生じる錯視現象に焦点を当て検討した.はじめに,本研究で使用する高速プロジェクタは本来心理物理実験を意図したものではないため,CFF以上の時間周波数によって輝度の明滅刺激(フリッカ刺激)を提示し,その挙動が問題のないことを確認した.刺激の制御に関しても,心理物理実験用ライブラリとの組み合わせによって実験環境を構築した.次に,CFF以上の時間領域で生じる錯視現象に着目した.例えば,プロジェクタの垂直同期周波数(120 Hz以上)に同期して描画する定常刺激と,その半分の周波数で明滅するオンオフ刺激を,主観的輝度を揃えた上で異なる位置に提示すると,二つの刺激は区別できない.しかし,これらを同じ位置に連続提示すると,刺激が切り替わる際にフリッカ様の瞬きが知覚される(Transient Twinkle Perception: TTP).この現象の生起メカニズムについて,高速ディスプレイを用いて最大300 Hzのフリッカ刺激を用いることで検討した.実験の結果,刺激の切り替わり時点での輝度差が大きいほどTTPが生起しやすいこと,またTTPが200 Hzのフリッカ刺激に対しても安定して生じることを見出した(Nakajima and Sakaguchi, 2013,Vision Science Society annual meeting).さらに,これらの結果が比較的単純な移動平均モデルによって説明できる可能性を示した.本研究では,高速DLPプロジェクタを用い,これまで未知の領域であったヒトの超高速情報処理の時間限界を心理物理実験により明らかにすることを目的とした.本年度は,ヒトの時間処理限界(臨界融像周波数: CFF)を超えた時間領域で生じる錯視現象(パタン知覚)に焦点を当て検討した.CFF以上の速度(約60 Hz)で白黒に明滅するフリッカ刺激に対して,ヒトはその明滅を知覚することができない.それは一様輝度面(白黒)のフリッカに関わらず,パタン(矩形波)の輝度極性が反転するフリッカにおいても同様である.しかし,これらを連続して提示すると,それらの切り替わり時に一過的ではあるが明確にパタンが知覚される現象を見出だした.この切り替わり時に知覚されるパタンの時間特性を,400 Hzで明滅する一様輝度フリッカ,矩形波(パタン)フリッカを連続して提示し,矩形波フリッカの提示時間,切り替わり時の輝度極性を操作することにより検討した.実験では,一様輝度フリッカ,矩形波フリッカ,一様輝度フリッカの順で刺激を提示し,一過的変化を二度提示した.また,矩形波の方位を試行ごとに垂直もしくは水平に割り振った.参加者の課題は,一過的に知覚される矩形波(パタン)の方位について二肢強制選択(垂直もしくは水平)によって回答することであった.実験の結果,二回の変化が異なる輝度極性である場合では,矩形波フリッカの提示時間がおよそ10 msであれば,一過的なパタンが知覚され方位弁別が可能であること,また,二回の変化が同一の輝度極性である場合ではおよそ4 msの提示であっても方位弁別が可能であることを示した.これらの結果は,ヒト視覚系がCFF以上の高速情報であっても,明確なパタン知覚を伴って輝度変化を検出できることを示唆し,変化時点の輝度平均の変化が高速提示下で生じるパタン知覚の要因である可能性を示した.本研究では最大5000 Hzの速度でモノクロ画像を提示できる高速プロジェクタを用い,これまで未知の領域であったヒト視覚系の超高速情報処理の限界を心理物理実験により明らかとすることを目的とした.本年度も,前年度に引き続きヒトの時間処理の限界(臨界融像周波数:CFF)を超えた時間領域で生じる錯視現象に着目し,新たな錯視現象についての検討および高速プロジェクタの心理実験の適用可能性について詳細に検討した.はじめに,前年度において国際会議で発表した,CFF以上の異なる時間周波数で明滅する刺激を連続することで知覚される一過性の瞬き(Transient Twinkle Perception: TTP)についての議論を深め,その成果を知覚研究の国際誌(Attention, Perception, & Psychophysics)に掲載した.次に,矩形波の輝度パタンより構成される明滅刺激と一様輝度(白黒)の明滅刺激を,400 Hzの周波数で連続して提示した場合,その切り替わり時にパタンが知覚される現象を見出した.この時,知覚されるパタンの輝度や方位もほぼ正確に判断されることを示し,この現象を生じさせるための時間精度が数ミリ秒から十数ミリ秒オーダーであることも見出した.この成果を国際会議にて発表した(Vision Science Society 15th annual meeting).さらにこれまで使用してきた高速プロジェクタの光出力特性,特に時間側面を詳細に検討し,明滅に関する心理実験だけではなく動画像を用いた心理実験にも適用可能であることを国内学会誌に発表した(バーチャルリアリティ学会論文誌)

本研究では,最大5000 Hzの時間解像度を持つDLP高速プロジェクタを用いることによって,従来検討することが困難であった超高速時間情報に対するヒト視覚系の処理限界について検討した.その結果,明滅が知覚されなくなる限界の周波数(臨界融像周波数:60 Hz)を超えた時間情報に対しても,明滅の知覚(瞬き知覚)やパタンの知覚が生じることを見出した.また,従来以上の時間解像度で高速連続運動を提示することで,運動が滑らかに知覚される限界が臨界融像周波数以上の周波数に存在することが示唆された.26年度において,高速プロジェクタを使用した高速情報提示下における輪郭知覚についての心理物理実験を実施する予定であったが,実験を行なう際に想定外の見えが生じることが判明し,その原因の調査のため,研究発表,論文執筆の進展に滞りが生じた.原因を詳細に調査した結果,こうした現象が,高速プロジェクタによる刺激提示におけるアーティファクトや不具合ではなく,高速情報提示下におけるヒトの視覚特性の新たな側面が反映されたものである可能性が示された.この点について検討することで,上記の一過的パタン知覚に関する成果に繋がった.進展としてはやや遅れている状況であるが,進展が遅れていた原因を取り除くことができた点,一過的パタン知覚という高速情報提示下におけるヒト視覚系の新たな時間的側面を切りだすことができた点において,これらの遅れは解消されると考える.実験心理学高速情報提示下における一過的なパタン知覚について,本年度は基礎的な知見を得ることができたが,こうした時間特性が物理時間に従うものであるのか,フリッカのサイクル数に従うものであるのかを結論を下すことができていないため,今後はその点についての検討を進める.同様に,一過的なパタン知覚を説明する計算モデルについても,基礎的なモデルを提案しているものの,他一過現象との整合性を持つモデルについては検討の余地があるため,こうした計算モデルについても,より細かな時間条件の設定により明らかとしていく.これまでの検討により,高速プロジェクタを用いた心理物理実験法はほぼ確立したことから,今後の研究については滞りなく進めることができると考えている.25年度の成果によって,高速プロジェクタを心理物理実験に適用し,高速時間情報の提示による錯視現象の生起メカニズムについて検討が可能であることを示せた点は,今後,ヒト視覚系の高速情報処理を検討していく上で重要な役割を果たせたと言える.一方,高速情報提示下における輪郭線の知覚については,当初の予定よりも遅れている.その理由として,予備観察においては頑健にこの現象は確認することができたが,実験環境内で実験を行なうと,予備観察とは異なる見えが生じることが挙げられる.
人間の接触温度感覚を模擬・実現する温感センサの開発

本研究の目的は、人間の接触温度感覚を模擬・実現する温感センサを開発することである。具体的には、機能性材料の一種であるポリフッ化ビニリディンPVDFフィルムの焦電効果を利用して、センサシステムのハードウェアと信号処理のソフトウェアを構築し、対象物に触れるときの焦電出力から、対象物の温度のみならず、対象物の熱容量、熱伝導率、および比熱等の諸熱特性を同時に計測可能、かつ順応性を持つ人間の接触温度感覚を模擬・実現する温感センサを開発する。平成30年度中、以下の研究内容を実施した。(1)人間の接触温度感覚をさらに考察した。温度コントローラを用いて、前年度に作成した鉄、銅、アルミ、真鍮、ステンレス、PVC、PE、アクリル等の異なる熱特性を持つサンプルを用いて人間の接触温度感覚の評価実験を行った。その結果に基づき、人間の温度感覚と接触対象物の温度および対象物の熱特性を表す諸物性値との関係の定量化解析を行った結果、人間の接触温度感覚に最も寄与が大きい因子は対象物の温度であり、対象物の諸熱特性の寄与は温度にも依存していることを明らかにした。(2)センサのハードウェアの改良を行った。今までの研究知見をもとに、センサ受感部、センサヘース部およびセンサ駆動部の形状、構造、センサ出力の前処理電子回路の改良などを行い、新たなセンサおよびセンサ出力前処理電子回路等のハードウェアを構築した。(3)改良されたセンサを用いて、上記(1)のサンプルを用いて計測実験を行った。センサがサンプルに触れた時の出力から、センサとサンプルとの間の温度差、サンプルの熱容量、熱伝導率等の熱特性を表すパラメータを検討した。センサ出力の振幅に、センサと接触対象物との温度差および対象物の熱伝導率等の情報を含まれている、また、センサ出力変化の時定数に主に対象物の材質の熱伝導率等の熱特性を含むことを明らかにした。(1)実験環境構築:鉄、銅、アルミ、真鍮、ステンレス、PVC、PE、アクリル等の異なる熱特性を持つ様々な材料を利用し、一定の質量、一定の熱容量の両パターンのサンプルを外注作成した。これらのサンプルをワンタッチで固定できるサンプル把持装置なドの実験環境を構築した。さらに環境温度の影響を削減のための実験環境を構築した。(2)人間の接触温度感覚の再考察:最初年度にヌーメリック・レイティング・スケールNRS法およびビジュアル・アナログ・スケールVAS法の主観的評価尺度を用いて人間の接触温度感覚を客観的に定量化することを試みた。前年度にさらに主観的評価尺度の代わりに、温度コントローラを利用して人間の接触温度感覚を客観的に定量化することを行った。またサンプルの温度をより細かい刻みに設定し、サンプルに対して人間の接触温度感覚に関して評価データを収集し、重回帰分析を用いて人間の接触温度感覚の評価とサンプルの温度、サンプルの熱容量、熱伝導率、および比熱等の諸熱特性との関係を検討した。(3)センサシステムハードウェア改良:前年度の研究知見をもとに、センサシステムのハードウェア改良を行った。このとき、特にPVDFフィルムの出力から焦電効果と圧電効果を分離できる積層構造、また、センサに一定温度を維持できる定温駆動、温度制御システムの設計し試作し、計測実験を進めている。(4)パラメータの検討:開発されたセンサを用いて計測実験を行った。センサがサンプルに触れた時の焦電出力から、センサとサンプルとの間の温度差、サンプルの熱容量、熱流量等の熱特性を表すパラメータを定量的に検討し、対象物の温度のみならず、対象物の熱容量、熱伝導率等の材質の熱特性を同時に計測することを可能とした。また、これらの計測結果は、人間の接触温度感覚の主観評価に類似していることを確認できた。令和元年より、以下各面において研究を進展する予定である。(1)人間の接触温度感覚をさらに解明する。現在まで、重回帰分析を用いて人間の接触温度感覚の主観評価とサンプルの温度、サンプルの熱容量、熱伝導率、および比熱等の諸熱特性との関係を検討した結果、温度の寄与が大きすぎ、人間の接触温度感覚に諸熱特性の寄与が確認でき、また、それらの寄与率は温度に依存していることがわかったものの、定量的な寄与率の確立ができなかった。今年度では、数学モデルを再検討し、人間の接触温度感覚に接触対象物の諸熱特性の定量的な寄与率の確立を目指す。また、視覚情報と接触温度感覚間の影響を解明する予定である。(2)繰り返しセンサシステムハードウェアの改良を行う。今までの知見を元に、センサ構造、緩衝材料、駆動装置、信号前処理回路等を改良し、感度を向上させる。さらにバイプロダクトとして、センサ出力の圧電効果の成分から、従来の触圧を感じる触覚センサの機能も同時に実現する。(3)パラメータおよびアルゴリズムを確立する。センサ出力から、センサとサンプルの間の温度差、サンプルの熱容量、熱伝導率、比熱等の熱特性を表す定量化パラメータをさらに確立する。さらにこれらのパラメータと、人間の接触温度感覚の主観評価の結果の関係を定量化にする。そのうえに上記各パラメータのリアルタイム的に取得する信号処理アルゴリズムを構築する。(4)以上の実験を経て繰り返しセンサ改良改善を行い、人間の温度感覚を模擬・実現する温感センサを完成させ、将来提案した温感センサをロボットに装着し、ロボットに人間と同じような接触温度感覚を持たせる本研究の最終目的を目指して研究を進展する。具体的には、機能性材料の一種であるポリフッ化ビニリディンPVDF

フィルムの焦電効果を利用して、センサシステムのハードウェアと信号処理のソフトウェアを構築し、対象物に触れるときの焦電出力から、対象物の温度のみならず、対象物の熱容量、熱伝導率、および比熱等の諸熱特性を同時に計測可能、かつ順応性を持つ人間の接触温度感覚を模擬・実現する温感センサを開発する。平成29年度中、以下の内容を実施した。(1)人間の接触温度感覚を考察した:鉄、銅、アルミ、真鍮、ステンレス、PVC、PE、アクリル等の異なる熱特性を持つサンプルを用いて人間の接触温度感覚の主観評価実験を行った。その結果に基づき、人間の温度感覚と接触対象物の温度および対象物の熱特性を表す諸物性値との関係を検討し、定量化解析を行った。(2)センサのハードウェア設計および試作を行った:今までの研究知見をもとに、センサ受感部、センサベース部およびセンサ駆動部の形状、構造、材質の設計と、センサ出力の前処理電子回路の設計などを行い、センサ本体、センサ出力前処理電子回路等のハードウェアを構築した。(3)開発されたセンサを用いて、上記(1)のサンプルを用いて計測実験を行った。センサがサンプルに触れた時の出力から、センサとサンプルとの間の温度差、サンプルの熱容量、熱伝導率等の熱特性を表すパラメータを検討し、対象物の温度のみならず、対象物の熱容量、熱伝導率等の材質の熱特性を同時に計測することを可能とした。研究成果の一部は国際国内学会において発表した。さらにデータを取りまとめジャーナル投稿を準備している。平成29年度、おおむね研究計画通りにそって以下の内容を行って、研究を進展している。(1)実験環境構築:鉄、銅、アルミ、真鍮、ステンレス、PVC、PE、アクリル等の異なる熱特性を持つ様々な材料を利用し、一定の質量、一定の熱容量の両パターンのサンプルを外注作成した。これらのサンプルをワンタッチで固定できるサンプル把持装置などの実験環境を構築した。(2)人間の接触温度感覚の再考察:上記各サンプルを15°Cから45°Cまでの安全範囲内に5°C刻みに設定し、これらのサンプルに対して人間の接触温度感覚に関して主観評価データを収集する。ヌーメリック・レイティング・スケールNRS法およびビジュアル・アナログ・スケールVAS法を利用して人間の接触温度感覚を定量化し、さらに重回帰分析を用いて人間の接触温度感覚の主観評価とサンプルの温度、サンプルの熱容量、熱伝導率、および比熱等の諸熱特性との関係を検討した。(3)センサシステムハードウェア構築:上記(2)と同時に、センサシステムのハードウェア構築を行ったこのとき、特にPVDFフィルムの出力から焦電効果と圧電効果を分離できる積層構造、また、センサに一定温度を維持できる定温駆動、温度制御システムの設計し試作し、計測実験を行った。(4)パラメータの検討:開発されたセンサを用いて計測実験を行った。センサがサンプルに触れた時の焦電出力から、センサとサンプルとの間の温度差、サンプルの熱容量、熱流量等の熱特性を表すパラメータを定量的に検討し、対象物の温度のみならず、対象物の熱容量、熱伝導率等の材質の熱特性を同時に計測することを可能とした。
高齢者メタボリック症候群における動脈硬化病変・ADL・精神機能に対する運動の効果

肥満、耐糖能障害、高血圧、脂質異常などをあわせ持つメタボリックシンドローム(MetS)に対する関心が集まっており、今日の社会的現象ともなっている。本研究では、MetSを合併した高齢者において、運動介入が、動脈硬化性病変、また生活機能障害(ADL、認知機能)にどのような作用を有するかについて検討を行った。1.MetSの管理では運動が有効であると期待されるが、高齢者では運動の継続が困難であることが多い。今回の私どもの調査により、NIRSを用いた脳機能評価を加えることで、運動に対するモチベーションを向上させることができることが示された。またNIRSによる脳機能評価により、MetSでは健常者に比べて、語想起課題で賦活化される前頭葉機能に変化が生じていることが示された。2.高齢者MetSの臨床像を解析したところ、加齢とともに腹囲、MetSの頻度は増加した。腹囲とインスリン抵抗性には正の相関がみられ、腹部肥満、インスリン抵抗性、MetSの連鎖が高齢者でも認められた。インスリン抵抗性は、内臓肥満を有するMetSのみならず内臓肥満のないMetSでも上昇していた。AHA-NHLBIの診断基準でのMetSは、心血管病変とも有意に関連した。またMetSは女性のADL低下とも関連した。高齢者で運動による介入がどの程度、高齢者MetSの合併症を抑制するかについて、より長期間の継続した観察が必要と考えられた。高齢者メタボリック症候群の治療の目的は、血管合併症、ADLの低下を予防し、健康寿命の延長をはかることにある。運動療法は心肺機能・糖代謝異常の改善を来たすばかりではなく、脳機能をも改善させることが期待されている。しかしながら一般に、高齢者では運動を長期に継続することは困難であることが多い。そこでNIRSを用いて高齢者メタボリック症候群の脳機能評価を行い、その結果をビジュアルに説明することで運動の動機付けを行った。対象は糖尿病を有した高齢者メタボリック症候群で、万歩計(ライフコーダ)、・NIRS介入群5名(男2名・女3名、平均年齢75.0歳)、ライフコーダのみの介入群5名(平均年齢72.8歳)、対照群5名(平均年齢74.1歳)である。ライフコーダにて身体活動量を評価し、各群で運動指導を行なった(平均観察期間6.2ヵ月)。ライフコーダ・NIRS介入群では一日約7400歩の運動が維持され、ライフコーダ介入群は約6400歩、対照群では約5800歩であった。HbA1cの変化では、ライフコーダ・NIRS介入群で-0.5%、ライフコーダ介入群で-0.2%、対照群では不変であった。上記の結果より、高齢者メタボリック症候群の運動療法においてはライフコーダのみならず、NIRSを用いた脳機能評価を加えることで、運動療法の動機付けが可能であると考えられた。高齢者メタボリック症候群ではアルツハイマー病と関連することが報告されており、高インスリン血症がその病態背景として重要である。また高齢者でも運動を行うことでインスリン血症の改善、ひいては脳機能の改善が期待される。そこで私たちは糖尿病を合併した高齢者メタボリック症候群における脳機能を、近赤外分光法(NIRS)を用いて解析した。近赤外分光法とは、脳機能が賦活された時の限局性の脳血流変化を、経皮的に測定する光学的方法である。その利点は、非侵襲性、時間解析能が高いこと、脳機能の賦活のための方法に特に制限がないことである。若年者(n=6)における両側前頭葉にて、語想起負荷により賦活される酸化Hbは約30秒に著明な増加を示した。健常高齢者(n=5)でも両側の前頭葉同部に血流の増加を認めたが、その程度は若年者より軽度であった。アルツハイマー病高齢者(n=7)では、語想起負荷により賦活される酸化Hbはほとんど認められなかった。

高齢者メタボリック症候群(n=5)では、健常高齢者で見られた酸化Hbの増加領域、程度は狭まっていたが、その背外側にあらたな増加領域が観察された。これらの結果は、メタボリック症候群では前頭葉の語想起に対する脳機能の活動性が変化しており、脳機能の代償が生じている可能性が示唆された。今後、新たに賦活された脳の領域を同定すること、また定期的な運動を高齢者メタボリック症候群にて行い、その脳機能に及ぼす作用を観察することが重要と考えられた。高齢者では除脂肪体重は減少し、脂肪重量は増加する。また加齢とともに食欲が低下し、活動性も低下する。このため高齢者におけるメタボリックシンドローム(MetS)の意義については不明な点が多い。そこで高齢者メタボリックシンドロームにおける腹部肥満、インスリン抵抗性、また血管病変および生活機能障害との関連を検討した。65歳以上の高齢者807名を対象とした断面調査を行い、メタボリックシンドロームの診断には、日本内科学会、IDF(2007),AHA/NHLBIの基準を用いた。いずれの診断基準でもMetSの頻度は高かった。HOMA-IRで評価されるインスリン抵抗性は年齢とともに増加し、腹囲との間に相関を認めた。またインスリン抵抗性は、IDF(2007)とAHA/NHLBIを同時に満たすMetSで高値であったが、AHA/NHLBIのみを満たすMetS(非肥満型MetS)でも上昇していた。AHA/NHLBIのMetSでは、年齢、性別、血圧、糖代謝異常を補正しても心血管病変の合併が多かった。女性では、いずれのMetSでも、基本的ADL(Barthel index)は低下していたが、より高次のADL(老研式活動能力指標)には差がなかった。これらの結果より、わが国の高齢者において、腹部肥満、インスリン抵抗性とMetSには連鎖が見られ、インスリン抵抗性は肥満型MetS、非肥満型MetSでも上昇していた。またAHA/NHLBIのMetSは心血管病変と関連し、さらに女性では基本的ADLの低下とも関連していた。MetSは高齢者においても意義ある危険因子であることが示唆された。
自己学習による機能拡張性を備えた診断コンサルテーションシステムの開発

現在の知識工学およびコンピュータの能力に見合ったオペレーショナルな設計思想に立って、(1)実用レベルの診断コンサルテーションシステムの改良、(2)とくに知識ベースの自己拡張機能、(3)さらにコンピュータ学習への応用、を行い以下の成果を得た。[1]輸液診断コンサルテーションシステムの実用化:輸液治療は入院医療に頻用されるにもかかわらず、専門医の数は少なく理論の学習は容易でない。本研究助成で完成をめざしたのは、ソフトウエアの面では■データ欠落に対して知識ベースから適切な情報を補完する,■異る診断論理の推論を並列に進め妥当なものを残す,■診断根拠と過程を提示できる,ことである。またハードウエアに関係した面では、■パーソナルコンピュータを利用でき普及が容易なこと,■CRT画面の表示機能を活用しマン・マシン・インタフェイスの円滑化を計る,■コンピュータとの対話時間を実用許容範囲内に短縮する,■キー操作の簡略化とともに誤動作・誤入力禁止機能を持たせる,などである。[2]臨床評価実験:国内6専門施設の協力を得て、臨床例による評価実験とソフトフェア改良を重ねた結果、典型例においては専門医の判断と完全に一致する能力が確認された。またデータを故意に改変してシステムの強靭性を確かめ得た。[3]推論過程および診断根拠の提示機能は医学研修に有効であることが分かった。[4]知識ベースの充実は実用化の鍵であるが、その自動化にはまだ多大な困難がある。今後の関連領域の進歩に待つところがある。しかし暫定的にはLDやCD-ROMによって原情報を提示することで利用者の要求に答え得ることを予備実験で確かめた。[5]今後の課題として入院患者データベースとリンクして体液失調の自動的な警告機能と治療指針提示が考えられ、シミュレーションでは望ましい効果が見られたが、なお導入には現場でのアセスメントが必要と考えられる。人間の判断スキーマの特徴である「常識的結論形成」過程のソフトウエア化に成功したので、本年度は所期の研究計画実行に先だち、新し推論エンジンを基礎としてコンサルテーションシステム全体の見直しと再構築を行った。(1)階層的推論エンジン:人間の推論過程は、【◯!1】可能な全仮説の提示、【◯!2】不合理な仮説の排除、【◯!3】残った仮説間の整合性の検定、【◯!4】最終判断の順位付け、から成ると考えられる。人間の判断の不確定性は異る情報源から導かれる仮説間の不一致によることが多い。また従来の人工知能的推論に取り入れられた確実性(Certainty Faccor)のような確率概念は、現実に確定することが不可能に近い上に、現実の隘路はむしろ情報の欠落ないし知識の欠如にある。そこで前記の4階層構造システムを持つ推論エンジンを作成した。このシステムを実地のデータについてテストした結果、予想どおり専門医師の思考過程に充分近い推論システムが得られた。(2)CAI機能の拡充:新しい推論エンジンを用いてCAIシステムの再構築を行い、通常文による回答メッセージ機能を推論の階層性に合わせて整備した。これによって利用者ないし学習者は推論エンジンの軌跡を確実に辿ることが容易となり、今後の情報収集にも多大の便宜を得られる見通しを得た。(3)診断論理改良のための技術:新しい推論エンジンの装備によって、推論モジュールの操作、すなわち改良、組み換え、点検などが極めて容易となった。このためコンサルテーションシステム作成者の負担を軽減でき、複数の研究者の協力も可能となった。(4)データベースの構築:専門医の経験した症例を収集し、症例所見と病態病因の対応の他に治療効果の評価を含めたデータ・ベースの作成に着手した。
CCA(銅・クロム・ヒ素)保存処理廃材からのバイオエネルギーの創製

現在においてもまだ数多く残っているCCA(銅、クロム、ヒ素)廃処理木材の廃棄は、今後少なくとも60年以上にわたって問題となるはずである。CCA廃処理木材を低温で熱分解すると、木材からのヒ素の損失が少なくなるため、これらを廃棄する有望な方法の一つである。この際、銅とクロムはほとんど気化しないため、環境上問題はない。申請者らの研究グループはCCA廃処理木材からバイオオイルを開発するという目的で、木炭の減量化と木炭内へのヒ素の閉じ込めを同時に可能とする熱分解方法の研究を進めてきた。平成13年度はこの新規直パルス式熱分解装置を用いて、まず素材について実験を行い、熱分解オイル、木炭およびガスを選択的・効率的に製造することに成功した。平成14年度は熱分解中の木材内のCCAエレメントの反応機構を調べるために電子顕微鏡学的研究を行った。ヒ素化合物が揮発する前に熱分解残渣内に閉じ込められる反応の詳細を検討するために、反応温度450°C、反応時間10分の条件で窒素ガス雰囲気下においてCCA3号処理を施したベイツガ材の熱分解を行い、得られた熱分解残渣を、分析的透過型電子顕微鏡、高解像度透過型電子顕微鏡を用いて観察及び分析を行った。加熱処理後の試料にはCCAエレメント由来のナノパーティクルが熱分解残渣中に密集していた。解析の結果、熱分解残渣中に見られるほとんどの粒子を同定することができた。さらに、熱分解中のヒ素の飛散の仕方について理論的な考察を行った。熱分解中のヒ素の飛散の仕方として、二通りの経路が考えられる。ひとつの経路はCCA処理木材中に存在する未反応の五酸化ヒ素(As_2O_5)によって、約150-200°Cで生じるもので、もうひとつの経路は、反応によって得られたCr_2As_4O_<12>の分解によって飛散する経路である。この分解は400°Cよりも高い温度で生じるものと考えられる。無酸素状態下で厳密に温度コントロールすることによって、ほぼ100%ヒ素を木炭中に閉じ込められることが分った。本研究は、CCA処理廃材からSOx、NOxを出さないディーゼル燃料として使用できるバイオオイルを開発することを目的としている。本研究では急速熱分解を用い、ヒ素を木炭中のランダム構造内に閉じ込める方法でバイオオイルを製造する。これは廃棄木材の熱分解の高速化によって、燃料化するためのエネルギーを最小限に抑え、溶液化に際して溶剤を用いない画期的な方法である。今年度は、住宅解体廃材の熱分解を高速、かつ選択的に行うことによって、投入エネルギーを最小に抑えながら・溶液と木炭とに分離する画期的な木炭化技術をエスエスアロイ株式会社と共同開発した。この新規直パルス式熱分解装置を用いて、まず素材について実験を行い、熱分解オイル、木炭およびガスを選択的に製造することに成功した。この効率的な炭化方法によって、木炭からニューカーボン素材を、木酢液とタール成分からファインケミカルの原料やバイオオイルに変換・製造することも可能となる。新規高速熱分解装置を使って、熱分解温度および熱分解時間を変化させてバイオオイルを生成した振動フィーダーの振動数の上昇に伴い木粉の搬送量は増加するが、粒度により増加量に差が見られた。

反応器を室温から500°Cまで昇温させるのに要した消費電力は0.5kWで、50gの木粉の熱分解に要した投入エネルギー量は0.066kW・hであった。バイオオイル、木炭残渣、およびガスを回収し、各熱分解条件下における生成物の収率と収支を計算した。現在においてもまだ数多く残っているCCA(銅、クロム、ヒ素)廃処理木材の廃棄は、今後少なくとも60年以上にわたって問題となるはずである。CCA廃処理木材を低温で熱分解すると、木材からのヒ素の損失が少なくなるため、これらを廃棄する有望な方法の一つである。この際、銅とクロムはほとんど気化しないため、環境上問題はない。申請者らの研究グループはCCA廃処理木材からバイオオイルを開発するという目的で、木炭の減量化と木炭内へのヒ素の閉じ込めを同時に可能とする熱分解方法の研究を進めてきた。平成14年度は熱分解中の木材内のCCAエレメントの反応機構を調べるために行った電子顕微鏡学的研究について行った。ヒ素化合物が揮発する前に熱分解残渣内に閉じ込められる反応の詳細を検討するために、反応温度450°C、反応時間10分の条件で窒素ガス雰囲気下においてCCA3号処理を施したベイツガ材の熱分解を行った。得られた熱分解残渣を、分析的透過型電子顕微鏡(TEM)、高解像度透過型電子顕微鏡(HRTEM)を用いて観察及び分析を行った。加熱処理後の試料にはCCAエレメント由来のナノパーティクルが熱分解残渣中に密集していた。各粒子の同定を行うために、通常の透過電子顕微鏡を用いて制限視野回折パターンと暗視野像とから、各粒子の格子像と電子回折パターンを得た。解析の結果、熱分解残渣中に見られるほとんどの粒子を同定することができた。さらに、熱分解中のヒ素の飛散の仕方について理論的な考察を行った。熱分解中のヒ素の飛散の仕方として、二通りの経路が考えられる。ひとつの経路はCCA処理木材中に存在する未反応の五酸化ヒ素(As_2O_5)によって生じるもので、これは約150-200°Cで飛散が生じる。もうひとつの経路は、反応によって得られたCr_2A_<s4>O_<12>の分解によって飛散する経路である。この分解は400°Cよりも高い温度で生じるものと考えられる。
微弱発光計測技術を応用した遅延発光にもとづく樹木の活力診断手法の 開発

樹木の活力診断は、健全な樹木の育成や、倒木防止の安全管理に欠かせない。本研究は、最新の微弱発光計測技術を応用して、葉の遅延発光を測定し、実用的で客観的な樹木の活力診断手法を開発することを目的とした。本研究の結果、樹木に渇水ストレスが負荷されると、測定開始から数秒までの遅延発光量が増加し、この発光量の増加を指標にして樹木の活力を診断できる可能性が新たに明らかとなった。植栽樹木の生育不良の原因としてもっとも多い、渇水ストレスを負荷する試験を、生育良好な樹木の葉を対象に行った。2010年10月17日24日に、京都大学北部構内において健全な生育状態を示すヤマザクラ(Cerasus jamasakura var. jamasakura)の葉を採取し、直ちに次のプロトコールに従って測定を行った。まず、葉をプレッシャーチャンバーに入れ、高圧窒素ガスにより-1.0MPaまで脱水した。つぎに、葉を微弱発光測定装置に入れ、600秒間の暗処理を施し、10秒間励起光を照射した後、暗黒条件下で600秒間微弱発光を測定した。その後、クロロフィル蛍光(fv/fm)、蒸散速度と気孔コンダクタンス、葉緑素計値(SPAD)、分光反射率の測定を順次行った。同様に、プレッシャーチャンバーで-2.0、-3.0、-4.0MPaまで脱水して、上記のプロトコールに従い測定を繰り返した。サンプル数は5であった。解析の結果、渇水ストレスの負荷が小さい(木部圧ポテンシャル-1-2 MPa程度の)場合、約40120秒後に発光の増加が見られる場合があった。また、同一サンプルの脱水に伴う変化を見ると、渇水ストレスの負荷が小さい状態(木部圧ポテンシャル-1-2 MPa程度)では、渇水ストレスの負荷が大きい(木部圧ポテンシャル-3-4 MPa程度)状態に比べて、約150400秒後の発光が強かった。約150400秒後の発光強度は、渇水ストレスの指標となる可能性があるが、発光強度をそのまま指標として利用する方法ではサンプル間の値のばらつきが大きいため、指標化に工夫が必要であることがわかった。現在、樹木の活力度は外観により経験的に判定されることが多く、評価の客観性に問題が指摘される場合がある。遅延発光は、光合成の異なるプロセスからの逆反応の結果、光化学系IIより微弱な発光が生じる現象で、励起光下で観察されるクロロフィル蛍光よりも、直接的に光合成に関わる情報が得られる利点をもつ。そこで、本研究は、最新の微弱発光計測技術を応用して遅延発光を測定し、光合成のプロセスと関連づけた樹木の活力診断が可能であるかを検討し、実用的な活力診断手法を開発する。本年度は、樹木の活力診断における遅延発光の有効性を明らかにするために、下記の試験を行った。(1)葉の脱水による渇水ストレス負荷試験植栽樹木の生育不良の原因としてもっとも多い、渇水ストレスを負荷する試験を、生育良好なヤマザクラの個体を対象に行った。葉の脱水にはプレッシャーチャンバーを用いた。2段階の水ポテンシャル(木部圧ポテンシャル)を設定して、遅延発光の減衰過程の変化を計測し、樹木の活力診断手法としての可能性を検討した。(2)鉢植え苗を用いた渇水ストレス負荷試験ヤブツバキを対象として、鉢植え苗の灌水を停止して、渇水ストレスを負荷する試験を行った。渇水ストレスの負荷にともなう遅延発光の減衰過程の変化を計測し、樹木の活力診断に利用可能であるかを検討した。(3)野外植栽の多数の個体を対象とした実用試験奈良県吉野山のヤマザクラを対象として、遅延発光の計測を行った。同時に、目視による活力4ランク評価や、葉のクロロフィル濃度の測定などを行い、それらとの比較から、遅延発光による活力診断の実用性や特徴を検討した。本年度は、初期段階の検討として、渇水ストレス負荷にともなう遅延発光の減衰過程の変化を指標化し、その指標の有効性を検討した。本年度の研究の結果、特許出願と学会発表を行うことができた。遅延発光は、光合成の異なるプロセスからの逆反応の結果、光化学系IIより微弱な発光が生じる現象で、直接的に光合成に関わる情報が得られる利点をもつ。そこで、本研究は、最新の微弱発光計測技術を応用して遅延発光を測定し、光合成のプロセスと関連づけた樹木の活力診断が可能であるかを検討し、実用的な活力診断手法を開発することを目的とした。本年度は、5樹種(クスノキ、ソメイヨシノ、ヤブツバキ、ヤマザクラ、ヤマボウシ)を対象とした葉の脱水による渇水ストレス負荷試験(実験室における個葉レベルの試験)と、ヤマザクラを対象とした鉢植え苗を用いた渇水ストレス負荷試験(実験圃場における個体レベルの試験)を実施した。

これらのデータの解析結果から、遅延発光には、渇水ストレスによって発光量が増加する時間領域と、発光量が減少する時間領域があることがわかった。また、渇水ストレスによって発光量が増加する時間領域のうち比較的早い時間領域の遅延発光量は、渇水ストレスの状態を表す木部圧ポテンシャル(水ポテンシャル)との相関が強く、従来植物のストレス指標として有効であるとされているクロロフィル蛍光のFv/Fm値よりも相関係数の絶対値が大きく、樹木の活力診断の指標として有効であることが明らかとなった。一方で、渇水ストレスによって発光量が減少する時間領域の遅延発光量は、個体や樹種間の差が大きく、樹木の活力診断の指標として直接利用することは難しかった。交付申請書に記載した研究の目的を達成するための、データを順調に取得することができた。また、初期段階の検討として、遅延発光の減衰過程の変化を指標化し、成果を発表することができた。交付申請書に記載した3つのレベルの試験((1)葉の脱水による渇水ストレス負荷試験、(2)鉢植え苗を用いた渇水ストレス負荷試験、(3)野外槙栽の多数の個体を対象とした実用試験)をすべて実施することができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、〓葉の脱水による渇水ストレス負荷試験と(3)野外植栽の多数の個体を対象とした実用試験の間をつなぐために、ヤマザクラを対象とした(2)鉢植え苗を用いた渇水ストレス負荷試験を追加で実施する。遅延発光による樹木の活力診断手法の汎用性を検討するために、異なるタイプの樹木を対象に試験を行う。
照射誘起延性向上を活用したタングステンの照射脆化の改善

本研究の目的はタングステン(W)を初めとする高融点遷移金属を照射環境下で使用するために不可欠な、照射脆化を改善するための有効な方策を示し、照射脆化の格段に少ない高融点遷移金属の開発に見通しを与えることである。方策として、(1)照射誘起粒界析出を利用した照射脆化の改善、(2)照射誘起相変態を利用した照射脆化の改善、および(3)極めて高密度のシンク導入による照射脆化の改善を取り上げた。本研究により、(1)の発現のためには、結晶粒が微細であること、分散粒子が存在すること、焼結後の塑性加工度が少ないこと(転位密度が少ないこと)の組織的条件、および温度変動等の照射条件の必要性が示された。また、(2)の発現のためには、微細結晶粒、粒子分散組織の他に、母相が高純度であることの組織的条件が必要であり、低温および高照射量の照射条件で発現しやすいことが示された。一方、(3)については、従来、極めて高密度のシンクを含むバルク材料の製造は、とくに高融点遷移金属では材料本来の特性を著しく損なう結果、極めて困難であった。この方策は、上述のように、結晶粒母相の高純度化と転位密度低下の条件を加えると(1)と(2)も抱合する組織的条件になり、また照射条件にも依存しないと考えられるので、照射脆化改善の方策として最も大きな可能性を秘めている。そこで、Wについて、これまでに蓄積した先進粉末冶金法の技術を駆使し、(1)(3)を抱合する上述の組織導入を試みた結果、バルク焼結体の相対密度(99%)や靭性をほぼ維持した状態で、結晶粒径が50100nmの超微細結晶粒・ナノ粒子分散組織をもつW-(0.30.5)%Tic合金の作製に初めて成功した。平成16年度は主にその試料について特性評価を進め、例えば、高速中性子照射や高エネルギーHe・窒素ガスビーム照射に対して、優れた耐粒子負荷特性を示すことが見出され、現在、核融合プラズマ対向材料等に求められている課題をブレークスルーするものと国の内外で注目されている。今年度は,まず,本研究課題の研究遂行に必要な複数の機器を購入,設置した。すなわち,極めて硬いタングステン(W)を精密切断するための装置,及びWの微細組織を透過電子顕微鏡により観察するための試験片作製に必要な装置である。次に,高エネルギー粒子照射によるWの著しい照射脆化をどれだけ改善できるかは,その組織制御の達成度に依存する。組織制御の中で特に重要な処理は,原料粉末の微細化と合金化を行うメカニカルアロイング(MA)処理,およびそのMA処理粉末を固化成形するための焼結であるので,これらの制御に必要な装置・治具等を試作した後,以下の実験を行った。まず,原料粉末としてW,C,Tiを用い,3元平衡状態図でW_2Cが析出しない合金組成を選択し,それぞれの粉末粒子が数nm以下のサイズで均一に分散し,かつMA容器・ボール(材質:WC)からのWC混入がないMA処理条件を調査した。

その際,MA処理には遊星型ボールミルを用い,原料粉末の量,ボールと粉末の重量比,容器の回転速度,時間の4つをパラメータにして調査した結果,最適なMA条件を見出すことができた。次に,その最適条件でMA処理された粉末に対し,高純度グラファイト製ダイスに入れ,高周波誘導加熱装置により高真空下,焼結の起こり得る広い温度範囲でホットプレス焼結(1500(8160)162320K, 30MPa, 1h, (8160)162×10^<-6> torr)を行った後,さらに高密度化するために熱間等方加圧焼結(HIP)処理(2370K, 200MPa, 3h)を行った。さらに,熱間鍛造,熱間圧延を施して厚さ約1mmの板材とした。現在,これらの得られた焼結材,鍛造材及び圧延材について,密度測定,X線回折実験,結晶粒度の測定,透過電子顕微鏡による微細組織の観察,及び低温靭性の評価を行っている。タングステンの照射脆化を改善するためには微細結晶粒・粒子分散組織が最も有効であることから、メカニカルアロイング(MA)法を用いて微細結晶粒・粒子分散組織をもつW-0.3TiC合金を試作し、その衝撃3点曲げ特性を評価した。その結果、MAで用いる容器・ボール(WC/Co製)から混入するWCは微量であっても衝撃特性に大きな影響を及ぼすことが判明した。MA法を使用する眼り、容器・ボールから混入する不純物の量を無視できるレベルに抑制することは至難であるので、不純物WCの影響を低減する方法を検討した。そして、WCより生成自由エネルギーが低く熱的に安定であり、かつ靭性に優れるMo_2Cを優先的に析山させる方法を考え、出発原料粉末(W-0.3TiC)にMoを添加して、MA処理粉末の性格・構造とその燒結に伴う組織の発達過程を透過電子顕微鏡により調べた。その結果、MA処理によりWとMo粉末は結晶粒径が20nmと微細化されるのに対し、TiC粉末は結晶粒径が約100nmとあまり微細化されなかった。しかし、1250°C(0.41Tm)という0.5Tmよりかなり低い温度での真空加圧燒結により、粗大なTiCは分解し、代わりに平均粒径約10nmの極めて微細な粒子が析出すること、また1850°Cでの燒結により、Mo_2Cが生成することが見出された。また、1250°Cと1850°Cで2段階の燒結を行うことは、結晶粒微細化のために極めて有効であることが確認された。さらに、1250°Cでの相対耐密度は93%に達し、MA粉末は極めて燒結性に富むことが判明した。現在、Mo濃度が0.6、1.2、2.4wt%のW合金を試作し、2段階燒結時の組織発達に及ぼすMo濃度の効果を調査するとともに、遊星型ボールミルの限界を克服するための新しいボールミル法について検討を進めている。タングステン(W)の照射脆化を改善するためには、微細結晶粒・遷移金属炭化物ナノ粒子分散組織を導入することが有効であり、この組織制御で特に重要となるのが分散粒子の制御である。すなわち、分散粒子の性状、数密度、分布、サイズを目標のレベルに制御することが必要であるが、これまで用いてきた製造方法(遊星型ボールミルによるメカニカルアロイング、真空ホットプレスとHIPによる焼結)では組織制御に限界があることが示された。そこで本年度は、まず、その限界を克服するために装置(3軸加振型ボールミル装置・TZM製の容器とボール)と焼結方法を開発して新しい組織制御法を考案し、その有効性を確認した。次に、その方法により、分散粒子がTiCとMo_2Cで、その直径が1015nmの狭い範囲に分布し、かつ粒子の分散状態がかなり均一であるW-0.3%TiC-(0.7-1.7)%Mo合金を試作した。結晶粒径は0.51.3μmの範囲に分布していた。また、これらの相対密度は99%99.6%に達しており、塑性加工(熱間鍛造と熱間圧延)により十分な加工率を得ることができた。
健全な水循環を目指す尿貯留・肥料化における微量汚染物質の挙動解明と最適条件の構築

尿中のリンを、ストラバイト(MAP)形成により回収する際の医薬品類や環境ホルモン等の微量汚染物質の挙動を実験的に解明した.一部の微量汚染物質はMAPに残存する傾向にあるが、その他はストラバイトに移行しないことがわかった.また, MAP形成に最適なMg : Pのモル比は2 : 1であり,貯留により, MAP中の医薬品量を低減させることができることがわかった.貯留後のpHはMAP形成に適した値となることがわかった.尿中のリンを、ストラバイト(MAP)形成により回収する際の医薬品類や環境ホルモン等の微量汚染物質の挙動を実験的に解明した.一部の微量汚染物質はMAPに残存する傾向にあるが、その他はストラバイトに移行しないことがわかった.また, MAP形成に最適なMg : Pのモル比は2 : 1であり,貯留により, MAP中の医薬品量を低減させることができることがわかった.貯留後のpHはMAP形成に適した値となることがわかった.近年の人口増加と食物価格の高騰は、特に食糧生産のための肥料として必要なリンの需要・価格を上昇させている。リンは重要な天然資源の一つであり、近い将来に枯渇することが予想される。従って、最近ではこのリンを多く含有する尿からリンを含む緩効性肥料(MAP)を生産する方法が注目されている。しかしながら、その農業利用を検討する際には、尿中に元々含まれる環境ホルモンや医薬品類等の微量汚染物質についての考慮が必要である。本研究では、MAP生産の際の微量汚染物質の挙動を実験的に調査し、微量物質の挙動も含めたMAPの最適生成条件を求めることを目的としている。本研究では、現在世界中で使用されている膨大な数の環境ホルモンや医薬品類の中から、それぞれの使用量や物理化学的特性を考慮して、代表的な2種の環境ホルモンと10種の薬剤を実験に供する試料として選定した。MAP生成実験においてこれらの選定化学物質の挙動を追求した結果、MAP中に少量が移動してしまうもの、ほとんど移動しないものが存在することが明らかになった。来年度以降は、化学物質の挙動とそれぞれの物理化学的特性との関係を明らかにし、MAP生成のための最適条件を更に詳細に検討する予定である。近年の人口増加と食物価格の高騰は、特に食糧生産のための肥料として必要なリンの需要・価格を上昇させている。本研究では、MAP生産の際の微量汚染物質の挙動を実験的に調査し、微量物質の挙動も含めたMAPの最適生成条件を求あるにとを目的としている。本研究では、現在世界中で使用されている膨大な数の環境ホルモンや医薬品類の中から、それぞれの使用量や物理化て学的特性を考慮して、代表的な2種の環境ホルモンと10種の薬剤を実験に供する試料として選定した。MAP生成実験においてこれらの選定化学物質の挙動を追求した。その結果、多くの微量物質MはAP中にはほとんど移動しないが明らかになり、他の微量物質の挙動も予測することが可能となった。来年度は、MAP生成のための最適条件を更に詳細に検討する予定である。本研究では,尿中のリンを、ストラバイトを形成することを通して回収し,ストラバイト中の微量汚染物質の調査を行った.まず,代表的な微量汚染物質として10種類の医薬品(amoxycillin, carbamazepine, erythromycin, furosemide, atenolol, ibuprofen, norfloxacin, trimethoprim, tetracycline, acetylsalicylicacid),と1個の環境ホルモン(17β-estradiol)を選定し,人工尿および人尿を用いて実験を行った.また,全ての選択した医薬品および環境ホルモンの測定のために前処理やLC/MS/MSの分析方法について最適化を行った.ストラバイトを形成後,tetracycline, erythromycin, norfloxacinはストラバイト中に残存し,特にtetracyclineは高濃度で残存していることがわかった.尿から回収されたストラバイト中の医薬品量とリンの回収効率に及ぼすMgの添加量の影響を調査した結果,ストラバイト形成に最適なMg:Pのモル比は2:1であることを示している.次に,回収されたリンの回収効率や医薬品量へのpHの影響について実験を行った結果,pHの上昇は回収されるストラバイトの量およびリンの回収効率を増加させることがわかった.さらに,貯留時間の影響の調査を行った.5-15日間の貯留時間後の人工尿および人尿のpHはストラバイトの結晶化に適した9.18-9-24であった.5日間の貯留時間は,ストラバイト中に含まれている医薬品量が低いといった最適な条件であった.最後に,人間の体より直接排泄された医薬品類および環境ホルモンの挙動を把握し,ストラバイト中に含まれる医薬品類量を最小化する技術を提案した.以上より,本研究では高いリン回収効率と人尿から回収されたストラバイト中の医薬品量を最小化する最適条件が得られた.これらの結果は,農業の発展,人尿からのリン回収効率の改善,より良い公衆衛生に寄与するものであると考えられる.
日本周辺の海面水温場が局所的な豪雨・豪雪の予測可能性に与える影響の定量的評価

日本近海の海面水温分布やその変動,データセット間のばらつきが,夏季豪雨や冬季降水に与える影響について,以下の様な新奇性に富む成果が挙った.1)高解像度の海面水温データ(FORA SST)の冬季降水再現への有効性評価のため,それに時空間平滑化を施した感度実験との比較を実施した.月積算降水量には空間平滑化の影響が卓越したが,日降水強度に対しては時間平滑化の影響も特に冬季モンスーン卓越時に明瞭に認められた.2)平成25年8月の秋田・岩手豪雨を対象に海面水温分布のデータセット間のばらつきが数値モデルの豪雨再現性に及ぼす系統的誤差を調査し,水温バイアスから豪雨降水帯の位置への影響を見出した.また,水温バイアスから領域平均降水量への影響では,水蒸気量を介した直接的影響を上昇流強度を介した間接的影響が凌駕することを見出した.3)平成29年7月九州北部豪雨を対象とした領域気象モデル実験から,データセット間に存在する東シナ海の海面水温における約1度の不確定性がもたらす6時間雨量の誤差が,理論的に予想される8%の誤差を大きく上回ることを見出した.4)平成30年7月の西日本の豪雨への海洋からの影響評価にも積極的に取り組んだ.まず,気象庁メソ気象解析データから,豪雨域へ流入する強い暖湿気流へは黒潮からの蒸発によっても水蒸気が供給され続けたことを見出した.領域気象モデル実験から,豪雨をもたらした水蒸気の大半は東シナ海経由で流入したものの,北方からの対流圏下層の乾冷気塊が日本海からの膨大な蒸発で暖湿化し,対流発生により有利な大気成層構造を梅雨前線近傍に作り出したことも分かった.さらに,夏季平均及び各月平均の気温・水温上昇トレンドを除去した感度実験から,豪雨に対しては気温上昇の大きさに加え,水温上昇及び気温上昇の鉛直分布の変化を反映した大気の湿潤安定性の変化が大きく影響することも分かった.上記のように,本プロジェクトは概ね順調に進展している.研究計画通り,海面水温データセットの違いが夏季の豪雨雨量に及ぼす影響について着実に成果を上げている.また,当初予定していた冬季の降水についても,海面水温の時間・空間解像度の影響評価について論文投稿した.特に進展した点としては,論文公表した平成25年8月の秋田・岩手豪雨を対象とした数値実験から,海面水温の上昇に対する雨量の増加に対し,その熱力学的な(直接的)影響よりも力学的な変化を通じた影響の方が極めて高いことを明らかにした点である.さらに,プロジェクト発足時には予期していなかった平成30年7月豪雨に対しても,その社会的影響を鑑み,近年の気温と海面水温の上昇の影響を調べる感度実験を即座に実施し,高分解能のメソ気象解析データに基づき黒潮からの蒸発の増大の要因やその暖湿気流への寄与の評価を実施し,一部の成果を論文投稿するとともに,こうした最新の解析結果を公開講演会やマスコミを通じて社会に発信することができた.但し,東シナ海の海洋表層変動と梅雨前線豪雨とを統計的に関連付ける試みについては,海洋客観解析データにおける混合層変動の評価が予想以上に困難であることが判明し,平成29年九州北部豪雨直前に起きた急激な水温上昇についての事例解析を行うこととした.論文公表した平成25年8月の秋田・岩手豪雨における日本海海面水温の影響評価に引き続き,他の豪雨・豪雪事例についても,高解像度の海面水温分布や変動,さらにはそのデータセットによるばらつきが豪雨の再現性にもたらす系統的な誤差を明らかにし,気象状況による違いとの関係についても調査する.特に,社会的影響が甚大であった平成30年7月豪雨(西日本豪雨)と平成29年7月九州北部豪雨についての論文化を早急に進める。特に,西日本豪雨については,現在投稿中の論文で明らかにした日本近海の黒潮や日本海からの蒸発の影響が,実際の雨量の増加にどの程度寄与したかなどに焦点を当てて数値実験を実施し,その結果を論文化する.加えて,豪雨直前に日本海を北東進した台風7号や,東シナ海南部で観測された組織化した積乱雲群からの間接的な影響の評価も行う.一方,平成29年7月九州北部豪雨については,その直前に起きた東シナ海北部や日本海南西部での急激な水温上昇の寄与に着目した数値実験をに基づく論文化を進めるとともに,急激な水温上昇をもたらした過程の解析も進める.我が国の豪雨の発生や季節性には周辺海域の海面水温分布の影響が重要であることが研究代表者らの最近の研究から示されている。そこで、精緻化の進む領域大気モデルによる地域的な豪雨・豪雪事例の予報精度に対し、大気モデルの下方境界条件として与える日本周辺海域の海面水温データの時空間分解能がどれほどの影響を及ぼし得るかを、近年の多くの顕著な豪雨・豪雪事例に対する予報再現実験から定量的・包括的に評価するために、複数の海面水温データと領域大気モデルを用いた豪雨・豪雪事例の予報再現実験の準備を整え、解析を開始した。解像度の粗いCOBE-