hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
研削表面性状リアルタイム・オンマシン測定システムの開発

このほか,印可電流とセンサ感度のい関係の検討,工作物形状が磁気浸透深さに及ぼす影響などについて検討するとともに,各深さの平均応力測定値から,応力分布を求めるソフトを作成した.本研究では,研削表面性状をごく短時間でオンマシン非破壊測定し,許容範囲内の表面性状に管理された部品の研削加工を行うシステムを開発することを目的とし,そのセンサおよびシステムの開発を行った.昨年度の継続として,本年度はセンサの測定精度に及ぼす各要因の影響,X線残留応力測定機による測定結果との比較・検討,表面性状を安定して得るためのCNC制御方法の検討とシステムの開発を行った.また,センサの改良を行うため,センサの設計指針の確立と試作を繰り返した.測定精度に及ぼす要因としては,測定ギャップ,被測定物上の研削油剤の有無の影響を採り上げ,実験を行った.測定ギャップは,印可電流を1Aにおいて2mm以内では,応力とセンサの出力電圧に比例関係が成り立つが,それ以上になるとヒステリシスが生じる.しかし,測定ギャップは0.5mm程度存在すれば十分ゆえ,実用上問題ないことがわかった.被測定物とセンサの間に油剤があっても測定値には全く影響しないことがわかった.次に,センサの測定の信頼性を求めるため,工作物の研削表面から深さ方向の残留応力分布を,X線残留応力測定機と試作したセンサで測定した.定性的には同じ傾向を示し,表面性状を管理して研削加工するシステムの判断機として十分な性能をもつと判断できた.これらの結果をもとに,表面性状を管理した研削加工を無人で行うCNC制御システムを開発した.センサによる測定値が設定した許容値を加工中越した場合,実行しているCNCプログラムに割り込みをかけ,ドレッシングを強制的に行ったり,研削条件を変更するなど,センサによる出力信号から研削盤のそれらの動作をパソコンで判断および指令制御するソフトを開発した.
GFPを用いた青色蛍光カルシウムセンサーの開発

細胞内カルシウムイオンは筋肉の収縮、神経活動、ホルモン分泌といった生体内の活動を制御する重要な働きを担っている。したがって細胞内のカルシウム濃度を測定することは細胞の機能を研究する上で非常に重要である。この研究はGreen Fluoresent Protein(GFP)の青色変異体を用いて蛋白質性のカルシウムセンサーを開発することを目的としている。このセンサーは遺伝子でコードされているため特異的プロモーターを用いて遺伝子を発現させることにより特異的な細胞から測定を行うことができる特徴があり、in vivoでの利用が期待される。我々はシアン色のGFP変異体であるCFPにカルモジュリンとミオシン軽鎖キナーゼのM13断片を結合し、シアン色の蛍光を発するカルシウムセンサー(C-CaMP)を作成することに成功した。HEK細胞またはPC12細胞に遺伝子を導入して蛋白質を発現させると、ATPやカルバコールといったアゴニストの刺激により細胞内のカルシウム変化をCCDカメラで捉えることができた。興味深いことに、このセンサーはカルシウムが低いときに明るく光、カルシウムが多くなると暗くなるといった性質を持っていた。このセンサーにはカルシウムが4つ結合するが、次にカルシウム結合部位を系統的に破壊することによりその効果を検討した。その結果カルシウム結合部位を3つ以上破壊するとカルシウムイオン濃度に対する感受性が著しく影響されるとともに蛍光変化の大きさも大きく影響され、センサーとしての機能が著しく障害されることが明らかとなった。また1つまたは2つのカルシウム結合部位を破壊したものは、ややカルシウムに対する感受性が低下したが十分に使用できるものであり、カルシウム緩衝能が低くなっているだけ細胞内での使用には好都合であった。細胞内の情報伝達はcyclicAMPやIP_3、カルシウムイオンといったセカンドメッセンジャーによって担われており、これらの物質の細胞内濃度を測定することは細胞の機能を知る上で非常に重要である。これまで我々はGreen Fluorescent Protein (GFP)を用いて蛍光カルシウムセンサー(G-CaMP)を作成し、細胞内のカルシウムイオン濃度を光学的に測定する方法を開発してきた。この研究では、研究をさらに発展させ、これまでの緑色のカルシウムセンサーとは異なる波長(色)の蛍光を発するカルシウムセンサーを開発する。平成14年度は主に青色カルシウムセンサーの作成とそのin vitro性能テストを行った。実験は順調に進んでおり、青色の蛍光を発するGFP変異体であるCFPを用いてカルシウムイオンに感受性を持つ蛋白性センサー(C-CaMP)の開発に成功した。この蛋白質を大腸菌に発現させ精製した後スペクトロスコープにて詳細にその性質を調べたところ、これまでのG-CaMPではカルシウムイオンが結合すると蛍光強度が増加したが、C-CaMPでは逆に蛍光強度が減少した。またG-CaMP同様pHの変化に対して蛍光強度が変化するものの、塩素イオンに対しては安定で、蛍光強度に影響がないことが判明した。C-CaMPのDNAを培養細胞であるPC12細胞に発現させたところATP、カルバコール、高カリウム刺激による脱分極などの刺激によってC-CaMPの蛍光が減少し、細胞内カルシウム濃度の増加と蛍光変化が対応していることが明らかとなった。この研究はGreen Fluorescent Protein(GFP)の青色変異体を用いて蛋白質性のカルシウムセンサーを開発することを目的としている。

興味深いことに、このセンサーはカルシウムが低いときに明るく光、カルシウムが多くなると暗くなるといった性質を持っていた。このセンサーにはカルシウムが4つ結合するが、次にカルシウム結合部位を系統的に破壊することによりその効果を検討した。その結果カルシウム結合部位を3つ以上破壊するとカルシウムイオン濃度に対する感受性が著しく影響されるとともに蛍光変化の大きさも大きく影響され、センサーとしての機能が著しく障害されることが明らかとなった。また1つまたは2つのカルシウム結合部位を破壊したものは、ややカルシウムに対する感受性が低下したが十分に使用できるものであり、カルシウム緩衝能が低くなっているだけ細胞内での使用には好都合であった。
国際共同による観測ロケット実験を軸とした脈動オーロラ降下電子の研究

脈動オーロラは、数keVから数十keVのエネルギーを持つ電子が、宇宙空間から地球の超高層大気に向かって間欠的に降り込んでくることで発生すると考えられている。一方、脈動オーロラ発生時には、よりエネルギーの高い、準相対論的高エネルギー電子も同時に降り込んでいるというモデルが提案されている。このモデルは放射線帯構成電子の消失過程の理解に寄与するなど重要と考えられる。しかし、これまでのところ十分な高時間分解能で数MeVに達する高エネルギー電子を脈動オーロラ発生時に直接観測した例はない。我々は脈動オーロラ発生時の高エネルギー電子観測を実現するため、米国NASAの観測ロケット計画(LAMP)に提案段階から参画している。本研究では高エネルギー電子観測器、オーロラカメラなどの観測機器パッケージ(PARM2)を開発し、LAMP観測ロケットに搭載、打ち上げ、観測を行う。本年度は日本側開発機器PARM2に関するNASAとのインターフェース調整を行ったほか、観測機器の開発を行った。PARM2は複数の観測機器で構成されるが、インターフェース不整合のリスクを低減するため、電源、通信のインターフェースを一つの専用装置(COMMON-E)に集め、観測ロケットシステムから見た際にシングルポイントインターフェースとなるように設計した。このため、機構部分のインターフェース調整は必要であるものの、各観測機器について基本的にPARM2内部で開発が可能となった。そして、COMMON-Eを除く各観測機器について、機構設計、詳細電気設計を行った。LAMP観測ロケット搭載機器の開発はすでに開始しているが、2019年初頭の米国連邦機関閉鎖によってNASAも閉鎖されたため、インターフェース調整に時間を要している。日本側開発機器(PARM2)は複数の観測機器で構成される観測器パッケージであるが、観測ロケットシステムとの電気的インターフェースは1か所に集約する設計としている。このため、観測ロケットシステムインターフェースに直接関わらない機器(オーロラカメラ、高エネルギー電子観測器、磁力計)の開発を優先的に行った。一方、米国連邦機関閉鎖の影響により、LAMP観測ロケットの打ち上げが1年延期され、2020年度冬季となった。このため、インターフェース調整の遅れによる開発遅延は許容できる。2018年度に開始したLAMP観測ロケット搭載観測器開発を継続する。観測ロケットシステムとのインターフェース調整が合意に至った段階でCOMMON-E (対ロケットインターフェースを集約し、日本側観測機器との通信・電力供給をとりもつ機器)の設計を固め、製作、単体機能試験を行う。なお、COMMON-Eについては、単体試験を行うためにロケットインターフェース模擬装置が必要となる。これについてはNASA側の仕様を基に日本側で設計、製作する。また、各観測機器についても製作、単体機能試験などを行った上でCOMMON-Eとのかみ合わせ試験を行う。LAMP観測ロケット実験では脈動オーロラ発生時に高エネルギー電子観測を行うため、打ち上げ期間中にオーロラ光学観測、電波観測などの地上支援観測が必要である。本研究ではLAMP打ち上げ期間に地上観測機器をロケット飛翔予定軌道下周辺に持ち込み、観測を行う。LAMP観測ロケットはアラスカ/ Poker Flatから打ち上げられる予定であり、現地における観測場所の確保や機器運搬、運用などについて、アラスカ大学などとの調整を行う。

また、各観測機器についても製作、単体機能試験などを行った上でCOMMON-Eとのかみ合わせ試験を行う。LAMP観測ロケット実験では脈動オーロラ発生時に高エネルギー電子観測を行うため、打ち上げ期間中にオーロラ光学観測、電波観測などの地上支援観測が必要である。本研究ではLAMP打ち上げ期間に地上観測機器をロケット飛翔予定軌道下周辺に持ち込み、観測を行う。LAMP観測ロケットはアラスカ/ Poker Flatから打ち上げられる予定であり、現地における観測場所の確保や機器運搬、運用などについて、アラスカ大学などとの調整を行う。本年度直接経費に関しては、ほぼ全額使用している。ただし、米国連邦政府閉鎖などの影響により、一部を次年度に使用することとした。次年度使用額分は観測機器開発に使用する。
水素供与性ビヒクルを用いる石炭の短時間処理ソルボリシス液化

本年度は水素供与性ビヒクルを用いた石炭の膨潤と液化及び石炭液化残渣物の有効な分離法について検討した。(1)水素供与性ビヒクルを用いた石炭の膨潤と液化:太平洋炭の微粉炭を種々の溶媒中に加えて膨潤比を測定したところ、アルコール、1,2,3,4-テトラヒドロキノリン(THQ)が高い膨潤比を与えた。また、THQ-エタノール、THQ-水系ではさらに膨潤比が増加した。そこで、THQ-エタノール、THQ-水系で太平洋炭を膨潤させた後400°C,10分間で液化反応を行なった。その結果、THQ-エタノール系では液化率が膨潤により著しく増加した。これは膨潤によりTHQが石炭内部にかなりの量吸収され反応温度に達するまで石炭構造を保ち、水素供与性として働くためと考えられる。(2)石炭液化残渣の有効な分離法:太平洋炭、モーラ炭をTHQで420°C,30分間液化反応して得られたベンゼン不溶物(BI)を試料とした。各BIをベンゼンに加えた後、アンチソルベントを添加してBIの沈降速度を測定してBIの分離挙動を検討した。本年度はアンチソルベントとして炭素数4以下のn-アルカンを用いた。炭素数4以下のn-アルカンは常温で気体のため、直接ガスを吹き込む方法とベンゼンにガスを飽和量溶解させた溶液を添加する方法の2通りの方法を採用した。n-アルカンガスを流量と時間を変化させ吹き込んだところ、両BIともメタン,エタン,プロパンガスでは沈降速度はそれほど増加しなかったが、ブタンガスでは大きく促進された。また、ガスを飽和量溶解させた溶液の添加実験においては、太平洋BIよりもモーラBIのほうが沈降効果が大きくあらわれた。太平洋BIはプロパンで沈降速度が最大となり、モーラBIではブタンで速度が大きく促進された。これはガスのベンゼンへの溶解性とBI表面の疎水性部分への吸着が支配的に作用していると考えられる。
植物ウイルスのゲノム交換時間軸解明と適応因子の探査

ウイルスの組換え・再集合(ゲノム交換)が宿主適応や地理的な拡散に重要な役割を果たしていると考えられる。本研究では,ウイルスの分子進化的観点から分子時計(時間軸)を用いてこれまで複雑かつ未解明であった組換え・再集合が「いつ」起きたのかを明らかにし,現在のウイルスの世界的な拡散と関連付けて考察した。前年度にヨーロッパおよび地中海沿岸の小アジア(出現中心)の時間軸が明らかになったことから,本年度では出現中心から東アジアへの拡散に関してシルクロード(北シルクロードルートと南アジア航海ルート)に関連する分離株のゲノム情報を用いて,組換え体の同定,系統解析,さらにBEASTおよびSPREADソフトウェアによる時間的・空間的解析を行った。はじめに東アジアを中心にTuMVのゲノム情報を収集するために,採集した分離株の全ゲノム構造を決定した。これらを用いてRDP4ソフトウェアで組換え解析を行い,認められた組換え部位を除いて今後の解析に用いた。組換え・分子系統解析の結果を基に時間的・空間的解析に用いる分離株および遺伝子領域の選抜を行った。拡散経路解析からbasal-BRゲノム型グループでは出現中心から中国北西部,北東部,韓国,Asian-BRゲノム型グループではネパール,インド,タイ,ベトナム,中国南部,北東部,韓国,world-B3サブゲノム型グループではベトナム,ミャンマー,中国南部,中央部,北東部の順で拡散したことが明らかになった。basal-BRゲノム型グループは北部ルート,Asian-BRゲノム型グループは南部ルート,world-B3サブゲノム型グループは東南・東アジアを循環しているルートを通って拡散したと思われた。得られた結果を取りまとめ,国内外の学会で発表を行った。現在論文をまとめ国際誌に投稿中である。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,ウイルスの分子進化的観点から分子時計(時間軸)を用いてこれまで複雑かつ未解明であった組換え・再集合が「いつ」起きたのか,どのような因子が宿主適応に影響しているのかを明らかにし,現在のウイルスの世界的な拡散と関連付けて考察する。本年度は,当初の計画書通り【研究内容1:ウイルスの世界的な拡散と組換え体の時間軸の解明】および【研究内容3:組換え体における宿主適応に関与する因子の探索】を進展させた。【研究内容1】カブモザイクウイルス(TuMV)の起源や世界的拡散に関してシルクロード関連諸国での拡散時期や日本への侵入時期の解明へと繋がる重要な地域の地中海沿岸および中東地域(イラン,ギリシャおよびトルコ)についてTuMVのゲノム解析を進めた。組換え体を同定し,組換え(ゲノム交換)年代,ゲノム型グループごとにこれら地域に関わるTuMVの拡散経路および時間軸を推定した。TuMVの東アジアへの拡散起点となる地域の時間軸が明らかになったことから,現在シルクロード関連諸国に関係する分離株のゲノム構造を決定・解析を行っており,国際誌へ投稿するための論文を執筆中である。【研究内容3:組換え体における宿主適応に関与する因子の探索】本年度は,TuMVの病原性に関する調査を進める上で重要な祖先型グループに属する分離株を中心に多くの組換え体型を同定し,複数の系統パターンのウイルス株の接種試験を行った。今後は,これらと国際塩基配列データベースに登録されている塩基配列情報に加え,予定している日本および外国産TuMVの組換え体型情報を基盤に宿主適応に関する因子を探索する。以上で得られた結果は,学会で発表を行い,現在論文を投稿中である。本年度はTuMVの起源や世界的拡散に重要な地域である地中海沿岸および中東地域(イラン,ギリシャおよびトルコ)から採集したTuMVのゲノム解析を進めた。本解析では,ユーラシア大陸におけるTuMV拡散に関わる重要な知見が得られ,次年度以降の新たな進展が期待される状況となった。また研究計画書通り,次年度へ向けたより発展させた内容の研究に既に着手している。これまで以上に膨大なゲノム情報を用いるため,コンピュータ解析には多くの時間を要すると予想されるが,既に必要なウイルスゲノム構造はほとんど決定していること,解析手法を習得している。以上のことから,現在までの進捗状況はおおむね順調に進展していると判断した。

拡散経路解析からbasal-BRゲノム型グループでは出現中心から中国北西部,北東部,韓国,Asian-BRゲノム型グループではネパール,インド,タイ,ベトナム,中国南部,北東部,韓国,world-B3サブゲノム型グループではベトナム,ミャンマー,中国南部,中央部,北東部の順で拡散したことが明らかになった。basal-BRゲノム型グループは北部ルート,Asian-BRゲノム型グループは南部ルート,world-B3サブゲノム型グループは東南・東アジアを循環しているルートを通って拡散したと思われた。得られた結果を取りまとめ,国内外の学会で発表を行った。現在論文をまとめ国際誌に投稿中である。【研究内容1】ヨーロッパおよび地中海沿岸の小アジアから東アジアへの拡散に関してシルクロード(北シルクロードルートと南アジア航海ルート)に関連する分離株のゲノム情報を用いて,組換え体の同定,系統解析を行う。さらにBEASTおよびSPREADソフトウェアによる時間的・空間的解析を行う予定としている。【研究内容2】TuMVが「いつ」,「どこから」日本に侵入したのか,そして日本国内でどのように拡散したのかを解明する。本研究に重要な日本で最も古いと思われるTuMVのゲノム構造の多くを決定した。次年度初めには解析に必要な全分離株のゲノム構造を決定できると思われる。決定次第,侵入時期の同定を試みる。その際に組換えが果たした役割についても時間軸を中心に考察する。【研究内容3】ウイルスがいかに宿主の科・属・種の壁を乗り越えるのかをこれまで発表したウイルスの塩基配列および国際塩基配列データベースに登録されている塩基配列を用いて突然変異やゲノム交換を中心に分子進化学的見地から解析する。以上から得られた結果を取りまとめ,学会および国際誌にて発表する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
固体MASNMRを併用したβ-サイアロンの酸化機構の解明

前年度の結果を踏まえ,β-サイアロン粉末の高温(1000-1300°C)における酸素と,水蒸気が雰囲気に加わった時の酸化機構について詳細に検討した.実験は,酸化による重量変化の測定,試料の微細構造の観察,同位体置換した水を用いた酸化機構の検討の3点を中心に行った.雰囲気はAr-O_2-H_2Oを80-20-0kPaまたは70-20-10kPaに設定した.β-サイアロンは窒化珪素と比較し,酸化は速く1200°Cにおいては約5倍であり,酸化反応の活性化エネルギーは若干小さく,酸化されやすい傾向が見られた.電子顕微鏡観察から,酸化によって粉末粒子の表面に生成する酸化相は,窒化珪素では非晶質のSiO_2の均一な相であるが,β-サイアロンではナノメータサイズの針状ムライトの粒子が非晶質SiO_2中に分散した微細構造をもつことが示された.よって酸化相にムライトが含まれると,酸化剤が酸化相を透過しやすく,速く酸化されると考えられる.次に水蒸気が酸化挙動に与える影響を検討するため,水蒸気分正を制御した雰囲気でβ-サイアロンの酸化をさせた.酸化は速く進み,34倍速くなった.酸化機構,生成相,酸化相の微細構造を水蒸気を含まない雰囲気で酸化させた試料と比較したが,大きな違いは認められなかった.また水蒸気分圧と酸化速度との関係は,水蒸気分圧と水蒸気の酸化相への溶解度の関係に類似していた.この結果,水蒸気が酸素に比べより多く酸化相に溶解し,内部のβ-サイアロンまで到達して酸化させ,酸化の速度が速くなると推測された.水蒸気がβ-サイアロンを酸化させていることを確認するため,酸素を同位体置換した水を用いてサイアロン粉末を酸化させ,酸素核のMAS NMRを測定した.この結果,酸化によって水の酸素が取込まれ,最終的に酸化生成相であるムライトとSiO_2に取込まれていることが明らかとなった.サイアロン粉末と窒化ケイ素粉末の高温(10001300°C)での酸化挙動をサイアロンの組成と酸化される雰囲気、の2点から評価し、次にX線回折と固体MASNMRによる酸化生成相の同定を行った。サイアロンの組成によってどのように酸化挙動に影響が表れるかを調べるため、含まれるアルミナの異なるβ-サイアロンの粉末を用いた。これら粉末を高温で酸化させ、その重量変化を測定した。この結果から酸化反応はサイアロン表面に生成する酸化層中の酸素の拡散が律速となっていると考えられ、サイアロンの組成にアルミナ固溶量が多くなる程、酸化の活性化エネルギーが小さくなることを見い出した。次に雰囲気の影響、とくに水蒸気の影響を調べた。水蒸気を雰囲気に含ませ酸化実験を行った。この結果、雰囲気に水蒸気を含ませた場合、どの試料でも酸化が速く進むことが示された。酸化反応は水蒸気が含まれると速くなり、例えば1200°Cにおいては2から4倍程度変化した。しかし酸化反応の見かけの活性化エネルギーには大きな違いは認められなかった。上記の結果からサイアロンの酸化挙動を解明するには、酸化によって生成する物質とその生成の挙動の解明が不可欠であると考えつぎの実験を行った。酸化生成相の組成の確認をするため、時間を1時間に固定しサイアロン粉末を酸化させ、X線回折と、ケイ素、アルミニウム核のMASNMR測定を行った。X線回折ではムライトが1200°C以上で酸化した試料で確認できたが、MASNMRから1100°Cでも結晶性は悪いがムライトが生成していることが示唆された。また非晶質のシリカが生成していることがシリコン核のMASNMRから明らかになった。これらの結果からサイアロンの組成が異なると、酸化生成相に含まれるムライトとシリカの割合が変化するため、酸化の活性化エネルギーが変化すると考えられた。前年度の結果を踏まえ,β-サイアロン粉末の高温(1000-1300°C)における酸素と,水蒸気が雰囲気に加わった時の酸化機構について詳細に検討した.実験は,酸化による重量変化の測定,試料の微細構造の観察,同位体置換した水を用いた酸化機構の検討の3点を中心に行った.雰囲気はAr-O_2-H_2Oを80-20-0kPaまたは70-20-10kPaに設定した.β-サイアロンは窒化珪素と比較し,酸化は速く1200°Cにおいては約5倍であり,酸化反応の活性化エネルギーは若干小さく,酸化されやすい傾向が見られた.電子顕微鏡観察から,酸化によって粉末粒子の表面に生成する酸化相は,窒化珪素では非晶質のSiO_2の均一な相であるが,β-サイアロンではナノメータサイズの針状ムライトの粒子が非晶質SiO_2中に分散した微細構造をもつことが示された.よって酸化相にムライトが含まれると,酸化剤が酸化相を透過しやすく,速く酸化されると考えられる.次に水蒸気が酸化挙動に与える影響を検討するため,水蒸気分正を制御した雰囲気でβ-サイアロンの酸化をさせた.酸化は速く進み,34倍速くなった.酸化機構,生成相,酸化相の微細構造を水蒸気を含まない雰囲気で酸化させた試料と比較したが,大きな違いは認められなかった.また水蒸気分圧と酸化速度との関係は,水蒸気分圧と水蒸気の酸化相への溶解度の関係に類似していた.

この結果,水蒸気が酸素に比べより多く酸化相に溶解し,内部のβ-サイアロンまで到達して酸化させ,酸化の速度が速くなると推測された.水蒸気がβ-サイアロンを酸化させていることを確認するため,酸素を同位体置換した水を用いてサイアロン粉末を酸化させ,酸素核のMAS NMRを測定した.この結果,酸化によって水の酸素が取込まれ,最終的に酸化生成相であるムライトとSiO_2に取込まれていることが明らかとなった.
尿路結石の分子機構の解明とその成果を踏まえた新規治療薬の開発

I.抗オステオポンチン(OPN)抗体を用いた分子標的治療薬:抗オステオポンチン抗体を作成し、モデルラットで結石の形成抑制を行い、あらたな分子標的治療薬の可能性を拓いた。II.腎尿細管細胞ミトコンドリア障害に着目した治療薬:ミトコンドリア膜輸送体であるcyclophilin Dのノックアウトマウスを用いて、結石形成機序を解明し、その制御薬による結石抑制を試みた。III.マクロファージ(Mφ)による結晶貪食作用を応用した結石溶解療法:Mφ機能不全マウスを用い、結石形成・消失の動向を検証した。MφをM1 MφとM2 Mφにわけて評価し、M2Mφが微小結石を消失させることを明らかにした。I.抗オステオポンチン(OPN)抗体を用いた分子標的治療薬:抗オステオポンチン抗体を作成し、モデルラットで結石の形成抑制を行った。電子顕微鏡による形成抑制された結石の詳細な観察を行った。腎尿細管細胞やミトコンドリアの形態、酸化ストレスなどの変化を画像解析と発現の定量化で比較、評価している。Cyclopihlin D活性を抑制する薬剤NIM811を投与し、酸化ストレス発生の抑制と結石の抑制を試みた。III.マクロファージ(Mφ)による結晶貪食作用を応用した結石溶解療法:単球刺激因子(CSF-1)遺伝子変異を有するMφ機能不全マウス(op/op;B6C3Fe a/a-CsfIop/J)を用い、Mφ欠損による結石形成・消失の動向を検証した。グリオキシル酸(80mg/kg)を連日腹腔内投与し、結石の増加・消失を比較すると共に、腎組織でのMφの動向を免疫組織化学的、電子顕微鏡的(TEM, SEM)に観察した。さらにMφをM1 MφとM2 Mφにわけて評価し、それぞれの結石形成と消失への役割を検討した。1.抗オステオポンチン(OPN)抗体を用いた分子標的治療薬:抗オステオポンチン抗体を作成し、モデルラットで結石の形成抑制を行った。2.腎尿細管細胞ミトコンドリア障害に着目した治療薬:ミトコンドリア膜輸送体であるcyclophilin Dのノックアウトマウスを用いて、結石形成機序を解明し、その制御薬による結石抑制を試みた。cyclophilin D欠損マウスとwild typeで、腎尿細管細胞やミトコンドリアの形態、細胞内カルシウム濃度、酸化ストレスなどの変化を画像解析と発現の定量化で比較、評価している。3.マクロファージ(Mφ)による結晶貪食作用を応用した結石溶解療法:単球刺激因子(CSF-1)遺伝子変異を有するMφ機能不全マウス(op/op;B6C3Fe a/a-CsfIop/J)を用い、Mφ欠損による結石形成・消失の動向を検証した。8週齢op/opとwild-typeに、シュウ酸前駆物質であるグリオキシル酸(80mg/kg)を連日腹腔内投与し、15日目まで結石の増加・消失を比較すると共に、腎組織でのMφの動向を免疫組織化学的、電子顕微鏡的(TEM, SEM)に観察した。電子顕微鏡による形成抑制された結石の詳細な観察を行い、あらたな分子標的治療薬の可能性を拓いた。Cyclophilin Dが結石形成に関わる機序を明らかにした。Cyclopihlin D活性を抑制する薬剤NIM811を投与し、酸化ストレス発生の抑制と結石の抑制を行った。Mφが能動的に結石を貪食し、分解していく様子を捉えた。さらにMφをM1 MφとM2 Mφにわけて評価し、M2Mφが微小結石を消失させることを明らかにした。泌尿器科学I.抗オステオポンチン(OPN)抗体を用いた分子標的治療薬:抗オステオポンチン抗体による結石抑制効果については順調に研究をすすめている。

モデルサルの開発が完成していないため、やや遅れている。II.腎尿細管細胞ミトコンドリア障害に着目した治療薬:ミトコンドリア膜輸送体であるcyclophilin Dのノックアウトマウスと抑制薬剤を用いて、結石形成機序を解明し、その制御薬による結石抑制を試みた。cyclophilin D欠損マウスとwild typeで、腎尿細管細胞やミトコンドリアの形態、細胞内カルシウム濃度、酸化ストレスなどの変化を画像解析と発現の定量化で比較、評価した。抑制薬剤NIM811で結石形成を抑制することに成功した。この部分では概ね達成している。III.マクロファージ(Mφ)による結晶貪食作用を応用した結石溶解療法:単球刺激因子(CSF-1)遺伝子変異を有するMφ機能不全マウス(op/op;B6C3Fe a/a-CsfIop/J)を用い、Mφ欠損による結石形成・消失の動向を検証した。結石モデルマウス腎のMφをM1MφとM2Mφにわけて存在と機能を検討し、M2Mφが結石消失に作用していることを見いだした。1.抗オステオポンチン(OPN)抗体を用いた分子標的治療薬:抗オステオポンチン抗体を作成し、モデルラットで結石の形成抑制を行った。2.腎尿細管細胞ミトコンドリア障害に着目した治療薬:ミトコンドリア膜輸送体であるcyclophilin Dのノックアウトマウスを用いて、結石形成機序を解明し、その制御薬による結石抑制を試みた。cyclophilin D欠損マウスとwild typeで、腎尿細管細胞やミトコンドリアの形態、細胞内カルシウム濃度、酸化ストレスなどの変化を画像解析と発現の定量化で比較、評価している。3.マクロファージ(Mφ)による結晶貪食作用を応用した結石溶解療法:単球刺激因子(CSF-1)遺伝子変異を有するMφ機能不全マウス(op/op;B6C3Fe a/a-CsfIop/J)を用い、Mφ欠損による結石形成・消失の動向を検証した。8週齢op/opとwild-typeに、シュウ酸前駆物質であるグリオキシル酸(80mg/kg)を連日腹腔内投与し、15日目まで結石の増加・消失を比較すると共に、腎組織でのMφの動向を免疫組織化学的、電子顕微鏡的(TEM, SEM)に観察した。I.抗オステオポンチン(OPN)抗体を用いた分子標的治療薬の開発:平成25年に引き続き、結石モデルサルの作成に取り組んでいく。II.腎尿細管細胞ミトコンドリア障害に着目した治療薬の開発:ミトコンドリア膜に存在するMPTP(mitochondria permeability transitional pore)の中心構造であるcyclophilin Dに着目して研究を進める。Cyclophilin D欠損マウスを用いて、結石形成時のミトコンドリア傷害が関与するメカニズムについて検討していく。Cyclophilin Dを特異的に阻害するNIM811 (N-Methyl-4-isoleucine cyclosporine)を用いて結石予防薬の開発を目指す。III. Mφによる結晶貪食作用を応用した結石溶解療法:尿路結石患者と非結石者(各100名)から血液および24時間尿を採取し、Bio-Plexサスペンションアレイシステムを用いて51種類のサイトカインを同時に測定し、各物質に関し群間で有意差検定を行う。選定されたマーカーについて、Mφ機能とヒト尿路結石のリスク因子としての有用性を確認していく。
同期シフトデータ転送に基づくディープラーニング・ハードウェア構成法の研究

本研究ではディープラーニングの高速処理と高性能化のために,FPGAを用いた並列処理ハードウェアの実現,および動画像処理への応用を目指した.まず,SIMDアレイ型回路を用い“同期シフトデータ転送"を適用した誤差逆伝搬学習回路をFPGAで実現した.次に,スループット1クロックのパイプライン積和演算器を用いたディープラーニングの高速処理回路を実現した.更に,ディープラーニングの応用として1枚のFPGAボードでカメラ64台の映像を入力し,移動物体の抽出,追跡,識別を行うMulti-Stream Trackingハードウェアにディープラーニングを適用し,高い精度で物体識別ができることを示した.本研究はディープラーニングの高速処理と高機能化のために,FPGAを用いた並列処理手法の実現を目指している.平成26年度はまず,SIMDアレイでの並列処理手法としてメモリアクセス競合やバス競合を生じない“同期シフトデータ転送"を適用したデープラーニング回路をFPGA上に作成した.またディープラーニングを動画像中の移動物体の識別に適用するため,同じSIMDアレイ上に移動物体抽出回路を実装した.2.CIFAR-10の物体識別を実現する回路をStratix V上に実装した.本回路には,メモリアクセスやバスの競合を避けるために同期シフトデータ転送を適用し,また,誤差逆伝播の高速処理のためのリダクション回路を実装した.その結果,1フレーム当たり前進解析で5.1ms,誤差逆伝播で14.1msの処理速度を得た.処理速度ではGPGPUを超えることはできなかったが,主な原因は,係数Wijが極めて多量でメモリに入りきらず外部メモリとの通信待ちになること,出力段に近づいてノード数が減少したところでは並列度が低下してしまうこと,であることを明らかにした.これらに対応するには2つの方向が考えられる.一つはアレイ型でなくパイプライン処理を主体にすることで現在改変を進めている.もう一つはディープニューラルネットワーク単独でなく,これを応用するシステム全体としての高性能化を目指す方法が考えられる.2.後者の例として,動画像中の物体の識別に適用する場合は,移動物体の抽出追跡と一体としてディープラーニング実現する方法が考えられる.移動物体抽出はSIMDアレイにより極めて高速に処理できるためフレームデータを待つ時間が生じ,この間に物体の識別を実行すればディープラーニングの実行時間は無視できる.複数のカメラ入力を1枚のFPGAボードで処理するシステムへの適用を目指し,移動物体抽出部分を作成した.本研究は,FPGAを用いた並列処理ハードウェアによる,DNNの高速処理の実現を目指している.平成27年度はパイプライン処理形式とSIMDアレイ形式の2通りの並列ハードウェアを実現し,必要な資源,処理速度,機能の汎用性などをを明らかにした.まず,パイプライン形式では,畳込み演算を行うスループット1クロックのパイプライン式積和演算器を,各レイヤに対応して実装する形式を用いた.また,終段の密結合層の代わりに総和回路を用いることで,性能を落とさずに資源が大きく節減できることを示した.この回路に必要な積和演算器の数は畳込みのフィルタの大きさで決まり,画像サイズには依存しない.画像サイズに影響されるのはFIFO,実際にはバッファメモリの長さのみであり,大きな画像にも適用できる.回路全体のスループットは1ピクセル/1クロックであり,320×240の車載カメラ画像中の前走車両の接近識別において識別率99.0%,約1600フレーム/秒の処理速度を実現した.演算速度は409GOPSであり,この時点での1チップ構成の最速を達成した.この成果を国際会議SSIAI2016で,また,max-pooling後の演算効率低下を抑えた改良版を情報処理学会全国大会で発表した.次に,SIMDアレイ形式では,1枚のFPGAボードでカメラ64台の映像を入力し,移動物体の抽出,追跡,識別を行うことを目指したMulti-Stream Trackingハードウェアにおいて,物体識別部分にDNNを適用した.背景差分による移動物体抽出回路,位置スケール変換回路,およびDNN識別回路が,同一のSIMDアレイ上で実行できることを示した.処理速度はGPUには及ばなかったが,付加的ハードウェアを用いることなく,人,車両,背景の識別時間3.7msec,識別率94%を得た.この成果を情報処理学会全国大会で発表した.当初の予定通り,同期シフトデータ転送,および,パイプライン形式のDNN並列処理ハードウェアを実現し,必用な資源,処理速度,処理の汎用性,機能拡張時の変更の大きさなどを明らかにした.またこれらに関して3件の学会発表を行った.パイプライン式に関しては外部と比較して最高速を達成した.一方,SIMDアレイ式は,種々の機能を同一ハードウェア上で実行できるが,処理速度に関してはまだ充分とは言えず,更なる高速化を目指す.本研究はディープラーニング(DNN)の高速処理と高性能化のために,FPGAを用いた並列処理ハードウェアによるDNNの高速処理を目指した.平成26年度はSIMDアレイでの並列処理手法としてメモリアクセス競合やバス競合を生じない“同期シフトデータ転送"を適用したDNN回路をFPGA上に実装した.処理速度は1フレーム当たり前進解析で5.1ms,誤差逆伝搬で14.1msであり,処理速度ではGPUを超えることはできなかったが,DNNの前進解析部を動画像中の移動物体の識別に適用し,移動物体抽出と同じSIMDアレイ上で付加回路を必要とせずにDNNによる物体識別ができることを示した.平成27年度は,スループット1クロックのパイプライン式積和演算器を用いたDNNの高速処理回路を実現した.回路全体のスループットは1ピクセル/1クロックであり,320×240の車載カメラ画像中の前走車両の接近識別において識別率99.0%,約1600フレーム/秒の処理速度を実現した.演算速度は409GOPSであり,この時点での1チップ構成の最速を達成した.

SIMDアレイ形式では,1枚のFPGAボードでカメラ64台の映像を処理するMulti-Stream Trackingを実現し,人,車両,背景の3物体の識別時間3.7msec,識別率94%を得た.平成28年度は,先ず,実データでの識別率低下を防ぐため,学習データからラベルミスやアウトライヤなどの欠陥を取り除く方法を考案した.これにより実データの識別率が1.5%3.0%改善できた.次に,SIMDアレイにおいて畳込みフィルタの重みを全PEに持たせるのでなく,1つの代表PEからブロードキャストする形式とした.これによりメモリ利用効率が向上し,フィルタの数,サイズを拡張でき,5物体での識別率を89.2%から92.4%に改善した.本研究ではディープラーニングの高速処理と高性能化のために,FPGAを用いた並列処理ハードウェアの実現,および動画像処理への応用を目指した.まず,SIMDアレイ型回路を用い“同期シフトデータ転送"を適用した誤差逆伝搬学習回路をFPGAで実現した.次に,スループット1クロックのパイプライン積和演算器を用いたディープラーニングの高速処理回路を実現した.更に,ディープラーニングの応用として1枚のFPGAボードでカメラ64台の映像を入力し,移動物体の抽出,追跡,識別を行うMulti-Stream Trackingハードウェアにディープラーニングを適用し,高い精度で物体識別ができることを示した.当初の予定通り,同期シフトデータ転送に基づくSIMDアレイ型並列処理回路により,FPGA上にディープラーニングの回路を実現し,性能の評価,解析を実行した.処理速度自体はまだ十分とは言えないが,速度低下の原因を解析した結果,重み係数のメモリ転送とノード数減少時の並列度低下が原因であることが分かり,これらを回避する手法を考案して改良を進めている.一つの方法はパイプライン化などのディープラーニングに適したハード形体への改良を試みている.もう一つの方法はディープラーニング単独でなく,これを適用するデータを生成する部分と一体としてシステム全体の性能を向上させる方法であり,動画像中の移動物体の抽出とディープラーニングによる物体識別を組合わせたシステムの実現に向けて回路設計を進めている.ディープラーニングの応用拡大のためには学習の高速化が鍵となると考えられる.今までの研究でForward Propagation(FP,識別)を高速化するハードウェアは実現できたが,Back Propagation(BP,学習)の高速化については有効なハードウェアはまだ実現出来ていない.この大きな要因はBPの実行のためには,(1)FPのみでは保存の必要が無かった入力Xや結合重みWの変化分などの中間データを多量に保存する必要があること,
感性の涵養とコミュニケーション能力育成のための国際的俳句指導法の開発

前年度において、我が国の俳句創作における季語の果たす役割を整理・検討しながら、北米の俳句創作における季語を用いることの意味を探った。そして、北米における俳句の教材価値やその指導のあり方を探るための俳句プロジェクトを、俳句界の現状や教育界の先行研究を踏まえながら北米の小学校を対象に構想した。平成30年度は、その俳句プロジェクトをトロント大学附属小学校において以下の手立てのもとに実施した。1俳句のワークショップの開催と俳句授業の参観、2教師による俳句の授業の試行、3俳句の研究協議の開催。それらを実施した結果、1俳句の本質に関わる問いの生成(句会の意味、季語の役割、よい俳句の条件、俳句のリズムなど)、2俳句及び俳句教育に関わる理解の深化(短詩型文学としての俳句表現の特質や俳句指導に鑑賞を取り入れることの重要性など)、3俳句の授業の開発と授業モデル改善案の創出(合科的な授業の開発や新たな取り合わせ指導の試みなど)を確認することができ、俳句プロジェクトの有用性が実証された。当初の研究計画にしたがって、俳句プロジェクトを北米で実施できたため。また、その成果を海外の学会において発表することができたため。今年度の研究成果を整理・検討するとともに、当初の研究計画に沿って研究を進めていく。特に、コミュニティ構築のための俳句の読みのあり方について具体的に探りたい。平成29年度は、当初の研究計画に沿って、俳句による国際交流を展開していくための基礎的な研究を、以下の二つの観点から行った。(1)北米の俳句教育における季語を用いることの意味の探究北米の俳句事情において、季語を用いることは、一般的な約束事になってはいない。しかし、北米には季語に相当する言葉は確かに存在する。そこで、我が国の俳句創作における季語の果たす役割と北米の俳句事情とを検討しながら、北米の俳句教育において季語を用いることはどのような意味を持つのかについての考察を行った。その研究成果は、Haiku North America Conference in 2017において、「The Power of Kigo in Making Haiku」と題し、発表した。(2)俳句の教材価値を探るためのプロジェクトの実施俳句を用いた国際交流を実りあるものとするためには、教師が俳句の魅力やその教材価値を深く探っておく必要がある。その教材価値を探るための俳句プロジェクトを、カナダのトロント大学附属小学校にて実施した。そのプロジェクトは「俳句のワークショップの開催と俳句授業の参観」「教師による俳句の授業の試行」「俳句の研究協議の開催」といった三つの活動によって展開した。特に、俳句の研究協議においては、句会の意味やその取り扱い方、よい俳句の条件とそれへの導き方等、俳句及び俳句教育に関する質疑応答がなされ、それらに関する深い理解が参加者に促された。当初の研究実施計画の通りに、北米の教師とともに俳句の魅力やその教材価値を深く探っていく俳句プロジェクトを実施できたから。今後は、当初の研究実施計画に沿って、今年度実施された俳句プロジェクトの研究成果をまとめていく。さらに、その研究成果をもとに、ひとりでも多くの教師が俳句教育を展開していくことができるよう、その具体的な方途を探っていく。次年度に米国で開催される学会の発表を、新たに予定したため。
モディファイドシリカガラスを用いた深紫外・真空紫外用ファイバーの開発

1.フッ素濃度200ppmを含むモディファイドシリカガラスをコアに、5000ppp含有するものをクラッドにして作製したファイバー(屈折率差=0.7%)は、192nmの波長にて60%/mという光透過率が得られた。最適な紡糸条件は1780°C、0.5m/minであった。2.このファイバーのNAは0.120.17。このファイバーを10Mpaの水素ガス中で2日間保持することで、ArFエキシマーレーザー(波長193nm、50mJ/cm^2)を10万発照射しても透過率低下が認められないほど耐レーザー耐性が向上した。3.上記のファイバーは、通常の通信用ファイバーや純粋シリカガラスをコアとするファイバーに比べ、際立って優れたエッチング特性を示すことを見出した。容易にコアの先端を先鋭化することが可能である。紫外近接場顕微鏡用のプローブとしての応用が期待される。4.シリカガラス中のSiOHはF_2レーザー光を吸収し、孤立した状態から水素結合した状態に変化し、同時にSiOHの電子遷移吸収で支配されていた吸収端がブリーチされることを見出した。フッ素をSiO_2ガラスに添加すると、ガラスの固有な3員環/4員環構造の濃度が顕著に現象し、F_2レーザーに対する耐性が大きく向上した。この結果から添加されたFはガラス中のひずんだSi-O-Si結合と反応し、それを解消する働きがあることを明らかにした。6.8eV付近にピークをもつシリカガラスの吸収帯の構造的起源は、非架橋酸素中心NBOHCであることを明らかにした。そして、第一原理計算からSi-O・の結合性シグマレベルからダングリング酸素の半占有レベルへ遷移が相当するというモデルを提案した。現在の光ファイバーはGeO_2をドープすることで光を閉じ込めて伝送している。GeO_2は250nm付近にかなり強い吸収をもつため、現在まで紫外域まで透明な光ファイバーは実現していない。本研究では、F_2レーザー用の光学材料として開発したフッ素ドープシリカガラスを母材として、深紫外域まで透明でかつ紫外レーザー光に耐性をもつファーバーを開発することを狙った。本年度の成果は以下のようにまとめられる。1真空紫外域の透明性を支配する要因を検討した。その結果、3/4員環構造のようなSi-O-Siの角度が最も安定な状態からずれた歪んだ結合が吸収端を支配していることを明らかにした。その歪んだ結合の濃度を減少せるには、高温の粘度を減少させることや転移域での熱処理が有効であることを見出した。2フッ素ドープシリカガラスを母材にもちいてファイバーを作成した。紡糸温度と速度を下げることで、250nmや210nm付近に吸収を与える欠陥の生成を抑制することでできた。ArFレーザーの発振波長である193nmで、1m長で透過率が60%のファイバーが得られた。3 2で得られたファイバーにArFレーザーパルスを入射すると、容易に210nmと250nm付近に吸収帯が誘起されてしまった。これを抑制するために、水素ガスのローディング処理を行なったところ、顕著な効果がみられた。4 6.8eV(182nm)に強い吸収を与える欠陥のオリジンを検討した結果、NBOHCである可能性が高いことを示す結果をPL測定で得た。これについては、引き続き検討する。本年度は、モディファイドシリカガラスをファイバー化したものについて、耐エキシマーレーザー耐性の向上とファイバー先端の先鋭化処理の検討を中心に研究を行った。得られた主な成果を以下にまとめる。

(1)ファイバーを紡糸後、80°Cで10気圧程度の高圧水素ガス中で処理することで、ArFエキシマーレーザーを50mJ/cm^2・palse×10^5palse照射しても193nmの波長で1m当り60%以上の透過率を保つことが分かった。(2)欠陥生成に対するH_2-loadingの効果を検討するために、ポンプ-プローブ方を開発した。この装置はF2レーザーを1発照射で生成した酸素のダングリングボンドをin-siteで測定することができる。SiOHのNBOHC+H・、そして2H・=H_2の生成温度域と量子効率を明らかにした。(3)200ppmのフッ素ドープしたシリカガラスが純粋なシリカガラスより極めてエッチング特性が優れていることを見出した。そして、このガラスをコアとした深紫外ファイバーをフッ酸中に浸漬するだけで、先端を先鋭化することができ、UV-SNOMのプローブとしての可能性を示唆した。
社会経済活動のグローバル化を考慮したエアロゾル排出源と影響の評価

わが国の森林サイトやチャンバーを用いてBVOCフラックスの放出特性を明らかにし,近畿地方のBVOC年間放出量マップを構築した.東・東南アジア地域を対象に,数値モデルにより発生源からの排出量とPM_<2.5>による早期死亡数との関係を定量化した.その成果をアジア国際産業連関表に導入し,各国の最終需要が誘発する国内のBC,OC吸入による早期死亡数を明らかにし,消費基準でみたわが国への越境汚染による健康影響について他国及び日本の寄与率を推定した.本研究では、東アジアで大量に排出されるエアロゾルおよび前駆物質に対し、他国が日本へ及ぼす越境汚染とそのインパクト、わが国の経済活動や消費による他国への誘発効果、各国の排出構造とその相互連関を定量的に明らかにすることを目的としている。このために、(1)オゾンや有機二次粒子生成の前駆体として重要な役割を果たす植物起源VOC(BVOC)インベントリの構築、(2)大気化学輸送モデルを用いたアジア諸国の産業部門別排出量と各国の受ける影響度の国内及び越境汚染も考慮した影響ポテンシャルによる定量化、(3)産業連関分析法に基づく社会経済的な人為発生源排出構造の解明、について研究を行う。(1)では実測データが数少ない植物起源VOC(BVOC)フラックスの実測をアジア固有種について実施し、得られた実測データとアジア地域の植生図などからBVOCインベントリマップを作成する。一方、人為起源インベントリには凝縮性ダスト発生量などの他計画研究の成果を反映させた改良を行う。最終的には、輸送・反応過程や人や植物への暴露影響について、他研究項目の成果を導入し評価精度の向上を図る。(3)では、アジア国際産業連関表の各部門へ人為起源エアロゾル・前駆体直接排出量さらには、(2)で計量された影響ポテンシャルを配分し、負荷及び影響に関わる内包型原単位の算出を行う。さらに、産業連関分析法による排出構造分析を実施し冒頭の目的を達成する。わが国の森林サイトやチャンバーを用いてBVOCフラックスの放出特性を明らかにし,近畿地方のBVOC年間放出量マップを構築した.東・東南アジア地域を対象に,数値モデルにより発生源からの排出量とPM_<2.5>による早期死亡数との関係を定量化した.その成果をアジア国際産業連関表に導入し,各国の最終需要が誘発する国内のBC,OC吸入による早期死亡数を明らかにし,消費基準でみたわが国への越境汚染による健康影響について他国及び日本の寄与率を推定した.化学輸送モデルを用いたオゾンや二次有機エアロゾル粒子生成量の評価には、人為起源に加えて植物起源VOC発生量の正確な推定が必要であるが、東アジアにおける森林での実測例は皆無に近い。そこで、二次広葉樹林に設置された観測タワーを利用し、簡易渦集積(REA)法により樹冠部においてコナラ群落からのイソプレン放出フラックスを実測した。その結果、イソプレンの放出フラックスと気温・日射量の問には相関があり、紅葉が進行するとイソプレン放出が停止することが明らかとなった。一方、個葉の実測値とモデル式に基づく森林全体のイソプレン推定放出量と、REA法による正味のイソプレンフラックスとの間には約13割の差があり、イソプレンの森林内での分解や再吸収について観測を継続する。従来の海外データによる簡易推定法に代えて、積み上げ法と精査した植生分布データ、さらに各樹種のバイオマスデータとアメダスデータより推定した時刻別気温・日射量を利用して、関西地域におけるイソプレン及びモノテルペンの発生インベントリを構築し、従来のインベントリに見られない発生量の空間的非一様性が明らかとなった。アジアにおけるエアロゾル人為発生源(経済部門)の環境負荷相互依存性について、まずCO_2を代理環境負荷として分析を行った。日本を含むアジア諸国と米国の10ヶ国のアジア国際産業連関表をもとに、各国の76経済部門におけるエネルギー消費量を各種統計データから推計、CO_2排出量に変換し、セメント製造による排出量も付加して部門別内包型原単位を求めた。対象10ヶ国の内包CO_2排出量のうち日本と米国は、他国の最終需要による国内誘発量よりも他国への誘発量が圧倒的に大きい一方、中国は他国への誘発量は少なく他国から中国に誘発される量が極めて大きいことが明らかとなった。また、日本の部門別最終需要による他国への誘発効果が求められた。二次広葉樹林に設置された観測タワーを利用した簡易渦集積(REA)法により樹冠部におけるコナラ群落からのイソプレン放出フラックスの年間データを取得した。なお、新たにDC電源のみで作動可能なREA法サンプリング装置を開発した。森林群落からのイソプレン放出量季節変動データが得られ、わが国の排出インベントリ構築に不可欠な実測に基づく基礎データとしてその有用性は極めて高い。また、同サイトでエアロゾルを捕集・分析したところ、イソプレン由来と考えられるトリオール成分が検出され、日中の平均気温と強い正の相関が認められ,二次粒子生成が示唆された。東アジアを対象とし、わが国への二次粒子(硫酸塩、硝酸塩等)沈着量に及ぼす前駆物質排出部門(交通輸送等6部門)及び地域別(日中韓)寄与度を、ゼロエミッション法による大気輸送シミュレーションから季節別に検討した。各発生源の寄与を0.5°×0.5°グリッド単位で定量的に評価し、硫酸塩については、1、7月とも特に九州において中国の寄与が大きいが、硝酸塩については排出国による影響に明瞭な傾向は現れず、地域による差も大きいことが分かった。

硫酸塩については、両月とも製造業が最も寄与が大きく、次いでエネルギー部門であったが、硝酸塩については発生部門の寄与度に明確な差違は認められなかった。アジア国際産業連関表をもとに、日米およびアジアの計10ヶ国の76経済部門における黒色炭素(BC)及び有機炭素(OC)粒子排出量を推計し、部門別内包型原単位を求めた。日本を除くアジアでは、移動発生源よりもバイオマス燃焼由来、農作物の野焼きによる排出量が多く、中国農業部門からの輸入額が大きい日米の中国への誘発量が同程度で最大となり、日本の最終需要による中国への誘発量は日本国内の誘発量に対してBCでは1/6、OCでは1/5程度に達するなど、これまで皆無であった最終需要による含炭素粒子排出の誘発構造が初めて明らかとなった。実験圃場およびポット栽培のイネを用いて,ブランチエンクロージャー法により,リナロール,2種類のセスキテルペンおよび2-エチルヘキサノールを同定し,その放出速度は少量であるが,アジアのイネの栽培面積を考慮すると総放出量としては高いことが分かった.可搬型簡易渦集積装置を用いて,富士吉田のカラマツ林で夏・秋季のイソプレンとモノテルペンのフラックスを計測し,日変動パターンと両季節のBVOCフラックスの特性を明らかにした.枝チェンバー法で日本の主要針葉樹のBVOC放出量を測定し,各樹種のモノテルペン基礎放出速度を算出した.また,エゾマツはイソプレンを放出することが分かった.リセプタとして九州,関西,関東地域におけるオゾン及び硝酸塩粒子濃度に及ぼす中国の前駆物質(NOx,NMVOC)排出6部門の影響を,前駆物質排出量を段階的に削減させるエミッション感度法による大気輸送シミュレーションから1月と7月について検討した.中国の全NOx排出量を0としたときの日本の各リセプタにおける平均オゾン濃度は7月に15%程度の減少,1月にはほぼ0か,わずかに正の値をとった.一方,硝酸塩濃度は両月とも2050%減少し発電部門の影響が大きいことが分かった.また,NMVOCの消減ではNOxのようなリセプタ濃度の大きな減少や類似の傾向は認められなかった.2000年度アジア国際産業連関表から国連貿易統計などのデータを用いて産業連関表を2005,2008年に拡張し,黒色炭素(BC)及び有機炭素(OC)粒子の排出構造分析を行った.各国の最終需要を満たすために,他国に誘発したBC排出量と他国からの誘発量を比較すると,日米やNIESは他国への誘発量が他国からの誘発量より多いが,中国では逆転し2000年と2005年では2つの誘発量の差の絶対値が大きく増加した.また,中国を除く9ヶ国の最終需要が中国に誘発したBC,OC量と自国への誘発量の比の経年変化から2000年と2005年で顕著な変化が認められた.わが国のBVOCインベントリ構築のために、簡易渦集積法により富士吉由市めカラマツ林、滋賀県南部のヒノキ林でモノテルペンフラックスの計測を行い、カラマツ林ではフラックスの変動要因と温度依存性を、ヒノキ林では夏秋の日変動を明らかにした。また、枝チャとバー法によりカラマツのモノテルペン放出速度は葉温にのみ依存することがわかった。さらに、キュベット法によりマレーシア固有の38樹種についてBVOC放出速度を測定し、12種からイソプレン放出が確認された。