hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
念じた文字を出力できるブレイン・コンピュータ・インタフェースの開発

今年度までの取組みで、計画13までは概ね確認できたと考えられ、最終年度の次年度では主に計画4について検討していく予定であることから、おおむね順調と考えられる。本研究はイメージした文字を脳波から読み取れるシステムを構築することである.従って,音を聴かせた際のfMRIデータを解析したという今年度の検討は本来の目的と異なるように見えるかもしれない.しかし,本研究ではfMRIデータを補助的に用いて脳波から推定した脳皮質信号を用いるため,今年度の検討も意義がある.具体的には,音を聴かせて被験者自身もイメージした際のfMRIデータを予め準備しておき,脳波を記録する際には音を聴かせずにイメージだけを行う.イメージした母音の違いをこれらのデータを用いて判別することができれば,本研究の目的の達成につながると考えられる.従って,現在までの達成度としてはおおむね順調に進展していると判断できる.現在までの達成度の項で述べたように、今後は計画4の「子音を含めて判定が行える可能性」について検討していく。また計画3の「判別に必要な領域の皮質信号を限定して判別が行える可能性を調べる」という取組みについては、より詳細な条件出しを検討する。さらに、これまでは2母音での検討を中心に行っていたが、5母音での判定も検討する。母音を聴かせた上で音をイメージした際のfMRI脳活動情報と,イメージのみをした際の脳波信号を用いて脳皮質信号を推定し,脳皮質信号を用いて母音の違いが高い確率で判別できるかどうか確認する.この時,脳波信号を記録する際のイメージの方法を変えた場合にどのイメージ方法が最も高い確率になるかについて検討する.さらに子音の違いの判別可能性検討として,50音図の行の違いが脳活動データから判別できるかどうかについてfMRIデータを用いた検討を行う.前年度出産のため海外学術会議への渡航費が使えなくなったことを受け、解析用計算機としてApple社のMacProを購入することとしたが、納期が長く、25年度中の納品が不可能となった。また、育児の状況を考慮し、前年度に引き続き海外で開催される学術会議の参加を控えることとした。上述したMacProに加え、脳画像解析および論文作成に必要となるアプリケーションソフト、簡易脳波計測に必要な物品購入を検討している。また、現段階で成果発表として学術雑誌への投稿を2報予定しているため、その投稿料に使用する他、実験に係る謝金、消耗品などに用いる。育児の状況に応じて国際学会および情報収集のための海外出張も考えたい。今年度は妊娠発覚により,予定していた国内外の出張を取りやめたために未使用額が発生したが,研究の進展に大きな支障はなかった.この未使用額については,次年度の研究計画のために使用する.次年度は,成果発表として国内での学会発表関連費用に使用する他,論文投稿料にも研究費を使用する計画である.また,実験データの信頼性向上を目的として被験者数を増やす実験を行う際に必要となる,消耗品および謝金にも研究費を用いる.
記号計算法と数値最適化法との組み合わせによる高精度反応パラメータ推定法の開発

本研究では、記号計算法による合理的制約条件を数値最適化手法へと取り入れることにより、時系列データを使用した微分方程式内反応パラメータ推定の高精度化を行った。フィードバック制御を含む振動モデル等を用いて、新規開発手法の有効性を確認した。本研究で開発した、生命現象の動的なふるまいを考慮した高精度反応パラメータ推定法は、命現象のシステム論的解析および機能制御の基盤となることが期待される。本研究では、記号計算法による微分方程式モデルに基づく合理的制約条件を導入し、時系列方向の評価を加えることで、時系列データを使用した微分方程式内反応パラメータ推定の高精度化を目指す。開発した新規反応パラメータ推定法では、時系列であるという測定データの特徴を生かすため、記号計算法であるDifferential Elimination(DE)を導入した。DEは、微分方程式系を、高階微分値を含む等価な方程式系へと変換する。また、DEは任意の分子に関する項を消去できるため、ネットワーク内に測定不可能な分子が存在する場合でも適用できる。これらの制約条件式を標準誤差関数と組み合わせた、新たな評価関数を設計し、遺伝的アルゴリズムや粒子群最適化等の数値最適化手法を用いて反応パラメータの推定を行う。本年度は、前年度に引き続き、種々の生物学的特徴を持つネットワーク構造を用い、新規開発手法の実用性を検証した。また、従来よりも高速かつ効率的に反応パラメータ推定が可能な新規数値最適化手法を適用し、反応パラメータ推定の高速化を行った。また、新規開発手法を計算サーバへ実装した。このとき、ネットワークモデル・計測データの入力・結果の出力については、表計算ソフト等で汎用的に用いられる形式(CSV形式等)で行えるようにするなど、利用者の利便性に考慮した。本研究で開発した、生命現象の動的なふるまいを考慮した高精度反応パラメータ推定法は、生命現象のシステム論的解析および機能制御の基盤となることが期待される。また、微分方程式モデル内のパラメータ推定は、生物学のみならず、理工学の幅広い分野で利用されることから、多数の研究課題の進展に寄与することが期待できる。本年度は、新規高精度反応パラメータ推定法を開発し、シミュレーションデータを用いて、新規開発手法の有効性を検証した。新規反応パラメータ推定法では、時系列であるという測定データの特徴を生かすため、記号計算法であるDifferential Elimination(DE)を導入した。一方、扱う微分方程式モデルによっては、制約条件式の評価コストが膨大となる。この問題を克服するために、高階微分値を含む制約条件式を導出するための、より簡便な記号計算法を開発した。生命現象に特徴的な負のフィードバック制御を含む振動モデル(Tyson, et al, 2003)を用いて、新規開発手法の有効性を検証した。その結果、反応パラメータ推定の精度が飛躍的に向上することが確認できた。研究実施計画のうち、本年度に実施予定であった、以下の二項目について実施済みである。1.新規反応パラメータ推定法の開発Differential Eliminationによって導出された制約条件式を、既存の数値最適化手法(実数値遺伝的アルゴリズムおよび粒子群最適化)の評価関数へと導入することにより、高精度反応パラメータ推定法を開発した。2.新規開発手法の検証生命現象に特徴的と言われる負のフィードバック制御機構を持つ振動モデル(Tyson, et al, 2003)を用いて、新規開発手法の検証を行った。1.で開発した新規反応パラメータ推定法により、シミュレーションデータに基づいて、元の微分方程式に含まれる反応パラメータを高精度に推定できることを確認した。・引き続き、文献情報、およびEBI等の公開されたデータベースから、既知のネットワークモデル・時系列データのセットを取得し、それら実データを使用して、新規開発手法の実用性を検証する。・新規開発手法を計算サーバへ実装し、公開する。このとき、ネットワークモデル・計測データの入力・結果の出力については、表計算ソフト等で汎用的に用いられる形式(CSV形式等)で行えるようにするなど、利用者の利便性に考慮する。・新規開発手法に関する情報を、論文発表や学会発表などで、積極的に公開する。次年度に使用する予定の研究費が生じた状況本年度

タイで発生した大規模な水害の影響により、調達を予定していた計算サーバの発注・納入が遅れ、また外部記憶装置(HDD)の調達にも支障があった。そのため、1.外部記憶装置の一部の購入を次年度に行う。また、2.学会での研究成果の公開を次年度に行うため、旅費の一部を次年度に使用する。次年度は、上記二項目に加え、3.公開用計算サーバ、4.ソフトウェア、5.コンピュータ周辺機器等の調達を行う。さらに、上記2.に加え、さらなる研究成果発表を行うための旅費を使用する。
東アジアにおける鉄器文化の成立と発展

本研究の目的は、韓半島における鉄器文化の流入と展開様相を明らかにすることである。韓半島の鉄器文化に関する先行研究では文献資料を中心に考古資料を合わせた研究が多い。また、限定された地域に関する研究が行われているため、鉄器文化の地域的な変化のみ検討されている。これに対して本研究は東アジアという広い視点から考古資料の分析を行い、東アジア各地域における鉄器文化の流入と変化がそれぞれどのような共通様相をもち、地域的に変化するかを考える中で、韓半島における鉄器文化に関して再検討することである。そのために考古学で扱う遺物の比較分析だけではなく、鉄・鉄器生産に関する資料や、金属学的分析、製鉄実験などからもアプローチすることで生産技術を比較しており、鉄器文化に関する総合的な研究を行った。平成23年度に行った研究の状況をまとめると以下のとおりである。韓半島の中でも鉄器文化の流入時期と展開様相の差が述べられていた、西南部地域と東南部地域に関する鉄器の分析を行った。両地域における中国・燕産鉄器の流入から在地的な発展段階が確認され、流入時期と発展状況で大きな差があることを明らかにした。資料に関する分析の際に国立全州博物館をはじめ韓国の博物館と研究所で資料調査を実施することで、論点になる遺物について検証を行った。また、韓半島の初期鉄器生産に関する分析を行った。とくに、鍛冶炉に関する研究を行い、考古学資料に関する分析から北部九州地域の鍛冶炉と比較することで鍛冶技術をめぐる日韓交流について考察した。同時に金属学的分析調査による鉄器生産技術の解析が進められている日本の生産技術と韓国の資料を比較するために、新たに韓国の資料に関する金属学的分析調査を行った。その結果、韓半島南部地域の鉄器と製作技術は北部九州地域に影響を与えるが、製作技術の伝播はある程度限定的であったことを明らかにした。おおむね順調に進展していると評価した理由は、最初に計画した研究対象に対して約80%の地域について検討を行い、地域別の比較分析をしているためである。本研究は東アジアという広い観点から韓半島における鉄器文化の成立と展開を明らかにすることが目的である。そのため、広い範囲に対する研究を行っているが、対象地域とする7地域のうち5地域に関する検討を行った。また、2地域についても既に進めている状況である。今年度までに全ての地域をまとめ、検討することで博士論文として提出することが可能である。本研究の目的は、東アジアという広い視点から韓半島における鉄器文化の成立と展開の様相を明らかにすることである。そのために、韓半島と日本に大きな影響を与えた戦国燕と漢代の鉄器文化についても研究を行い、その上で東アジアにおける鉄器文化の成立と展開についての考察を行う。さらに、鉄・鉄器生産工程についても理解することによって、複合的な観点から鉄を捉えることが可能になる。また、鉄生産に関する研究については、考古学的な観点だけではなく、製鉄実験や金属学的分析などからのアプローチもふまえて考察を行うことにより、研究を進展させる。つまり、考古学的な基礎知識とともに、実験考古学や金属学的などを含めた総合的な研究を行う。平成22年度に行った研究の状況をまとめると以下のとおりである。中国戦国時代を中心とする鉄器研究の状況を整理し、実地調査が必要な資料の集成を行った。また、国内外の資料を対象として調査を行い、戦国燕と漢の鉄器文化に関する基礎資料の収集と観察を試みた。東京大学文学部考古学研究室や韓国・国立中央博物館、中国・撫順博物館などに収蔵されている戦国・漢代の鉄器資料についての調査を実施した。このような調査を通して、戦国・漢代鉄器の形態的な特徴と、脱炭をはじめとした製作技術に関して、新たな認識を得ることができた。さらに、中国・遼寧地域の鉄器については、韓国・初期鉄器時代の鋳造鉄器と比較することにより、編年的な位置付けについて考察を行った。この成果については、平成22年度12月に九州史学会で発表を行った。生産に関する研究については、各々の時期における生産工程別の様相を検討することで、韓半島における鉄器生産の時期的な位置付けについて検討を加えた。また、韓半島南部地域と日本列島における鉄器生産遺跡を比較することで、東アジアにおける鉄器生産に関する研究の現状と今後の課題を把握した。

また、韓半島の初期鉄器生産に関する分析を行った。とくに、鍛冶炉に関する研究を行い、考古学資料に関する分析から北部九州地域の鍛冶炉と比較することで鍛冶技術をめぐる日韓交流について考察した。同時に金属学的分析調査による鉄器生産技術の解析が進められている日本の生産技術と韓国の資料を比較するために、新たに韓国の資料に関する金属学的分析調査を行った。その結果、韓半島南部地域の鉄器と製作技術は北部九州地域に影響を与えるが、製作技術の伝播はある程度限定的であったことを明らかにした。おおむね順調に進展していると評価した理由は、最初に計画した研究対象に対して約80%の地域について検討を行い、地域別の比較分析をしているためである。本研究は東アジアという広い観点から韓半島における鉄器文化の成立と展開を明らかにすることが目的である。そのため、広い範囲に対する研究を行っているが、対象地域とする7地域のうち5地域に関する検討を行った。また、2地域についても既に進めている状況である。今年度までに全ての地域をまとめ、検討することで博士論文として提出することが可能である。
血管内皮機能と指尖容積脈波からみた理想的な全身麻酔法の開発

血管内皮機能の異常は、高血圧症、糖尿病、脂質異常症などの生活習慣病だけでなく、肥満、喫煙、運動不足などによる酸化ストレスが原因で生じ、血管内皮機能が低下した患者では心血管病による死亡率が上昇する。上腕動脈の血管内皮機能で心血管イベントリスクを評価できる。本研究では、中程度侵襲手術の周術期における血管内皮機能を血管充血反応指数(RHI)で評価し、その経過と回復に影響を及ぼす因子を検討した。RHIは手術直後有意に抑制され、術前値への回復には数日を要した。麻酔薬の選択(吸入麻酔、静脈麻酔)は、RHIに影響しなかった。しかし、糖尿病・肥満・高尿酸血症患者では、術後のRHIの回復は遅延した。高血圧や動脈硬化性疾患患者には血管内皮細胞の機能異常が存在し、血管内皮細胞から分泌される一酸化窒素(NO)による血管拡張反応が障害されることが知られている。周術期の心血管系合併症を減少させたり、悪性腫瘍手術において再建組織の血流を良好に維持したりするには、血管内皮機能を維持する全身麻酔薬を選択することが望ましい。一方、周術期において血管内皮機能の変化を検討した報告はみられない。今回われわれは、プロポフォール・レミフェンタニルによる全身麻酔が、周術期の血管内皮機能に及ぼす影響を検討した。3時間前後の歯科・口腔外科手術を予定されたASA PS1-2の患者8名を対象とした。前腕を駆血して血流を遮断し、駆血を解除すると、再開した血流の『ずり応力』によって刺激された血管内皮細胞がNOを産生し、血管充血反応(reactive hyperemia)と呼ばれる急激な末梢血流の増加を引き起こす。この反応を非侵襲的に指尖部で記録し、血管充血反応指数(reactive hyperemia index; RHI)を算出した。RHIの測定は手術前日、手術終了直後、手術翌日、手術後4日目の計4回行った。全身麻酔はプロポフォール、レミフェンタニルを用いてBIS値を40-60とした。患者の平均年齢、体重、BMIはそれぞれ40.1歳、59.5kg、21.7であった。平均RHIは手術前日2.56であった。手術終了直後1.46と著しく低下し、手術翌日2.10、手術後4日目2.92と次第に回復した。しかし、3例では手術後4日経過しても術前値に回復しなかった。プロポフォール・レミフェンタニルによる全身麻酔は、RHIで評価した血管内皮機能を著しく低下させ、術前値の回復には4日前後を要することが明らかになった。これにはNOに対する反応性の低下、または血管内皮細胞からのNO産生自体が低下した可能性が考えられた。3時間前後の歯科・口腔外科手術を予定されたASA PS1-2の患者32名を対象とした。全身麻酔の方法は、P群(レミフェンタニル併用プロポフォール麻酔)またはS群(レミフェンタニル併用セボフルラン麻酔)に無作為に分けた。患者の平均年齢、体重、BMIは両群で差はなかった。平均RHIは手術前日それぞれ2.38/2.12(P群/S群)であった。手術終了直後1.55/1.40と著しく低下し、S群で有意に低かった。手術翌日2.12/2.13、手術後4日目2.66/2.42と次第に回復した。しかし、6/6例では手術後4日経過しても術前値に回復しなかった。中程度侵襲手術の周術期において、プロポフォール、セボフルランはともに血管内皮機能を著しく低下させ、術前値の回復に4日前後を要することが明らかになった。血管内皮機能低下の機序として、NO産生の低下が推測された。近年高血圧症や動脈硬化性疾患を有する歯科患者が増加し、全身麻酔下に口腔外科手術を行う機会が増加している。高血圧症患者は血管内皮細胞の機能の異常を有しており、動脈硬化の発症・進展に重要な役割を果たしている。血管内皮機能異常は生活習慣病や、糖尿病・肥満・喫煙などの心血管病のリスク因子などの酸化ストレスによって起こり、主にNOを介する内皮依存性の血管拡張反応が障害される。全身麻酔薬の選択や心血管リスク因子は、歯科患者の術中・術後の血管内皮機能に影響している可能性がある。本研究では、手術時間が3時間前後の中程度侵襲手術における周術期の血管内皮機能について、その経過と回復に影響を及ぼす因子を検討した。

研究に同意の得られた成人患者31例(男性14例、女性17例、平均年齢47.9±18.2歳)を対象とした。血管充血反応指数(Reactive hyperemia index; RHI)を手術前日(control)、手術終了直後(POD0)、手術翌日(POD1)、手術後4日目(POD4)の計4回測定した。患者を無作為にセボフルラン群(S群)、プロポフォール群(P群)に分けた。全身麻酔は麻薬性鎮痛薬レミフェンタニルを併用し、全例で筋弛緩薬を用いて気管挿管を行った。手術は適切な鎮痛と麻酔深度を得て行った。手術前日のRHIは2.21±0.64であった。POD0でRHIは最低値(1.50±0.28)を示し、以後POD1(2.14±0.68)、POD4(2.58±0.83)と徐々に回復した。全身麻酔薬の選択では、S群とP群でRHIの回復に群間の有意差はなかった。心血管リスク因子の関与では、POD0からPOD4までのRHIの回復は、糖尿病(P = 0.01)およびBMI25以上の肥満(P = 0.0366)で障害されたが、高血圧、脂質異常症、喫煙では障害されなかった。手術前日からPOD4へのRHIの回復では、尿酸値6.0mg/dL以上の高尿酸血症患者でRHIの回復が障害された。血管内皮機能の異常は、高血圧症、糖尿病、脂質異常症などの生活習慣病だけでなく、肥満、喫煙、運動不足などによる酸化ストレスが原因で生じ、血管内皮機能が低下した患者では心血管病による死亡率が上昇する。上腕動脈の血管内皮機能で心血管イベントリスクを評価できる。本研究では、中程度侵襲手術の周術期における血管内皮機能を血管充血反応指数(RHI)で評価し、その経過と回復に影響を及ぼす因子を検討した。RHIは手術直後有意に抑制され、術前値への回復には数日を要した。麻酔薬の選択(吸入麻酔、静脈麻酔)は、RHIに影響しなかった。しかし、糖尿病・肥満・高尿酸血症患者では、術後のRHIの回復は遅延した。研究に参加する症例を安定して確保でき、途中で離脱する症例も少なかった。血管内皮機能の測定が比較的容易で、測定に関するエラーを生じなかった。歯科麻酔学今後も継続して症例を確保する。セボフルランによる吸入麻酔群と、プロポフォールによる静脈麻酔群において血管内皮機能を測定し、比較する。研究に必要な物品が、少し安価に購入できた。今後も継続して症例を確保する。酸素・笑気・セボフルランを用いて全身麻酔を行った場合の血管内皮機能を測定し、プロポフォール・レミフェンタニルを用いた静脈麻酔と比較する。翌年度に必要な消耗品に当てる。
熱プラズマ流動層による廃フロンの分解

フロンのオゾン層破壊による地球環境の悪化が懸念されており、代替フロンの開発とともに使用済み廃フロンの分解、無害化の方法の確立が早急の課題となっている。そこで本研究では、酸化カルシウムまたは炭酸カルシウムを流動粒子として用いた熱プラズマ流動層を利用して廃フロンを分解することを試み、生成した酸性ガスを流動層のカルシウム化合物粒子と反応させ塩素成分およびフッ素成分の回収を行うことを目的とした。熱プラズマ流動層は、有機ハロゲン化合物の分解と生成ガスの回収を連続したプロセスで行えるため、廃フロン等の処理に有効である。まず本研究では有機ハロゲン化合物の中で構造の簡単な塩化メチルを、極めて高温の熱プラズマ中で分解し、生成した酸性ガスを流動層のカルシウム化合物粒子と反応させ塩素成分の回収を行った。流動粒子の物質による塩素成分の回収率、粒子の転化率の違い、反応時間経過に伴う回収率の低下等を、粒子表面の形状、反応速度、反応モデルから検討した。次に熱プラズマ流動層によるフロン12を同様の方法で分解し、生成ガス中に含まれる塩素成分とフッ素成分を、酸化カルシウムまたは炭酸カルシウムの流動粒子と反応させて回収した。2成分を同時に回収する影響を塩化メチルの場合と比較した。その結果、酸化カルシウムと塩酸との反応は、酸化カルシウムとフッ酸との反応より速いので、反応初期では塩素成分の回収率が大きい。しかし、酸化カルシウムの表面を覆った生成物の塩化カルシウム層を拡散する速度は、塩酸よりフッ酸のほうが速いので、反応後期ではフッ素成分の回収率が大きくなる。以上の結果から、熱プラズマ流動層を用いた廃フロンの分解、および塩素成分とフッ素成分の回収を行う方法の基礎的知見を得ることができた。特に本研究では、流動層粒子と、フロンの分解生成物の塩素成分やフッ素成分との反応機構を解明することができた。そこでこの研究では、酸化カルシウムを流動粒子として用いた熱プラズマ流動層を利用して廃フロンを分解することを試み、フロンや酸化カルシウム粒子の供給速度と生成ガスの組成や粒子の分析を行い、分解条件の最適化を見つけるとともにこの分解法の確立を目的とするものである。平成7年度はまず流動層の作成を行った。そしてバッチ式の実験を行った。実験は一種類のハロゲンを含む最も簡単な有機ハロゲン化合物である塩化メチル(CH_3Cl)をフロンと想定し、この分解を行った。その結果、生成した塩化水素ガスは酸化カルシウムによって回収されることを確認した。そして流動粒子の反応状態を今年度購入した熱分析装置で分析し、粒子中にはCaCl_2,CaCo_3が存在していることも確認された。そこで流動粒子に主成分がCaCo_3である石炭石を流動粒子に用いた実験を行った結果、やはり生成物の塩素成分は石炭石によって吸収することができた。これに平行して、熱力学平衡計算を行った。ここでは、CaO,CaCo_3,CaCl_2,CaF_2の各固相、およびこれから発生しうる気相を考慮した。その結果、フロンを分解する場合、発生する酸性ガス(HC1,HF)の濃度は、酸化カルシウムを加えない場合、すなわち流動層を用いずに分解した場合よりも大幅に減少する結果が得られ、この分解法の有効性が示唆された。そして現在は、反応装置を、流動粒子が連続供給できるように改良中である。一方、数値計算については、計算を流動層部とその前にある反応部に分けて計算を行うこととし、反応速度定数のデータの収集をほぼ終了し、データの正当性を検討している段階である。また、流動層部の解析については、1相モデルでの解析はほぼ終了し、一応の結果が得られたが仮定を多く含んでいるので、今後得られた実験結果や反応部の解析結果を考慮して、さらに2相モデルへと発展させていく予定である。

特に本研究では、流動層粒子と、フロンの分解生成物の塩素成分やフッ素成分との反応機構を解明することができた。フロンのオゾン層破壊による地球環境の悪化が懸念されており、代替フロンの開発とともに使用済み廃フロンの分解、無害化の方法の確立が早急の課題となっている。そこで本研究では、酸化カルシウムまたは炭酸カルシウムを流動粒子として用いた熱プラズマ流動層を利用して廃フロンを分解することを試み、生成した酸性ガスを流動層のカルシウム化合物粒子と反応させ塩素成分およびフッ素成分の回収を行うことを目的とした。熱プラズマ流動層は、有機ハロゲン化合物の分解と生成ガスの回収を連続したプロセスで行えるため、廃フロン等の処理に有効である。まず本研究では有機ハロゲン化合物の中で構造の簡単な塩化メチルを、極めて高温の熱プラズマ中で分解し、生成した酸性ガスを流動層のカルシウム化合物粒子と反応させ塩素成分の回収を行った。流動粒子の物質による塩素成分の回収率、粒子の転化率の違い、反応時間経過に伴う回収率の低下等を、粒子表面の形状、反応速度、反応モデルから検討した。次に熱プラズマ流動層によるフロン12を同様の方法で分解し、生成ガス中に含まれる塩素成分とフッ素成分を、酸化カルシウムまたは炭酸カルシウムの流動粒子と反応させて回収した。2成分を同時に回収する影響を塩化メチルの場合と比較した。その結果、酸化カルシウムと塩酸との反応は、酸化カルシウムとフッ酸との反応より速いので、反応初期では塩素成分の回収率が大きい。しかし、酸化カルシウムの表面を覆った生成物の塩化カルシウム層を拡散する速度は、塩酸よりフッ酸のほうが速いので、反応後期ではフッ素成分の回収率が大きくなる。以上の結果から、熱プラズマ流動層を用いた廃フロンの分解、および塩素成分とフッ素成分の回収を行う方法の基礎的知見を得ることができた。
グローバル・ニッチトップ（GNT）企業の企業横断的育成モデルの構築に関する研究

本研究では、日本の中小・中堅の製造企業を主な対象に、彼らがグローバル・ニッチトップ(GNT)企業へと成長するための経営モデルの構築をめざしてきた。これまで我々は、国際的に高い地位を確立しているGNT企業の研究を行ってきた。独自商品開発や顧客密着型サービス力の構築などが彼らの重要な成功要因であったが、彼らはさらに周辺技術を持った企業や顧客企業との協力も積極的に進めている。そこで我々は内外のGNT企業の研究を進めながら、1GNT企業の成長モデルをより精緻化、2これからGNT企業へと脱皮しようとしている企業に対する経営のモデル化、3GNT企業が外部組織との横断的な協力関係を深化させることによる新たな経営モデルの構築、という3つのテーマを念頭に、発展段階に応じたGNT企業の育成モデルの構築をめざしてきた。平成30年度は、最新の個別事例調査を踏まえて、業種・地域横断的な分析を行い、GNT企業への総合的支援モデルを類型化した。可能な限り、企業関係者や研究会で追加訪問や調査を実施し、最新の動向をふまえ、分析・情報収集に努め、GNT企業の育成モデルの構築をめざした。これまでの企業調査や金融機関の調査から得られた情報の整理・分析と、それをふまえて追加調査を実施し、研究イノベーション学会(研究・イノベーション学会第33回年次学術大会)や日本ベンチャー学会(日本ベンチャー学会第21回全国大会)にて発表を通じて情報発信を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、日本の中小・中堅の製造企業を主な対象に、彼らがグローバル・ニッチトップ(GNT)企業へと成長するための経営モデルの構築を目指している。これまでわれわれは、国際的に高い地位を確立しているGNT企業の研究を行ってきた。独自製品開発や顧客密着型サービスの構築などが彼らの重要な成功要因であったが、彼らはさらに周辺技術をもった企業や顧客企業との協力も積極的に進めている。そこで2016年度では、1自社内の経営資源に左右されない国際的にみても起業家精神的な戦略、2日本の良い点を残しながらの移植可能なドイツ企業の経営戦略を探り、先行事例にもとづき企業が金融機関と地元経済を支えるために、技術・金融支援・雇用のあるべき姿としての支援体制をビジョナリーな観点から検討した。試験的な調査は欧州地域を中心に進めてきたが学会での関係機関と共同によるドイツ・セッションを企画・実施することができ、各研究機関の研究者からの情報交換を効果的に進めることができた。2016年度の研究発表では欧州事例だけではなくアジア企業の事例発表も行い、各研究機関の研究者からの情報交換を効果的にすすめることができたため。本研究では、日本の中小・中堅の製造企業を主な対象に、彼らがグローバル・ニッチトップ(GNT)企業へと成長するための経営モデルの構築を目指す。独自商品開発や顧客密着型サービス力の構築などが彼らの重要な成功要因であったが、彼らはさらに周辺技術を持った企業や顧客企業との協力・関係づくりにも積極的に努力している。横断的な協力関係の強化による、GNT企業の新たな成功モデルの構築では、「横断的」を企業が自社内の経営資源のみに依存するのではなく、1周辺技術を持った企業(顧客企業の場合もある)、2大学や政府などの研究機関、3金融機関や経営支援機構などと関係を構築することを意味すると定義し、調査・確認を進めてきた。その三つの柱のもと、1については、関係構築をより戦略的に進める企業が増えてきており、GNT予備軍の企業、2についてはドイツ以外の欧州企業の調査を加え、3については、企業が金融機関や産業技術センターとの関係構築で抱える課題を検討してきた。以上のことから、2017年度は、横断的な協力関係の強化によるGNT企業の新たな成功モデルの構築にむけ、以下の4点について実施した。1これまで調査してきた国際的に高い地位を確立しているGNT企業やGNT予備軍の調査、2周辺技術を持った企業であるGNT予備軍の調査、3アジア太平洋市場で強みを発揮する欧州企業ならびにアジア企業、GNT企業にかかわりのある金融機関や技術センターなど関係支援機関への調査・分析、4データベースの構築にむけた情報収集と政府研究機関や大学有識者など各関係者との情報共有・情報発信につとめた。2017年度では、アジア太平洋市場を背景とした日系企業も含むアジア企業、金融機関や政府機関などへの調査・分析を行ってきたが、企業ならびに金融機関の調査では調査対象の訪問日程の調整が難航し調査数を確保することが難しかったため。

平成30年度は、最新の個別事例調査を踏まえて、業種・地域横断的な分析を行い、GNT企業への総合的支援モデルを類型化した。可能な限り、企業関係者や研究会で追加訪問や調査を実施し、最新の動向をふまえ、分析・情報収集に努め、GNT企業の育成モデルの構築をめざした。これまでの企業調査や金融機関の調査から得られた情報の整理・分析と、それをふまえて追加調査を実施し、研究イノベーション学会(研究・イノベーション学会第33回年次学術大会)や日本ベンチャー学会(日本ベンチャー学会第21回全国大会)にて発表を通じて情報発信を行った。今年度の調査をもとに、横断的な協力関係の強化によるGNT企業の新たな成功モデルの構築を目指し、商工会議所・金融機関・産業技術センター・大学・研究機関の産学官連携を調査対象に入れながら、予定している国・地域の対応箇所で訪問先を2016(H28)度よりも増やし比較検討しながら、横断的な関係作りのあり方について、研究分担者とともに調査をすすめる。2018年度には若干の不足分の金融機関・企業など追加調査を行いながら、学会などを通じた情報発信・共有につとめる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
アフリカ薬草抽出物の抗腫瘍細胞作用

アフリカの伝統医薬に用いられる薬草抽出物に抗ATL細胞効果を示すものを見出した。この抽出物は、HTLV-1感染細胞には細胞障害性を示したが、健康人由来の末梢リンパ球には細胞障害性を示さずSelective Index(SI)は、> 1000倍以上であった。抗ATL細胞活性物質を同定したところ、toosendaninであり、2つの異性体が混在していることが判明した。最終的には、この抽出物で処理したHTLV-1感染リンパ球はアポトーシスを起こした。成人T細胞白血病(Adult T-cell Leukemia: ATL)は,これまでの化学療法剤がほとんど効果がなく、治療を行うと却って病態が悪化することもあり、新たな治療薬の開発が切望されている。アフリカで伝統医薬として使用されている各種植物抽出物でATL細胞に効果を示す抽出物のスクリーニングを行ったところ、ATL細胞に対し50%増殖抑制値は0.3032.79μg/mlの範囲であった。一方、健常人の末梢血リンパ球に対しては545>1000μg/mlであり、Selective Index (SI)は>1000倍以上であった。この抗ATL細胞活性を指標にして、液相液相分配、シリカゲルクロマトグラフィー、逆クロマトグラフィー等々で抗ATL細胞活性分画を精製し、最後にHPLCで分画したところ10番目と12番目の分画に強い抗ATL細胞活性を認めた。この2つのピークをそれぞれ再度HPLCで分画したが、どちらのピークからも結果的に2つの活性ピークが生じた。この分画をNMRで分析した結果、抗ATL細胞活性物質はtoosendaninであり、異性体である12-acetoxyamoorastatinと29-deacetylsendaninの双方が混在していることが判明した。今後、精製したtoosendaninを用いて作用機序の解明やATL細胞のみならず他の上皮性腫瘍細胞、薬剤耐性腫瘍細胞に対する効果を検討する。前年度までに、アフリカの伝統医薬の抗ATL細胞活性物質はtoosendaninであり、2つの異性体、12-acetoxyamnnrastainと29-deacetylsendaninの双方が混在していることが判明した。今回、さらに、抽出物と精製したtoosendaninを用いてその抗ATL細胞活性を比較したところ、抽出物で処理した場合と精製したtoosendaninで処理した場合ではアポトシスの起こり方に差があることが判明した。すなわち、cleaved caspase-3を指標にしてアポトーシスを評価すると、抽出物で処理した細胞で早期にアポトーシスが誘導され、抽出部の中には、toosendanin以外にも抗ATL細胞活性を増強する物質があることが示唆されたが、その物質の特定はできなかった。HTLV-1キャリアより末梢リンパ球を採取し、精製したtoosendaninの各濃度でリンパ球を処理してその生存率を調べたところ、S1T細胞は生存できない100nMの濃度でも約20%のリンパ球は生存できることが判明した。長期間の培養でHTLV-1陽性細胞が死滅し、HTLV-1非感染リンパ球のレスキューを試みたが、充分な結果を得ることはできなかった。
不確実性を伴う地層内の流体挙動解析に基づいた地中貯留二酸化炭素の安定性予測

不確実性の高いCO_2地中貯留では、観測データを基に地層の物性を推定するヒストリー・マッチングが重要な役割を果たすと考えらえる。しかし、浸透率のように空間的に不均質な分布を有する物性に関して、分割された各グリッドに対する値を全て未知パラメータとすれば、数千から数百万という極めて高次元で不良設定性の最適化問題に帰着してしまう。これを解決するための実効的なアプローチの構築に取り組んだ。次元数を削減するための方策として、正規直交基底関数(ルジャンドル多項式、離散コサイン関数、Walsh関数)の線形和によって空間的な分布を表現することを考え、以下のような計算例によってその妥当性を検証した。まず、地球統計学的に発生させた空間的分布をグリッド数と同じだけのWalsh関数によって分解し、各基底関数に対する係数の絶対値が大きいものから順に少数取り出した。取り出されたWalsh関数とその係数を用いて分布を復元すると、グリッド数よりもはるかに少ないパラメータ数で元の空間的分布を高精度に近似できた。さらに、基底関数の次数が低いほど、分布への影響が大きい傾向が認められた。この知見をもとに、次数の低いものから数十程度の基底関数をあらかじめ選択し、観測データと一致するよう、それらに対する係数を最適化するというヒストリー・マッチングの方法を提案した。はじめに、シミュレーションによって擬似観測データを作成し、これと一致するような解を求める問題を試行した。最適解を求めるアルゴリズムには、昨年度の研究で開発した繰り返しラテン超方格法を用いた。この結果、擬似データを作成するのに用いた浸透率の分布と、ヒストリー・マッチングによって得られた分布がよく一致したことから、本手法が有効であることが確認された。さらに、本邦で行われたCO_2地中貯留の実証試験で得られた実観測データに対して本手法を適用し、実際的な有効性を示した。当初の計画では不均質性までは考慮せず、均質媒体で数十次元程度のヒストリー・マッチングを想定していた。しかし、実際のCO2地中貯留プロジェクトにおいて浸透率などの不均質性がCO2の流れに大きく影響を及ぼすとの報告が多数あり、本研究では不均質性をヒストリー・マッチングで如何に取り扱うかを併せて議論した。開発した手法によって、本来であれば数万次元の問題を数十次元にまで次元を削減し、少ない関数評価回数で最適化を行っても、観測データをよく再現する良好な解が得られたことから、当初の計画以上に研究が進展したと言える。本研究で開発した手法はCO_2地中貯留のみならず、石油や天然ガスなどの地下流体資源開発にも有効に適用できる。しかし、不確実性の高いCO_2地中貯留と比べると、事前情報が十分にあることから、ある程度の推定がなされている状態でヒストリー・マッチングを実行する必要がある。この場合、本研究で開発した手法をそのまま適用するのではなく、既知の情報との整合性を保てるような手法に拡張することが要求される。この指針に沿って研究を進めることが、本研究で開発した手法の有用性をより広めることにつながると考えている。CO_2地中貯留の実施に際しては、圧入したCO_2が長期に亘り安定的に地中に留まるかについての検討が重要である。しかし、広範な貯留層の物性を把握することは事実上不可能であり、その不確実性を考慮した数理的アプローチが必要である。このような観点から、本年度は次の2点から解析を試みた。一つは地層内流動モデルの簡易化である。領域分割による数値シミュレーションでは膨大な計算時間を要するため、リスク評価などにおけるモンテカルロ計算には不向きである。そこで、流動モデルを簡易化し、現実的な時間制約での評価を可能にするのが狙いである。筆者らは、貯留層と上部にある低浸透率のキャップロックの2層システムにおけるCO_2の流れをモデル化した(Goda and Sato, 2011)。ただし、現段階では多くの仮定に基づいて定式化を行っており、それらの仮定を取り払う工夫が求められる。もう一つは最適化手法の開発である。貯留層物性に対する不確実性の低減には、実際に坑井で観測される圧力のプロファイルや、観測井へのCO_2到達日時などのデータに合致するよう、各パラメータの推定値を修正する必要がある。これは、入力パラメータを変数とする関数と、観測データとのずれを最小化する、最適化問題に帰着する。このような問題に対応するため、ラテン超方格法という統計学的サンプリング法を応用した多点探索法による大局的最適化手法を開発した。対象とするパラメータ空間における最適解の存在確率を分布で表し、毎ステップで計算される関数値からその分布を更新し、徐々に収束させる、という手法である。ベンチマーク関数の最小化問題では、広く用いられている粒子群最適化法よりも良好な解を求め、本手法の有効性が確認された。更に、CO_2地中貯留において可動CO_2の割合を小さくするような坑井配置を求める問題に適用し、工学的な応用にも本手法が適していることが分かった。

次元数を削減するための方策として、正規直交基底関数(ルジャンドル多項式、離散コサイン関数、Walsh関数)の線形和によって空間的な分布を表現することを考え、以下のような計算例によってその妥当性を検証した。まず、地球統計学的に発生させた空間的分布をグリッド数と同じだけのWalsh関数によって分解し、各基底関数に対する係数の絶対値が大きいものから順に少数取り出した。取り出されたWalsh関数とその係数を用いて分布を復元すると、グリッド数よりもはるかに少ないパラメータ数で元の空間的分布を高精度に近似できた。さらに、基底関数の次数が低いほど、分布への影響が大きい傾向が認められた。この知見をもとに、次数の低いものから数十程度の基底関数をあらかじめ選択し、観測データと一致するよう、それらに対する係数を最適化するというヒストリー・マッチングの方法を提案した。はじめに、シミュレーションによって擬似観測データを作成し、これと一致するような解を求める問題を試行した。最適解を求めるアルゴリズムには、昨年度の研究で開発した繰り返しラテン超方格法を用いた。この結果、擬似データを作成するのに用いた浸透率の分布と、ヒストリー・マッチングによって得られた分布がよく一致したことから、本手法が有効であることが確認された。さらに、本邦で行われたCO_2地中貯留の実証試験で得られた実観測データに対して本手法を適用し、実際的な有効性を示した。当初の計画では不均質性までは考慮せず、均質媒体で数十次元程度のヒストリー・マッチングを想定していた。しかし、実際のCO2地中貯留プロジェクトにおいて浸透率などの不均質性がCO2の流れに大きく影響を及ぼすとの報告が多数あり、本研究では不均質性をヒストリー・マッチングで如何に取り扱うかを併せて議論した。開発した手法によって、本来であれば数万次元の問題を数十次元にまで次元を削減し、少ない関数評価回数で最適化を行っても、観測データをよく再現する良好な解が得られたことから、当初の計画以上に研究が進展したと言える。本研究で開発した手法はCO_2地中貯留のみならず、石油や天然ガスなどの地下流体資源開発にも有効に適用できる。しかし、不確実性の高いCO_2地中貯留と比べると、事前情報が十分にあることから、ある程度の推定がなされている状態でヒストリー・マッチングを実行する必要がある。この場合、本研究で開発した手法をそのまま適用するのではなく、既知の情報との整合性を保てるような手法に拡張することが要求される。この指針に沿って研究を進めることが、本研究で開発した手法の有用性をより広めることにつながると考えている。
自動車用タイヤ長寿命化を目指したスチールコードの耐圧縮性改善

平成12年度には,スチールコードの圧縮疲労破損は屈曲疲労破損の形態と同じであることがわかった.これは,スチールコードの座屈強度が低く,容易に屈曲してしまうことから考えても妥当なものと考えられる.そこで,13年度は,東京製綱で作成された構成が異なる4種類のスチールコードを用いた屈曲疲労試験を行い,その破損形態や疲労寿命とコード構成の関係を調べた.その後,それらの現象を説明する力学モデルを提案し,耐久性の高いスチールコードの構成について検討した.(1)屈曲疲労試験スチールコードの素線径を一定にして,コード構成を1×12,1×12+Er,3+9および4×3とした試料の屈曲疲労試験を実施した.その結果,疲労寿命は3+9で最も長く,次いで1×12,1+12+Wr,4×3であった.破損形態を観察したところ,疲労破損は全てコードの外周側から発生し,スチールワイヤどうしの接触に基づく摩耗やフレツチング疲労ではないことがわかった.1×12+WrのWrはWrの撚りピッチに依存した間隔で破断し,それにともなって1×12の外周部のワイヤも破断していた.このことから,Wrは疲労寿命に対して悪影響を持つことがわかった.また,ワイヤ径は各構成において同一であることから,生じる曲げ応力は同一である.このことから,構成に伴う疲労寿命の差は,ワイヤ間の干渉に伴って発生するワイヤ軸方向応力が関係すると考えられる.(2)力学解析そこで,各ワイヤに生じる軸方向応力について考察し,疲労破損の傾向を説明する力学モデルについて検討した.各ワイヤが接触した状態で屈曲すると,ワイヤ間には軸方向に相対変位が生じて擦れる.しかし,疲労試験後の観察ではワイヤ間には大きく擦れた痕跡はなかった.そこで,ワイヤ間の相対変位は擦れとして生じず,ワイヤ間は密着した状態で互いに軸方向力を及ぼしあっていると仮定した.各ワイヤにはこの軸方向力と屈曲に伴って生じる曲げ応力の和が作用する.この仮定に基づいた力学モデルを提案し,1×12,3+9,および4×3の各構成に対して軸方向力を算出した.その結果,軸方向力は4×3で最も高く,次いで1×12,3+9の順であることがわかった.この順序は,前述した疲労寿命の順序と同一であり,本モデルの妥当性を示すものと考えられる.したがって,今後は,本力学モデルを用いて耐久性の高いタイヤ用スチールコードの構成を検討できるものと考えられる.平成12年度には,スチールコードの圧縮疲労破損は屈曲疲労破損の形態と同じであることがわかった.これは,スチールコードの座屈強度が低く,容易に屈曲してしまうことから考えても妥当なものと考えられる.そこで,13年度は,東京製綱で作成された構成が異なる4種類のスチールコードを用いた屈曲疲労試験を行い,その破損形態や疲労寿命とコード構成の関係を調べた.その後,それらの現象を説明する力学モデルを提案し,耐久性の高いスチールコードの構成について検討した.(1)屈曲疲労試験スチールコードの素線径を一定にして,コード構成を1×12,1×12+Er,3+9および4×3とした試料の屈曲疲労試験を実施した.その結果,疲労寿命は3+9で最も長く,次いで1×12,1+12+Wr,4×3であった.破損形態を観察したところ,疲労破損は全てコードの外周側から発生し,スチールワイヤどうしの接触に基づく摩耗やフレツチング疲労ではないことがわかった.1×12+WrのWrはWrの撚りピッチに依存した間隔で破断し,それにともなって1×12の外周部のワイヤも破断していた.このことから,Wrは疲労寿命に対して悪影響を持つことがわかった.また,ワイヤ径は各構成において同一であることから,生じる曲げ応力は同一である.このことから,構成に伴う疲労寿命の差は,ワイヤ間の干渉に伴って発生するワイヤ軸方向応力が関係すると考えられる.(2)力学解析そこで,各ワイヤに生じる軸方向応力について考察し,疲労破損の傾向を説明する力学モデルについて検討した.各ワイヤが接触した状態で屈曲すると,ワイヤ間には軸方向に相対変位が生じて擦れる.しかし,疲労試験後の観察ではワイヤ間には大きく擦れた痕跡はなかった.そこで,ワイヤ間の相対変位は擦れとして生じず,ワイヤ間は密着した状態で互いに軸方向力を及ぼしあっていると仮定した.各ワイヤにはこの軸方向力と屈曲に伴って生じる曲げ応力の和が作用する.この仮定に基づいた力学モデルを提案し,1×12,3+9,および4×3の各構成に対して軸方向力を算出した.その結果,軸方向力は4×3で最も高く,次いで1×12,3+9の順であることがわかった.この順序は,前述した疲労寿命の順序と同一であり,本モデルの妥当性を示すものと考えられる.したがって,今後は,本力学モデルを用いて耐久性の高いタイヤ用スチールコードの構成を検討できるものと考えられる.1.スチールコードの圧縮剛性スチールコードは,それ自身が撚ったスチールファイバとゴムの複合材料になっている.このスチールコードの圧縮剛性をFEM解析によって計算した.その結果,圧縮剛性にはワイヤのみの剛性だけでなく,コード中心部に位置するゴムも大きく影響することがわかった.つぎに,このスチールコードの力学モデルについて検討した.そして,スチールコードの変形は以下の3条件を満たしながら生じるが分かった.

(1)スチールワイヤ長さ,コード長さ,およびワイヤピッチ円円周長さの間に成立するピタゴラスの定理.(2)コード中心部ゴムの非圧縮性.(3)ワイヤの弾性変形.これらの条件を連立させて解くと,コード剛性が算出できる.2.スチールコードとゴムの複合材料の圧縮疲労タイヤにはこのスチールコードがゴム中に挿入されて複合材料板として使用されている.そこで,横浜ゴムにてその複合材料板の圧縮疲労試験を実施し,その破損試料を観察した.その結果,破損発生位置はスチールワイヤが座屈した領域であり,スチールワイヤはワイヤ軸に直角に疲労破壊していることが分かった.3.スチールコードの屈曲疲労試験東京製綱で作製したスチールコード1本をゴム中に挿入した試料の屈曲疲労試験を行った.その結果,その破損は2.の実験で生じた形態と類似のものであった.以上の結果から,スチールコードとゴムからなる複合材料板の破損は座屈によって生じるが,直接の破壊機構は,屈曲疲労であることがわかった.今後は,スチールコードとゴムの複合材料板としての座屈強度がどのような幾何学因子の影響を受けているのかを力学的に解明することが重要となる.前年度の結果から,スチールコードの圧縮疲労破損は屈曲疲労破損の形態と同じであることがわかった.これは,スチールコードの座屈強度が低く,容易に屈曲してしまうことから考えても妥当なものと考えられる.そこで,本年度は,東京製鋼で作成された構成が異なる4種類のスチールコードを用いた屈曲疲労試験を行い,その破損形態や疲労寿命とコード構成の関係を調べた.その後,それらの現象を説明する力学モデルを提案し,耐久性の高いスチールコードの構成について検討した.(1)屈曲疲労試験スチールコードの素線径を一定にして,コード構成を1×12,1×12+Er,3+9および4×3とした試料の屈曲疲労試験を実施した.その結果,疲労寿命は3+9で最も長く,次いで1×12,1+12+Wr,4×3であった.破損形態を観察したところ,疲労破損は全てコードの外周側から発生し,スチールワイヤどうしの接触に基づく摩耗やフレッチング疲労ではないことがわかった.1×12+WrのWrはWrの撚りピッチに依存した間隔で破断し,それにともなって1×12の外周部のワイヤも破断していた.このことから,Wrは疲労寿命に対して悪影響を持つことがわかった.また,ワイヤ径は各構成において同一であることから,生じる曲げ応力は同一である.このことから,構成に伴う疲労寿命の差は,ワイヤ間の干渉に伴って発生するワイヤ軸方向応力が関係すると考えられる.(2)力学解析そこで,各ワイヤに生じる軸方向応力について考察し,疲労破損の傾向を説明する力学モデルについて検討した.各ワイヤが接触した状態で屈曲すると,ワイヤ間には軸方向に相対変位が生じて擦れる.しかし,疲労試験後の観察ではワイヤ間には大きく擦れた痕跡はなかった.そこで,ワイヤ間の相対変位は擦れとして生じず,ワイヤ間は密着した状態で互いに軸方向力を及ぼしあっていると仮定した.各ワイヤにはこの軸方向力と屈曲に伴って生じる曲げ応力の和が作用する.この仮定に基づいた力学モデルを提案し,1×12,3+9,および4×3の各構成に対して軸方向力を算出した.その結果,軸方向力は4×3で最も高く,次いで1×12,3+9の順であることがわかった.この順序は,前述した疲労寿命の順序と同一であり,本モデルの妥当性を示すものと考えられる.
植物根域における養分の動態と土壌微生物バイオマス

土壌微生物バイオマス(バイオマス)は、窒素(N)、リン(P)、硫黄(S)などの養分プールとして知られている。これら養分の植物への供給は、主にバイオマスの代謝回転を通じて行われると考えられているが、その実態は必ずしも明らかでない。特に植物根域におけるバイオマス形成に及ぼす植物の役割やバイオマスからの植物への養分移動に関する実証的なデータは著しく乏しい。そこで本研究は、1)植物根から放出される光合成産物がどの程度バイオマス形成に利用されるか,2)バイオマスのN, P, S要求量や、バイオマス中のN, P, Sが植物にどの程度利用されるか。3)植物根域におけるPの移動性にバイオマスがどの程度寄与しうるかについて検討した。その結果、1.シコクビエに同化された^<14>CO_2の約0.5%がバイオマス中に^<14>C化合物として取り込まれ、植物根域におけるバイオマスの形成に,植物根から分泌される^<14>C化合物が利用されることが実証された(日本土壊肥料学会講演要旨集,46,32,2000)。2.マサ土における微生物バイオマス中の限界N, P, S濃度は各々、85,62,11mg g^<-1>バイオマスであり、バイオマス形成に必要な最小限の可給態N, P, S量は各々、185,38,22mg kg^<-1>土壌と推定された。また、植物がバイオマス中のNを利用しうることがバイオマスに取り込ませた^<15>Nの利用によって明らかになった。しかし20-40mgN/kg土壌以下の低N濃度では、植物と微生物間で養分競合が生じることが推察された。さらにバイオマスPのみかけの代謝回転速度は、グルコース、ライグラス添加で各々、約37,42日とバイオマス炭素(82,95日)の2倍以上と速いことが明らかとなった(Soil Biol. & Biochem.,32,845-852,2000,Biol. Fertil. Soils,32,310-317,2000,Food security and sustainability of agro-ecosystems through basicand applied research (W.J.Horst et al. Eds.)Kluwer Academic Publishers, 622-623,2001,Soil Biol. & Biochem., in press)。3.土壌中におけるPの移動が、バイオマス形成に伴って促進されることが、改良ポット(植物根域から数ミリ毎に土壌を採取できる)への^<32>Pの利用によって明らかになった。植物根域におけるバイオマス形成に及ぼす植物の役割やバイオマスからの植物への養分移動に関する実証的なデータは著しく乏しい。