hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
種々の単位胞サイズを持つ金属間化合物のヒューム・ロザリー型相安定化機構の研究

研究代表者は第一原理バンド計算法の一つであるFLAPW法の特徴を活かしてFLAPW-Fourier法を開発し,金属間化合物のFermi直径とFermi準位に生成する擬ギャップの成因に預かる格子面群を抽出する画期的な手法を開発してきた。本研究はこの手法を使って、1原子あたりの電子濃度e/aに依存するHume-Rothery型相安定化機構の本質を追求する.具体的には、市販のWIEN2k-FLAPWパッケージを用いてFLAPW-Fourier法を実行し,巨大単位胞を持つ近似結晶群から周期律表の元素まで空間群,単位胞サイズが異なる金属間化合物について1原子あたりの電子濃度e/aとフェルミ準位で干渉する格子面群を決定し,平均の価電子数の概念及びHume-Rothery型相安定化機構の有効性を明らかにする.平成23年度の研究成果は以下の通りである。1.単位胞に160個の原子を含む複雑系としてRT型Al-Mg-Zn及びAl-Li-Cu1/1-1/1-1/1近似結晶及び遷移金属を含むMI型Al-Mn, Al-Re, Al-Re-Si, Al-Cu-Fe-Si, Al-Cu-Ru-Si1/1-1/1-1/1近似結晶について、FLAPW-Fourier解析を実行した.その結果、RT-, MI-型近似結晶に共通にFermi直径は50であり、さらにFermi準位上の電子はG2=50に相当する格子面群と干渉を起こして擬ギャップを形成していることを実証し,Hume-Rothery型相安定化機構が成り立っていることを示した。2.単位胞内原子数=26, 58の複雑系金属間化合物に対しても同様な解析を実行し、フェルミ準位の電子が干渉する格子面群と電子のFermi直径を求め、Hume-Rothery電子濃度則が成り立つことを証明した。平成23年度には、単位胞内に138から160個の原子を含むマッカイ正20面体(MI)型及び菱形30面体(RT)型近似結晶を扱い、その擬ギャップ成因機構を電子の干渉効果で解析し、Hume-Rothery型相安定化機構が支配していることを証明した.また、その他の種々の単位胞を持つ金属間化合物群についてもFLAPW-Fourier解析を進め、これらの金属間化合物のe/aの決定とその組成依存性からMn, Feなど代表的な遷移金属元素のe/a値を求めた。平成24年度は、周期律表の周期4に属するKからCuまでの11個の元素についてそのe/aを決定した.この際、遷移金属元素のe/aを精度高く決定する数学的手法として4面体法と重心法を確立した.この手法を活かして、これらの元素とAlなどの多価金属元素で得られる46個の金属間化合物についてe/aの決定と遍歴電子の干渉条件を調べた.この中には、最小2個から最大336個までの単位胞サイズが幅広く異なる系が含まれた.単位胞に含まれる原子数が20以上の系において、擬ギャップが見つかり、その成因を遍歴電子の干渉効果で解析し、Hume-Rothery型相安定化機構の成立を結論した.その成果はPhil.Mag.に掲載されることとなった.1/1-1/1-1/1近似結晶は原子クラスターで3つのグループに分類されている.平成23年度にはマッカイ正20面体(MI)型及び菱形30面体(RT)型近似結晶を、平成24年度にはTsai型近似結晶Zn6ScとCd6Caを解析した.そして、それぞれに存在する干渉条件を導き出し、これが3グループに共通であることを発見し、同一のHume-Rothery型相安定化機構が成り立っていることを示すことが出来た.以上のように、2年経過した時点で、研究の目的は順調に達成されていると判断した.
遺伝性脊髄小脳失調症の新しいポリグルタミン病遺伝子のクローニング

遺伝子未同定の遺伝性脊髄小脳変性症患者のリンパ球をポリグルタミン鎖を強く認識するモノクローナル抗体(1C2抗体)を用いてWestern blotを行い、新規ポリグルタミン蛋白の有無を検討し、1例のリンパ球から分子量約50kDaの新規のポリグルタミン蛋白を発見した。この50kDaの蛋白はTATA結合蛋白(TBP)に対する抗体と反応し、またPCRにてTBP遺伝子のCAG部分が伸長していたことから、新規のポリグルタミン蛋白と思われた。TBP遺伝子のCAGリピート数を当科遺伝子バンクの小脳症状、パーキンソニズム、舞踏病等の不随意運動を有する症例317例、健常者58例にて検討した。正常者のCAGリピート数は29-42であった。一方遺伝性神経疾患を持つ患者群からは43-55リピートを持つアレルが7家系11名に認められた。43リピート以上のアレルをもつ患者臨床像は比較的均一で、発症年齢(平均発症年齢31.8歳)とCAGリピート数は強い負の相関関係が認められ,神経症状は痴呆,小脳症状,錐体外路症状(パーキンソニズム,ジストニア、コレア),腱反射亢進であった。家系構成員のTATA結合蛋白遺伝子中のCAG/CAA多型を検討したところ、発症者は必ず病的アレルのheterozygoteであり、正常者は正常アレルのhomozygoteあるいはheterozygoteであったことから、遺伝形式は常染色体優性遺伝と結論した。剖検脳の免疫組織化学的検討では1C2抗体および抗ユビキチン抗体にて陽性の核内凝集体を認めた。以上の結果より、我々が見出した7家系は、ひとつの疾患単位を形成しており、ポリグルタミン病の範疇に入るものと考えた。
脂質分子協奏作用によるリポソームのトポロジー変換に基づく物質輸送・放出系の創成

我々は生体膜のモデルとしてリポソームを用いて、その分裂、融合、穿孔、小胞の多重膜化などの劇的なトポロジー変換の分子メカニズムを明らかにし、その機構を利用して、柔軟なる構造安定性と高機能性の制御能をもつ薬物輸送系の創成を試みた。1、両親媒性ペプチドによるリポソームの多重膜化。膜小胞の一時的穿孔や融合はへモアグルチニン(HA)やメリチン由来の両親媒性ペプチドでも起こることが報告されている。そこで両親媒性のペプチドE5とK5(HAのN端の20アミノ酸残基のアナログ)を合成した。その結果、これら全てのペプチドは1枚膜のリポソームを多重膜化する活性を持つことが分かった。まず、輝度が著しく上昇した部位がそのリポソーム上に現れ、周囲の膜が協奏的に巻き込まれるようにしてリポソームが縮小してゆき、最終的に輝度の高い多重膜ののリポソームに変化した。多重膜巨大リポソームは薬物の安定な輸送には不可欠であるが、両親媒性ペプチドを使用する今回の戦略は極めて有力である。2、リポソームの表裏反転。リポソームの場合は脂質組成を自由に変えることが可能なので、プラス電荷を持つ脂質を組み込んだリポソームを調製して、界面活性剤の影響を調べた。界面活性剤の方もプラス電荷を持つものを用いた場合は、一時的にリポソームが裂けて表側と裏側が反転し、再び閉じて球になる。しばらくするとまた表裏反転を起こし、元の表裏を持つ小胞にもどる。この過程を繰り返しながら縮小していった。この場合は脂質二重層膜の外側層からのみ脂質分子が取り除かれて、内側層に比べて外側層の面積が不足してリポソーム膜の曲率が反転するためだと考えられる。内部リポソーム中の貴重な薬剤を外部リポソームで保護しながら、必要時に内部リポソームを放出する新しい輸送系への発展が期待される。我々は生体膜のモデルとしてリポソームを用いて、そのトポロジー変換の分子メカニズムを明らかにし、その機構を利用して、安定性と高機能性をもつ薬物輸送系の創成を試みている。1,リポソームからの持続的薬物放出リポソームは形態変化を起こしても表面積は一定である。しかしながら界面舌性剤をリポソームに作用させると、リポソームは球形を維持しながらその大きさを徐々に減少させることがわかった。次に、この持続的縮小の過程をより詳しく観察したところ、緊張期と、揺動期の2つの状態を交互に転移しながら縮小していくことがわかった。これらの現象を説明するために、以下のようなモデルを提唱した。リポソームの表面積は界面活性剤の作用を受け、常に表面積に比例した速度で減少する。実際の表面積が、その体積に対応する球体の表面積より小さくなれば、膜が張った状態になる。この張力が高まり、ある一定の値を超えると膜に穴が開き、内部の水を放出して体積を減少させる。この時点で、膜の張力は減少し、膜が激しく揺らぐ状態が生じる。この系は持続的薬物放出系としての可能性を持つ。2,リポソームの内部小胞の直接放出上記のモデルを支持する現象が、内部に別の小型リポソームが入っているようなリポソームで頻繁に見られた。外側のリポソームの膜が揺動期に入ると内部のリポソームが外に直接放出された。内部小胞が、外側のリポソームと膜融合の過程を経ずに、直接放出されることは極めて新規な現象である。このような小胞放出過程は、エキソサイトーシスとは全く異なった挙動であり、細胞生物学等との関連においても注目すべき膜の特質である。

この場合は脂質二重層膜の外側層からのみ脂質分子が取り除かれて、内側層に比べて外側層の面積が不足してリポソーム膜の曲率が反転するためだと考えられる。内部リポソーム中の貴重な薬剤を外部リポソームで保護しながら、必要時に内部リポソームを放出する新しい輸送系への発展が期待される。
アロ抗原反応性T細胞の免疫寛容誘導とその免疫学的及び細胞生物学的機構の解析

移植免疫や自己免疫において最も重要な役割を果たしているヘルパー型T細胞の活性化機構が最近急速に解明されてきた。しかしながらその制御を目指すためにはヘルパー型T細胞の活性化のみならずその非活性化の誘導を図る努力がなされねばならない。本研究はこのような観点からアロ移植抗原反応性ヘルパー型T細胞を寛容誘導に導く方法を確立し、その寛容誘導の免疫学的機序を解析することを目的とし以下の成果を得た。(1)アロ移植抗原反応性DTH型T細胞の寛容誘導:アロリンパ球を門脈内に移入すること又はneuraminidase処理したアロリンパ球を門脈内でなく静脈内に移入することによりアロ抗原特異物DTH型T細胞の寛容誘導が可能であることを見い出した。(2)寛容誘導の免疫学的機序の解析:上記処置により寛容になった動物には三つの寛容因子(又は事象)が誘導されていることを明らかにした。(a)サプレッサー細胞、(b)抗イディオタイプ抗体、(c)アロ抗原特異的T細胞のclonal deletion。(3)アロクラスIMHC抗原反応性CD8^+型ヘルパーT細胞の寛容誘導:アロクラスIMHC抗原反応性CD8^+型ヘルパーT細胞(Th)の免疫寛容誘導について検討した。その結果a)C57BL/6とbm1マウス(クラスIMHCのみ異なる)のコンビネーションにおいて、bm1脾細胞をC57BL/6マウス静脈内に前感作することによりbm1アロ抗原特異的なThの免疫寛容が誘導されること:b)皮膚移植においても生着期間の延長効果が認められること:c)更にbm1脾細胞静脈内前感作後、bm1皮膚移殖片をacceptしているC57BL/6マウスではTh型CD8^+T細胞のみならず抗bm1CTL型CD8^+T細胞の寛容も誘導されていることも確認された。移植免疫や自己免疫において最も重要な役割を果たしているヘルパー型T細胞の活性化機構が最近急速に解明されてきた.しかしながらその制御を目指すためにはヘルパー型T細胞の活性化のみならずその非活性化の誘導を図る努力がなされねばならない.本研究はこのような観点から本年度は主にアロ移植抗原反応性ヘルパー型T細胞を寛容誘導に導く方法を確立し,その寛容誘導の免疫学的機序を解析することを目的とし以下の成果を得た.(1)アロ移植抗原反応性T細胞の寛容誘導:アロリンパ球を門脈内に移入することにより,移入アロ抗原に特異的な寛容が誘導されることが,我々により既に明らかにされていた.今回は更にneuraminidase処理したアロリンパ球を門脈内でなく静脈内に移入することでより簡単に同程度の強いアロ抗原特異物T細胞の寛容誘導が可能であることを見い出した.そのメカニズムを解析したところ, neuraminidase処理によってリンパ球表面のシアル酸がはがされてasiloglycoproteinが露出し,肝の細胞表面に存在するasialoglycoprotein receptorに対する親和性が著明に上昇する結果,肝にtrapされ脾やリンパ節に向かわないことがneuraminidase処理アロリンパ球の静脈内移入による寛容誘導の原因となることを明らかにした.(2)寛容誘導の免疫学的機序の解析:アロリンパ球の門脈内移入又はneuraminidase処理アロリンパ球の静脈内移入によってアロ抗原に対して寛容になった動物には三つの寛容因子(又は事象)が誘導されていることを明らかにした.(a)サプレッサー細胞,(b)抗イディオタイプ抗体,(c)アロ抗原特異的T細胞のclonal deletion.

この三つのメカニズムが寛容を誘導し,その維持を担っていることが,本年度の研究結果より明らかとなった.移植免疫や自己免疫疾患において最も重要な役割を果たしているヘルパー型T細胞の活性化機構が最近急速に解明されてきた。しかしながらその制御を目指す為にはヘルパー型T細胞の活性化と併行して不活性化の誘導を図る努力がなされねばならない。本研究はこのような観点から本年度は次に述べる如く、アロ抗原反応性ヘルパーT細胞の寛容誘導及びそれに基づく移植片生育延長効果を導くことに成功した。抗アロ免疫応答に関与するT細胞の解析より、T細胞フェノタイプと機能との間には相関は認められず、CD8^+T細胞集団にもヘルパーT細胞(Th)集団が存在することが明らかになされてきた。このCD8^+型ヘルパーT細胞集団は、アロクラスI抗原を認識すること、その頻度は決して低くなくCD4^+型ヘルパーの1/3程度の頻度を有すこともわかっている。今回このCD8^+Thの免疫寛容誘導について検討した。その結果、(1)C57BL/6とbm1マウス(クラス1 MHCのみ異なる)のコンビネーションにおいて、bm1脾細胞をC57BL/6マウス静脈内に前感作することにより、bm1アロ抗原特異的なThの免疫寛容が誘導されることが明らかとなった。(2)又皮膚移植においても生着期間の延長効果が認められた。(3)更にbm1脾細胞静脈内前感作後、bm1皮膚移植片をacceptしているC57BL/6マウスではTh型CD8^+T細胞のみならず抗bm1 CTL型CD8^+T細胞の寛容も誘導されていることも確認された。本研究より、アロクラスI抗原反応性CD8^+Th細胞の寛容誘導とその効果が初めて明らかにされることになった。
元代散曲テキストの基礎的研究

『陽春白雪』3種、『楽府群玉』2種の計5種の再現テキストを作成した。再現テキストとは原本のレイアウト、文字、蔵書印等の情報を忠実に再現したデジタルデータのことである。これまでの散曲研究は『陽春白雪』など、基礎となる散曲選集の主要なテキストを見られない状態で進めるしかなかったが、再現テキストの提供によりそうした不自由さを解消することができた。国家図書館、首都図書館、北京大学図書館、南京図書館、上海図書館で現地調査をおこない、19種の文献を複写、1種を書き写した。今回持ち帰った19種のコピーは、『陽春白雪』3種、『太平楽府』6種、『梨園楽府』3種、『楽府群玉』3種、『楽府群珠』4種からなる。これまでに出版された既存のテキストと合わせれば、現存する元代散曲選集のテキストをほぼ網羅することになり、きわめて貴重なコレクションを国内にもたらすことができた。国家図書館善本閲覧室の図書は安価に複写できるが、図書全体の3分の1までしか許可されなかった。同館普通古籍閲覧室や首都図書館、北京大学図書館、上海図書館では幸いに図書全体の複写を許可されたが非常に高価であり、今回の研究資金がなければとても実現できなかっただろう。これらのコピーが常時手元にあることではじめてテキストの分析が可能となり、本研究の目的である元代散曲テキストの復元や関連する研究を進めるうえで大きな推進力になるはずである。初年度の調査だけで複写できるものはすべて複写できたので、今後は複写できなかった部分をデジタルデータで補完する作業に集中できる。書き写した1種は南京図書館所蔵の『陽春白雪』(残元本)で、当初の予想どおり複写が許可されなかったため、デジタルデータを館内に持ち込みその場で校勘を施した。この成果にもとづいて元のテキストのレイアウト、文字、蔵書印等を忠実に再現したテキストを新たに作成したので、近日中にインターネット上で公開予定である。国内では見られなかったテキストを公開することで、国内の散曲研究の一助となることが期待できる。資料の複写については初年度から第3年度にかけて段階的に実施する計画だったが、初年度だけですべて完了した。そこで第2年度(本年度)は、初年度に収集した資料をもとにして再現テキストを作成することに集中した。本年度は『陽春白雪』(残元本)と『楽府群玉』(心井庵鈔本)の2種を作成し、インターネット上にデジタルデータのまま公開した。モノクロの紙媒体に比べ、デジタルデータはカラーで表現できるので直感的に全体をイメージしやすく、文字の検索も可能になる。2種ともこれまで国内では見られなかったテキストであり、この再現テキストの公開によって国内の散曲研究の一助となることが期待できる。再現テキストを1つ作成するたびに、そこで使われている文字の字形を精査してその再現テキストの「文字整理方針」を作成した。このなかには再現テキスト中の俗字(標準的な字体ではなく慣用的に用いられているもの)や異体字の一覧も含まれている。これまで出版、公表されている元代散曲校本は、そのときどきの環境や編集態度に左右されて字形の選択に共通の方針が存在せず、相互に字形を比較しようとしても限界があった。本研究では字形の標準形を明確にして再現テキストすべてに統一的に使用し、さらに個別の再現テキストごとに俗字、異体字を抽出して一覧を作り、文字の整理状況がすべて確認できるようにしている。この作業の結果、複数のテキスト間における文字の使い分けや傾向を測定できるようになった。多くのテキストを一度に一貫した態度で整理したからこそ実現できた成果である。第2年度までに文献の複写、再現テキストで用いる文字の整理が完了したので、第3年度(本年度)は再現テキストの作成に集中した。本年度は国家図書館、南京図書館、上海図書館での現地調査にもとづき、『陽春白雪』(九巻本)、同(士礼居抄本)、『楽府群玉』(天一閣抄本)の3種の再現テキストを作成した。このうち前2者はそれぞれ図書全体の3分の1を初年度に複写してあったので、今回は残りの3分の2を現地で書き写した。第2年度に作成した『陽春白雪』(残元本)、『楽府群玉』(心井庵抄本)の2種と合わせ、最終的に5種の再現テキストをインターネット上に公開することができた。近年では中国や日本の文献所蔵機関が文献の画像をインターネット上で公開する動きが広がりつつあるが、この5種はまだ公開されていない。いずれも学術的価値が高いものなので、この再現テキストを公開することで国内の散曲研究の一助となることが期待できる。作成する再現テキストの選択は学術的価値から判断した。『陽春白雪』については、現存する5種のテキストが分巻や作品収録の状況などにおいて互いに大きく異なるため、これまで紙媒体では公開されていない3種をすべて作成対象に選んだ。『楽府群玉』については、現存する3種のテキストがすべて抄本のため、内容を検討するには相互に参照する必要があると判断し、インターネットや紙媒体では公開されていない2種をすべて作成対象とした。

これまでの散曲研究は原典資料を見られない状態で進めるしかなかったが、再現テキストの提供によりそうした不自由さを解消することができるだろう。『陽春白雪』3種、『楽府群玉』2種の計5種の再現テキストを作成した。再現テキストとは原本のレイアウト、文字、蔵書印等の情報を忠実に再現したデジタルデータのことである。これまでの散曲研究は『陽春白雪』など、基礎となる散曲選集の主要なテキストを見られない状態で進めるしかなかったが、再現テキストの提供によりそうした不自由さを解消することができた。第2年度(本年度)は再現テキスト作成に集中したが、それは各テキストに使用されている文字の整理に手間取ったためともいえる。文字整理を進めるうえでは次の3つの課題があった。1俗字処理(標準的でない多様な字形をどのように整理し、コンピューター上で入力するか)、2コンピューターの文字コード把握(日本・中国・台湾の文字コード間で錯綜する字形をどうしたら標準形として統一できるか)、3フォントの字形把握(字形に微妙な差異がある中国製フォントを用いつつ、どうしたら文字コードと組み合わせて字形の一貫性を確保できるか)。本年度はこの3つの課題を解決するため、文字の全面的な分類整理を実施した。すでに明確な分類基準と、分類ごとの文字一覧の作成が完了し、文字体系全体のなかで字形の一貫性を確保することができたので、今後に変更が生じた場合でも検証や修正がしやすくなった。「研究-土肥克己」:本研究で作成した再現テキストを置く。「自作ファイル-土肥克己」:元代文献の俗字参考書3種の索引を作成し、ここに置く。中国文学次年度は最終年度ということも考慮して、次のように計画を進める。1、主要なテキストの再現テキストを作成する。学術的に価値の高いものから優先順位を付け、現地調査によってテキストの再現を進める。2、『梨園楽府』『楽府群玉』の復元を重点的に進める。3、復元作業をもとに『楽府群珠』『全元散曲』の内容を点検し、再整理を試みる。復元の進展状況によっては、この作業より1の再現テキスト作成を優先する。初年度は複写が実際どの程度まで許可されるかわからなかったが、予想以上に許可を得ることができた。さらに次年度以降に計画していた複写についても、初年度だけですべて完了した。その結果、複写できなかった範囲もはっきり確定し、今後の再現テキスト作成の計画が立てやすくなった。一方で、現地調査と再現テキスト作成に多くの時間を費やし、復元や関連する研究が思うように進んでいない。コピーのあるテキストについては基本的に再現テキストを作成せず、そのための現地調査も必要なくなるので、初年度に複写を完了できたことは研究期間全体から見て大きな進展だった。第2年度(本年度)は各テキストに使用されている文字の整理に手間取って現地調査ができなかったため、その経費を執行できず次年度使用額が生じた。現地での複写が予想以上に順調だったので、次年度は次のように計画を進める。コピーを入手できたテキストは再現テキスト作成の対象外だが、いずれも国内では見られないものであり、国内の散曲研究に資するためにも再現テキストを作成し、インターネット上で公開する。2、『陽春白雪』『梨園楽府』『楽府群玉』の復元を重点的に進める。3、現地調査をするかどうかは復元の進捗状況に応じて検討する。
近代日本における帝国秩序の再編と統合―戦間期農業政策を中心として

初年度にあたる平成30年度は、申請した通りに以下の主題に関する資料の収集と分析を進めた。即ち、130年代前半の昭和恐慌を背景として、植民地の農業開発が惹起した本国植民地間の経済摩擦をめぐる政治過程。230年代を通じて、日本と満州国との間に形成された農業政策と移民政策における提携関係と、それに対する既存の植民地の対応。修士論文は12の大筋を、日本政府の農林省の視点から限定的に検討し、農林省と満州国との間の提携関係の成立を跡づけたものである。本年度は第一に、この修士論文を改訂し学術雑誌に投稿することを目指した。まず、東京近郊の農業関係資料館の所蔵資料をより悉皆的に調査した。具体的には、協同組合図書資料センター、農林水産政策研究所、農林水産研究情報総合センターなどである。さらに、東京大学東洋文化研究所、同大学法学部研究室図書室等では朝鮮・満州国関係資料の収集と分析を行った。これらの作業を通じて、論点の整理と叙述の補充を行った。修士論文の改訂作業は内容と形式の両面において進展を見せ、投稿の準備が整った。第二に、12を構成する論点のうち、修士論文で扱えなかったものの分析に着手するため、首都圏外の施設を訪問して調査を行った。北海道大学附属図書館本館。同大学文書館では、満州国や朝鮮総督府の農政に関与した高岡熊雄元総長(農業経済学・植民政策学)の旧蔵資料を調査した。京都大学人文科学研究所では満州国関連の雑誌・調査資料を、同大学農学部図書室では満洲移民に深く関与した橋本伝左衛門教授(農業経済学)の旧蔵資料を閲覧した。収集した資料の精査は次年度にも引き続き行うが、今後追求されるべきテーマとして、満洲移民をめぐる朝鮮総督府と満州国との対立などに、萌芽的な関心を抱いている。当初の予定のうち国内機関の所蔵資料は順調に調査を進め、学術論文の執筆に活かすことができた。しかし同論文の投稿には至らず、また想定より国内史料が豊富だったため、当初予定していた海外史料調査を行えなかった。以上の両面を勘案すると、おおむね順調に進展しているといえる。積み残した課題のうち、学術論文の投稿は次年度開始早々に完了する。また、海外史料調査は特に韓国を重視して精力的に取り組んでいく。国内・海外史料調査の成果を、学会報告として公表することを具体的な目標として設定したい。
複数の生物種の機能を活用した海水浄化手法の開発

1.研究目的直立護岸に囲まれた閉鎖性富栄養化水域で,潜在的に存在する生態系によって自律的に環境修復がなされることを促す構造物を開発する2.実証プラントの効果検証※研究期間内に実証プラントを設置した(1)プラント前面のPCに生息する懸濁物食生物であるムラサキイガイによって,懸濁物と溶存態有機物はそれぞれ40%,30%除去された.(2)夏期にはプラント内で溶存酸素が低下したが,これはムラサキイガイの呼吸によるものであった.そこで,PCの量を減らし,ムラサキイガイの個体数を調整したところ,溶存酸素を保つことができた.(3)有効細菌の設置方法に問題が残された.また溶存酸素不足を招かないように適切に活用することが必要である.(4)PC内にはヨコエビ,ムラサキイガイなどの有効な生息場となった.(5)PCは海域に浸漬した時間とともに,強度は劣化することを把握することができた.3.プラント内に生息する生物や生息を期待する生物の生態に関する実験(1)懸濁物食生物ムラサキイガイの単位時間当たりの呼吸量,懸濁物摂取速度を明らかにすることができた.(2)ムラサキイガイの捕食生物としてはマヒトデ,イトマキヒトデが重要な種であることを示すことができた.(3)堆積物動物のマナマコは明確な空隙への選好性を示したことから,プラント内にマナマコの生息を促すためには,直径5cm程度の空隙を用意すると効果的であることがわかった.(4)堆積物の摂餌特性について検討したところ,珪藻を多く含む極表層の堆積物を摂餌していることが示すことができた.(5)プラント内を静穏的な環境にした場合には,海藻が繁茂し,富栄養化現象を促進することがわかった.しかしマナマコが生息すると,それらの生物の繁茂は抑制されることがわかった.1.研究目的直立護岸に囲まれた閉鎖性富栄養化水域で,潜在的に存在する生態系によって自律的に環境修復がなされることを促す構造物を開発する2.実証プラントの効果検証※研究期間内に実証プラントを設置した(1)プラント前面のPCに生息する懸濁物食生物であるムラサキイガイによって,懸濁物と溶存態有機物はそれぞれ40%,30%除去された.(2)夏期にはプラント内で溶存酸素が低下したが,これはムラサキイガイの呼吸によるものであった.そこで,PCの量を減らし,ムラサキイガイの個体数を調整したところ,溶存酸素を保つことができた.(3)有効細菌の設置方法に問題が残された.また溶存酸素不足を招かないように適切に活用することが必要である.(4)PC内にはヨコエビ,ムラサキイガイなどの有効な生息場となった.(5)PCは海域に浸漬した時間とともに,強度は劣化することを把握することができた.3.プラント内に生息する生物や生息を期待する生物の生態に関する実験(1)懸濁物食生物ムラサキイガイの単位時間当たりの呼吸量,懸濁物摂取速度を明らかにすることができた.(2)ムラサキイガイの捕食生物としてはマヒトデ,イトマキヒトデが重要な種であることを示すことができた.(3)堆積物動物のマナマコは明確な空隙への選好性を示したことから,プラント内にマナマコの生息を促すためには,直径5cm程度の空隙を用意すると効果的であることがわかった.(4)堆積物の摂餌特性について検討したところ,珪藻を多く含む極表層の堆積物を摂餌していることが示すことができた.(5)プラント内を静穏的な環境にした場合には,海藻が繁茂し,富栄養化現象を促進することがわかった.しかしマナマコが生息すると,それらの生物の繁茂は抑制されることがわかった.(1)水質浄化施設内では溶存態有機物を分解する微生物の遺体や施設内に補足された懸濁物質が堆積し,底泥化が生じた.さらにこの底泥からは赤潮の原因物質となる窒素やリンが溶出し,海水を再汚濁させる恐れもあることがわかった.そこで,潜在生態系とコスト,消費エネルギーに配慮した底泥除去手法として,ゴカイやナマコなどの堆積物捕食生物を活用することを考えた.ゴカイの底泥除去能力は10.6mgSS/個体/日であり,底泥除去には55個体/m2程度の個体を維持する必要があると推算された.(2)個体数維持のために魚介類からの捕食圧を低めるために,ポーラスコンクリートの空隙を生息場として与えた.コンクリートからの溶出物質によってpHが高まり,10以上となるとストレスとなり,11以上になると死滅することがわかった.現地実験においては28日後にもコンクリートからの溶出は続き,pHは10程度となっていたが,ゴカイは生息場として,空隙を利用し,生存できることがわかった.また適切な空隙特性についても提案することができた.今後,ポーラスコンクリートの空隙を利用し,再生産が行われるかについて検討する必要がある.

(4)ナマコを用いた底泥浄化実験を行った結果,底泥を摂食し,約1930g/個体/日の糞を排泄した.糞の有機物量をはじめとする汚濁物質量は底泥よりも低い値であった.特にヘドロ臭の原因物質である底泥中の硫化物濃度は著しく低下し,底泥浄化に有効であることを示すことができた.実用化にあたっての課題は,実海域での効果検証と個体数維持について検討することである.(1)マナマコ底泥摂餌機能を活用し,富栄養化した海域の底質改善効果について検討を行った.その結果,底泥中の硫化物,有機物,リンは除去されることが示された.特に硫化物の除去効果は顕著であり,それはマナマコが底泥を摂餌することと底質を攪乱することによる相乗効果によって生じていた.また有機物は摂餌による効果の他に,底質攪乱によって溶存酸素が底質に供給され,好気性分解活性が高められることの効果も大きいことが示された.つまり,他の生物の活性にも影響を与え,底泥中の物質の循環を促しているといえる.(2)多孔質担体であるポーラスコンクリートの空隙をゴカイの生息場として活用し,個体数維持することを試みた.その結果,骨材粒径13-20mm,空隙率30%のポーラスコンクリートがゴカイの生息場として優れていることがわかった.このときの強度は10MPa以上で,実用面でも問題がないことがわかった.(3)混和剤として人工ゼオライトおよぴ高炉スラグ微粉末を使用し,強度や浄化機能を高めたポーラスコンクリートの開発を目的とした.その結果,圧縮強度はゼオライトの混入率20%まで,高炉スラグの混入率50%までは無混入のものより増加した.ゼオライトを混入すると,全リン,全窒素をより除去することができる.高炉スラグを混入すると全リンはより除去でき,ゼオライトを使用すると全窒素も除去できた.ゼオライトとスラグの最適な配合は,強度や浄化機能を考えると前者の混入率は20%,後者は50%であった.1.実証プラントの設置本研究の知見を基に,実証プラントを作成し,徳島県・沖の洲港に設置した.2.プラントによって期待される効果やその評価項目(1)プラント内の溶存酸素が四季を通して,生物の生息に影響を与えない4mg/L程度を下回らないこと.(2)プラント前面に設置したポーラスコンクリートに懸濁物食者の二枚貝が生息し,懸濁物を除去すること.(3)プラントの底部には堆積物食生物が生息すること,注目種としてはナマコを考える.(4)プラントを中心とした物質循環を本技術の評価項目とする.比較対象とする場は既存の直立護岸である.3.プラントラントの効果検証(1)プラント前面のポーラスコンクリートに生息する懸濁物食生物であるムラサキイガイによって,懸濁物と溶存態有機物はそれぞれ40%,30%除去されていることがわかった.(2)その一方で,夏期にはプラント内で溶存酸素が2mg/Lよりも低下し,酸素不足となっていた.その原因を室内実験で検討したところ,ムラサキイガイの呼吸によるものであることが明らかとなった.そこで,ポーラスコンクリートの量を減らし,ムラサキイガイの個体数を調整したところ,プラント内の溶存酸素は4mg/L以上を保つことができた.同時に懸濁物,溶存有機物の除去効果は減少した.4.プラント内に生息する生物や生息を期待する生物の生態に関する実験(1)懸濁物食生物ムラサキイガイの単位時間当たりの呼吸量,懸濁物摂取速度を明らかにすることができた.(2)ムラサキイガイが海底に脱落した場合の上位生物による捕食作用について検討した.捕食生物としてはマヒトデ,イトマキヒトデが効果的な種であることを示すことができた.(3)堆積物動物のマナマコは明確な空隙への選好性を示した.
成層圏過程を通した太陽活動の地域気候への影響

観測とモデル実験を組み合わせた手法を用いて、成層圏力学を通した太陽活動の対流圏への影響の過程を解析し、明らかにした。また冬期成層圏循環の変化が海洋との相互作用を通して持続することや、地域性に違いが出ることを示した。さらに太陽活動は温室効果ガス増加の影響を変調して太陽活動が盛んな時には成層圏寒冷化の影響が対流圏及ぶのを促進し、北大西洋の海面気圧場に北太平洋振動のような空間パターンを生みだす事を明らかにした。太陽活動の気候への影響は地球の表面が受ける太陽エネルギーの変化を通して起こると考えられてきた。しかしこれまでの研究を通して太陽活動の影響は成層圏循環の変化を通して対流圏に及ぶというプロセスが重要であることを明らかにしてきた。現在のところ太陽活動の影響についての研究の為に必要な観測データ、数値モデルはともに不十分な為国際的な協力のもとに研究を進める。近年温暖化が顕著に見られる北半球冬季の循環場に対する太陽活動、二酸化炭素ガス増加が果たす役割について解析を行った。二酸化炭素ガスの増加は対流圏では温暖化をもたらすが、一方成層圏では寒冷化をもたらす。観測とカナダ・グループの中層大気大循環モデル実験結果との比較から冬の成層圏ではこれら2つの効果は相反する効果を生み出すことが分かった。その結果太陽活動が弱い時には対流圏の温暖化の影響が現れやすいが、太陽活動が強い期間には成層圏寒冷化の影響が成層圏から対流圏に降りてくることが分かった。このような大気の非線形的な応答を理解することは現在の気候変動の問題を考える上で非常に重要な結果である。太陽活動の変化に対する循環場の応答は冬期の成層圏で大きいがその結果起こる成層圏オゾンの分布の変化によりその効果が夏まで持続することを気象研究所の中層大気化学気候モデルを使って示した。またこれまでは主に季節平均場について熱帯域の対流活動に対する太陽活動の影響示してきたがそのプロセスを理解するために季節内変動の年々変動についての解析を行った。ベルリン自由大学と気象研究所で成層圏循環の変化が熱帯の積雲対流活動に及ぼす影響について理解化したインパクト実験を行った。またマックスプランク気象研究所で行った太陽活動の影響のモデル実験結果を取り寄せ解析を開始した。しかしこれまでの研究をから太陽活動の影響は成層圏循環の変化を通して対流圏に及ぶというプロセスが重要であることを明らかにしてきた。現在のところ太陽活動の影響についての研究の為に必要な観測データ、数値モデルはともに不十分なため国際的な協力のもとに研究を進める。SPARC計画の太陽活動の影響研究(SOLARIS)に参加しているモデル・グループから太陽活動の影響実験データを収集し太陽活動に伴う環状モードの変調について観測データとの比較を行った。マックスプランク研究所のモデル実験において太陽活動と成層圏準二年振動のそれぞれの南北両半球の環状モードの変調を調べた。残念ながらモデルではどちらの効果も再現されていないことが分かった。しかし、アメリカ大気科学センターモデル実験の結果からは観測ほど明瞭ではないが太陽活動に伴う北大西洋振動の変調が見出された。太陽活動の影響は冬の成層圏界面付近でのプラネタリー波と帯状平均流の相互作用により増幅し冬の対流圏に伝わる事、また子午面循環の変調を通して熱帯下部成層圏に伝わるという概念モデルをこれまでに提唱していたが、これでは熱帯の中部成層圏で観測されるオゾンや気温の極小を説明できない。そこで観測とモデル実験結果を比較することにより太陽活動の影響が初冬から晩冬への季節進行を通して変化する過程を含めた新たな概念モデルの構築を試みた。成層圏突然昇温の発生に太陽活動の影響が見られることから太陽活動の影響が成層圏から熱帯対流圏に伝わるプロセスを理解する為に成層圏突然昇温時の熱帯の雲の変化を衛星観測データを用いて調べた。その結果成層圏循環の変化の影響は対流圏界面を超える背の高い対流が起こる地域(アフリカ、海洋大陸、南アメリカ)で顕著に現れることが分かった。太陽活動の気候への影響は地球の表面が受ける太陽ェネルギーの変化を通して起こると考えられてきた。太陽活動の影響は冬の成層圏界面付近でのプラネタリー波と帯状平均流の相互作用により増幅し冬の対流圏に伝わる事、また子午面循環の変調を通して熱帯下部成層圏に伝わるという概念モデルを拡張した。この場合成層圏準二年振動(QBO)と太陽活動の変調も極夜ジェット振動と類似した波と平均流の相互作用によって極方向、下層へと伝播していくがその発展の速度の違いとしてとらえられる事を示した。太陽活動と成層圏準二年振動(QBO)の効果を取り込んだアメリカ大気科学センタの化学気候モデル実験の結果について解析を行った。

その結果、北半球冬季では太陽活動の活発期にはNAOと成層圏の環状モードの相関が良いという観測事実を指示する結果が得られた。また、南半球冬季についは特にQBOの東風位相にいて太陽活動による帯状風の時間進行に関して観測と非常によく似た結果が得られた。一方、気象研究所の化学-気候モデルに与える海面水温や海氷を観測データを用いた場合と気象研究所大気海洋結合モデルから得た海面水温や海氷を使った場合の過去再現アンサンブル実験を行った。その結果を重回帰解析の手法で解析し、海面水温の差異による太陽11年周期変動の影響の違いを調べた。また研究協力者のMatthes博士と協力しポッツダムにおいてSPARC計画の太陽活動の影響研究(SOLARIS)の第二回ワークショップを開催し参加グループの太陽活動の影響実験や観測データの解析結果について議論や情報の交換を行った。
ヒッグス粒子で探る真空と世代構造

LHC加速器は一年を通して大きなトラブルなく順調に稼働し,ルミノシティは設計値の2倍を定常的に超えた。陽子陽子衝突点最近傍に位置するシリコンピクセルおよびストリップ検出器は,ルミノシティが高くなるほど安定したデータ収集が最も困難になるが,どちらの検出器も99.9%という高い効率でデータを収集することができた。本グループは,双方の検出器運用を実験現場で主導し,高いデータ収集効率達成の立役者となった。ヒッグス粒子研究においては,ボトムクォークとトップクォークの湯川結合の存在をどちらも5σを超える有意度で観測することに成功した。これにより,これまでに実証されていたτの湯川結合とあわせて,(ニュートリノを除く)第3世代フェルミオンの質量起源が,WおよびZボソンの質量起源と同じヒッグス機構であることを突き止めた。つまり,測定の誤差内で,物質の根源であるフェルミオンと力を媒介するゲージボソンの両方の質量が,2012年に発見した125GeVヒッグス粒子の作る場に起因していることを示唆しており,素粒子の質量起源の全貌解明に向けて大きく前進した。実験開始当時に想定していたよりも格段に早い段階でこの結果を出すことができたのは,加速器と検出器双方が設計値を大きく越える性能を発揮していること,多変数解析など実験開始当初よりも遥かに洗練された解析手法を導入していること,などに依る。HL-LHCに向けたピクセル検出器開発では,信号読み出し用ICとバンプボンディングされたセンサーをフレキシブルプリント基板に搭載,モジュール化する工程をほぼ確立した。モジュール化したものの動作試験システムや,検査結果を保存するためのデータベース等の構築も進め,量産に向けた準備を着実に進めた。これらの結果も含めて,ATLASグループではHL-LHC用ピクセル検出器の技術仕様書を完成させた。LHC加速器は安定して,設計値の2倍以上のルミノシティを出している。単位時間当たりに生成される粒子数が想定の2倍を超えていることを意味するが,ATLAS検出器全体のデータ収集効率は96%を超えており,さらにそのうち,98%以上のデータが高品質で物理解析に使うことができている。このように,加速器検出器双方が設計時の想定以上の性能を発揮していることが,後述するような想定以上の物理成果に繋がっている。特に,検出器最内層のシリコン検出器は,極めて高い粒子数密度に晒されるため,データ収集が最も困難な検出器であるが,その検出器の保守運用を本グループは主導している。物理解析については,125GeVの質量を持つヒッグス粒子が,WおよびZボソンだけでなく,τ,ボトムクォーク,トップクォークと直接結合していることを発見し,弱い力を媒介するゲージボソンと,物質の根源であるフェルミオンの質量起源が同じであることを突き止めた。標準模型が正しければ,LHCの運転期間中にいつかは実証できると考えられていたが,2018年度内の実証は,当初の想定よりも遥かに早い成果であった。本研究グループは,H→ττ崩壊,H→bb崩壊,ttH生成,全ての解析に関与し,ATLASグループ内でもその存在感を大きく示した。HL-LHCに向けたピクセル検出器開発では,各国がモジュール製造方法を研究提案してきたが,最終的には,本研究グループの提案した手法がATLASグループ内の標準手法となることが決まった。さらに,モジュールの部材の放射線耐性や,温度サイクルに対する耐性の研究においては,本グループがATLASグループを完全に牽引して,これまでに解決されていない技術課題を次々とクリアしている。以上により,検出器の保守運用,データ解析,HL-LHCに向けた検出器開発全ての面で,当初の計画以上に進展していると判断した。LHCは,高輝度化(HL-LHC)に向けた準備のために,2019年および20年は長期シャットダウンを実施する。そこで,加速器が稼働しているときにはできない大掛かりな整備作業を検出器に対しても実施する。ピクセル検出器では,フロントエンドからの信号伝送に光ファイバーを用いているが,そのための光送受信装置を新しいものに刷新する。また,より高いルミノシティでもデッドタイムを発生させず,かつ,検出効率も落とさないようにするために,検出器の較正の精度を上げて閾値の最適化をさらに進める。データ解析においては,これまでに収集した重心系エネルギー13TeVでの陽子陽子衝突全データを用いた解析結果の公表を目指す。H→ττ,H→bb,ttH全てのモードで結果を更新し,湯川結合定数の測定精度を向上させる。特にttH生成過程では,H→γγ終状態は系統誤差が小さく統計誤差が大きな解析モードなので,これまでに収集した全データを使うことで測定精度の格段の向上を望める。さらに,将来を見据えたパイロット測定として,第2世代フェルミオンとヒッグスとの結合事象を探索する。ピクセル検出器開発では,モジュールのワイヤボンディング保護方法の確立と,バンプボンディングの熱サイクル耐性の評価が喫緊の課題である。ワイヤボンディングは当初,樹脂による保護を予定して,放射線耐性を有する部材の選定を行い,塗布手法なども確立した。しかし,熱膨張率の部材間の違いからパンプボンディングの剥離を引き起こすことがわかったので,熱膨張率の違う樹脂の選定を進めつつ,樹脂を使わずに機械的に保護する手法の確立も目指す。また,ー40°C40°Cの熱サイクルを数100回繰り返すと,バンプボンディング自身が剥離することがわかったので,その原因の調査と解決法の発見を急ぐ。

LHC ATLAS実験においてヒッグスボソンの研究を主導することが本研究の目的であり,研究内容は,以下の3点に分類できる。1)飛跡検出器であるシリコンピクセルおよびストリップ検出器の運転・保守:LHCは極めて順調に稼動し,瞬間ルミノシティは設計値の1.4倍に達し,2016年の積分ルミノシティは想定を大きく超えて40/fb近くに達した。設計値を大きく超える高輝度化で安定したデータ収集を行うために,ピクセル検出器の一部ではデータ収集システムを高帯域化したものに交換し,またストリップ検出器でもデータ収集のボトルネックを減らすためデータ経路の調整作業等を継続的に行った。その結果,データ収集効率をピクセルでは98.9%,ストリップでは99.9%に保持することができた。2)データ解析においては,収集したデータの約半分を用いて,ヒッグスがγγ,ZZ,WWそれぞれに崩壊するモードを使い,重心系エネルギー13TeVにおけるヒッグス生成断面積を測定した。重心系エネルギー7TeVおよび8TeVでの測定と合わせて,断面積のエネルギー依存性は標準模型の予言と誤差の範囲内で一致している。また,WH, ZH, ttHという生成過程を経由しヒッグスがボトムクォーク対に崩壊する事象を精力的に探索している。現在,全データを使った解析結果を論文として纏める作業を行っている。3) HL-LHCに向けたATLASアップグレードの一環として,シリコンピクセル検出器開発を行っている。センサー開発では,目標とする放射線耐性を達成した後,ピクセルサイズのさらなる微細化に挑んでいる最中である。また,信号読み出し用ASICにバンプボンディングしたピクセルセンサーを搭載するフレキシブル回路試作品を開発し,実機で製造に向けて,材料やレイアウトの最適化を行っている。LHCは設計値を大きく超えるルミノシティを達成し,そのルミノシティを無駄にすることなく極めて高いデータ収集効率を達成している。特に,ルミノシティ増大により,陽子陽子衝突地点に近いシリコンピクセルおよびストリップ検出器は,高い占有率と,高放射線環境下での運転を余儀なくされているが,本研究グループが主体となってデータ収集システムの入れ替えや繊細な調整作業を行い,大きなトラブルもなく安定した運転を続けたことは素晴らしい成果である。2016年の積分ルミノシティは当初の予定の50%を超えた。ヒッグスに関するデータ解析はほぼ当初の予定通りの進捗であった。解析が比較的易しい終状態である,γγ,WW,ZZにおいて断面積を測定し,重心系13TeVでもその生成断面積が標準模型の予言通りであったことを実証した。また,本研究グループは,ヒッグスがボトムクォーク対に崩壊する事象について精力的に研究を進めており,ttH生成過程においては,測定誤差が大きいながらも標準模型の予言値よりも数多い事象数を観測しており,今後の解析が楽しみとなる結果が出ている。ttHにおいても,標準模型の検証が可能であることを示せたことは大きな成果である。HL-LHCに向けたピクセル検出器開発においては,ピクセルサイズが実機よりも大きいながら試作品センサーの放射線耐性が仕様要求を満たすことを確認できたこと,ピクセルフレキシブル基板試作品1号機を製造・動作確認したことは大きなマイルストーンであった。
ソーラー緑化の多面的環境性能を活用したサステイナブルな生活と都市のデザイン

光透過型太陽光パネルのしたに造成された芝生の生育特性と葉緑体含有量を調査し、3年経過時で生育障害を起こす閾値に達することを確認した。透過型でない結晶シリコン型パネルでは、光量子密度の不足と、パネル裏面からの高温輻射熱により芝草個体は枯死した。省エネ型ライフスタイルを実現するための屋上利用の形態として、太陽光発電と屋上緑化の両立が可能かの判断は、パネル性能の向上と、高温耐性系統の芝草の作出が課題である。PVグリーンシステム(屋上緑化と太陽光パネルを組み合わせたシステム)下に芝草を植栽し、環境特性を測定した。芝草は、暖地型芝草のノシバの改良種『エルトロ』と寒地型芝草のアニュアルライグラスの改良種『フェアウェイII』をWOSした。太陽光パネルは黒色太陽光パネルと光透過性太陽光パネルの2種類とし、角度はそれぞれ最適角の33.1度と低位角の5度とした。方位角はいずれも真南の0度として実験を開始した。芝草に関する測定項目は、鮮度(NDVI)と写真撮影、環境特性に関する項目は、気温、湿度、光量子束密度とした。NDVIと3つの環境特性(気温、湿度、光量子束密度)との間には明確な関係性が見られなかった。パネル下をグリッド状に分け、各区ごとに鮮度(NDVI)の平均値を算出して、可視化したところ、黒色太陽光パネルでは、傾斜角5度の鮮度の方が傾斜角33.1度の鮮度よりも大きくなる傾向が見られた。同様の方法を光透過性太陽光パネル下に適用したところ、光透過性パネル下の芝草の鮮度は明確な違いが見られなかった。日射透過率、透過光の違いがパネル下の鮮度(NDVI)にどのような違いを与えているか、同一角度の鮮度(NDVI)を用いて平均値の差の検定を行ったところ、傾斜角33.1度としたパネルでは、有意水準5%で光透過性太陽光パネルの方が鮮度(NDVI)が大きくなること、傾斜角5度としたパネルでは、黒色太陽光パネル、光透過性太陽光パネルとも鮮度(NDVI)に統計的な有意差がないことが示された。このことから、傾斜角を33.1度としたPVグリーンシステムは、芝生緑化への影響が小さいこと、パネル設置は芝草の鮮度(NDVI)よりも芝草の形体に影響を与えることが示唆された。建築物屋上空間の有効活用をはかるため、緑化と太陽光発電の両立を図る可能性についてとりあげた。屋上緑化については、東京都をはじめ公共団体で助成制度を運用し、太陽光発電については、国の施策として税制優遇措置が講じられるなど制度論的検討が進み、どちらを優先すべきかが議論になってきた。都市環境改善の立場から屋上緑化を、温暖化防止の立場からは再生可能エネルギーの利用を推進するという事業を屋上で両立させるため、屋上に緑化された芝生の上に太陽光パネルを設置して、両立が図れないかを検討してきた。過年度までの研究成果から、コンクリート面においたパネルは裏面が輻射熱により高温になり発電効率を低下させること、芝生面に設置したパネルは発電量がパネルの性能に対し飽和することがないことを把握してきた。しかし従来の結晶シリコン型のパネルは、強い日影が発生しパネル化の光束密度が低下することから、芝生生育を著しく抑制し、緑化と発電が両立するとは言えない状況が次第に発生することも判明した。そこで緑化と発電を両立させる可能性を探るため、太陽光透過型のパネルを導入し、芝生生育と発電効率の適正化を図る可能性について検討した。さらに、通年の緑すなわち常緑の芝生が屋上緑化、と太陽光パネル発電の両方にとって効果的であることから、透過型パネルの下で、冬季にも緑の芝生を維持するために、ウィンターオーバーシーディングを実施し、発電と芝生生育の両方に太陽光をシェアするというソーラーシェアリングの考え方を導入し、その可能性と有効性について、発電量と芝生生育の両面から検討し、成果を得た。過年度に取得したデータ解析はこれまでの実績から順調にすすんでいる。しかし、昨年度の天候不順の気象から、太陽光発電に変動が大きく、また芝生の冬の生育がやや抑制されたため、最終年度の今年度のデータの継続性に不安定性が懸念されている。建物への太陽放射熱貫入抑制のための屋上緑化による室内空調負荷の低減、屋上への太陽光発電のソーラーパネルの設置による持続可能エネルギの利用を両立させるため、芝生緑化面の上に結晶シリコン型のパネルと太陽光透過型の発電素子を置き、緑化と太陽光発電のあいだでのソーラーシェアリングの可能性を検討するための実証試験を行った。その結果、夏季においてはコンクリート表面に置いたパネルと芝生面に置いたパネル間で発電量に差は生じなかった.結晶型パネルを置いた芝生面は、3年でノシバ(エルトロ)が消滅し、キク科の高茎雑草が優占するようになった.芝生の常緑化を目指し、9月にアニュアルライグラスをオーバーシードし、成長を促進するための定時定量灌水を施した.冬季の発電量にコンクリート面との間で有意差が認められた.芝生面からの蒸発散潜熱による影響があったことが示唆される.春季のZoysiaへのトランジションは、4月の気温と降水量の違いにより、転換状態が異なり、その成否が発電量にも影響していることが示唆された.透過型パネルの下では、当初は冬柴のアニュアルライグラスの生育促進が観察されたが、2年目以降は結晶シリコン型との間で草丈、株数などに有意な差は観察されなかった。

3年目になると、パネル面下部の芝生は衰退し、アキメヒシバなどのイネ科雑草が発生し、植被率を高めた.芝生面全体の芝草の状態を均一にするため、25mmで刈り込んだところ、刈込直後には裸地の占める割合が40%となり、透過型パネルであっても、芝草の生育には光量が不足していることが示唆された。常緑芝生とすることで、芝生と太陽光パネル間でのソーラーシェアリングの可能性を検討することを主要な目的とした.夏型芝のZoysiaと冬型芝のアニュアルライグラスとの間での、冬季と春季のトランジションが必ずしも毎年定常状態で繰り返されることがなく、年によって、トランジションの時期と状態に差が生じた.気象の年較差と播種時期、刈込時期などの調整が未経験の問題が多く、必ずしも適正な状態ではなかったのではないかと推察される.それ以外の状態はおおむね順調であった.光透過型太陽光パネルの下に造成された芝生の生育特性と葉緑体含有量を調査し、3年経過時で生育阻害を起こす閾値に達することを把握した。透過型でない結晶シリコン型のパネルでは、光量子密度の不足と、パネル裏面からの高温輻射熱により、芝草個体は枯死した。光透過型太陽光パネルのしたに造成された芝生の生育特性と葉緑体含有量を調査し、3年経過時で生育障害を起こす閾値に達することを確認した。透過型でない結晶シリコン型パネルでは、光量子密度の不足と、パネル裏面からの高温輻射熱により芝草個体は枯死した。省エネ型ライフスタイルを実現するための屋上利用の形態として、太陽光発電と屋上緑化の両立が可能かの判断は、パネル性能の向上と、高温耐性系統の芝草の作出が課題である。光透過性太陽光パネルについては、電力量(発電量)の計測ができていない。装置が風雨により影響を受けていることから、専門家との調整(ヒアリング)を行い、適切な測定機器へと変更する予定である。計画通りに遂行可能である。研究成果を関連学会で発表したことにより、いくつかの議論があり、その点をとりいれ、研究機材を自前で改良することが可能になった。より高度な研究へと進化する可能性が見えてきたので、計画通りに進めたい。ソーラーシェアリングをより効果的に実現するため、太陽光パネルの太陽に対する設置角度を変化させる装置を付加し、発電効率と、パネル下の光量子密度を制御することにより、最大発電と光合成速度の最大化を図るクリティカルポイントを探る方向へと実験方法を進化させる.都市緑化光透過性太陽光パネルを使用したPVグリーンシステムの環境特性図の作成、PVグリーンシステムを両立する植栽計画の策定に取り組む。PVグリーンシステムの環境特性図の作成は、黒色太陽光パネルで実施してきたノウハウを用いて、環境特性が比較できるようにする。PVグリーンシステムを両立する植栽計画の策定では、今年10月に名古屋で開催されるWGIC2015(世界屋上緑化会議名古屋大会2015)の出席者を対象に直接面接によるヒアリングを実施し、多くの実務者からのデータ収集を試みる。旅費の算出に修正が生じたため測定機器用のバッテリーなどの消耗が予想より遅かったため、購入量が予定より少なかった。関連する研究者、実務者との意見交換の場が少なかった(謝金の使用)ため。実験区の調整(芝草緑化の管理)に時間がかかり、電力量を測定する機材の選定が間に合わなかった(物品費の使用)のため。国際会議への出席旅費として使用予定試験研究の終了により、太陽光パネルを廃棄するための廃棄処理費用などとして使用.