hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
筋強直性ジストロフィーにおけるCTGリピート不安定性の病態研究

3)DM1-iPS細胞から分化させた神経、心筋、骨格筋細胞において、患者で認められるのと同様のスプライシング異常が起きること。4)そしてDM1-iPS細胞由来心筋細胞ではDMPK遺伝子近傍にエピジェネティックな異常が存在すること、であり、これら成果をScientific Reports誌に投稿し受理・出版された。本研究では筋強直性ジストロフィー1型(DM1)患者由来iPS細胞を用いて、原因となるDMPK遺伝子のCTGリピート伸長の解析を行った。成果としてDM1-iPS細胞におけるリピート伸長は未分化細胞維持培養時に顕著にみられ、分化誘導時にはあまり認めらないことが分かった。またDM1-iPS細胞から分化させた神経、心筋、骨格筋細胞において、患者で認められるのと同様のスプライシング異常が起きること、そしてDMPK遺伝子近傍にエピジェネティックな異常が存在することが明らかとなり、DM1患者由来iPS細胞が疾患モデルに有用であることが示された。研究計画ではH26年度中にCTGリピート伸長の解析を行うとしており、Sp-PCR法での解析は非常に難易度が高く何度も再実験を行いながら、予定通り本年度中に6クローンすべてのゲノムDNAの解析を終えることができた。またその解析を通して、これまで報告されていたような組織間でのCTGリピート数の相違については、この実験系では検出されず、継代培養による細胞増殖が、最もCTGリピート数の増大に寄与していることが示唆された。この結果は今後のメカニズム解析を行う上で、未分化細胞の継代培養中の変化を中心に解析知ればよいことが分かり、非常に有用な情報となった。またDM1の病態には必須であるRNAのスプライシング異常が、確かに我々の実験系で再現されていることが明らかとなり、予定通りの計画の実施を推進するデータとなった。RNAseq解析の結果を待って、リピート伸長に関わる因子の同定を目指す。DNA修復関連分子のうちDM1で発現が上昇するものについてノックダウンを行い、継代培養時のCTGリピート伸長が抑制されるかどうかを解析する。また当初の計画書には記載がないが、エピジェネティックな異常が心筋の分化異常を引き起こしている可能性も示唆されるため、RNAseq解析ではリピート伸長因子だけでなく、心筋分化に関わる因子の発現変化およびスプライシング異常も併せて解析する。これまで先天性DM1患者で心筋症が認められるという報告はあるが、発生時期の分化異常である可能性については、学会レベルで最近報告があるレベルでいまだ不明な点が多く、今後細胞モデルでの解析が、先天性DM1の心筋症発症のメカニズム解明にも役立つ可能性がある。筋疾患学本年度の成果により、CTGリピートの不安定性を解析するためには、未分化iPS細胞の継代培養時の変化をとらえることが重要であることが分かった。それゆえ、継代数の異なる未分化iPS細胞のRNAseq解析を進める。
Colitic cancerの変異プロファイルにより慢性炎症癌化機構の解明

我々は、22例のIBDからの大腸癌(CAC)の新鮮凍結標本を収集し、エクソームとRNAシークエンスをおこなった。そして、見つかった43個の変異遺伝子に着目して、90例のFFPEのCACについて標的変異解析を行った。その結果、66%のCACにTP53の変異が見つかったが、APCは16%の症例にしか変異がなく、高分化型や晩発性IBDと相関があった。一方で、別のWntシグナル分子の変異は11%のCACに確認され、IBDの罹患期間と有意に相関していた。CACは、通常型の大腸がんと大きく異なる変異パターンを示し、Wntシグナル分子の変異によって層別化することができる可能性がある。潰瘍性大腸炎から発生した大腸癌20例を収集し、がんと正常部位からDNAを抽出した。専門病理医によりがん細胞の割合を検討したところ、多くが10-30%と通常の大腸癌より腫瘍の割合が低く、解析の困難さが予測された。これらDNAからexomeのライブラリーを作成して、exomeシークエンス解析を行った。腫瘍のDNAについては、2倍量のシークエンスを行った(Depthx200)。腫瘍の割合が多い2例については、全ゲノムシークエンスを実施した。腫瘍および正常組織のエクソーム/全ゲノムシークエンスのデータより、我々が開発したアルゴリズムを用いて、体細胞変異の同定を行った。この変異検出のアルゴリズムの精度を評価するため、96箇所の変異について通常のSangerシークエンスを行い、候補変異のうち90%について正解であった。網羅的変異解析の結果、一例につき、7-428個のアミノ酸変化を伴う体細胞変異を検出し、indelは1-391箇所であった。一例、高頻度に変異がおきている症例(947箇所のSNV)があり、MSI陽性大腸癌であると推測された。18例についてTP53遺伝子の変異を、3例についてAPC遺伝子の変異を検出した。これらの遺伝子変異の頻度は、通常の大腸癌と大きく異なっていた。他に、200以上の遺伝子が2例以上について、変異を検出している。これらのうち、TP53やAPCのパスウェイに関わる遺伝子以外にTGFに関わる遺伝子や、潰瘍性大腸炎から発生した大腸癌に特異的に変異が起こっている機能未知の遺伝子も複数確認できている。20例のついてサンプルの収集および、エクソーム解析が終了し、計画通り進行している。また、さらにパラフィンブロックからのDNAの収集も始めており、ゲノム解析は順調に進んでいる。22例の潰瘍性大腸炎罹患者に発生した大腸癌(CAC:colitis-assocaited cancer)の凍結組織を兵庫医大にて収集し、そのDNAおよびRNAを抽出した。これらより、exomeシークエンスおよびRNAシークエンスのNGSライブラリーの作成を行い、網羅的ゲノム解析を施行した。22例のうち複数のサンプルにて、アミノ酸変化を伴う体細胞変異を検出した遺伝子43個について、濃縮パネルを作成し、targetシークエンス解析を行った。合計90例のCAC(UCおよびCD)での大腸癌にパラフィンブロックよりスライドを作成し、HEでの評価、腫瘍部分の切り出しを行って、DNAを抽出し、これらDNAよりターゲットシークエンスを行った。その結果、66%の症例でTP53の変異を検出したが、APCの変異は16%の症例しか検出されなかった。APCの変異のあったCACは分化型、限局型型IBD、晩発性IBDの症例に有意に偏っており、真のCACではなく、IBDに併発した散発性の大腸癌であると考えられる。また、4つの新規の遺伝子について、CAC特異的に体細胞変異が観察され、CACの発がん機構に深くかかわっているものと考えられる。この1つの遺伝子は、APCと同様にWntシグナル経路に関わる遺伝子であった。CACは通常の大腸癌と比べて、APCの変異が少なく、TP53の変異が多いので、TP53変異を介した、いわゆるde novo発がんの機構にて発生してきたものと考えられる。潰瘍性大腸炎から発生した大腸癌20例で検出し、機能的に興味深い遺伝子50個について、パラフィンブロックからのDNA(50-70例)を用いて、シークエンス解析を行い、再現性の確認を行う。また、新規の変異遺伝子については、大腸癌細胞株を用いて、実験を行い、その機能を解析する予定である。分子腫瘍学
ＭＥＭＳ技術による振動発電素子のＩｏＴ応用

MEMS分野ではIoT(Internet-of-Things)へのセンサ応用が進んでいるが、受入研究者らはむしろモノのインターネットに搭載する各種センサへの電源供給の方が喫緊の研究開発課題であると考えた。我々の研究室ではこれまでにMEMS型の振動発電素子を用いて環境振動から100μWの電力を回収することに成功している。今回の外国人特別研究員による研究ではこれをさらに発展させて、ノーマリーOFF型コンピュータのスリープ時の待機電力をMEMS振動発電で供給し、モバイルエレクトロニクス機器の使用時間を従来の2倍以上に拡大するための手法を研究開発した。とくにトランジスタ数10万素子の小型プロセッサの待機電力として10μWを想定し、ユーザーが普段の生活で発生する振動から必要な駆動電力を回収するMEMS振動発電素子を設計、製作、評価した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。半導体シリコンマイクロマシニング技術を用いて、面積1cm×1cm程度のチップ内にエレクトレット(永久電荷)を帯びた小型の振動素子を集積化し、0.01G(重力加速度の1/100程度)、周波数10Hz程度の振動から10μW程度の電力を発生する振動発電素子を設計・製作した。また試作した素子を用いて簡単な無線素子(ZigBeeなど)を駆動して、IoT(Internet-of-Things)エレクトロニクスへの電力供給方法として環境・人体振動発電が有効であることを示した。研究1年目の平成29年度には特に、振動発電素子のエネルギー変換効率に関する等価回路モデルを構築し、設計パラメタと変換効率、出力インピーダンスの関係を明らかにするとともに、実際に試作を行ってモデル構築に必要なパラメタを抽出した。この結果、エアコン室外機や工業用モーターのように一定周波数・加速度で連続振動する振動源のみならず、高速道路や建物、橋梁のように、数Hzから数百Hzに欄段振動の周波数が分布しているような振動源に関しても、そこから回収可能な振動エネルギーを等価回路モデル解析によって予測可能となった。さらに、シリコン製のMEMS振動発電素子チップの形状を枚葉式に積み重ねられるように設計することで、出力を枚数に応じて整数倍に増大可能なデバイス構成手法を考案し、実際にMEMSプロセスを行って、積み重ね実装が可能であることを示した。本研究は、平成30年度に開催されるPower MEMS系の国際会議に投稿予定である。エレクトレット(永久電荷)を帯びた可動電極によるMEMS振動発電素子の等価回路モデルを構築する過程で、入力加速度に応じて機械的な振幅が増大するにつれ、電極間の噛み合わせが段階的に変化するように設計すると、発電効率を高められることが判明した。すなわち、蓄電回路に電圧が十分に溜まっていないときには、整流回路のダイオード電圧(0.7V)を越すために比較的高い出力電圧が求められるのに対して、一定以上の電圧が蓄積した後は必要以上の電圧よりも、電流を増大することで電荷蓄積をより速やかに行うことができる。これは、一定電力を送りつつも、(電圧)×(電流)のそれぞれを条件に応じて制御することに等しい。このような、インピーダンス可変型の振動発電素子の実施例として、櫛歯型電極のギャップを空間的に変調した新たな素子を考案した。具体的には、初期状態で櫛歯(多数)の先端どうしが突き合わされた状態では、櫛歯電極相互の間隔を10μm程度に設定している。一方、外力加速度が入力されて櫛歯が相対的に100μmほど動作するときには、相対的な距離が5μm程度になるように櫛歯間のギャップを正弦波的に空間変調した構造レイアウトを用いることにした。また、単位面積あたりの電力出力を拡大するために、MEMS振動発電素子の取り出し端子やフレーム構成を規格化して、複数チップを縦に積み上げるデバイス構成を考案し、実際に試作を行った。これらの新たなMEMS振動発電素子の設計方針にもとづいて研究開始1年目に試作・評価を行って、当初計画予定以上の研究成果を得ることができた。研究2年目の平成30年度は、前年度までに構築したMEMS振動発電素子を用いて、ノーマリーOFF型コンピュータの待機電力を供給可能であることを実験により実証する。特に振動発電素子の出力電流×電圧を整流してキャパシタに蓄電したのちに、必要電力を効率よく汲み出すスイッチドキャパシタ形式のレギュレータ(電源管理)回路を設計する。さらに、実際に振動発電素子、レギュレータ回路を用いて小型のエッジコンピュータを駆動し、環境振動・人体振動のエネルギースペクトル(エネルギー源)とエレクトロニクス機器の稼働速度・稼働時間の関係を実験により確認する。また、学外の研究者と連携して、MEMS型振動発電素子を実装したプリント基板そのものも振動発電として機能する新たなデバイス構成を検討する。

通常はガラス・エポキシ系の材料で構成されることの多いプリント基板であるが、これをPVDF系の圧電ポリマーを材料とした構成に置き換えて、外部振動によって発生する圧電分極を効率良く回収することで振動発電素子として機能する機構を試作し、実際に評価する。この圧電振動発電基板と、その上に搭載したシリコン静電型振動発電素子が有効に機能する周波数帯域はそれぞれ低周波数、高周波数領域で棲み分けられるため、広い周波数帯に分布する環境振動を効率良く回収する手法として有効に機能するものと考えられる。さらに、2年間の研究成果をMEMS分野では採択率の厳しい国際会議IEEE MEMSやTransducersで口頭発表することを目標とする。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ゲーム理論的学習に基づく分散協調型エネルギー管理システム構築に関する研究

本研究では多種多様な目的・意思や資財を持つエージェント間で経済的・物理的に公平なエネルギー授受を実現する分散協調型エネルギー管理システム構築を目的とする.この目的を実現するために,本年度は大きく分けて次の2つの研究を実施した.1.マルチタイムスケールにおけるゲーム理論的学習手法提案と数値検証.電力システムへ応用する際には,各タイムスケールで各エージェントに運用状態決定の権利を与える構造を実現する必要がある.本年度では,まず機器のダイナミクスを考慮した多地域電力網システムの実時間制御を対象に,負荷周波数制御器設計において物理的運用コストに関する評価関数をエージェント毎に最適化する問題を定式化した.この問題は有限時間微分ゲームの解として解析的に導出できることを示し,数値シミュレーションを通して提案手法の有効性と階層構造の影響を検証した.つぎに,物理モデルや意思決定モデルを共有できない電力スポット・先物併合市場において,各電力供給家戦略の学習を解析した.特に,従来研究では扱われていない均衡解に至るまでの学習過程に注目し,数値シミュレーションを通した現象解析を行った.2.契約理論に基づく新たな基盤理論創出.実運用上の観点から従来のモデルベース電力市場設計理論をより一般化した枠組みが必要である.本年度では,経済分野で研究されている契約理論をシステム制御分野の知見を基に再解釈し,各エージェントが入力をもつ物理ダイナミクス制約を考慮した新たなエネルギー管理システムを提案した.契約構造の分析だけでなく,最適な契約を導出する統合に関する理論的手法まで提案した点は学術的新規性を持つ.さらに,従来検討されてきたリスク中立型評価関数の場合だけでなく,新たにリスク回避型の場合での定式化にも成功し,意思決定者の行動原理を表す数理モデルの範囲が拡充された点は実用面で意義高い.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。分散協調型エネルギー管理システム構築に向けた研究に従事し、平成26年度は2つの課題に対する成果が得られた。まず、ゲーム理論的協調制御の理論体系の拡張として新たなゲーム理論的学習アルゴリズムの提案を行った。提案アルゴリズムは、探索行動と開拓行動を確率的に混合する既存のアルゴリズムに対し、制限された行動選択の中で非合理的行動を一定の確率で選択することを考慮している。この状況下で各意思決定者に提案アルゴリズムを適用すると、意思決定者の行動全体集合が全体最適な均衡解へ任意の確率で収束することを理論的に証明した。また、低慰安手法の有効性をシミュレーションにより検証した。本研究の成果は国際学術雑誌論文としてまとめ上げ、採択・掲載されている点からその価値が学術的に認められている。つぎに、経済給電問題を定式化する際にネットワークの構成要素の動的モデルの特性を把握することは重要な要素である。特に、電力需給側の構成要素の一つとしてデータセンタの詳細な動的モデルの同定を行った。データセンタでは空調制御によるサーバラック吸気面温度の低温度管理の実現が求められている。一方、リアルタイムで取得できる豊富なセンサ情報を直接利用して動的モデルを導出することが困難である。この課題を解決するために、主に情報理論で利用されている相互情報量とよばれる指標を利用して適度な情報圧縮を行うことで、大規模かつ詳細な動的モデルを導出する手法を提案した。この提案手法はデータ取得時の環境設定を陽に必要とせず、センサ間の構造を保ちつつ体系的に情報圧縮を行えることが利点である。最後に、実際のデータを用いて有効性を示した。本成果は制御分野で最高峰の国際学会の会議論文に採択され、優秀学生論文賞を受賞していることから、新規性かつ国際的に価値のある研究成果として評価されていると客観的に考えられる。分散協調型エネルギー管理システム構築に向けた研究に従事し、平成27年度は2つの課題に対する成果が得られた。まず、ゲーム理論的協調制御の理論体系の拡張として新たなゲーム理論的学習アルゴリズムの提案・性能改善を行った。提案アルゴリズムでは意思決定者が局所的に情報通信を行うことで入手した利得だけを利用して行動決定する。このとき意思決定者群では全体最適解へ確率収束することを理論的に証明した。特に、応用研究の多くで扱われる資源配分ゲームでは、得られた情報だけで周囲の価値分布を推定することができる。この推定値を利用して探索行動の選択の質を高め、最適解への到達時間を従来手法よりも早めることに成功した。また、実験を通して提案手法の有効性を検証した。本研究の成果はシステム制御分野で最高峰の国際学術論文誌に採択・掲載された。特に、システム制御分野の国内主要学会から論文賞を受賞したことから、新規性かつ国際的に価値のある研究成果として評価されていると客観的に考えられる。つぎに、エネルギー管理システムの構築に向けて、技術革新への順応検証を行った。昨年度までの成果であるエネルギー管理システムに組み込まれている気象データからの太陽光発電予測に関して、取得時間の大幅な短縮および高解像度化に成功した。一方、提案した統合システムが要素技術の改良に伴い、従来以上の性能が保証されるかどうかは不明瞭である。そこで、最新データを用いて検証し、提案手法の有効性を示した。また、提案する分散協調最適化手法の特性である情報処理の分散化・通信量の低減化に関して数値解析により明らかにした。他方、ネットワークの構成要素の動的モデルの特性を把握することは本研究課題を解決する上で重要な要素であり、電力需要側の構成要素の一つして重要視されているデータセンタの詳細な動的モデルの同定に関する成果は国内主要学会から研究奨励賞を受賞した。

分散協調型エネルギー管理システム構築に関する諸課題への成果は発展途上にあり、特に実システムへの導入に向けた基盤理論構築および実証検証に関しては国際的にも十分な成果が未だ得られていない最先端の課題である。本年度の成果はその重要諸課題の一部に対して有効な解決策を示している。ただしその成果は限定的であり、本研究課題のすべてを達成したとは言い切れない。一方、これらの課題の解決は社会的価値が十分に高く、システム制御分野でも国際的に新規性が強く、国内では類を見ないものである。この観点においても先の成果の意義は非常に大きいと考えている。学位取得のための博士論文執筆時間を確保するため、研究計画と比較すると部分的に遅れが生じているが、先行している課題も存在する。また、世界でもまだ充実した成果が得られていない領域に対して直面する問題を一つずつ解決して成果を挙げ続けていることに関しては十分な成果として評価できる。本研究では多種多様な目的・意思や資財を持つエージェント間で経済的・物理的に公平なエネルギー授受を実現する分散協調型エネルギー管理システム構築を目的とする.この目的を実現するために,本年度は大きく分けて次の2つの研究を実施した.1.マルチタイムスケールにおけるゲーム理論的学習手法提案と数値検証.電力システムへ応用する際には,各タイムスケールで各エージェントに運用状態決定の権利を与える構造を実現する必要がある.本年度では,まず機器のダイナミクスを考慮した多地域電力網システムの実時間制御を対象に,負荷周波数制御器設計において物理的運用コストに関する評価関数をエージェント毎に最適化する問題を定式化した.この問題は有限時間微分ゲームの解として解析的に導出できることを示し,数値シミュレーションを通して提案手法の有効性と階層構造の影響を検証した.つぎに,物理モデルや意思決定モデルを共有できない電力スポット・先物併合市場において,各電力供給家戦略の学習を解析した.特に,従来研究では扱われていない均衡解に至るまでの学習過程に注目し,数値シミュレーションを通した現象解析を行った.2.契約理論に基づく新たな基盤理論創出.実運用上の観点から従来のモデルベース電力市場設計理論をより一般化した枠組みが必要である.本年度では,経済分野で研究されている契約理論をシステム制御分野の知見を基に再解釈し,各エージェントが入力をもつ物理ダイナミクス制約を考慮した新たなエネルギー管理システムを提案した.契約構造の分析だけでなく,最適な契約を導出する統合に関する理論的手法まで提案した点は学術的新規性を持つ.さらに,従来検討されてきたリスク中立型評価関数の場合だけでなく,新たにリスク回避型の場合での定式化にも成功し,意思決定者の行動原理を表す数理モデルの範囲が拡充された点は実用面で意義高い.分散協調型エネルギー管理システム構築に関する諸課題への成果は発展途上にあり、国際的にも十分な成果がいまだ得られていない最先端の課題である。その諸課題の一部である本年度の課題(I)
代用電荷法と数値等角写像に関する研究

代用電荷法を適用し,非有界な多重連結領域から,(a)平行/共線スリット領域,(b)直線スリット領域,(c)円弧放射スリット領域,という正準スリット領域への数値等角写像の方法を提案し,その有効性を数値実験的に検証した.また,代用電荷法の性質を調べ,周期Stokes方程式に対する基本解法を提案した.これらの研究は理工学への応用上も重要である.本研究の主題に関連の深い特異積分方程式,悪条件連立1次方程式の数値解法についての基礎的研究も進められた.代用電荷法を適用し,非有界な多重連結領域から,(a)平行/共線スリット領域,(b)直線スリット領域,(c)円弧放射スリット領域,という正準スリット領域への数値等角写像の方法を提案し,その有効性を数値実験的に検証した.また,代用電荷法の性質を調べ,周期Stokes方程式に対する基本解法を提案した.これらの研究は理工学への応用上も重要である.本研究の主題に関連の深い特異積分方程式,悪条件連立1次方程式の数値解法についての基礎的研究も進められた.1.多重連結領域から一般の平行スリット領域への数値等角写像の方法を定式化し、得られた近似写像関数を用いて、逆に等角写像の存在と一意性の定理に現れるLaurent級数の全展開係数を数値的に求める方法を提案し、その有効性を数値実験的に検証した。(天野,岡野)2.上記の方法を一般の直線スリット領域への数値等角写像の方法として拡張し、その有効性を数値実験的に検証した。(天野、岡野)3.ダム問題に対する変分原理を定義する汎関数を設定し、自由境界をわずかに摂動した場合の汎関数の第一変分を求めた。さらに、最適設計の分野で開発された力法(traction method)をダム問題に適応すると、反復スキームが速やかに収束することを見いだした。(土屋)4.1次元周期的に配列された無限個の障害物をすぎる2次元Stokes流の問題に対し、Stokes方程式の周期的基本解に基づく基本解解法を開発した。さらに、1次元空間周期的なポテンシャル問題、たとえば、1次元周期的に配列された無限個の伝導体をもつ静電場の問題に対し、Laplace方程式の周期的基本解に基づく境界要素法を開発した。(緒方)5.多重連結領域の場合の代用電荷法による数値等角写像の収束証明のため、関数論における多重連結領域の場合の等角写像の存在証明と、代用電荷法による等角写像の構成法とが綺麗に対応することを示した。また、代用電荷法にお立一次方程式を解く必要が生じる。そのための方法として、特異値分解による方法やクリロフ部分空間法を用いて、悪条件問題の解法に関する研究を進めた。(杉原、岡野)1,非有界な多重連結領域から一般的な直線スリット領域への数値等角写像の方法を提案し,その有効性を数値実験的に検討した.この正準領域は流体力学等への応用上も広く知られた平行スリット領域の自然な拡張になっている.しかし,提案されたスキームは特殊な条件下では数値的悪条件を生じることがあり,改善は今後の課題として残されている.(天野,岡野,遠藤)2.非有界な2重連結領域から共線スリット領域(並行スリット領域で,スリットが同一直線状に位置する場合)への数値等角写像の方法を提案し,その有効性を数値実験的に検証した.この問題ではスリットが実軸となす角は計算の結果として定まる未知の量である.(天野,岡野,遠藤)3.ポテンシャル問題の数値解法として近年開発された複素変数境界要素法を周期的ポテンシャル問題に拡張し,その有効性を数値実験的に検証した.(緒方)4.領域の境界の微少な摂動に関する領域のGreen関数の変動を表すHadamardの変分公式について第1変分の簡明な導出方法を得た.また,それを発展させて第2変分を求めることに成功した.(土屋)5.特異積分方程式(数値等角写像の方法として特異積分方程式を用いるものがある)を解くためのSinc法を提案した.また,代用電荷法でもしばしば生じる悪条件連立1次方程式の数値解法として特異値分解法やクリロフ部分空間法の研究を進めた.(杉原)1.非有界な多重連結領域から,(a)一般直線スリット領域,(b)共線スリット領域,(c)円弧放射スリット領域への数値等角写像の方法を提案し,その有効性を数値実験で検証した.また,それぞれの研究について論文発表を行った.これらの成果を拡張すれば,代用電荷法の適用によって,著名なKoebe(Acta.Math.,1916)の39個の正準スリット領域の最初の13個への数値等角写像が簡単かつ高精度に実現可能であると期待される.2.上記の多重連結領域の数値等角写像の方法の一部をScilab Toolboxとして実装した.多重連結領域の等角写像のための数学ソフトウェアはまだ知られていない.3.波動問題(ヘルムホルツ方程式)に対する代用電荷法の性質を理論・数値実験の両面から調べ,ポテンシャル問題に対する代用電荷法と比較・検討した.数値実験から,ポテンシャル問題に対する代用電荷法の性質が波動問題を含め様々な偏微分方程式の問題に対し普遍的に成り立つことが予想される.4.多様体上の有限要素解析の可能性について検討し,等角写像の問題とも関連の深い曲面上の領域における楕円型境界値問題に対して有限要素法の適用が可能であることがわかった.

5.数値等角写像の方法として特異積分方程式を用いるものがある.この方程式を解くためのSinc法の提案と,その誤差解析を行った.また,代用電荷法において,悪条件の連立一次方程式を解く必要が生じる.そのための方法として,特異値分解による方法やクリロフ部分空間法に関する研究を進めた.
キャビテーション噴流による機械材料表面への高耐食性不動態層生成

本研究は,通常流体機械に損傷をもたらすキャビテーションを,キャビテーション噴流を用いて制御して機械材料表面に直接的に耐食性不動態層を生成して,その不動態層を定量的に評価することを目的としている。本年度は,平成9年度の研究成果を踏まえて,耐食性不動態層の生成および評価について以下の研究を実施した。1.耐食性不動態層の評価耐食性不動態層の程度を示す物理量として,イオン交換水中での腐食電位を用いることを見出し,キャビテーション噴流にさらした試験片の耐食性を評価した。また試験片表面をカラーフィルムで光学顕微鏡撮影し,そのネガから設備備品費で購入したフォトスキャナによりデータを入力して画像処理し,耐食性向上を評価した。2.最適加工条件の確立キャビテーション噴流による耐食性不動態層の生成に及ぼす因子の把握および,最適加工条件の確立を目的として,種々の条件のキャビテーション噴流を炭素鋼表面に噴射して不動態層を生成し,上記のイオン交換水中の腐食電位を耐食性を表す指標として,不動態層の耐食性を評価した。その結果,不動態層は,キャビテーション係数(ノズル下流側圧力とノズル下流側圧力の比),スタンドオフ距離(ノズルと被加工面までの距離),被加工面上での噴流軸中心からの距離,噴射時間などにより変化し,それぞれ最適値が存在することを明らかにした。また設備備品費で購入した純水用電気伝導率計を用いて水質をモニタし,水質の影響も調べた。メカノケミカル的な観点から,キャビテーション衝撃力を自作したセンサにより計測して,衝撃力と耐食性向上の関係を明らかにし,残留応力の計測も行った。キャビテーション噴流による機械材料表面の耐食性および機械的強度の向上を目的として,キャビテーション噴流による表面改質の実験的研究を行った。得られた成果を以下に示す。1.キャビテーション噴流による機械材料の表面改質における最適加工時間設備備品費で購入のキャビテーション噴流実験装置により,種々の機械材料の表面改質を行い,キャビテーション噴流による表面改質における最適加工時間の簡便な推定のために,表面改質される程度と質量揖失の関係を実験的に計測し,質量欠損を生じる始める時間の数分の一程度が最適加工時間であることを明らかにした。また本表面改質法により広範囲を表面改質する応用化に向けて,走査型(キャビテーション噴流噴射時に試験片が可動)試験を行い,表面改質における最適加工速度を明らかにした。2.キャピテ一ション噴流による耐食性の向上における水質の影響試料水の水質を変えたキャビテーション噴流にさらした種々の試験片の腐食電位および分極曲線を電気化学的手法を用いて計測し,キャビテーション噴流の水質が,耐食性の向上に影響することを明らかした。3.種々の機械材料の残留応力改善の実証キャビテーション噴流を種々の機械材料に噴射し,試験片の残留応力をX線回折法を用いて計測し,残留応力が圧縮に改善されることを実証し,耐食性の向上と同時に機械的強度も向上できる可能性を実験的に実証した。
国民投票制度の比較憲法法総合的研究

日本でも、90年代になってからレファレンダムが注目され、現に実行され始めている。しかるに日本の法学会では、住民投票や国民投票に対する関心や評価は高いものではなかった。それは、解釈論および実態認識、両面において確認できた。それは、今日においてもそうであり、あるいは現在、評価に戸惑っているとも言えよう。しかし、世界を見渡せば、今日、レファレンダムはますます隆盛となり、政治の流れを、あるいは世界を変えてきたとさえいえる働きをしている。そこで、我々は、日本の憲法解釈論はひとまず置き、世界各国でレファレンダムがどのように使われているのか、どのような効果をもたらしたのか、どのような問題を惹起しているのかを、それぞれの国毎に比較憲法的に総合的に検討することを本研究の課題とした。対象とした国は、イギリス、スイス、アメリカ合衆国、ロシア、ニュージーランド、フランスそして日本である。日本では、住民投票を対象に、その社会学的・政治学的な機能・効果、そしてそこで惹起された法的問題点について検討した。本研究を通して、これまで憲法学からなされることのなかった、国民投票制度についての、豊富な比較憲法的、実証的研究が実現した。結論的には、各国それぞれにレファレンダム制度については問題点を抱えているとはいえ、代表制を補完するものとして、それぞれの国でそれぞれに根付き、民主主義体制を支えているということが確認できた。また、日本の住民投票においても、その意義が、憲法の理念から見ても高く評価されうることが確認できた。さらに、ニュージーランドの環境運動と法政の研究からは、代表制か住民投票かという二者択一的問題設定に替わる、新たなコンセンサス作りのあり方が示唆された。我々は、97年度沖縄合宿において、これまでの日本の研究蓄積の検討、世界のレファレンダムの動向、沖縄の住民投票の実態調査を行った。日本の研究としては、50年前の成果であるが、河村又介『直接民主制』(1934年)が優れた研究であり、我々の研究は、この研究を引き継ぎ、その後の50年の歴史を検証し、付加し、理論的に深めるべきものであることが確認された。世界のレファレンダムの概観としては、1918年から1930年代前半に、レファレンダムの隆盛があり、第二次大戦後それはタブ-視されてきたが、1980年代になってから再び隆盛を迎えつつあることが確認された。その原因として、冷戦構造のゆるみ、崩壊、さらには、政党構造の硬直化が推測できる。また、世界がレファレンダムをタブ-視していたなかで、スイス、イタリア、アメリカ合衆国のいくつかの州では、レファレンダムが積極的に行われていたこと。そこでは、国民によるイニシアティブが認められている点で、他の諸国と較べて特色があり、そのために、その国の政治に果たす役割が大きいことが確認された。それぞれの国の具体的制度、その政治的影響については、今後の検討課題である。沖縄の調査を行った中で、住民投票の持つ法的、政治的問題が検討された。そして住民投票が、議会制との関係、地方自治の実体化との観点で検討されるべきこと、国家-地方自治体執行部-地方議会-住民の構造の中で考察されるべきことが確認された。調査結果の理論的検討は今後の課題である。我々は、97年度の二回の研究会において、レファレンダム研究のこれまでの日本における研究水準を確認し、今日、世界で様々なレファレンダムが行われていることを確認した。本年98年度は、この確認を踏まえて、それぞれの個別研究を深めて行った。まずは、それぞれ担当する国のレファレンダムの制度が、国家レベルあるいは地方自治レベルでどのような構造になっているのかを明らかにしつつある。

ただ、いまだその研究は、各国の制度の理解・紹介にとどまっており、それぞれを比較してその特徴を明らかにするところまで入っていない。また、各国のレファレンダムの運用とその問題点についても多くはこれからである。来年度の課題となろう。なお、今年その研究成果の一部が発表された近藤論文は、日本の住民投票が環境問題において多く求められている現状を踏まえ、ニュージーランドの環境運動を考察する中で、その手段の一つとして住民投票が如何に位置づけられているかを考察した。また、中富論文は、沖縄で行われた二つの住民投票のうち、沖縄県民投票について考察したものである。知事や政府の意思形成に対して住民投票が果たした役割、あるいは住民投票に対して県当局や政府が果たした役割、住民にとっての住民投票の意義、住民投票の提起の時期や文言の問題など、住民投票を巡る法と政治の動態を明らかにした。名護市民投票についての分析が今後の課題となろう。我々は、1997年度から1999年度まで、国民投票制度の比較憲法的総合的研究に取り組み、スイス、イギリス、フランス、ロシア、アメリカ合衆国、ニュージーランド、そして日本では、沖縄および各地の住民投票を研究してきた。そこで得た知見を、敢えてまとめれば次のようになろう。1.日本では、理論面では、レファレンダムに関して消極的態度が強かった。それは、解釈論および実態認識、両面においてそうである。2.しかし、世界では、第三次ブームというべきものを迎えている。第一次ブームは、第一次世界大戦終了後に生じている。その象徴としてヴァイマル憲法における採用を挙げることができよう。しかし、ドイツでのヒトラーによるその悪用以来、レファレンダムについては各国で消極的態度が目立った。例外として、スイス、イタリア、アメリカ合衆国を挙げうるが、それとて極めて活発というわけではなかった。しかし、1970年代後半以降、レファレンダムは各国で活発に行われるようになり第二次ブームが生じた。その原因としては、ファシズムへの嫌悪感が落ち着き冷静にレファレンダムを評価し始めたこと、学生闘争等により政党の指導部の権威が低下し、リベラル・ラディカル的潮流が強まったこと、環境問題等への政治権力の対応の遅れに対してレファレンダムが呼び出されたこと等を挙げ得よう。今日の第三次ブームは、1989年以降の冷戦の終了に伴い、民族自決、民族国家形成の要求が強まったこと等によっている。3.日本の住民投票について言えば、沖縄県民投票はこの第三次ブームの中で、その他の住民投票は、第二次ブームの中で捉え得よう。4.各国の法制度の特徴、その用いられ方、従来の憲法原理との関連については、各国毎に検討した。
磁気刺激による書痙治療機序の解明

自分の意思とは関係なく手や腕が動き、うまく字が書けない書痙に対して、非侵襲的で負担の少ない治療として注目されている反復経頭蓋磁気刺激(急激な磁場の変化により頭皮上から脳を刺激する)の刺激方法について調べた。その結果、未解明であった最適な刺激方法と治療機序について、運動前野ではbiphasicよりもmonophasicが、1Hzよりも0.2Hzの刺激がより効果的であること、感覚情報処理過程の変化により症状を改善している可能性が示唆された。書痙患者に対する非侵襲的な治療方法として低頻度反復経頭蓋磁気刺激の応用が検討されているが、治療機序が十分分かっていないこともあり、未だ最適な刺激条件の確立には至っていない。そこで、本研究では、刺激の位相と頻度の組み合わせを変えた磁気刺激による中枢神経系に対する影響の比較を通して、磁気刺激の刺激条件における最重要要素および治療機序について検討を進めている。本年度は、右利きで右上肢に症状の見られる書痙患者および右利きの健常者を対象とし、当初予定していたmonophasic 0.2Hz、biphasic 1Hz、biphasic 0.2Hz、0.2Hz sham刺激にmonophasic 0.8Hzを加えた5つの刺激条件において各250回の運動前野への磁気刺激を行い、その前後での体性感覚誘発電位を記録するとともに、一部条件では単光子放射線コンピュータ断層撮影を用いた皮質脳血流記録を進めた。その中で、書痙患者を対象としたmonophasicを用いた0.2Hzと0.8Hzの磁気刺激による影響の比較結果について国内学会で報告を行った。この2条件では、磁気刺激前後の変化量において、前頭部から記録された右正中神経刺激による体性感覚誘発電位のN60成分の振幅は、0.8Hzでの刺激がより大きな値を示し(p<0.05)、筆圧でも0.8Hzでの刺激がより大きな低下を示した(p<0.05)。このことは、同じmonophasicによる磁気刺激であっても、0.2Hzよりも0.8Hzで行うことにより、書痙患者の中枢神経系により大きな影響を与えることにより、より高い治療効果をもたらす可能性を示しており、治療応用のための磁気刺激の条件設定を検討する上で一助となる知見がもたらされたと考えられる。書痙患者に対する低頻度反復経頭蓋磁気刺激を用いた治療は、機序が解明されていないこともあり、未だ最適な刺激条件の確立には至っていない。本研究は、治療に適した磁気刺激の刺激条件および作用機序の解明を目的としている。本年度は、書痙患者および健常者を対象とし、monophasicによる0.2Hzと0.8Hz、biphasicによる0.2Hzと1Hzによる磁気刺激および0.2Hzのsham刺激を運動前野に250回与える条件を中心に、刺激前後での体性感覚誘発電位(SEPs)および臨床評価の記録を進めた。また、一部条件では皮質脳血流記録も進めた。その結果として、(2)monophasic 0.2Hzの刺激により、健常者では刺激部位近傍の血流が増大するが、書痙患者では変化が見られないこと。磁気刺激前に見られた書痙患者での血流亢進が刺激後には見られなくなること。といったことが確認されてきている。これらは、書痙治療目的として運動前野に与える磁気刺激ではbiphasicよりもmonophasicが、1Hzよりも0.2Hzの磁気刺激がより高い治療効果をもたらす可能性および磁気刺激の作用が健常者と書痙患者では異なる様相を示す可能性を示す結果であると考えられ、磁気刺激の治療応用に向けて重要な知見が得られつつあると言える。これらの成果は個別ではなくまとめて報告する意義が高いと考え、現在追加実験を行うと共に英文雑誌への投稿準備を進めている段階である。そこで,本研究は、治療に適した磁気刺激の刺激条件および作用機序の解明を目的とし,書痙患者および健常者を対象とし、位相(monophasic,biphasic)と頻度(0.2Hz,0.8Hz、1Hz)の異なる組み合わせによる磁気刺激およびsham刺激を運動前野に250回与え、刺激前後での体性感覚誘発電位(SEPs),皮質脳血流および臨床評価の記録を進めてきた。これまでの2年間の成果として,biphasicよりもmonophasicが、1Hzよりも0.2Hzの磁気刺激がより高い治療効果をもたらす可能性および磁気刺激の作用が健常者と書痙患者では異なる様相を示す可能性を示す結果が得られてきたが,その機序については十分な検討を行うことができていなかった.本年度は,研究最終年度として成果をまとめる時期ではあったが,機序解明が不十分であったことから,その点について追求をすべく磁気刺激前後にSEPsを頭皮上32カ所から記録し,mappingによる分析を行った.

その結果,健常者に見られる磁気刺激後のN30,N60成分の増加,書痙患者に見られるN60成分の減少はすべて前頭部の成分だけで生じており,他の部位での同期的な成分変化が生じている可能性は低いようであった.書痙患者で磁気刺激後に血流変化の見られる前頭部の活動変化が間接的にN60成分の少なくとも前頭部に投射する発生源領域に与える影響が治療機序に何らかの関係を持つ可能性が考えられた.データの追求により,年度内での公表が間に合わなかったことから,現在これら一連の成果をまとめ,英文雑誌での公表を急いでいる.
寄生蜂は宿主の死をどのように防ぐか？

内部寄生蜂Asobara japonicaは、ユニークな寄生戦略を用いて、様々な種のショウジョウバエ属昆虫を宿主として利用する。A. japonicaメス成虫は宿主に対し致死量の強毒性の毒液を寄生時に注入する。そして、直後に、卵とともに毒液の殺虫活性を中和する側輸卵管液を注入する。本研究では、毒液成分が宿主の液性免疫活性には影響を及ぼさないものの、血球の伸展や貪食といった細胞性免疫活性を抑制することが明らかにした。また、毒液注入により宿主体液中でセリンプロテアーゼ活性が約100倍も上昇することも分った。側輸卵管成分はプロテアーゼ活性化を阻害するものの、細胞性免疫の抑制には影響を及ぼさなかった。内部寄生蜂による寄生は複数の生理現象の絶妙なバランスの上に成立すると言える。寄生蜂Asobara japonicaは、寄生の際、宿主ショウジョウバエ幼虫にまず殺虫活性を持つ毒液を、そして、その直後に解毒作用を示す側輸卵管成分を注入する。昨年度までの研究によって、宿主に対して殺虫活性を示す毒液成分は宿主の体液性免疫には影響を及ぼさないものの、宿主の血球に対して致命的な影響を示し細胞性免疫機能を破壊する可能性を示唆した。今年度はこの可能性を実質的に証明し、さらに、この毒液による宿主ショウジョウバエ幼虫の細胞性免疫への致命的影響に対して、側輸卵管成分は全く作用しないことを明らかにした。すなわち、寄生成立後の宿主幼虫体腔内では、血球の免疫作用は失われていることが示唆されたことになり、これにより、寄生蜂卵および孵化後の幼虫は血球による攻撃を免れるものと解釈できる。毒液は宿主の血球に対する致命的影響の他に、体液中のキモトリプシン様プロテアーゼ活性の上昇を誘起する。このプロテアーゼの活性化は毒液の宿主に対する殺虫活性と密接な関係があるものと予想しているが、このプロテアーゼ活性化が側輸卵管成分によって顕著に阻害されることを発見した。こうした毒液による体液プロテアーゼ活性化阻害、さらに、殺虫活性中和活性を示す成分は熱(100度,5分間)に不安定な少なくとも分子量10kDa以上のタンパク質であることを確認した。寄生蜂Asobara japonicaは、寄生の際、宿主ショウジョウバエ幼虫にまず毒液を注入し、直後に卵と側輸卵管成分を注入するが、寄生開始後2-3秒後に宿主から寄生蜂を引き離すと宿主は数時間で100%死亡する。勿論、寄生を完了させた場合には、こうした宿主の個体死はない。これは寄生妨害により宿主体内に単独で注入された毒液に強い殺虫活性があり、本来なら中和活性を示す側輸卵管成分が注入されなかった為であることを確認している。今年度は、以下の4項目の新知見を得た。1)毒液内成分がショウジョウバエ類において、種特異的な殺虫作用を示すことを証明した。すなわち、A. japonicaが寄生可能な宿主ショウジョウバエ幼虫には毒液による殺虫作用を示すが、寄生が成立しないショウジョウバエ幼虫には殺虫作用もない。2)毒液成分は、宿主幼虫の体液性免疫作用(抗菌ペプチド遺伝子発現誘導)には何ら作用しないのに対し、血球による細胞生免疫作用(包囲化や貪食作用)は劇的に抑え、宿主の生体防御系を抑制する。3)毒液成分は、血球の細胞死を誘導する。4)毒液成分を注射した宿主幼虫体液中では、キモトリプシン様のセリンプロテアーゼの顕著な活性上昇が観察される。以上の4つの新知見は、寄生蜂A.japonicaの宿主キイロショウジョウバエ幼虫に対する寄生戦略を考える上で重要な示唆を与えた。すなわち、A.japonicaの毒液は、自信の宿主をも殺す危険な成分を含んでいる。なぜならば、宿主体内で発育する内部寄生蜂にとって、宿主の死は自らの死でもあるからである。しかし、この毒液成分は宿主の生体防御系(特に、細胞性自然免疫系)からの回避に不可欠な因子であることが明らかになった。また、宿主の個体死に、毒液成分が誘導するキモトリプシン様セリンプロテアーゼ活性上昇が何らかの関与を示している可能性が示唆された。本研究課題では、寄生蜂A.japonicaの殺虫性の高い毒液とその解毒効果のある側輸卵管成分の実体解明を主たる研究目標に研究を進めている。寄生蜂の毒液と側輸卵管の成分解析に関して、ほぼ計画通りに分析が進んでいることは、上記“研究実績の概要"の通りである。すなわち、昨年度の研究によって、宿主にとって毒性の高いA.japonica毒液成分の寄生戦略上の意義がほぼ明確になった。

なぜならば、幅広く複数の昆虫を宿主として利用できる寄生蜂A.japonicaにとって、強毒性の毒液成分は宿主となる様々な昆虫の自然免疫活性を寄生直後に機能停止状態にする為に、必要不可欠な存在であることを証明することができたからである。しかも、毒液成分による実質的な宿主免疫抑制が、細胞性免疫活性の低下によって齎されており、体液性免疫活性(抗菌ペプチド遺伝子発現誘導活性)には有意な影響が生じていない点は興味深い結果と言える。このことは、宿主昆虫は寄生蜂に対して細胞性自然免疫によって生体防御を行っていることを強く示唆する結果と解釈できる。さらに、昨年度は、寄生蜂の毒液成分による宿主の個体死誘発に先立って、体液中のキモトリプシン様セリンプロテアーゼの活性上昇が誘起されることを発見した。しかも、この毒液によるセリンプロテアーゼの活性上昇は、側輸卵管成分によって抑制されることも確認することができた。このことは、このセリンプロテアーゼの活性上昇が、宿主昆虫の個体死誘導に対して直接的あるいは間接的に重要な役割を担っていることを強く示唆する結果であり、極めて興味深い研究成果と評価できる。今年度は、寄生蜂毒液成分と側輸卵管成分の精製と構造決定を目標に研究を進める。まず、毒液内の活性成分はウィルス様因子であることはほぼ確認できているので、寄生蜂貯毒嚢を大量に調製し、そのゲノムDNAあるいはRNAを単離する。単離したゲノム核酸成分を精製し、次世代シーケンシングを用いて塩基配列を決定する。もし、分析に必要な十分量の核酸が得られなかった場合は、寄生蜂腹部からtotal RNAを調製しRT-PCRによってウィルス様塩基配列の決定を目指す。すなわち、寄生蜂雌腹部から貯毒嚢を完全に除去したサンプルと無処理の腹部内での発現遺伝子の違いを同定し、貯毒嚢内でのみ発現するウィルス様塩基配列を同定することになる。こうした毒液ウィルスゲノム情報の解析と並行して、透過型電子顕微鏡観察による形態分析も進め、そのウィルス粒子形状を明らかにする。寄生蜂側輸卵管活性成分については、これまでの予備実験結果より分子量数10kDaで、しかも、熱に不安定なタンパク質様因子であることが分かっている。出発材料の制約から一般的なHPLCによる精製方法を適用するのは非常に難しい為、先ずはモノクローナル抗体を作成してその中から活性因子の抗体を単離し、最終的に因子自体の精製を試みる。側輸卵管液性成分を抗原とする免疫は、in vivo, in vitro両方法で進める。即ち、前者はマウス体内への抗原注射、後者は単離したマウス脾臓細胞の培養系で直接抗原を感作させる方法である。いずれも、ハイブリドーマのスクリーニングは、得られる抗体と側輸卵管成分を予め反応させた後、毒液と共にショウジョウバエ幼虫に注射することによって殺虫作用を指標に進める。目的の抗体が単離できたならば、抗体をアフィニティーカラムのリガンドに用い、毒液及び側輸卵管抽出液から活性因子を単離し、一次構造を決定する。該当無し。
気候変化に対する北海道農業の適応経路の導出

本研究課題は、将来の気候変化が北海道の主要作物に与える影響を評価し、いつ・どのような適応策を導入すればよいかを評価することを目的としている。今年度は、(1)作物の生育ステージを計算するモデル(プログラム)の作成、および(2)気候変化が作物生育に与える影響の試行解析を行った。(1)では、昨年度に着手した作物生育の気候変化影響に関する文献の調査や、植付日等の耕種期日データの収集を継続し、これに基づき、気象要素を入力として北海道の畑作4作物(秋まき小麦・てんさい・ばれいしょ・大豆)・コメの生育ステージを計算するプログラム群を作成した。さらに、生育ステージの計算に必要となる長期積雪終日を算出する方法を検討し、プログラム化した。作物には気候変化の影響指標(例:不稔を引き起こす高温、低温など)ごとに影響を受けやすい生育ステージがあるため、作物の生育ステージを予測することは重要である。これらのプログラムは、影響評価や適応策検討のベースとなるものである。(2)について、気候変化は各作物に様々な影響を与えうるが、今年度はそれらの一つとして畑作物の湿害(過湿による土壌の空気不足により作物が生育障害を起こす現象)と関連する「土壌水分の将来変化」について試行解析を行った。北海道の各市町村について畑作4作物の生育期間中の日々の土壌水分を算出し、土壌水分過多となる日数の割合の将来変化を評価した。気候データは全球気候モデル出力を用い、昨年度に実施した空間解像度の詳細化とバイアス補正の手法を応用・適用した。生育期間の評価には(1)のプログラムを用いた。本解析は試行段階であり、今後改良や検証を要する部分もあるが、将来の気候変化による影響の評価として取りまとめ、学会発表を行った。今年度は影響評価のベースとなる北海道の主要作物の生育ステージを計算するプログラムを作成し、気候変化影響の一例として土壌水分の将来変化の試行解析を行った。気候変化による影響の評価の一連の試行を行えたことは一定の進捗があったと考えている。一方で、単一の影響指標(土壌水分)の解析に想定より時間を要した。本課題の目的である北海道の農業体系への気候変化影響を評価し、適応策を検討するためには、複数の気候変化影響を統合的に評価する必要があり、単一の指標の評価では不足である。また、今回の試行では単一の気候予測シナリオを用いたが、気候変化の不確実性を考慮するため複数のシナリオを用いることが望ましい。影響指標の評価は機械的に行えるものではなく、都度新たな検討を要すると予想され、残り一年という状況を考えると、進捗はやや遅れていると判断した。(1)まず、試行解析の内容について、手法の改良や検証を行う。(2)次に、影響指標の追加および気候予測シナリオ数の拡充を行い、北海道農業に対する将来の気候変化の影響の評価と適応策の検討を実施する。本課題では農業地帯・体系に即した適応策を検討することを目的としている。最終年度ではこの目的に沿うための体系づくり(影響評価および適応策検討のための一連のプログラム群の構築)により重点をおき、(2)を行うにあたってそれ以外の部分は当初の計画より対象を絞る。具体的には、後で機械的に追加可能な気候予測シナリオ数の拡充は最低限にとどめる。また、影響指標の数を絞り、各地域・作物で主要なものを評価する。最後に各地域について、(単一ではなく)栽培される複数の作物の気候変化影響を考慮し、効果的な適応策を検討する。本研究課題は、北海道のイネおよび畑作物を対象に、21世紀末までの気候変化による収量・品質への影響を評価し、いつ・どのような適応策を導入するべきかを定量的に評価することを目的としている。今年度は、(1)気候データの統計的ダウンスケーリングの試行、および(2)気候変化影響量のスケーリング可能性の検討を実施した。(1)では、影響評価と適応策検討に必要となる気候データを整備するため、全球気候モデル(GCM)出力の統計的手法による空間解像度の詳細化(ダウンスケール)とバイアス補正の試行を実施した。北海道内の数地点における月別(現在気候)の気象要素の出現分布について、モデル(補正前・後)と観測に準ずるデータ(準観測)を比較し、補正により準観測の出現分布の再現性が向上することを確認した。さらに、試行データを用いて、北海道のイネの低温起因の不稔率の将来変化について初歩的な解析を行った。(2)について、本研究課題は気候変化による北海道農業への影響やそれに対する適応を対象とするが、気候変化は全球規模で起こり、その影響は多岐の分野にわたることから、より広域のスケールや農業以外の分野における気候変化影響の特性を把握することは有益である。ここでは陸域生態系および水資源への気候変化影響について、工業化前からの全球平均気温上昇(ΔGMT)が2°Cのときの影響量(以下、2°C影響)を線形にスケーリングすることで、その他のΔGMT(1.54°C)における影響量を近似できるかを評価した。その結果、2°C影響の線形スケーリングは全球平均では植生純一次生産、野外火災によるCO2放出、および表面流出量について許容されたが、土壌流出については約2.6°C以上で許容されなくなることがわかった。気候変化が北海道の作物に与える影響の評価や適応策の検討のために必要となる気候データの整備に着手した。単一の気候モデル・放射強制力シナリオを用いた試行段階ではあるが、空間解像度の詳細化やバイアスの補正といった複数のモデル・シナリオに拡充できる基礎的な部分の検討を進めることができた。