hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リアルタイム水中病原体濃度レベル予測システムの開発

水利用における微生物学的安全性を担保するには実時間病原性微生物予測法を実現した.水中における病原体濃度は下水を培養ベースの方法でモニタリングすることで観測されてきており,水由来の病気を防ぐのに有効だと知られている.一方,実時間モニタリングはいまだに実現していない本プロジェクトでは実時間で測定できる水質水門データから病原体を予測する方法論を確立した.その方法論は,水質工学における性質を利用して小標本からでも高精度に学習を可能にするものである.開発した方法論をオンラインソフトウェアとして実装した.水質モニタリングデータから病原体濃度の高低を予測するためには,その判別ルールを獲得するための水中病原体濃度データの蓄積が必須である.本研究グループにおいて,札幌市内の河川に6か所のサンプリング地点において得られた大腸菌濃度データを整理し,および国土交通省を通じて各サンプリングの時点における水質水文データを収集した.国土交通省の定める基準のひとつ,500MPN/100ml以上を陽性,未満を陰性としたバイナリ識別タスクを形成した.このようにして得られた説明変量を基にして,平滑化ヒンジサロゲート損失およびL2正則化関数を用いて得られる正則化経験リスクの上限を最小化するアルゴリズムを実装した.ここで得られる最適化問題に対して双対問題を考える.N個の訓練用標本に対して,双対目的関数は,サロゲート損失の凸共役からなるN個の項と正則化関数から導かれる項の和になるが,各双対変数は,その前者のうちの一つの項と正則化関数から導かれる項のみに依存するため,最大化が容易となる.この性質を利用して,双対座標上昇法を計算機上に実装し,最適性の保証がある最適化を実現した.説明変量には変量間のスケールの違いによる学習の弊害を緩和させる線形変換を行い,カテゴリ変量にはダミー変数変換を施した.このようにして得られたモデルパラメータおよびデータ記述子を評価用データに適用したところ,良好なPRBEP (Precision-Recall Break Even Point)を獲得し,高い汎化性能が得られることを確認した.当初の計画通り,説明変量および目的変量のデータの収集と整理を達成し,また,判別ルールを自動獲得するための機械学習法の選択,および最適化アルゴリズムの実装を成し遂げた.これを使った実データでの評価実験も行い,良好な汎化性能が得られることを確認できた.水質モニタリングデータから病原体濃度を予測するためには,それまでに得られていた水質モニタリングデータと病原体濃度のペアの集合からルールを統計的に見つけ出す必要がある.説明変量と目的変量との関係を自動獲得するための方法論は統計学などの分野において確立されているものの,本研究課題において特徴的な点は病原体濃度がある閾値以下であるおいては観測されないという特殊な状況がある点である.この状況に対する一つのアプローチとして,平成27年度において,バイナリ識別タスクに帰着させて正則化平滑化ヒンジサロゲート損失最小化の原理に基づくルール獲得のためのアルゴリズムを開発していたが,平成28年度では病原体濃度そのものを直接予測できるように正則化二乗誤差損失最小化のアルゴリズムを開発した.そのアルゴリズムにおいては,検出限界未満のデータを欠損値として統計的推論の理論を導入した.統計的推論においては統計模型のパラメータを決定することになり,正則化項に対応する事前分布を掛け合わせた尤度関数の最大化を行うこととなる.正則化尤度関数の直接最大化は数値的に従順ではなくなるが,欠損値を事後分布として扱い,その事後分布を用いて完全データ対数尤度関数におけるモーメントを逐次的に更新することで従来の統計的枠組みに基づく推論を適用した.モーメント計算には一般には数値積分を要してしまうが,統計モデルに正規性仮定を課すことで逆ミルズ比を通した高速計算を実現した.説明変量及び目的変量の収集および整理は実現しており,加えて水質モニタリングデータから病原体濃度を予測するために必要な模型のパラメータの決定アルゴリズムの開発にも成功しているから.水利用における微生物学的安全性を担保するには実時間病原性微生物予測法を実現した.水中における病原体濃度は下水を培養ベースの方法でモニタリングすることで観測されてきており,水由来の病気を防ぐのに有効だと知られている.一方,実時間モニタリングはいまだに実現していない本プロジェクトでは実時間で測定できる水文水質データから病原体を予測する方法論を確立した.平成29年度は,その解析方法をウェブブラウザだけあれば世界中のだれもが利用できるようにするため,CGIプログラムへの移植作業を行った.平成29年度までは,様々な数値実験や数理モデルを簡単に試すことができる特殊な数値計算環境で検証を行ってきた.しかし,その数値実験環境はそのままウェブブラウザ上では動作しないものであった.ウェブサーバの基本OSにはLinuxを選択し,アパッチHTTPサーバ(以下アパッチ)と呼ばれるウェブサーバソフトウェアを導入した.アパッチからPythonプログラムが動作するように設定し,Python言語に開発した機械学習アルゴリズムを移植した.水質工学においてデータをMS-Excelで管理することが多いことから,オンラインソフトウェアのユーザインターフェースには,MS-Excelから容易に出力できるCSV形式を採用した.ユーザインターフェースにはテキストエリアを持たせ,訓練用データと予測したいデータをCSV形式で,クリップボードを使ったコピー&ペーストで簡単に入力できるようにした.開発した機械学習手法の最適化アルゴリズムはステップサイズのような通常チューニングが必要なパラメータを持たないことから,解析対象のデータを入力するだけで,ボタン一つで,数値的に安定に計算できるようになっている.水利用における微生物学的安全性を担保するには実時間病原性微生物予測法を実現した.水中における病原体濃度は下水を培養ベースの方法でモニタリングすることで観測されてきており,水由来の病気を防ぐのに有効だと知られている.

一方,実時間モニタリングはいまだに実現していない本プロジェクトでは実時間で測定できる水質水門データから病原体を予測する方法論を確立した.その方法論は,水質工学における性質を利用して小標本からでも高精度に学習を可能にするものである.開発した方法論をオンラインソフトウェアとして実装した.今後は,サンプリング点の違いおよび天候データを学習および予測にどのように反映させるか試行錯誤的に検討し,また判別に有用な特徴変換法を考案したり,このタスクに機械学習理論を特化させたり,して更なる性能の向上を図る.また,完成したアルゴリズムのオンラインソフトウェアを構築するために,C言語などへの移植を行う.またインターフェースを構築するために,Apacheによるウェブサーバの構築を行い,CGIプログラムの開発を行っていく.今後は完成したアルゴリズムのオンラインソフトウェアを構築するために,Python言語への移植を行う.また,インタフェースを構築するために,Apacheによるウェブサーバの構築を行い,CGIプログラムの開発を行っていく.機械学習次年度使用額が生じた理由は,研究発表の場所が近くになり,予定より交通費が発生しなかったことが一つである.平成27年度は,どちらかというと情報科学的に大きな貢献をできる発見を得るに至り,その発見を発表するにふさわしい場所が本務地からさほど離れていなかったので,次年度使用額が生じた.次年度使用額が生じた理由は,統計科学のコミュニティにおいてより強いインパクトが得られる研究成果を得たために,その成果発表に適切な会場を選択したところ旅費の面において予算的余裕が生じた.病原性微生物濃度の予測精度を向上させるため,気象データの整理および学習アルゴリズムへの導入を進める.データ整理に伴う人件費,および計算実験装置の取得費に用いる.Apacheによるウェブサーバの公開を目指して,インターネットからアクセス可能なネットワークの構築に必要な機材,および利用者にストレスなく計算結果を返すことが可能な計算機の取得,および,サーバ構築に必要な人件費に使用する.
非ニュートン流体の運動の数学解析

非ニュートン流体運動として記述される自然諸現象のモデル方程式に対する非線形問題の適切性を数学解析面から研究した.具体的研究成果の一部を記す.(1)非ニュートン流体,特に流れ学的構成則がジャヌマン共回転微分を持つ非圧縮粘弾性マックスウエル媒質中の2次元流が,滑らかな初期値に対しても,不連続性が生じ得ることを示し,その衝撃波の安定性について考察した. (2) 2次元斉次等方的弾性体内部に剛体線状亀裂があるとき,層間剥離の生起,不生起両場合に対し,その先端部分での漸近挙動を調べた.(3)境界濡れ効果下でのヘレ-ショウセル中のフィンガリング現象に対して弱非線形解析を行った.24年度研究計画で作成したテーマについて,その研究実績の概要は以下の通りである.1.津波のモデル方程式の研究については,その基礎理論となる水の波の運動に対する初期値問題の解析と,浅水波近似,長波近似について考察し,結果を得た.2. Hurricaneのモデルとして,その発生・成長過程の考察に重要な内部構造ではなく,第1段階として外面的渦運動に注目し,それを渦糸運動の初期ー境界値問題と捉え,特に境界の有る場合について考察し,解の一意存在証明に成功した.3.弾性方程式の亀裂問題については, 2次元斉次等方的弾性体内部に剛体線状亀裂があるとき,層間剥離が生じる場合,生じない場合に分け,その先端部分における漸近挙動に対する結果を得た.4.数値気象予報の基礎方程式であるprimitive方程式,特に海洋におけるモデル方程式についての数学解析を行い,時間局所強解の一意存在定理の証明に成功した.primitive方程式は,非ニュートン流体流れ,血液流れのモデル方程式ではないが,問題の設定方法は,物理学的,工学的に重要な多くの問題に共通するもので,次年度以降の各種非ニュートン流体方程式に対する新しい問題設定の際重要になると思われる. 5.熱力学と整合性のある温度変化を含む相転移現象を記述する重要なモデル方程式の一つであるPenrose-Fifeが提案したモデル方程式について,その時間大域強解の一意存在定理の証明に成功した.相転移を伴う流体現象は非ニュートン流体に対してはとりわけ重要な問題で,今回の結果はその出発点となる重要なものと考えている.(1)津波のモデル方程式の基礎理論となる水の波の運動に対する初期値問題の適切性,および浅水波近似,津波モデル,長波近似の厳密な数学的正当化を行った.さらに,重力と表面張力の影響下で,斜面を下る粘性流体の運動を解析した.特に,薄膜近似のスケーリング下における初期値問題の解が,そのスケーリングパラメータに関して一様有界性を持つことを証明した.1次元浅水波モデルに対する解の時間漸近安定性を,ある条件下で1パラメータ族の定常解が存在すること,初期データが定常解に十分近いときは,時間大域一意解が存在すること,その大域解が定常解に漸近することを証明すること,により示した.(2) Hurricaneモデルについては,前年度までの渦糸運動の研究から一歩進め,その内部構造,発生・成長過程を研究目標として,バスタブ中における渦運動モデル方程式に対する初期-境界値問題の数学解析を行っている. (3) (粘)弾性方程式の研究については,ストレステンソルが変形テンソルにベキ則で依存する(粘)弾性体に対する問題の数学解析が進行中である.一方, Hele-Shawセル中のニュートン流体運動に対する自由境界問題の境界濡れ現象の効果を調べた.この結果を基に,亀裂進展問題の研究,ベキ則非ニュートン流体に対するHele-Shaw問題の研究,セカンド,サードグレイド非ニュートン流体方程式に対するNavier滑り,一般滑り(Tani)境界値問題の研究を遂行している.(4)数値気象予報の基礎方程式である大気,海洋の各モデル方程式の自由境界問題に対する解のうち,温度,湿度,塩分濃度の最良有界評価が求められた.現在,大気/海洋2相モデル方程式の自由境界問題の可解性に関する論文を執筆中である.(5)プラズマ物理学関連の研究としては,抵抗性ドリフト波乱流のモデル方程式に対する初期-境界値問題の可解性を,初期値がステパノフの意味での概周期関数である場合に証明し,論文投稿中である.非ニュートン流体運動として記述される自然諸現象のモデル方程式に対する非線形問題の適切性を数学解析面から研究した.具体的研究成果の一部を記す.(1)非ニュートン流体,特に流れ学的構成則がジャヌマン共回転微分を持つ非圧縮粘弾性マックスウエル媒質中の2次元流が,滑らかな初期値に対しても,不連続性が生じ得ることを示し,その衝撃波の安定性について考察した. (2) 2次元斉次等方的弾性体内部に剛体線状亀裂があるとき,層間剥離の生起,不生起両場合に対し,その先端部分での漸近挙動を調べた.(3)境界濡れ効果下でのヘレ-ショウセル中のフィンガリング現象に対して弱非線形解析を行った.23年度研究計画で作成したテーマについて,その研究実績の概要は以下の通りである.(1)津波のモデル方程式の研究については,海底変形に伴う水の波の運動に対し,これまでのモデル方程式より,現象論的には合理的なモデル方程式を提案し,それについて数学解析を行った.現実の津波現象との比較検討が待たれる.(2)弾性方程式の2相問題については, 2つの有界非類似弾性体間にCoulomb摩擦が作用するときの亀裂界面の形状決定問題に対する数学解析を行った.(3)非ニュートン流体に対しては,いくつかの問題の数学解析を行った.非圧縮性粘弾性媒質のひとつである,

Maxwell媒質中を伝播する非線形波動についての研究では,問題の定式化の段階で流体物理学者,工学者からその重要性が指摘されていたにもかかわらず,数学的取り扱いが困難なため,研究がなされていなかった問題の数学解析を行った.得られた結果はこの分野の研究の第1段階で,これに続く膨大で,重要な問題の解析が待たれる.また,粉流体方程式については,粉流体を非圧縮,非斉次流体状物体とみなしてモデル化した方程式系に対する一意可解性を,非ニュートン流体に対する境界条件としては極めて自然でかつ重要なNavier滑り条件下で証明した.さらに,非ニュートン流体の物質定数の推定装置の一つであるRheometer中のsimple motionに対して,特に粘性係数が圧力に依存する場合の解析を行った. (4)血液流ではないが,トーラス中の流体運動の一例として,それ自身重要なトカマク中の抵抗性ドリフト波乱流の可解性についての研究も行った.この結果は,将来血流体を同様な問題設定で考察する際重要になると思われるし,海洋物理学における問題とも関連する重要な結果である.(1)津波のモデル方程式の基礎となる水の波の運動に対して, (i)水底の凹凸が時間変化する場合の影響について考察した.その時間変化が比較的遅い場合には,水の波の基礎方程式系が変形Green-Naghdi方程式によって高次近似されることを証明した; (ii)水の波の基礎方程式系が有する変分構造から導かれたLagrangianにおける速度ポテンシャルを近似することにより得られた近似Lagrangianに対するEuler-Lagrange方程式の初期値問題を考察した.その初期値問題は,初期面が特性曲面となっているので,一般には可解でないが,その可解性のための必要十分条件の特徴付けを与えた.さらに,自明解における線形近似方程式系が,浅水波近似と見なせること,Green-Naghdi方程式よりも高次近似方程式となっていることを示した.(2)Hurricaneモデル方程式の研究に関しては, 3次元半空間内における渦糸運動,特に渦糸端点での境界条件が曲率が零になる場合と境界面に直交する場合に対する初期値-境界値問題の時間局所的適切性を証明した.(3)Hele-Shawセル中のfingering現象に対して,ニュートン流体運動に境界濡れ効果を取入れた自由境界問題の弱非線形解析を行った.この結果の非線形数学解析を,準定常近似法を用いて行った.(4)数値気象予報における基礎方程式である大気/海洋2相モデル方程式系の自由境界問題に対する可解性を証明した.
嫌気徴生物の電子キャリア-系とエネルギ-代謝

先年度に引続きDesulfovibrio vulgaris Miyazakiの各種電子キャリア-タンパクのうち,特に高分子量シトクロム(hmc)を中心に構造と酸化還元特性について詳しく研究し,以下の成果を得た。1.精製法の改良:従来hmc精製除上の変性と分解のため精製収率が著しく低かったが,原因はセファクリルSー200カラムクロマト以前の標品が特に共存プロテア-ゼによる低分子化を受けやすいことをつきとめ,これを避けて高純度hmcを高収率で精製できるようにした.2.アミノ酸組成とへム含量:定量的アミノ酸分析とスペクトル分析より分子量67000当り12ヘムを含むシングルペプチドである.3.スペクトル特性:シトクロムC_3と類似し,純度インデクス(還元型A_<553>/A_<280>)は2.6,メチオニンリガンド特有の695nmピ-クは存在しない。Hmcの完全還元ではソレ-領域の差スペクトルは420nmにピ-クがくるが部分還元では424nmと434nmにダブルピ-クが出現した.ヘムの部分還元によるコンフォメ-ション変化による配位状態の変化か,還元除上のハイスピン型出現の可能性等が考えられる。4.酸化還元特性:Hmcの12ヘムのうち1個はアスコルビン酸で還元される高電位ヘムである.他のへムはhmcーFMNの酸化還元平衝混合物のネルンストプロットよりE^<01>=ー187mV,見かけのn=O.48と測定した.これをもとに,個々のヘムの標準還元電位を計算した.1個の高電位ヘムはHisーHis配位以外の軸リガンドをもつと想定した.Hmcの12ヘムの標準還元電位はこの菌の他の電子キャリア-タンパクの標準電位とこの菌のエネルギ-代謝反応の標準電位をカバ-する.Hmcが電子供与系と硫酸還元系を繋ぐ役割をもつ可能性を示す.5.部分配列:Hildenborough株hmcとの相同性が認めらたが,シトクロムC,C^3を含め他のタンパクとの近緑性は認められなかった.先年度に引続きDesulfovibrio vulgaris Miyazakiの各種電子キャリア-タンパクのうち,特に高分子量シトクロム(hmc)を中心に構造と酸化還元特性について詳しく研究し,以下の成果を得た。4.酸化還元特性:Hmcの12ヘムのうち1個はアスコルビン酸で還元される高電位ヘムである.他のへムはhmcーFMNの酸化還元平衝混合物のネルンストプロットよりE^<01>=ー187mV,見かけのn=O.48と測定した.これをもとに,個々のヘムの標準還元電位を計算した.1個の高電位ヘムはHisーHis配位以外の軸リガンドをもつと想定した.Hmcの12ヘムの標準還元電位はこの菌の他の電子キャリア-タンパクの標準電位とこの菌のエネルギ-代謝反応の標準電位をカバ-する.Hmcが電子供与系と硫酸還元系を繋ぐ役割をもつ可能性を示す.5.部分配列:Hildenborough株hmcとの相同性が認めらたが,シトクロムC,C^3を含め他のタンパクとの近緑性は認められなかった.Desulfovibrio vulgaris Miyazakiの各種電子キャリア-タンパクの個々の物生と構造について研究した。1.シトクロムc_3:分子4個のヘムの個々の酸化還元特性と立体構造の関連をEPRによって調べた。最も高ポテンシアルのヘムより1、2、3、4の番号をつけると、ヘム4は酸化型でg-値の異なる2種のコンホメ-ション(4aと4b)をとり、ヘム1の還元で4a:4bの割合が変化することによりヘム1-ヘム4間の相互作用が確認された。しかし他のヘム間の相互作用ポテンシアルは+25m以下であった。2.シトクロムc-553:ミトコンドリア型シトクロムcと同様のモノヘムタンパクで、ヘムはHisとMetの側鎖をリガンドとするが、標準ポテンシアルは+26mVと著しく低い。この特殊な酸化還元特性と構造の関係を解明するため3次構造の解析を行った。比較的アミノ酸配列が近いが標準ポテンシアルの高いPseudomonasのシトクロム

c-551と比較すると、シトクロムc-553ではヘムの下部を覆うペプチドル-プが欠落しているのが特徴である。しかし、この事実だけでは標準ポテンシアルの低さを説明できないので、さらに詳しい検討が必要である。3.高分子型シトクロム:異常に不安なため精製が困難だったが、嫌気条件下での操作により純粋タンパクを得た。このタンパクは分子量67000と、電子キャリア-としては高分子量で11個のヘムをもつ。リジルエンドペプチダ-ゼ処理で得られる断片の部分のアミノ酸配列を決定し、クロ-ニングによる遺伝子解析の道を開いた。4.ルブルドレキシン:酸化還元標準ポテンシアルを測定し、全アミノ酸配列を決定した。Hildenborough株のルブレドキシンと類似している。このキャリア-の乳酸代謝における役割を明らかにした。個々の電子キャリア-の物生が明らかになったので、生体内での電子伝達メカニズムの解明に進められる。先年度に引続きDesulfovibrio vulgaris Miyazakiの各種電子キャリア-タンパクのうち,特に高分子量シトクロム(hmc)を中心に構造と酸化還元特性について詳しく研究し,以下の成果を得た。1.精製法の改良:従来hmc精製途上の変性と分解のため精製収率が著しく低かったが,原因はセファクリルSー200カラムクロマト以前の標品が特に共存プロテア-ゼによる低分子化を受けやすいことをつきとめ,これを避けて高純度hmcを高収率で精製できるようにした。2.アミノ酸組成とヘム含量:定量的アミノ酸分析とスペクトル分析より分子量67000当り12ヘムを含むシングルペプチドである。3.スペクトル特性:シトクロムc_3と類似し,純度インデクス(還元型A_<553>/A_<280>)は2.6,メチオニンリガンド特有の695nmピ-クは存在しない。Hmcの完全還元ではソレ-領域の差スペクトルは420nmにピ-クがくるが部分還元では424nmと434nmにダブルピ-クが出現した。ヘムの部分還元によるコンフォメ-ション変化による配位状態の変化か,還元途上のハイスピン型出現の可能性等が考えられる。4.酸化還元特性:Hmcの12ヘムのうち1個はアスコルビン酸で還元される高電位ヘムである。他のヘムはhmcーFMNの酸化還元平衡混合物のネルンストプロットよりE^<01>=ー187mV,見かけのn=0.48と測定した。これをもとに,個々のヘムの標準還元電位を計算した。1個の高電位ヘムはHisーHis配位以外の軸リガンドをもつと想定した。Hmcの12ヘムの標準還元電位はこの菌の他の電子キャリア-タンパクの標準電位とこの菌のエネルギ-代謝反応の標準電位をカバ-する。Hmcが電子供与系と硫酸還元系を繋ぐ役割をもつ可能性を示す。5.部分配列:Hildenborough株hmcとの相同性が認められたが,シトクロムc,c_3を含め他のタンパクとの近縁性は認められなかった.
モンスーンアジア農村地域の持続的発展と比較農村計画学の確立

モンスーンアジア地域において普遍性のある新たな比較農村計画学を確立することを目的とした研究を行った。そのため、各国を対象に農村計画に関する法律・制度・事業について、文献調査および現地調査を実施した。とくに韓国・台湾・インドネシア・ベトナムについては、詳細な土地利用計画の実態と課題を明らかにした。研究の実施に際しては、各国の主要な研究者を発掘し、調査を共同で行い、また研究会を開催することで、各国の研究者とネットワークを構築した。いずれの国においても、農村人口の相対的減少、土地利用計画の必要性と困難性は共通しており、とくに人口減少に対処するために、農村計画の新しいパラダイムを提示した。本研究は、国別研究とテーマ別研究とをクロスさせて行った。国別研究の成果は以下の通りである。韓国については、日韓セミナーを開催し「6次産業化」についての議論を深め、日韓専門家共同セミナーでは、「定住要件の変化に関する政策動向」を比較検討した。また、個別研究として土地利用計画制度の比較を行った。台湾については、美濃地区(客家の里,ツーリズムスポットとして著名)の視察を行った。また、社区営造の取り組みについて、現地共同研究者の調査に同行した。インドネシア、マレーシアについては、文献調査を主に行ない、ツーリズム,エネルギー関連の取り組みを整理した。ベトナムについては、メコンデルタの中心地カントーで開かれた会合に参加し、現地視察を実施した。またJICA草の根技術協力のワークショップに参加し、ハノイ近郊農村の状況を把握した。ハノイ近郊農村では村レベルで詳細な土地利用計画が策定されており、それを分析した。中国については文献調査を中心に行うとともに、農村地域での小城鎮計画事例を分析し、あるべき方向性を提言した。日本については、6次産業化・ツーリズム等持続的発展について整理した。テーマ別計画の成果は以下の通りである。まずテーマは、A)土地利用計画、B)コミュニティ計画・社会開発、C)6次産業化、GT、都市農村連携、D)農村防災、E)資源循環・農村エネルギーとした。国別研究の成果を、これら6分野ごとに抽出し、課題別にとりまとめた。とくに、C)6次産業化については多くの国の事例が収集された。ただし、あまり収集の進まないテーマもあった。本研究は、国別研究とテーマ別研究とをクロスさせているところに特徴がある。国別研究で明らかとなったことを列挙すると、次の通りである。マレーシアの農村開発では、貧困解消が第一目的であり、そのための手段にはこだわっていないこと、ただし農業は生産性が低くその解決にあまり寄与できないこと。中国における農村建設の事例については、制度だけでなく、運用面の検討も必要であること。中国の農家楽(農家民宿)と自治組織の関係性(地域社会の運営に関する役割分担)がはかられていたこと。台湾の農村整備事業では、表向きは住民参加型の地域づくりであるが、実態は住民の理解が追いついていない面もあること。プロジェクト予算が不均一で、地域の本当のニーズとの乖離が危惧されること。土地利用計画制度では各区画に対する10%までの宅地化というルールは運用の問題、制度の問題ともに要検討であること。宅地化による自給率低下、農村景観の悪化には危機感を持っていること。韓国では、農家民宿の建設が過剰かつ内容もバラバラ(規制も緩い)なため、望まれない転用が起こっているケースが見られること。ベトナムでは、ホーチミンの再生可能エネルギー(飼料)を用いた有機野菜栽培プロジェクトが開始されていること。テーマ別研究および各国比較として、日本、韓国、台湾のグリーンツーリズム比較研究の準備として、研究体制のネットワーク構築を開始した。なかでも、韓国との交流は先行させ、日韓セミナーを開催し、人口減少下における農村活性化と言うテーマに対して、日韓双方からの発表による情報交換とその類似性および差異についての討議をした。また、コミュニティビジネスの事例にみる農村の持続可能性について考察した。国際共同研究への布石として、RRPGへ参加し、インドネシア・ブラビジャヤ大学主催のでの農村計画ワークショップへの参加も行った。研究実績の概要に示したとおり、各国別の研究においては、具体的な成果が得られている。一方、各テーマごとの研究については、各国別に得られた結果が不揃いのため、横並びの比較は不十分な段階にとどまっている。ただし、韓国との比較においては、かなり進んでいるといえる。以上より、表記の区分とした。各国の協力者との関係構築や、国際共同研究への布石は打ってきているので、今後のさらなる進展に期待しているところである。。モンスーンアジア地域における農村空間は、農業生産および生活の両面において危機的な状況に直面している。そこで、普遍性のある新たな比較農村計画学を確立することを目的とした研究を行った。国別調査および考察として、以下を行った。(1)日本、中国、韓国、台湾、インドネシア、マレーシア、ベトナムを対象に、各国の農村計画の「制度」について、文献調査および現地調査を継続した。(2)各対象国における農村計画および農村整備の事例について、文献調査および現地調査を継続した。とくに台湾の農村再生政策の特長や課題を解明し、わが国の農村政策と比較考察するため、台湾の農村の社会基盤整備がどの程度まで進んでいるのか、社会構造がどのようになっているのか等について縣市単位の統計指標を用いて民主化以降の動態を把握した。またそれらの特徴と,社区単位の農村再生計画の進捗との関連性を考察した。計画の認定は都市化が進む北部以外で進んでいるが,全体に偏りなく取り組まれている縣

市と特定の基礎自治体に集中して取り組まれている縣市が見られ、いずれの縣市でも人口の社会減が特徴としてあげられた。(3)各国の制度と事例とを比較考察するために、平成29年3月に研究会を開催した。また平成28年8月にマレーシアで開催された農村計画研究会に2名が参加し、情報収集した。テーマ別考察として、以下を行った。(1)設定した5テーマ、すなわちA)土地利用計画、B)コミュニティ計画・社会開発、C)6次産業化・グリーンツーリズム・都市農村連携、D)農村防災、E)資源循環・農村エネルギーそれぞれについて、担当国での調査を継続した。(2)各テーマに対して、モンスーンアジア諸国の制度や状況をわが国と比較した。加えて、土地利用計画に関して、インドネシアおよび韓国との国際比較の研究会を開催した。各国、各テーマの研究分担者は、それぞれの目標に向かって研究を遂行している。モンスーンアジア地域における農村空間は、農業生産および生活の両面において危機的な状況に直面している。そこで、普遍性のある新たな比較農村計画学を確立することを目的として、国別およびテーマ別の調査および考察を行った。(1)日本、中国、韓国、台湾、インドネシア、マレーシア、ベトナムを対象に、各国の農村計画の「制度」について、文献調査・現地調査を行い、その差異を考察した。(2)各対象国における農村計画および農村整備の事例について、文献調査・現地調査を行なった。とくに台湾およびベトナムの土地利用転換の実態を把握した上で、土地利用政策の特徴や課題をとりまとめた。(3)農村活性化の有力な手段として、農村ツーリズムがあるが、中国の農家民宿、台湾のエコツーリズム、日本の棚田オーナー制度を詳細に調査した。(4)農村ツーリズムにおいては海外からの来訪者にも期待しており、日本の農村におけるインバウンド観光について、詳細な事例調査および考察を行った。(5)農村活性化をサポートする政府の支援として、台湾の振興施策の精査、インドネシアの地方分権化施策と高額の補助金、マレーシアのブランド化支援、および世界各国の農村環境政策比較を行った。これらの研究の進展を踏まえ、平成29年12月に開催された農村のレジリエンスと持続性をメインテーマとするシンポジウムにおいて、農村計画の新しいパラダイムを提示し、各国からの参加者と議論した。新パラダイムを提示することは、本科研の最終目標であり、その構築に迫ることができた。以上の個別研究および総括的議論をベースに、最終年度の3月に、とくに台湾と日本の制度と事例とを深く比較考察するために、研究会を開催し、本科研を総括した。モンスーンアジア地域において普遍性のある新たな比較農村計画学を確立することを目的とした研究を行った。そのため、各国を対象に農村計画に関する法律・制度・事業について、文献調査および現地調査を実施した。とくに韓国・台湾・インドネシア・ベトナムについては、詳細な土地利用計画の実態と課題を明らかにした。
ホールセルパッチクランプ法を用いたキセノン麻酔の電気生理学的解析

グルタミン酸受容体は中枢神経系の主要な興奮性シナプス伝達を担う受容体であるばかりでなく,脳虚血,低酸素脳症,ニューロパシックペインとも密接なつながりがあることが知られている.この受容体の中で,シナプス後膜に発現しているAMPA受容体及びNMDA受容体のサブユニットをコードするcDNAを組み込んだアデノウイルスベクターを作製し,ラット褐色細胞腫由来の細胞株であるPC12細胞に感染させることにより機能的受容体を発現させ,ホールセルパッチクランプ法により麻酔作用を持つキセノンがAMPA受容体及びNMDA受容体にどのような効果を及ぼしているか,電気生理学的に解析を行った.AMPA受容体に対する効果は,初年度までの検討で,キセノン投与が同受容体に影響を与えないことを確認した.さらにNMDA受容体においては,同受容体のサブユニットであるNR1とNR2Bを共発現させた細胞において,キセノンはNMDA受容体応答を70%抑制することが判明した.以上の結果より,キセノンのグルタミン酸受容体に対する効果はAMPA受容体とNMDA受容体との間に大きな解離があり,さらにNMDA受容体への効果が臨床使用濃度のキセノンで大きく抑制されたことから,キセノン麻酔の効果部位の候補としてNMDA受容体は重要であると考えられた.それではこのNMDA受容体のどこにキセノンが作用しているのか.平成15年度は,このNMDA受容体サブユニットのマグネシウムブロックの効果部位であるQRN siteに点変異導入した変異型NMDA受容体を発現させ,キセノンの効果を確認した.同部位は,静脈麻酔薬の一種ケタミンの効果部位としても知られている.その結果,変異型NMDA受容体ではキセノンはその受容体応答を12%抑制することが判明した.平成16年度はキセノンのNMDA受容体への作用の容量依存性を確定した.グルタミン酸受容体チャネルは中枢神経系の主要な興奮性シナプス伝達を担う受容体であるばかりでなく,脳虚血,低酸素脳症,ニューロパシックペインとも密接なつながりがあることが知られている.このうちAMPA型は,従来から報告されている非カルシウム透過性の受容体のほかに高いカルシウム透過性を持つ受容体が存在することが近年明らかとなっている.筆者はAMPA受容体の4種類のサブユニット(GluR1, GluR2, GluR3, GluR4)をコードするcDNAを組み込んだアデノウィルスベクターを作製し(Molecular Brain Research 50;91-99, 1997に論文発表),ラット褐色細胞腫由来の細胞株であるPC12細胞に感染させることにより機能的受容体を発現させ,ホールセルパッチクランプ法により麻酔作用を持つキセノンがAMPA型グルタミン酸受容体にどのような効果を及ぼしているか,電気生理学的に解明を試みた.組み換えアデノウィルスベクターをPC12細胞に感染させ,2日間インキュベートした細胞にパッチ電極をアプローチしAMPA受容体のアゴニストであるAMPAを投与し,ホールセルパッチクランプ法を用いてその電気生理学的応答を記録した.このとき細胞外液中にキセノンをバブリングすることにより環流投与しAMPA受容体応答に与える効果を記録解析した.キセノン投与は,カルシウム透過性及びカルシウム非透過性AMPA型受容体応答の双方に対して影響を与えないことが確認された.さらに,NMDA型グルタミン酸受容体チャネルについても同様の手法を用いてキセノン投与による効果を検討した.NMDA型受容体のサブユニットであるNR1とNR2Bを共発現させた細胞において,キセノンはNMDA受容体応答を70%抑制することが判明した.グルタミン酸受容体は中枢神経系の主要な興奮性シナプス伝達を担う受容体であるばかりでなく,脳虚血,低酸素脳症,ニューロパシックペインとも密接なつながりがあることが知られている.この受容体の中で,シナプス後膜に発現しているAMPA受容体及びNMDA受容体のサブユニットをコードするcDNAを組み込んだアデノウィルスベクターを作製し,ラット褐色細胞腫由来の細胞株であるPC12細胞に感染させることにより機能的受容体を発現させ,ホールセルパッチクランプ法により麻酢作用を持つキセノンがAMPA受容体及びNMDA受容体にどのような効果を及ぼしているか,電気生理学的な解明を検討している.このうちAMPA受容体に対する効果は,昨年までに検討し,キセノン投与が同受容体に影響を与えないことを確認している.NMDA受容体については,同受容体のサブユニットであるNR1とNR2B奪共発現させた細胞において,キセノンは天然型NMDA受容体応答を70%抑制することを既に確認している.以上よりキセノンのグルタミン酸受容体に対する効果はAMPA受容体とNMDA受容体との間に大きな解離があり,さらにNMDA受容体への効果が臨床使用濃度のキセノンで大きく抑制されたことから,キセノン麻酔の効果部位の候補としてNMDA受容体は重要であると考えられる.それではこのNMDA受容体のどこにキセノンが作用しているのか.本年度は,このNMDA受容体サブユニットのマグネシウムブロックの効果部位であるQRN siteに点変異導入した変異型NMDA受容体を発現させ,キセノンの効果を確認した.同部位は,静脈麻酔薬の一種ケタミンの効果部位としても知られている.その結果,変異型NMDA受容体ではキセノンはその受容体応答を12%抑制することが判明した.

従って,キセノンのNMDA需受容体応答抑制機序のうち,82%はQRN siteが関与しているものと考えられる.グルタミン酸受容体は中枢神経系の主要な興奮性シナプス伝達を担う受容体であるばかりでなく,脳虚血,低酸素脳症,ニューロパシックペインとも密接なつながりがあることが知られている.この受容体の中で,シナプス後膜に発現しているAMPA受容体及びNMDA受容体のサブユニットをコードするcDNAを組み込んだアデノウイルスベクターを作製し,ラット褐色細胞腫由来の細胞株であるPC12細胞に感染させることにより機能的受容体を発現させ,ホールセルパッチクランプ法により麻酔作用を持つキセノンがAMPA受容体及びNMDA受容体にどのような効果を及ぼしているか,電気生理学的に解析を行った.AMPA受容体に対する効果は,初年度までの検討で,キセノン投与が同受容体に影響を与えないことを確認した.さらにNMDA受容体においては,同受容体のサブユニットであるNR1とNR2Bを共発現させた細胞において,キセノンはNMDA受容体応答を70%抑制することが判明した.以上の結果より,キセノンのグルタミン酸受容体に対する効果はAMPA受容体とNMDA受容体との間に大きな解離があり,さらにNMDA受容体への効果が臨床使用濃度のキセノンで大きく抑制されたことから,キセノン麻酔の効果部位の候補としてNMDA受容体は重要であると考えられた.それではこのNMDA受容体のどこにキセノンが作用しているのか.平成15年度は,このNMDA受容体サブユニットのマグネシウムブロックの効果部位であるQRN siteに点変異導入した変異型NMDA受容体を発現させ,キセノンの効果を確認した.同部位は,静脈麻酔薬の一種ケタミンの効果部位としても知られている.その結果,変異型NMDA受容体ではキセノンはその受容体応答を12%抑制することが判明した.平成16年度はキセノンのNMDA受容体への作用の容量依存性を確定した.
核内レセプターの転写促進能に基づく新たなホルモン評価系の構築

本研究では、核内レセプターの転写促進能に基づいたホルモン評価系を、分子生物学的手法に基づき動物細胞内で構築し、この評価系をもとに以下の2点に焦点を当て、核内レセプターと共役因子との機能的相互作用を中心としたホルモン関連化合物の新たな評価系の構築を試みた。1.ステロイドレセプター群に相互作用する共役因子群の検索及び同定:前年度でクローニングされた共役因子cDNAは断片なので、この断片を用いた生体内での発現部位(臓器)を同定し、発現部位由来〓DNAライブラリーから全長cDNAを取得した。更に全長cDNAを用いることでtransient expression系にてcDNAがコードする因子の転写促進能を調べた。またステロイドレセプターを強発現させた培養細胞(いわゆるstable transformant)を確認し、この細胞核抽出液からレセプター特異的な抗体によりレセプター複合体を免疫沈降させ、この複合体からレセプターと結合している因子群を単離後、ペプチドシークエンンスからcDNAの取得を試みた。取得されたcDNAのコードされた因子の活性は上記の手法と同様に行い、転写共役因子であるか否かを検討した。2.機能を保持したステロイドホルモンレセプターを用いてのホルモン結合能の評価系の確立:ステロイドレセプターへのステロイドホルモンの結合能は、通常レセプターを含む細胞由来の核抽出液が古くから用いられてきた。しかしながら、生体組織より調製された核抽出液はロット差が大きく、それ以上に調製は煩雑である。本年度では、生合成させたタンパクが最も本来の主体構造を取ると考えられている昆虫細胞内での大量発現を、バキュロウイルス系を用いて行った。次に発現したレセプタータンパクの機能を、in vitro転写系で調べることで検定し、レセプターの主機能である転写促進能を有したレセプターの大量発現系の確立を試みた。本研究では以下の4点に焦点を当て、核内レセプターの転写促進能に基づいたホルモン評価系を、分子生物学的手法に基づき動物細胞内で構築し、更にこの評価系をもとに核内レセプターと共役因子との機能的相互作用を中心としたホルモン関連化合物の新たな評価系の構築を試みた。1.核内レセプターの転写促進能を利用したホルモン関連化合物の評価系:クローン化されているステロイドホルモンレセプター(7種類)と当該エンハンサー配列を有するレポータープラスミドとの組み合わせが、動物細胞内で機能するかを検討し、次に関連化合物を培地に加えることで、7種のレセプターのどれと反応するか調べ、評価系を確認した。2.ステロイドレセプター群に相互作用する共役因子群の検索及び同定:エストロゲン(ER)、プレゲステロン(PR)、アンドロゲン(AR)、ミネラルコルチコイド(MR)レセプターをグループにyeast two-hybrid system法により、各臓器由来の酵素発現cDNAライブラリーからこれらレセプターと相互作用する因子群を検索し、同時に生殖線に生じた癌組織から酵母発現用のcDNAライブラリーを作製し同様の手法により検索した。3.機能を保持したステロイドホルモンレセプターを用いてのホルモン結合能の評価系の確立:昆虫細胞内での大量発現をバキュロウイルス系を用いて行った。発現したレセプタータンパクの機能は、in vitro系転写系で調べることで検定し、レセプターの主機能である転写促進能を有したレセプターの大量発現系を確立した。4.共役因子との相互作用に基づいたステロイドホルモン活性の表現評価法:酵母two-hybrid systemへの応用を検討した。具体的には既知及び新たに同定される共役転写因子とステロイドレセプターを酵母内で発現させ、次にこれらの酵母に化合物を加え、そのタンパク-タンパク相互作用の機序により、ステロイドホルモン活性を評価した。

本研究では、核内レセプターの転写促進能に基づいたホルモン評価系を、分子生物学的手法に基づき動物細胞内で構築し、この評価系をもとに以下の2点に焦点を当て、核内レセプターと共役因子との機能的相互作用を中心としたホルモン関連化合物の新たな評価系の構築を試みた。1.ステロイドレセプター群に相互作用する共役因子群の検索及び同定:前年度でクローニングされた共役因子cDNAは断片なので、この断片を用いた生体内での発現部位(臓器)を同定し、発現部位由来のcDNAライブラリーから全長cDNAを取得した。更に全長cDNAを用いることでtransienexpression系にてcDNAがコードする因子の転写促進能を調べた。またステロイドレセプターを強発現させた培養細胞(いわゆるstable transformant)を確認し、この細胞核抽出液からレセプター特異的な抗体によりレセプター複合体を免疫沈降させ、この複合体からレセプターと結合している因子群を単離後、ペプチドシークエンンスからcDNAの取得を試みた。取得されたcDNAのコードされた因子の活性は上記の手法と同様に行い、転写共役因子であるか否かを検討した。2.機能を保持したステロイドホルモンレセプターを用いてのホルモン結合能の評価系の確立:ステロイドレセプターへのステロイドホルモンの結合能は、通常レセプターを含む細胞由来の核抽出液が古くから用いられてきた。しかしながら、生体組織より調製された核抽出液はロット差が大きく、それ以上に調製は煩雑である。本年度では、生合成させたタンパクが最も本来の主体構造を取ると考えられている昆虫細胞内での大量発現を、バキュロウイルス系を用いて行った。次に発現したレセプタータンパクの機能を、in vitro転写系で調べることで検定し、レセプターの主機能である転写促進能を有したレセプターの大量発現系の確立を試みた。
地表面を伝搬する電磁プラズマ波の新理論と観測による短期地震予測への挑戦

電磁気学的アプローチによる地震の短期予測の可能性を探るため、地震の発生前に電磁波が見通し外の遠方まで伝搬する異常現象を理論的に解析した。地震時や地震前兆時には地殻への圧力が変動することにより電荷が発生し地表面に出現する。この地表面の電荷は上空の電磁波と相互作用し表面プラズマ波として電磁波と強く結合し、さらに電磁波の回折や散乱を生じさせ、結果として電磁波は遠方へ到達することを示した。この現象を実際の山岳地形を考慮した数値解析により確認した。さらに同理論に基づく観測手法を考案し電磁波の観測を開始した。これまでに大気中の電波と地表面上の表面プラズマ波の結合による地震前兆時の電波の見通し外伝搬現象を理論的に解明した(Fujii, AGU Radio Science, 2013)。今年度は、国土地理データを用い、実際の山地、河川、海洋等の地形を考慮して数値解析を行った。数値解析には、申請者らが開発してきた有限差分時間領域(FDTD)法を適用した。特に、地表に出現する荷電粒子によるプラズマ波の現象を正確にモデル化することにより、これまで明らかにされていなかった見通し外伝搬の現象の新理論を検証した。数値解析には超並列大型計算機を使用し、大規模かつ効率的に実施することができた。同時に実験観測装置を設置し、電波の異常伝搬現象の観測を開始した。現在、これらの観測結果と本州全般における地震活動との関連性について検証を行っている。本検討内容については詳細な結果が得られ次第報告する予定である。当初計画通り、国土地理データによる実際の山地、河川、海洋等の地形を考慮して数値解析を実施し、これまでの観測結果を説明できる有用な結果を得た。さらに、電波の異常伝搬現象の観測を開始し、本州全般における地震活動との関連性を示唆する結果を得た。近年、地震に伴う電磁気現象が観測され、従来の地震学による長期予測に加えて、電磁気学的アプローチによる短期予測の驚くべき可能性が示唆されている。しかし、そのメカニズムがこれまで解明されておらず、地震と電磁気現象との関連を理論的に説明できないという問題があった。研究代表者らは地震直前に生じる電磁波の異常伝搬を理論的に解明し、さらにこの理論を数値解析により検証した。本研究では、この新しい理論に基づく解析手法を発展させ、国土地理データを用いて実際の地形における異常伝搬現象を解明することに成功した。その結果、特に山岳地帯の複雑な地形と地殻活動に伴う電荷の地表面への出現により、ラジオ放送波がランダムな方向へ強く散乱されることが判明した。この研究成果は米国地球物理学連合の学術誌に採録され、同学会ホームページにおいて注目の論文として取り上げられた。本研究により電波と地表面電荷の相互作用を大規模な数値解析によって解明することが可能となった。この成果に基づき様々な地点から出射されるラジオ放送波の強度を常時観測することにより、これまで不明であった地殻活動と地表面電荷の関係を推察することが可能になり、ひいては地震につながる地殻の応力変動を検出できる可能性が高まることが期待できる。さらに申請者は本理論に基づき電磁波の観測機器を整備し観測を開始した。現在観測データを蓄積しており、今後本研究のデータを統計的に分析し、地殻活動と電磁波の伝搬異常との関連性を科学的に立証する予定である。広域の国土地理データを利用し、同様の解析を実施する予定である。これにより、解析の信頼性を高め、現実的な現象を再現することが可能となる。実験観測については、観測地点を複数設け、時間分解能を向上させた観測を実施する。これにより、地震の前兆現象と観測データの関連性を裏付ける客観的なデータを取得することを目指す。電気電子工学、電磁波工学、地球物理学物品費、旅費、その他の使用計画が変更になったため。次年度分に加算し、旅費およびその他(論文投稿)に使用する。
長期シンナー吸入時の有機溶剤耐性形成に関する研究-GABAレセプターとの関連性について-

結果は以下に示すとおりである。ラットの脳は組織重量が少ないため,特に低濃度暴露実験においては,従来,トルエンの検出は困難であったが,ヘッドスペースマイクロ固相抽出法を用いカラムオーブン冷却装置付きガスクロマトグラフィーを用いて検討を行った結果,高感度かつ簡便に測定が可能となった。マイクロ固相抽出を用いた,トルエンの定量の際に認められた生物試料由来の夾雑ピークを,ガスクロマトグラフィーのオーブンを0°Cの状態で試料を導入,その後昇温することで分離し,より精確かつ高感度な定量を行うことが可能になった。2,000ppmのトルエン蒸気に1日2時間,3日から5日間に渡って暴露したラットの全脳割面を,[35S]t-butylbicyclophosphorothionateによるバインディングアッセイを行い,オートラジオグラフィーによって,脳割面のGABAレセプターの分布を調べた。その結果,2,000ppmを一日あたり2時間,5日間に渡って暴露したラットの小脳において,GABAiレセプターの数に有意な増加が認められた。また,これらラットには飛び上がり等の特徴的な行動の変化も認められた。また,これらラットには飛び上がり等の行動の変化も認められた。さらに,トルエンの常用の際に認められる行動の変化にも,なんらかの影響があるものと考えられた。今後もこの点に着目して,より長期にわたる,詳細な検討を行う予定である。トルエンおよびキシレン暴露用チャンバーは既に作成済みであり,脳内のGABAレセプターの定量法も確立している。気化平衡マイクロ固相抽出ガスクロマトグラフィーによるトルエンおよびキシレンの高感度測定法も確立している。トルエンおよびキシレンは麻酔用エーテル気化器を用いて気化を行い,空気と混和することによって流すことにより,暴露濃度を自由に調整することが出来る。暴露チャンバー内には食餌籠と給水瓶を入れることで,長時間のトルエンおよびキシレン暴露下にあっても自由に給水や食事を行うことが出来る。気化平衡ガスクロマトグラフィーにおいては,トルエンおよびキシレンが比較的高沸点であるため気化平衡を得るのに時間がかかるが,一旦バイアルの温度を上昇後,マイクロ固相抽出ファイバーを気相に挿入し,室温までゆっくりと冷却することにより高い回収率を得ることが可能となった。この際,内部標準物質として重水素置換したトルエンおよびキシレンを用い,ガスクロマトグラフィー質量分析計によって分析を行うことで,良好な定量性が得られている。更に,ガスクロマトグラフィーによる分析の際にカラムオーブンの初期温度を0°Cに冷却しておき,そこから温度を上昇させる事により極めて先鋭なピークを得ることが出来るため,検出感度をより高くすることが出来る。これらの方法を用いることにより,小さなラット諸臓器から,低濃度のトルエンおよびキシレンを定量することが可能となった。実験の前段階としてこれらを用いて,ラットにトルエンおよびキシレン蒸気を暴露し,ラットの行動の変化,組織内のトルエンおよびキシレン量,脳内のGABAレセプターの定量のおおまかな当たり付けを行った。次年度はこの結果を基に,より詳細な変化について検討を行う予定である。
低圧気体を用いたミュオン転移過程における分子構造の影響の検証

本研究では、ミュオン水素原子からCO, CO2, C6H6, C6H12分子へのミュオン転移による、ミュオンの捕獲過程を詳細に調べた。低圧の気体試料を用いた実験では、転移過程における分子構造の影響は小さいことが分かった。またC6H6およびC6H12試料では、液体試料に対する転移現象との比較を行った。液体試料では希薄気体試料とは異なり、C6H6分子のC原子に対する転移速度が、C6H12分子の1.5倍程度あることがわかり、転移現象における化学的影響の違いを定量的に明らかにした。このことから励起状態にあるミュオン水素原子の転移現象において、化学的影響が存在していると結論付けた。茨城県東海村J-PARCにおいて、水素混合系においてミュオン照射実験を行った。具体的な実験系として、ベンゼン(C6H6)、シクロヘキサン(C6H12)、一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO2)の4種類の気体を1%程度混合した水素ガスを選定した。それぞれのミュオン照射実験において、ミュオンが一度水素原子に捕獲され、その後炭素原子もしくは酸素原子へと転移していく様子を、ミュオン特性X線の測定から観察することができた。またこれらの実験データは、低圧の試料条件で初めて得られたものであり、これまでの類似の実験よりも精度の高いデータが得られた。ベンゼンとシクロヘキサンの実験結果の比較から、これまで液体のような凝集系で知られていたような、分子構造によるミュオン転移速度の差は見られないことがわかった。これは凝集系では分子間に相互作用が存在するが、気体系では存在しないことが原因であると考えられ、ミュオン転移過程においては分子間の相互作用が重要な役割を果たしていることが考えられる。一酸化炭素と二酸化炭素へミュオンを照射した実験からは、それぞれのX線の構造を詳細に調べ、捕獲されたミュオンの初期状態を導出した。その結果、ミュオンがミュオン水素原子からの転移により捕獲された場合、ミュオンが直接原子に捕獲された場合と異なり、書く運動量量子数が小さな状態に捕獲されているということがわかった。これらの成果は、8件の学会発表(うち5件は国際シンポジウム)と、3件の査読付き論文誌論文誌での発表(1件のみ発行済、残り2件はin. Press.)として公表した。水素と1 %程度のベンゼン(C6H6)、シクロヘキサン(C6H12)、一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO2)の4種類の気体を混合した気体試料について、ミュオンを照射したときに得られた特性X線スペクトルを詳細に解析した。これらの実験データは低圧の、ミュオン原子が形成後に孤立系とみなせる理想的な条件でのものであり、ミュオンの転移過程について先行研究に比べて高い精度の実験データを得ることができる。本研究における具体的な成果として、COとCO2のミュオン転移現象の詳細な比較を挙げることができる。ミュオン原子が直接捕獲される過程においては、この化合物間でミュオンの捕獲率に30%もの違いが見られていたが、本研究で扱うミュオン転移過程によるミュオン原子形成過程においては、化学的な影響ほとんど見られず、転移現象が化学構造の影響を受けていないことがわかった。これは転移現象ではミュオンが相互作用する電子が内殻に存在することを意味している。また、本研究ではこれまで得られたミュオン原子形成過程の研究成果を基として、応用研究としてミュオン特性X線による元素分析手法の開発にも取り組み、成果をあげることができた。なお今年度は前期および後期で4回、計8日のマシンタイムの実施の予定があったが、実験を実施予定であった茨城県東海村J-PARC加速器実験施設がトラブルのため、ミュオンの照射実験の実施ができなかった。このため交付申請書に述べていたような、COS, C4H4O, C4H8Oといった分子に対するミュオン転移現象の研究は、十分な準備状況にあったものの実施することができなかった。H27年度の成果は、10件の学会発表(うち5件は国際シンポジウム、またそのうち1件は国際シンポジウムでの招待講演、国内学会のうち1件は依頼講演)と、6件の査読付き論文誌論文誌での発表(5件発行済、1件はin. Press.)として公表した。これまで研究の実績のなかった、揮発性の分子について水素と定量的に混合するシステムを構築し、当初計画していたようにベンゼンおよびシクロヘキサンを水素ガスに拡散した試料に対してミュオンの照射を行った。これらの研究成果について、実験結果の解析を行い、これまでの実験結果と比較することで整合性の取れた解釈を得ることができた。ただし年度後期に計画していた実験については、J-PARCミュオン施設における火災事故とそれに関連したマシンタイムの削減から、実施することができなかった。