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原子・分子分解能を有する走査型化学力顕微鏡の開発

本研究では、1)AFM探針の形状のさらなる先鋭化とその先端琴面の化学修飾法を改良して、真の原子・分子分解能の化学力顕微鏡用AFM探針を開発し、2)高真空下での力-距離曲線測定の高分解能化を達成して、真の原子・分子分解を有する化学力顕微鏡を開発することを目的として研究してきた。またこの技術をさらに発展させて、水溶液中での生体膜類似表面の高分解能での化学力顕微鏡観察も試みてきた。1)におけるAFM探針先端の先鋭化については、剛直な分子からなる自己組織化単分子膜中に埋め込まれた背の高い剛直な孤立単一分子を用いることを試みた。この目的達成のためには、まず剛直な構造を持ち、安定塗自己組織化単分子膜を形成できる系を構築することが要求された。しかも、埋め込む単一分子の分子長を考慮すると、単分子膜形成用分子としたは、分子長はできるだけ短いことが望まれた。このために分子長は毎いが分子間相互作用が十分高く、安定な自己組織化単分子膜を形成できると期待されたビシクロオクタン骨格を持つ新規なジスルフィド化合物を合成し、Au(111)表面上に自己組織化単分子膜を形成することを試みた。期待通り安定な自己組織北学分子膜の形成に成功した、また、このビシクロオクタン骨格を持つ新規なジスルフィド化合物では、その先端に水素以外に電気陰性度の高いハロゲン原子を導入でき、2成分混合単分子膜中での原子・分子分解能を検討するための理想的な試料となることも走査トンネル顕微鏡による観察から判明した。2)については、現時点では、究極の原子・分子分解能には至ってはいないが、単一分子あるいは数分子の集合体は観察できるようになってきている。水中測定でも同様である。但し、本研究に引き続き、学術創成研究で本研究をさちに発展させる機会を与えられたので、究極の目的も近い将来達成できる見込みである。本研究では、1)AFM探針の形状のさらなる先鋭化とその先端表面の化学修飾法を改良して、真の原子・分子分解能の化学力顕微鏡用AFM探針を開発し、2)高真空下での力-距離曲線測定の高分解能化を達成して、真の原子・分子分解能を有する化学力顕微鏡を開発することを目的としている。本年度はこのために、次のような実績を挙げた。1)高真空下でのパルスフォースモードAFM測定(1)高真空対応AFM装置を購入し、その分子分解能パルスフォースモードAFMへの改良を目指して、高真空対応でかつ現有のAFM装置よりも性能の高い市販のAFM装置を購入し、本研究目的を達成するために、多くの改良を加えた。ただし、真空系からのノイズが高く、次年度も引き続き改良する必要があることが判明した。(2)分子分解能達成のための現在のパルスフォースモードAFMでの問題点の解決を計った。2)新しい化学力顕微鏡用AFM探針の製造のために、以下の2点について重点的に検討し、成果を挙げた。(1)新しいAFM探針表面の金薄膜調製法の検討(2)新しい化学力顕微鏡用のプローブ分子の合成AFM1)高真空下でのパルスフォースモードAFM測定(1)高真空対応AFM装置の購入と、その分子分解能パルスフォースモードAFMへの改良をした。(藤平、安武)高真空対応でかつ現有のAFM装置よりも性能の高い市販のAFM装置を昨年購入したが、本研究目的を達成するために、さらに改良を加えた。具体的には、真空系からのノイズを減らすためにイオンポンプを取り付けた。

温度を下げるために、冷却ユニット等を購入した。(2)分子分解能達成のために現在のパルスフォースモードAFMをさらに、改良を加えた。(藤平、菅)2)新しい化学力顕微鏡用AFM探針の製造(1)新しいAFM探針表面の金薄膜調製法の検討をした。(藤平、秋葉)(2)新しい化学力顕微鏡用のプローブ分子の合成をした。(藤平、秋葉)1)真空下での、パルスフォースモードAFM測定(1)高真空対応AFM装置の購入と、その分子分解能パルスフォースモードAFMへの改良を行った。(藤平、安武)高真空対応で、かつ現有のAFM装置よりも、性能の高い市販のAFM装置を昨年購入したが、本研究目的を達成するためにイオンポンプを取り付ける、温度を下げるために、冷却ユニット等を購入した。(2)分子分解能達成のために、現在のパルスフォースモードAFMをさらに改良した。(藤平、菅)2)新しい化学力顕微鏡用AFM探針の製造(1)新しいAFM探針表面の金薄膜調製法の検討を行った。(2)新しい化学力顕微鏡用のプローブ分子の合成をした。
フェムト秒2色パルス光を用いた時間分解施光分散測定法の開発と血糖測定への応用

光学的血糖測定法は、糖尿病患者の血糖値測定(血中グルコース濃度)を非観血化する有力な手段として期待されている一般に血液は強い光散乱体であるが、従来の光学的血糖測定では血中散乱効果を考慮していなかったため、十分な精度が得られていなかった。このような問題を解決するために、フェムト秒パルス光を用いた散乱光除去型血糖測定法に関する研究を行った。(1)フェムト秒2色パルス光の利用グルコース溶液に赤色と青色の超短パルス光を同時に入射すると(フェムト秒2色パルス光)、屈折率分散により青色パルス光が赤色パルス光より遅れて出射される。この時間遅延量がグルコース濃度に依存することを利用して、血糖測定を行った。その結果、測定精度は118.3mg/dl、感度は222(mg/dl)/fsであった。散乱光除去に関しては生体レベルの1/2まで測定できたが、それ以上では青色パルス光の散乱現象が顕著になるため測定できなかった。また、従来の干渉計測で問題とされた外乱の影響が準共通光路配置によりキャンセルできた。(2)フェムト秒単色パルス光の利用グルコース溶液に赤色超短パルス光を入射すると、その通過に要する時間はグルコース濃度に依存して変化するので、これを利用して血糖測定を行う。本手法では、グルコース濃度依存がフェムト秒2色パルス光を用いた場合よりも10倍大きいため123[mg/dl)/fs]、高精度な測定(3.8mg/dl)が可能となった。散乱光除去に関しては、散乱効果が比較的小さな赤色単色パルス光の利用により、生体レベルの散乱体入りグルコース溶液での測定が可能となった。一方、直線偏光の赤色パルス光をグルコース溶液に入射すると、偏光面がグルコース濃度に依存して回転する。このような旋光特性を利用して血糖測定を行ったところ、測定精度63.4mg/dl、感度36(mg/dl)/mdegが得られた。現在・糖尿病患者の血糖値測定(血中グルコース濃度)では1日に数回採血を行う必要があり、患者に対する精神的負担が非常に大きいことから、光学的手法による非観血的血糖測定法の開発が望まれている。今年度は本研究課題の基本研究として、フェムト秒2色パルス干渉法(FTPI)を用いた血糖測定法に関する実験を行った。グルコース溶液に赤色(波長800nm)と青色(波長400nm)の超短パルス光を同時に入射すると(フェムト秒2色パルス光)、屈折率分散により青色パルス光が赤色パルス光より遅れて出射される。遅延時間量(フェムト秒オーダー)は、FTPIによって測定した。その結果、30mg/dlの精度を得た。次年度は、本手法に時間分解旋光分散測定を複合することにより、さらなる高精度化を目指す。これまでに報告されている光学的血糖測定法では、血液中の散乱効果を考慮していなかった。しかし、実際の血液中においては、血液中微粒子(赤血球他)による散乱効果は無視できない。光学的血糖測定において得たい情報は散乱を受けない光(非散乱光)に多く含まれていることから、高精度化を実現するためには、散乱光を除去する必要がある。本研究では、非散乱光と散乱光のコヒーレンスの有無に注目し、FTPIによる散乱光除去の効果を評価した。サンプルとして生体散乱モデルであるイントラリピッド溶液を用いて実験した結果、FTPIが散乱光除去に有効であることが分かった。
神経伝達物質の相互作用の解明を目指すマルチモーダルイオンイメージセンサの実現

単一種類のイオン(例えば水素イオン)をイメージングするだけでなく,同一場所のその他の化学量(ガス,神経伝達物質:ATPやLactateなど,他のイオン:Kイオン,Caイオンなど)を同時に可視化できるマルチモーダルイメージセンサを実現し,シナプスや細胞の相互作用解明のために有用なツールであることを検証することを目的として本研究課題を進めている.2018年度は,本研究課題を2つの側面から取り組んだ.1つめは複数の化学情報を同時に取得する原理検証とプロセス開発である.光硬化性樹脂にATPとアセチルコリンの分解酵素であるアピラーゼとアセチルコリンエステラーゼを包含させて,フォトリソグラフィーによりパターニングした.その結果酵素の失活もなく最低検出感度も変化がないことが確認できた.また,KイオンとCaイオンを同時に画像として検出するため,イオノフォアを包含したPVC膜をインクジェット法でイオンイメージセンサ上に形成し,Kイオンの放出とCaイオンの細胞による吸収を同時に可視化する基盤技術の開発に成功した.また溶液内の残留酸素と水素イオン濃度を同時に可視化できるデバイスの作製にも取り組んだ.水素イオンイメージセンサ上に酸化物半導体であるSnO2薄膜をスパッタ法で形成し,ある条件で処理することで,水素イオン濃度と残留酸素濃度を同時に検出することができた.以上の様に複数の化学情報を同時に取得する原理検証とプロセス開発は順調に進んでいる.2つめに,それぞれの情報のクロストークの抑制手法の検討である.対象物から出たイオンやガスが横方向に拡散すると,画像の空間分解能が低下してしまう.そこで,それぞれが横方向に拡散しないようなMEMS構造体をセンサチップ上に形成し横方向拡散を抑える試みを行い,その効果を検証した.その結果30ミクロンピッチの構造体の作製に成功した.3種類のイオン(Kイオン,Caイオン,水素イオン)を同時に検出できるセンサ作製,ATPとアセチルコリンを同時に検出できるセンサの作製と原理検証ができていることなど予定通りに順調に進んでいる.まだ誰もがこれまで誰もが成功してこなかった水溶液中での溶存酸素とイオンを同時に可視しかすることに成功したことは,世界的にも高い評価を得ることになると考え,当初の目的に向かって順調に進んでいると考える.さらに化学物質は光のように光学レンズで拡散を抑えることができないところ,MEMS構造体によりその拡散を抑えることができる可能性を示したことは高く評価したい.現在のところ30ミクロンピッチの構造体であるが,2ミクロンピッチに向けて,製作方法など来年度検討が必要である.2018年度は研究課題開始の年であるため,原理や製作方法のプルーフオブコンセプトを目標としてきた.その結果,今後解決するべき課題に対して,手法など当初のもくろみが間違いがないことを確認できた.そこで今後イメージセンサの微細化を目指した製作を進める.また作製を行ったチップにより,そのセンサが新たな生命科学現象の解明につなげることができるか,生理学研究者の研究協力者を巻き込みながら,センサ作製に留まらず実用的に使えるものであるか検証を進めながら研究を推進する.単一種類のイオン(例えば水素イオン)をイメージングするだけでなく,同一場所のその他の化学量(ガス,神経伝達物質:ATPやLactateなど,他のイオン:Kイオン,Caイオンなど)を同時に可視化できるマルチモーダルイメージセンサを実現し,シナプスや細胞の相互作用解明のために有用なツールであることを検証することを目的として本研究課題を進めている.2018年度は,本研究課題を2つの側面から取り組んだ.1つめは複数の化学情報を同時に取得する原理検証とプロセス開発である.光硬化性樹脂にATPとアセチルコリンの分解酵素であるアピラーゼとアセチルコリンエステラーゼを包含させて,フォトリソグラフィーによりパターニングした.その結果酵素の失活もなく最低検出感度も変化がないことが確認できた.また,KイオンとCaイオンを同時に画像として検出するため,イオノフォアを包含したPVC膜をインクジェット法でイオンイメージセンサ上に形成し,Kイオンの放出とCaイオンの細胞による吸収を同時に可視化する基盤技術の開発に成功した.また溶液内の残留酸素と水素イオン濃度を同時に可視化できるデバイスの作製にも取り組んだ.水素イオンイメージセンサ上に酸化物半導体であるSnO2薄膜をスパッタ法で形成し,ある条件で処理することで,水素イオン濃度と残留酸素濃度を同時に検出することができた.以上の様に複数の化学情報を同時に取得する原理検証とプロセス開発は順調に進んでいる.2つめに,それぞれの情報のクロストークの抑制手法の検討である.対象物から出たイオンやガスが横方向に拡散すると,画像の空間分解能が低下してしまう.そこで,それぞれが横方向に拡散しないようなMEMS構造体をセンサチップ上に形成し横方向拡散を抑える試みを行い,その効果を検証した.その結果30ミクロンピッチの構造体の作製に成功した.3種類のイオン(Kイオン,Caイオン,水素イオン)を同時に検出できるセンサ作製,ATPとアセチルコリンを同時に検出できるセンサの作製と原理検証ができていることなど予定通りに順調に進んでいる.まだ誰もがこれまで誰もが成功してこなかった水溶液中での溶存酸素とイオンを同時に可視しかすることに成功したことは,世界的にも高い評価を得ることになると考え,当初の目的に向かって順調に進んでいると考える.さらに化学物質は光のように光学レンズで拡散を抑えることができないところ,MEMS構造体によりその拡散を抑えることができる可能性を示したことは高く評価したい.現在のところ30ミクロンピッチの構造体であるが,2ミクロンピッチに向けて,製作方法など来年度検討が必要である.

2018年度は研究課題開始の年であるため,原理や製作方法のプルーフオブコンセプトを目標としてきた.その結果,今後解決するべき課題に対して,手法など当初のもくろみが間違いがないことを確認できた.そこで今後イメージセンサの微細化を目指した製作を進める.また作製を行ったチップにより,そのセンサが新たな生命科学現象の解明につなげることができるか,生理学研究者の研究協力者を巻き込みながら,センサ作製に留まらず実用的に使えるものであるか検証を進めながら研究を推進する.
機械学習によるMRIの撮像時間短縮

本研究の基本方針は深層学習超解像(SRCNN)をMRIに応用することである.SRCNNには畳み込みニューラルネットワーク(CNN)が用いられる.CNNにおいてはフィルタが重要な役割を果たしているが,SRCNNで用いられるフィルタサイズは画像より十分小さいことから,超解像においては高周波成分のみ扱っていたことがわかる.一方でMRIにおける高速化の手段であるアンダーサンプリングは,波数空間における観測をランダムに削減するため,MRIでは低周波から高周波まで様々な周波数成分を補償する必要がある.低周波成分を扱うにはフィルタサイズを大きくする必要があるが,フィルタサイズの増加はパラメータ数の増加に繋がり学習を困難にする.我々のアイデアは低周波成分を捉えるためにフィルタサイズを大きくするのではなく,フィルタサイズを固定し画像を小さくすることで,相対的なフィルタサイズを大きくすることであった.大雑把に言えば様々なスケールで縮小した画像の復元過程をSRCNNで学習し,それらの復元結果を深層学習によって統合して復元画像を生成する.H29年度は各縮小画像毎の復元過程をSRCNNで学習する所まで行ったが,H30年度は各縮小画像に対するSRCNNからそれらの結果を統合する層まで一つのディープニューラルネットワークで実現する構造を提案した.この構造は画像セグメンテーションの研究で知られているU-netを参考に作成されている.提案法の性能は頭部MRA画像を用いて検証した.アンダーサンプリングには低周波フルサンプリング+ポアソンディスクサンプリングを用いた.MRA画像の断面図を一枚ずつ提案法で復元し,上,横,正面の三方向でMIP処理した場合のPSNRや人の眼による比較を行った.その結果,既存の圧縮センシングに基づく方法やSRCNNをそのまま用いる場合と比較して画質が著しく改善されることを確認した.MRIの検査時間短縮に関しては当初の計画通り順調に推移している.一方で深層学習のモデル選択の追求は現状ではまだ有効なアイデアが出ていないが,こちらは野心的な試みであり,スケジュールを決めて進捗させるものではないため,遅延とはみなさなかった.提案手法の既存手法との比較はハイパーパラメータの選択や用いるデータの影響を大きく受けるため,より詳細に比較を行い提案法の優越性や特徴を確認する.また,脳動脈瘤患者の復元画像について,医師が目視により十分な診断精度が得られるか検討を行う.またMRA画像の断面図一つ一つを復元するだけでなく,それらの間にある三次元構造を捉えて復元するディープニューラルネットワークを検討する.断面図に対して直交する方向に存在する血管は,断面図において非常に小さな点にしか見えず復元が困難である.しかし,連続した断面図を複数枚ディープニューラルネットワークに入力することで直交方向の血管を捕捉しやすくなると考えられる.さらにディープニューラルネットワークのハイパーパラメータの有効な選択法については引き続き検討を行う.今年度行った研究の進捗について以下にまとめる.(1)九州大学病院より300例のMRI画像の取得を完了した.この数は当時最新の先行研究であった,Yang et al. (2016)に用いられているデータ数の二倍である.さらに,復元された画質が実際の診断において十分であるか評価するため健常者及び(該当のMRI画像より診断された)特定の疾病を持つ患者の療法を含めた.(2)空間結合圧縮センシングについて,パワーアロケーションを用いかつ,しきい値関数\etaの定義の中に現れる「残差の分散」に相当するパラメータについて,大極限のもとで導出された理論値を用いるのではなく,観測値を用いた推定値を用いると,従来より短い符号長において,レート0.7C(ここでCはチャネルキャパシティを表す)程度で5%程度のブロック誤り率を達成できることを数値実験により確認した.(3) (1)により取得した各MRI画像から高速撮影時に得られる劣化画像を生成した.その際のアンダーサンプリングには放射状サンプリング及びポアソンサンプリングを用いた.さらにそれらの各劣化画像から1/2,1/3,1/4,1/5,1/10などの縮小画像を作成した.そして各解像度毎にそれらの縮小画像及び対応する元の(劣化していない)MRI画像を訓練データとして用意した.その後各解像度毎にDongらによる超解像のための深層学習の構造をベースにした深層学習により劣化画像の画質復元関数を学習した.その結果,PSNRにおいて5-15DBぐらいの復元精度を達成できることを確認した.概ね当初の計画に沿って研究が進行している.本研究の基本方針は深層学習超解像(SRCNN)をMRIに応用することである.SRCNNには畳み込みニューラルネットワーク(CNN)が用いられる.CNNにおいてはフィルタが重要な役割を果たしているが,SRCNNで用いられるフィルタサイズは画像より十分小さいことから,超解像においては高周波成分のみ扱っていたことがわかる.一方でMRIにおける高速化の手段であるアンダーサンプリングは,波数空間における観測をランダムに削減するため,MRIでは低周波から高周波まで様々な周波数成分を補償する必要がある.低周波成分を扱うにはフィルタサイズを大きくする必要があるが,フィルタサイズの増加はパラメータ数の増加に繋がり学習を困難にする.我々のアイデアは低周波成分を捉えるためにフィルタサイズを大きくするのではなく,フィルタサイズを固定し画像を小さくすることで,相対的なフィルタサイズを大きくすることであった.大雑把に言えば様々なスケールで縮小した画像の復元過程をSRCNNで学習し,それらの復元結果を深層学習によって統合して復元画像を生成する.H29年度は各縮小画像毎の復元過程をSRCNNで学習する所まで行ったが,H30年度は各縮小画像に対するSRCNNからそれらの結果を統合する層まで一つのディープニューラルネットワークで実現する構造を提案した.

この構造は画像セグメンテーションの研究で知られているU-netを参考に作成されている.提案法の性能は頭部MRA画像を用いて検証した.アンダーサンプリングには低周波フルサンプリング+ポアソンディスクサンプリングを用いた.MRA画像の断面図を一枚ずつ提案法で復元し,上,横,正面の三方向でMIP処理した場合のPSNRや人の眼による比較を行った.その結果,既存の圧縮センシングに基づく方法やSRCNNをそのまま用いる場合と比較して画質が著しく改善されることを確認した.MRIの検査時間短縮に関しては当初の計画通り順調に推移している.一方で深層学習のモデル選択の追求は現状ではまだ有効なアイデアが出ていないが,こちらは野心的な試みであり,スケジュールを決めて進捗させるものではないため,遅延とはみなさなかった.(1)空間結合を反映させたMRIの観測数削減を行い,空間結合圧縮センシングにより画像復元を試みる.(2)各解像度における深層学習による復元画像を,さらに深層学習により統合し復元精度の向上を図る.(3)深層学習のモデル選択の検討を進める.提案手法の既存手法との比較はハイパーパラメータの選択や用いるデータの影響を大きく受けるため,より詳細に比較を行い提案法の優越性や特徴を確認する.また,脳動脈瘤患者の復元画像について,医師が目視により十分な診断精度が得られるか検討を行う.またMRA画像の断面図一つ一つを復元するだけでなく,それらの間にある三次元構造を捉えて復元するディープニューラルネットワークを検討する.断面図に対して直交する方向に存在する血管は,断面図において非常に小さな点にしか見えず復元が困難である.しかし,連続した断面図を複数枚ディープニューラルネットワークに入力することで直交方向の血管を捕捉しやすくなると考えられる.さらにディープニューラルネットワークのハイパーパラメータの有効な選択法については引き続き検討を行う.GPUマシンのGPUについては研究の進捗状況に応じて購入するため,今年度はGPUは一つ購入するにとどめた.残額については次年度にGPUを追加購入するため用いる予定である.本研究計画においては遂行の過程で,当初の見込みより大きな計算機資源が望ましいことがわかった.そのため旅費の一部をGPUの追加購入資金に充当している.これにより当初の計画と多少のずれが生じていることが次年度使用額が生じた原因となっている.今年度は共同研究者間の直接討議を可能な限りテレビ会議に回すことで旅費を節約してきたが,次年度は直接討議が必要な機会が増えると見込まれるため,次年度使用分はそれらに当てる計画である.
系譜情報を利用したイネ多収品種タカナリの個葉光合成能の選抜由来に関する研究

イネの収量に関わる要因の1つである光合成能について遺伝学的理解を深めるために、高光合成・多収品種タカナリとその祖先品種の光合成能を作物生理学的および遺伝学的に比較した。解析の結果、タカナリ、その祖先品種IR8および統一は第4染色体長腕に葉身N含量を高める量的形質遺伝子座(QTL)を有しており、系譜解析からこの領域は、多収品種の育種過程の中で選抜されてきた可能性が示唆され、今後の多収育種においても重要視すべき領域であると考えられた。本研究課題は、我が国の多収イネ品種の1つであるタカナリと、その祖先品種(緑の革命の立役者IR8を含む)の個葉光合成能と光合成関連形質の調査・比較・遺伝解析を通して、各形質の選抜由来を探り、多収品種の育種過程における光合成能の重要性を明確にするとともに、タカナリの光合成能の向上に寄与する遺伝変異を探索することで、今後の多収育種の方向を示すことを目的とした。22年度は、タカナリと祖先品種である10品種およびコシヒカリを栽培し、出穂期の止葉の光合成速度および関連形質を調査した。出穂期が1ヶ月早かったユーカラを除くと、タカナリが最も光合成速度が高く、統一とJinheungがタカナリ並の個葉光合成速度を示した。IR8の光合成速度はコシヒカリよりも低い値であったが、IR8の出穂期はタカナリやコシヒカリに比べて3週間遅く、晩生による影響は考慮すべきと考えられた。光合成関連形質については、葉身N濃度が相関係数0.84と光合成速度と最も相関が高く、続いて気孔コンダクタンスが0.82と高い相関を示した。以上より、タカナリは、その育成過程で、高い葉身N濃度や気孔コンダクタンスが選抜されてきた結果、高い光合成速度を獲得した可能性が示唆された。上述した可能性を遺伝学的に裏付けるために、コシヒカリにタカナリ、統一、IR8を交配し、F_1種子をそれぞれ採取し、遺伝解析材料の作成に取組み始めた。本研究課題は、我が国の多収イネ品種の1つであるタカナリと、その祖先品種(緑の革命の立役者IR8を含む)の個葉光合成能と光合成関連形質の調査・比較・遺伝解析を通して、各形質の選抜由来を探り、多収品種の育種過程における光合成能の重要性を明確にするとともに、タカナリの光合成能の向上に寄与する遺伝変異を探索することで、今後の多収育種の方向を示すことを目的とする。23年度は、22年度に観察された止葉の光合成速度の品種間差が、遺伝解析を行う栽培条件下でも安定して再現できるか確認実験を行った。コシヒカリ、タカナリ、統一、およびIR8を1列×3反復で栽培し、出穂期の止葉の光合成速度および関連形質を調査した。IR8は他の品種に比べ出穂期が3週間遅かったが、タカナリ、統一、IR8とともにコシヒカリよりも有意に光合成速度が高いことが再現良く観察され、その光合成速度の変異は葉身N含量とSPAD値によって精度良く説明することができた(r=0.81)。よって、光合成速度を葉身N含量やSPAD値によって個体レベルで評価できる、遺伝解析に供試できると判断した。また、遺伝解析に向けて、22年度に作出したコシヒカリ/タカナリ、コシヒカリ/統一、コシヒカリ/IR8のF_1個体からF_2自殖種子をそれぞれ採種するとともに、ゲノムワイドに多型を示すDNAマーカーを各組み合わせ100マーカー以上得た。本研究課題は、我が国の多収イネ品種の1つであるタカナリと、その祖先品種(緑の革命の立役者IR8や韓国初の多収品種統一を含む)の個葉光合成能と光合成関連形質の調査・比較・遺伝解析を通して、各形質の選抜由来を探り、多収品種の育種過程における光合成能の重要性を明確にするとともに、タカナリの光合成能の向上に寄与する遺伝変異を探索することで、今後の多収育種の方向を示すことを目的とする。24年度は、23年度までに作出したコシヒカリ/タカナリ、コシヒカリ/統一、コシヒカリ/IR8のF2集団を栽培・遺伝子型調査し、個葉光合成能に関わる出穂期の止葉の葉身N含量およびSPAD値を調査し比較QTL解析を行った。QTL解析の結果、第4染色体長腕の同領域に3集団に共通して葉身N含量およびSPAD値のQTLを検出した。このQTLはタカナリ型、統一型、IR8型で共に形質値を高める効果を有していた。さらにこの領域についてタカナリ系譜上の祖先品種についてSSRマーカーで遺伝子型を調査したところ、IR8→統一→タカナリを繋ぐ品種において遺伝子型が同じであることが明らかになった。このことから、個葉光合成能に関わるこの領域は、多収品種の育種過程の中で選抜されてきた可能性が示唆され、今後の多収育種においても重要視すべき領域であると考えられた。

最終年度での遺伝解析に向けて、形質の評価方法の確立および遺伝解析材料の作出ができたので、研究は順調に進展していると判断した。24年度が最終年度であるため、記入しない。23年度までの研究を踏まえて、24年度に光合成能の遺伝解析を行う。過去2年間の研究経過から判断して、大きな問題点無く研究が遂行できるものと考えている。
聴覚特性を考慮した雑音に頑健な大語彙音声認識に関する研究

本研究では、雑音に頑健な大語彙音声認識システムを実現するため、人間の聴感特性を考慮し、低周波領域のスペクトルピーク(ホルマント)を重視した雑音低減手法とスペクトル変動に強い混合正規分布型の音韻HMMを開発した。雑音低減法としては、スペクトルサブトラクション法を基本とし、その欠点であるスペクトルの周波数領域での不連続性の発生を抑えるため、SNRと聴覚特性を考慮し、推定ウイ-ナフィルタの伝達関数を重みとする重み付き最少二乗法により対数スペクトルの余弦級数モデルを推定し、低SNR部の対数スペクトルを平滑化する方法を開発した。その結果、周波数重み付けHMMによる数字音声認識において、通常のスペクトルサブトラクション処理に比べ、-6dBの自動車雑音の場合、認識率は68%から88%へと大幅に改善できることを明らかにした。また、先に開発した単一正規分布型波数重み付けHMMを音韻HMMに適用するため、混合正規分布型HMMに拡張した。特に、重み特性の最適化と重み係数を実際の統計的分布の広がりに適合させるためのスケーリング係数の決定に、誤り最少基準を用いて学習する方法を確立した。数字音声認識による評価の結果、従来の周波数重み付けHMMに比べて認識精度が改善されるだけでなく、同じ雑音環境で学習した通常のHMMに比べ、広範囲のSNRと雑音スペクトルの変動に対しても高い認識精度を達成できることがわかった。今後の課題として、音韻連結モデルによる大語彙単語音声認識により、上記の雑音低減手法と周波数重み付けHMMを併用した場合の認識精度の評価を行う予定である。
発達障害児のコミュニケーション発達援助プログラム開発のための臨床心理学的研究

心理リハビリテーション宿泊集中訓練会に参加した自閉症児および自閉傾向を伴う知的障害児に対する臨床動作法適用場面におけるセラピストの主観的体験とクライエントの行動特徴について、前年度に引き続き検討した。前年度の研究結果から同一の自閉症あるいは自閉傾向と診断されるクライエントであっても、その行動特徴には著しい違いがあり、それぞれのクライエントに対して適切なセラピストの関与方略には違いが認められることが示された。とりわけ、多動傾向を伴う自閉症児の場合、まずは、クライエントとセラピストの身体運動を同期させたり、クライエントに対し、セラピスト主導的に設定された課題に自己動作をあわせることを要求するといった、より、課題性の高い動作課題を導入する以前に、リラクセイション課題が有効であることがわかった。一方で、対人接触に高い不安を示す自閉症児の場合、前者とは逆に、相互的な身体動作のやりとり、すなわち、「手で押し合う」、「いっしょに腕を上げる」、「合図にあわせて足を蹴る」などのような、他者とともに動くことの楽しみを実感させることができる課題が有効であることが示唆された。こうした結果を受けて、さらに分析を行った結果、幼児期の自閉症児の場合、言語理解・表出ともに発達が遅れていることが多く、セラピー中のコミュニケーションにおいては、慣用語を用いた伝達を行うよりも、繰り返しのある動きの中で、活動のルーティンを形成し、その反復を通して、セラピストとクライエントの相互的なやりとり遊びを展開していくことによって両者のラポールを含めた情緒的交流が促されることがわかった。そうした中で、活動のルーティンの中に含まれることばの表出や理解も促進されることが示唆された。心理リハビリテーション宿泊集中訓練会に参加した3名の自閉症児および自閉傾向を伴う知的障害児に対する臨床動作法適用場面におけるセラピストの主観的体験とクライエントの行動特徴について、セラピストによるセラピー記録および撮影したビデオ映像から分析した。その結果、同一の自閉症あるいは自閉傾向と診断されるクライエントであっても、その行動特徴には著しい違いがあり、それぞれのクライエントに対して適切なセラピストの関与方略には違いが認められることが示された。とりわけ、多動傾向を伴う自閉症児の場合、まずは、クライエントとセラピストの身体運動を同期させたり、クライエントに対し、セラピスト主導的に設定された課題に自己動作をあわせることを要求するといった、より、課題性の高い動作課題を導入する以前に、まずは、「仰臥位でゆったりと寝る」、「力を抜いてセラピストにからだをあずける」といった、リラクセイション課題が有効であることがわかった。一定程度のセルフリラクセイションか達成された後に、クライエントは、セラピストと自己の身体運動を同期させるという高次の課題に移行することができていた。こういったクライエントに対しては、相互的課題からセルフリラクセイションへの移行がむしろ有効であった。行動特徴と関与方略の関係性、あるいは、これらの関与方略の適用時期と行動変容プロセスについては、今年度、引き続き検討の予定である。
帰還困難区域内コミュニティの環境管理に係る合意形成方法の研究

本研究の社会実験のカウンターパートである長泥行政区では、平成29年度に動き出した国の環境再生事業が平成30年度に本格稼働し、行政区役員は受け入れ体制を整えるための調整に追われた。他の19行政区の除染で排出された汚染土を自分たちの農地に埋めて覆土するという国の事業を苦渋の選択で受け入れた結果、国の事業に対する積極的関与や環境管理に係るコミュニティの主体性を確保することが困難になりつつある。そこで改めてコミュニティ環境に関する住民意識の変化を把握するためのアンケート調査を行ったところ、次世代の不在による環境管理への不安が将来の問題・課題として強く認識されていることがわかった。一方、昨年度の研究で最も成果の上がったのが、これまでフィールドワークを集中してきた飯舘村長泥行政区を相対評価するために行った、帰還困難区域全域に関する状況把握であった。インターネット上の情報収集および双葉郡富岡町民を対象に活動するNPOとみおか子ども未来ネットワーク理事長の市村高志氏との情報交換、双葉町前町長の井戸川克隆氏および飯舘村村長の菅野典雄氏へのヒアリング調査などにより、同じ帰還困難区域でも様々な状況が展開していたことがわかった。これらの作業は同時に、最終年度に予定している地域継承方法論の研究に係る著書の原稿執筆に向けた情報収集でもある。10月に札幌の北海学園大学豊平キャンパスで開かれた日本地域学会大会で「帰還困難区域・飯舘村長泥行政区のコミュニティ環境と住民意識の変化ー意識集合による地域デザイン手法の開発に向けてその2」と題する発表を行った。また昨年度は2回の公開研究会に参加し、研究成果の一端を役立てることができた。区報の編集発行も当初予定通り4回行うことができ、環境再生事業の進捗他に関する情報提供を行うことができた。昨年度実施状況報告書における今後の研究の推進方策の記述に即して、その理由を以下に記す。・社会実験: [国の事業の把握]:飯舘村長泥地区環境再生事業運営協議会資料を通し環境再生事業のプログラムを、長泥行政区役員からの聞き取りにより復興再生拠点事業の進捗状況について把握することができた。[国の事業への意見聴取]:アンケート調査によって、次世代の不在による環境管理への不安が将来の問題・課題として強く認識されていることがわかった。[実施体制の検討]:国の事業の完了後の長泥行政区内の環境管理方法については、いまだ住民間で合意形成のめどが見えていないため、管理主体としての自助・共助・公助にあたる役割分担や管理システムについての検討には着手できなかった。・地域継承方法論の研究:最終年度に予定している著書の原稿執筆に向け、参考となる社会学関係等における方法論の文献研究をはじめた。・研究発表および公開研究会:日本地域学会大会において、国の事業の進捗状況を勘案した当該調査研究に係る研究発表を行った他、2回の公開研究会に参加した。・区報の編集発行は、予定通り4回行うことができた。令和元年度における当面の研究実施目標を以下に記す。・社会実験:国の事業の進捗状況を見極めつつ、前年度のアンケート調査の結果確認された、次世代の不在による環境管理への不安を解消する方法を探るため、長泥行政区の後継世代(40歳台以下)の考え方を聞き取り調査する。また前年度に引き続き、長泥行政区の住民主体の環境管理方法を検討するために、広く帰還困難区域全体における同様の動きについて情報収集を行う。・地域継承方法論の研究:最終年度に予定している著書の原稿執筆に向け、参考となる方法論の文献研究を続けるとともに、プロットの検討を始める。・研究発表および公開研究会:平成29・30年度の日本地域学会大会発表を土台に、当該調査研究に係る論文をとりまとめ、中間整理を行う。社会実験の進捗状況を勘案しながら、秋以降に公開研究会の企画実現を模索する。・区報の編集発行:予定通り4回の発行を目指す。チェルノブイリ原子力発電所事故被災地域の環境管理方法と住民の合意形成方法に関する先行研究のインターネット検索結果から、自然科学的な環境管理方法に関する研究報告は、一定程度チェルノブイリ原発事故被災地での蓄積があり、福島の帰還困難区域の環境管理を考える上で今後さらに重要な意味を持ってくることが分かった。住民の合意形成方法に関する分野における方法論的な研究は、福島原発事故以降の今後のわが国において開発される必要があることが分かった。中越地震被災後無住化した小千谷市十二平集落および旧川口町小高集落・山の相川集落における住民の活動に関する聞き取り調査および現地視察を行い、福島帰還困難区域にとって参考となる重要な成果を得ることができた。また、環境教育研究者を中心とするチェルノブイリ原子力発電所事故被災地域の調査団に参加し、現地視察および様々な関係者への聞き取り調査を行い、福島帰還困難区域にとって参考となる重要な成果を得ることができた。アンケート調査では、「現在最も気がかりなこと」として「長泥の家や土地の管理の方法」が挙げられた。さらにこのことについて詳しく聞いた設問で、今後の対応策を見通すことができた。区報では、現地調査やアンケート調査結果などを援用し、住民に今後の環境管理を考える上での情報提供を行うことができた。「ベラルーシ若者交流事業実行委員会」の一員として、チュルノブイリ被災地域の若者を日本に招き、福島をはじめとする日本の若者と「原発事故後の社会で生きる」をテーマとした意見交換の機会を設け、大きな成果を上げることができた。全体として、予定以上に順調に進捗している。

平成28年度の研究実施計画に即して、当該年度の進捗状況を以下に記す。・先行研究のレビュー:無住化した中越地震被災地域の2集落に関する現地調査を行った。チェルノブイリ原発事故被災地における環境管理に関する先行研究の日本語・英語・ロシア語によるインターネット検索を行い、学会誌に発表した。・先行事例(チェルノブイリ原発事故被災地域コミュニティ)現地1次調査:ベラルーシ・ウクライナにかけて7日間の現地調査を行った。・環境管理に係る住民意向の把握:福島県飯舘村長泥行政区の住民を対象としたアンケート調査を実施した。・公開研究会:ベラルーシ若者交流事業として、東京・福島市・南相馬市・いわき市で連続シンポジウムを開催した。・区報の編集発行:予定通り4回発行した。平成28年度に行ったチェルノブイリ原子力発電所事故被災地域の現地視察および聞き取り調査の結果を整理した結果、当初想定していた以上の成果が確認でき、予定していた当該年度の2次調査の必要性がなくなったと判断した。チェルノブイリ原子力発電所事故被災地域の環境管理方法と住民の合意形成方法に関する先行研究および現地視察と聞き取り調査結果をこれまで関わってきた東京電力福島第一原子力発電所事故被災地の状況と比較し、学会発表を行うこととした。先ず5月19日に台湾国立成功大学で開かれた国際地域学会の太平洋大会においてInter-Region Found in Fukushima and Chernobyl A Regional Succession Theory by a Set of Consciousnessという演題で30分間の発表を行った。さらに、10月に京都の立命館大学衣笠キャンパスで開かれた日本地域学会大会で「福島とチェルノブイリに見る地域社会の変容ー意識集合による地域デザイン手法の開発に向けてー」と題する発表を行った。2名の討論者から、予め提出しておいたフルペーパーを丁寧に講評頂き、これまで経験してきた学会発表で最も実り豊かなフィードバックを受け取ることができた。当初計画の環境管理方法のたたき台作成の社会実験は、帰還困難区域に関する国の方針が現実の施策として動き出し、飯舘村長泥行政区における復興再生拠点の住民案づくりに関与し、3月には村・県を通して国の計画として承認された。同時に環境省から示された環境再生事業も採択され、新年度から農地の環境再生に取り組むこととなった。公開研究会は開くことができなかったが、区報の編集発行は当初予定通り4回行うことができ、復興再生拠点の住民案の策定過程や環境再生事業に関する情報提供を行うことができた。昨年度実施状況報告書における今後の研究の推進方策の記述に即して、その理由を以下に記す。・先行事例(チェルノブイリ原発事故被災地域コミュニティ)現地2次調査の必要性がなくなった分、福島とチェルノブイリの住民意識の変化を比較する考察を進め、その発表を行うことができた。・国の「帰還困難区域の取扱に関する考え方」が具体的な施策として動き出したため、当該研究計画における社会実験[環境管理方法のたたき台作成]を復興再生拠点住民案として、より実効性を伴って進めることができた。・区報の編集発行は、予定通り行うことができた。
解析・調和関数空間とその上の作用素の研究

1.単位円板上の有界解析関数空間における荷重合成作用素の位相構造については,泉池敬司(新潟大),細川卓也(本研究課題の研究協力者)との共同論文として,平成17年度に発刊した.引き続き,合成作用素の一次結合について,compact性,essential normの評価に取り組んだ.compact性については完全に特徴づけ,norm評価については係数が正の場合のときの成果を得たが,泉池敬司も加わっての共同研究で,係数の実部が正の場合に拡張でき,関連する問題も浮き彫りにした.この結果は論文として投稿した.作用素論の研究者にとっては,むしろ作用素の「和」に興味があることが知られているので,一次結合についての研究はC*環,作用素環への新たな展開が予想される.2.有界調和関数空間上のHankel-type作用素のcompact性,完全連続性も泉池教授との共同研究によって明らかにし,平成18年度論文として発行した.この研究はDunford-Pettis性質,tight環,Bourgain環に関係するなど重要な応用面を多く持っている.引き続き,Hardy, Bergman空間の場合についても研究を行った.その成果は本研究課題に連動する形で京都大学数理解析研究所に応募し,採用された共同研究「Analytic Function Spaces and Their Operators」(18年6月開催)で発表した.この共同研究集会は日本,韓国,中国からの研究者を招き,この分野の諸問題を論じ合う目的で開催した.その旅費の一部を本件より捻出したが,参加者より継続的な開催を望まれた.3.本研究課題の研究協力者である細川卓也と,Bloch空間上の合成作用素のcomponentをcompact性で特徴づけ,位相構造を考察した.その成果は平成18年度論文として発刊した.また,差のcompact性についての結果も,投稿し受理された.4.合成作用素と微分作用素の積について,N.Pornoyがその学位論文(1998)で紹介し,その有界性、compact性を特徴付けたが,合成作用素と微分作用素の順の積については,Hardy空間上の場合の特徴付けは残されていた.この問題を考察,平成18年度論文として発刊した.1.単位円板上の有界解析関数空間における荷重合成作用素の位相構造については,泉池敬司(新潟大),細川卓也(本研究課題の研究協力者)との共同論文として,平成17年度に発刊した.引き続き,合成作用素の一次結合について,compact性,essential normの評価に取り組んだ.compact性については完全に特徴づけ,norm評価については係数が正の場合のときの成果を得たが,泉池敬司も加わっての共同研究で,係数の実部が正の場合に拡張でき,関連する問題も浮き彫りにした.この結果は論文として投稿した.作用素論の研究者にとっては,むしろ作用素の「和」に興味があることが知られているので,一次結合についての研究はC*環,作用素環への新たな展開が予想される.2.有界調和関数空間上のHankel-type作用素のcompact性,完全連続性も泉池教授との共同研究によって明らかにし,平成18年度論文として発行した.この研究はDunford-Pettis性質,tight環,Bourgain環に関係するなど重要な応用面を多く持っている.引き続き,Hardy, Bergman空間の場合についても研究を行った.その成果は本研究課題に連動する形で京都大学数理解析研究所に応募し,採用された共同研究「Analytic Function Spaces and Their Operators」(18年6月開催)で発表した.この共同研究集会は日本,韓国,中国からの研究者を招き,この分野の諸問題を論じ合う目的で開催した.その旅費の一部を本件より捻出したが,参加者より継続的な開催を望まれた.3.本研究課題の研究協力者である細川卓也と,Bloch空間上の合成作用素のcomponentをcompact性で特徴づけ,位相構造を考察した.その成果は平成18年度論文として発刊した.また,差のcompact性についての結果も,投稿し受理された.4.合成作用素と微分作用素の積について,N.Pornoyがその学位論文(1998)で紹介し,その有界性、compact性を特徴付けたが,合成作用素と微分作用素の順の積については,Hardy空間上の場合の特徴付けは残されていた.この問題を考察,平成18年度論文として発刊した.1.単位円板上の有界解析関数空間上の荷重合成作用素の位相構造については,泉池敬司,細川卓也との共同論文として発刊したが,引き続いて合成作用素の一次結合について,compact性,essential normの評価に取り組んだ.compact性については完全に特徴づけ,norm評価については係数が正の場合のときの成果を得た.作用素論の研究者にとっては,むしろ作用素の「和」に興味があることが知られているので,一次結合についての研究は新たな発展が予想される.また有界調和関空間上の場合についても,合成作用素の一次結合の考察を提起した.2.有界調和関空間上のHankel-type作用素のcompact性,完全連続性も泉池教授との共同研究によって明らかにし,論文として発行した.この研究はDunford-Pettis性質,tight環,Bourgain環に関係するなど重要な応用面を多く持っている.引き続き,Hardy, Bergman空間の場合についても研究を行い,その結果の一部を研究集会等で発表しているが,「今までにないアプローチ」というコメントを得ている.

3.本研究課題の研究協力者である細川卓也と,Bloch空間上の合成作用素のcomponentをcompact性で特徴づけ,位相構造を考察したが,その結果は論文として発刊の予定である.また,差のcompact性についての結果も投稿中である.4.合成作用素と微分作用素の積について,N.Pornoyがその学位論文(1998)で紹介し,その有界性、compact性を特徴付けたが,逆順の微分作用素と合成作用素の積については,Hardy空間上の場合の特徴付けは残されていた.この問題を考察,6月に韓国ソウルのKorea大で開催された「International Work Shop on Function Theory」において,招待講演として発表.その後論文として投稿,受理された.5.懸案である再生核をもつようなBanach空間からBloch空間への荷重合成作用素の有界性,compact性の特徴付けについては,共同研究者のK.Stroethoff(米・Montana大)も前述の研究集会に参加していたため,研究打ち合わせをその会で行った.そして,我々の場合に含まれないweightedDirichlet空間の場合の問題を提起した.1.懸案の問題である,単位円板上の有界解析関数空間における合成作用素については,それら作用素の有限個の一次結合のcompact性,essential normの評価に取り組んだ.comapact性については完全に特徴づけ,norm評価については係数が正の場合のときの成果を得たが,新潟大学の泉池敬司教授も加わっての共同研究で,係数の実部が正の場合に拡張でき,関連する問題も浮き彫りにされた.この結果は論文として投稿した.作用素論の研究者にとっては,むしろ作用素の「和」に興味があることが知られているので,一次結合についての研究はC*環,作用素環への新たな展開が予想される.2.Dunford-Pettis性質,tight環,Bourgain環に関係するなど重要な応用面を多く持っているHankel-typeについては,Hardy, Bergmanの空間におけるcompact性,weak compact性,complete continuityの研究を行った.その結果は本研究課題に連動する形で申し込み,採用された京都大学数理解析研究所共同研究「Analytic Function Spaces and Their Operators」(18年6月開催)で発表した.この共同研究集会は日本,韓国,中国からの研究者を招き,この分野の諸問題を論じ合う目的で開催した.その旅費の一部を本件より捻出したが,参加者より継続的な開催を望まれた.3.本研究課題の研究協力者である細川卓也と,Bloch空間上の合成作用素のcomponentをcompact性で特徴づけ,位相構造を考察したが,差のcompact性についての結果も,投稿し受理された.また.19年2月にフィンランドから招いたPekka Nieminen(ヘルシンキ大)とのセミナーにより,Bloch空間における合成作用素の一次結合の挙動について,共同研究をスタートさせることとなった.氏とは,かねてより我々がBloch空間上の合成作用素を考える際使った道具であるhyperbolic derivativeについての交流をもっていた.
森林環境の変化が林地の保水および土砂扞止機能に及ぼす影響に関する研究

森林のもつ水漁函養機能と土砂扞止機能を定量化するための観測を実施してきている。高知県高岡郡梼原町川井水源地に設置された量水施設と雨量観測からなる観測施設での観測は主として前者の機能の解明のためのものである。森林に何らかの人為が加えられたことによる影響は直ちに流出に表れる、それと同時に渓流内への土砂流入、渓流内での移動も生じるが、本研究では量水施設の直上流の治山ダムにまで流出して堆積する土砂の動態から把握することができる。また、鬱閉して林内が暗くなったため下層植生の消えたしまったヒノキ林で行ってきた観測は後者の機能についてのものである。地表が裸地化しており、降雨や落石等により表土の撹乱・移動の始まっている場所に、1m×lmのプロットを設け、ほぼ2カ月に1回の割でこのプロットに流入及びこのプロットから流出していく土砂量の推移状況を調べてきた。3年間の観測期間中に明らかになった成果は以下のように要約できる。である。すなわち前者についてであるが、2年目に当該流域内で左岸側に延長500mほどの作業道が開設され、それに続いて下流部の斜面で軽度の間伐作業が行われた.試験流域には2年目に何度かの中小の出水があったが、上流からの土砂の流出は見られなかったが、3年目には5回の台風の影響が顕著であった。そのため、量水堰直上流の治山ダムの堆砂地には流域内から多量の土砂が流出して堆積した。全般に見て試験流域内の山腹には崩壊地もなく森林の状態も良好ではある。2年目と3年目の比較から、森林の水土保全機能の発揮のための限界雨量値が得られた。水質については、水質形成に関して洪水時と平水時とでは異なる傾向の示されることが明らかとなった。後者のヒノキ林での土砂移動形態としては、雨および風による不安定土砂の斜面下方への移動が見られている。最終年の平成9年度に高知県に多大の雨量をもたらした5回の台風の風雨による影響を見るために豪雨直後ごとの観測も行った。その結果、冬季の土砂の変動の活発さがあらためて明確となったほか、豪雨による影響はそれほど顕著ではないことも明らかとなった。なお、平成9年の10月にこの林で間伐が行われた.この影響については研究期間内には十分にその影響が出るとは言えない。今後も観測を継続する予定である。森林のもつ水源函養機能と土砂扞止機能を定量化するために、前者については、高知県高岡郡により設置された量水施設をもちいた観測施設での観測を開始した。研究期間中に何らかの人為が森林に加えられれば、そのことによる流出への影響が直ちに出て来る。観測項目は平成7年度については、10分ごとの水位と降雨の観測を平成7年3月31日から始めている。10月下旬から11月上旬に掛けての約1カ月の間、太陽電池の継続不良による欠測期間があった。また、平成8年度からは定期的と豪雨時に試験流域からの流出土砂の採取をおこない同時に水質の変化についても検討を加えていくが、準備的作業として、10月以降1カ月に1回の水質試験用の採水を行っている。後者は2つの典型的な土砂移動現象を対象とした試験地である。ひとつは平成5年4月の山火事跡地に発生したガリ-であり、もうひとつは鬱閉して林内が暗くなったため下層植生の消えたしまっタヒノキ林である。これらはいずれも地表が裸地化しており、降雨や落石等により表土の攪乱・移動の始まっている場所である。研究期間内に林地にどれだけの大きな擾乱が加わるかについては予測の域を出ないが、少なくとも集中豪雨あるいは台風による大雨に数回以上は見舞われると考えられるので、一定の定量的な成果を挙げることが可能であると思われる。このうち前者については3カ月に1回のガリ-地形の縦横断測量を実施した。平成7年度も6年度に続いて渇水年であったこともあり、顕著な地形の片状は見られない。もうひとつの鬱閉したばかりのヒノキ林での表面土壌の移動の精密計測については、斜面上方に傾斜の変換点があり、この付近で土砂の生産が著しいことが現地の踏査の結果明らかであるが、ここではごく弱い雨であっても土砂移動が観測されている。さらに、風による不安定土砂の下方への移動も見られる。簡単な構造の編柵や杭打ちで表土層の動きが止まれば、植生の侵入が図れる。この点についても、平成8年度には種々の試みを行う。森林のもつ水源函養機能と土砂扞止機能を定量化するために、2つの項目について観測を実施した。前者は、高知県高岡郡梼原町川井水源地に設置された量水施設と雨量観測からなる観測施設での観測を継続して実施した。さらに、流出水の水質にも何らかの影響が現れる平成8年度の観測項目は、10分ごとの水位と降雨の観測と、ほぼ1回/月の渓流水の水質と豪雨時に試験流域から流出する土砂による河床変動状況の観測である。後者は、鬱閉して林内が暗くなったため下層植生の消えたしまったヒノキ林である。ここでは地表が裸地化しており降雨や落石等により表土の撹乱・移動の始まっている場所である。