hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
森林土壌の機機元素の動態と土壌溶液中での移動特性に関する研究

水源かん養、生態系内での物質循環や地力維持を考えるうえで、最も重要である土壌中での無機元素の動態を3つの側面(土壌溶液中での無機元素の動態、流域からの無機元素の流出特性、土壌中での有機物の無機化)から調査した。また、イオン交換樹脂による森林土壌浸透水の移動イオン量の測定法の確立や森林生態系での降水の移動にともなう無機元素の垂直的変化についても究明し、今後さらに重要視される多様性のある健全で生態的に安定した森林のあり方についての基礎的研究を行った。降水にともなう土壌中の元素の移動量の測定には、イオン交換樹脂およびポ-ラスカップを取り付けた土壌採水器を併用することで、多くの知見を得ることが出来た。例えば、表層の5cm層でのイオン移動量が非常に多く,20cm層や50cm層では移動量に違いがない。閉鎖初期の林分の物質循環を調査し、枝打ちによる土壌への養分供給量を調査した結果、閉鎖初期でのA_0層量および下層植生も少なく、この時に枝打ちで有機物を土壌へ供給することは、地力の維持のためにも重要であることを指摘した。土壌交換基からの溶液への陽イオンの溶出は、土壌溶液の主要な陰イオンの和に大きく影響されるとともに、溶出する元素量は土壌のpHにも大きく影響される。特に、pHが4以下になるとAl_<3+>濃度の増加が著しい。アルカリド度を用い、流出成分の分離に成功するとともに、基底流出が降雨時においても流量の大きな部分を占めることは、酸性降下物の中和作用など森林の水質浄化機能を考える上で注目すべき現象である。森林土壌の温度と有機物の無機化速度との定量的関係を解明し、森林土壌の有機態窒素の無機化の反応速度論解析の可能性を指摘した。1.無機元素の森林土壌溶液中での移動特性を明らかにするため、イオン交換樹脂バックによる森林土壌浸透水の移動塩基量の測定を行った。その結果、表層の5cm層(A層)での塩基移動量がその他の層に比較して非常に多いこと、B層の20cmおよび50cm層での移動量にあまり大きな違いがなく、Naを除いた他の無機態-N、K、CaおよびMgでは50cm層での移動量と渓流への流出量とほぼ同じ程度である等の情報を得ることができた。2.森林土壌における土壌溶液中の塩基の動態を明らかにするため、ポ-ラスカップを取り付けた採水器を用い、深さ別、時期別の塩基濃度を調査した。その結果、土壌水のCaやMg濃度はNO_3-NやClなどの陰イオン濃度に規制される。土壌溶液中の陰イオンの増加にともなうCaおよびMgの土壌コロイドからの溶出割合は、容量因子である置換性CaおよびMg割合によって規制される。Kの土壌コロイドからの溶液中の陰イオンによって規制されるのでなく、NH_4-N濃度が大きく関与している等が予測された。3.森林からの元素の流出特性を明らかにするため、幼・壮齢林小流域での元素の収支を調査した。その結果、樹冠通過雨および流出水に含まれるClの収支で、流域以外からの流入量や流域漏水量の推定が可能である。また流出水量の増減にともなって、流出水中の元素濃度は変動するが、主な陽イオン元素の和と陰イオン元素の和との関係は直線で近似される等が明らかになった。4.流域での樹冠量の違いが無機元素の循環におよぼす影響を明らかにするためスギ幼齢林で調査した。その結果、葉量と樹冠による付加塩基量との関係は一次式で近似でき、傾きはKで最も大きく、次にCa、Mgの順である等が認識された。1.森林の土壌

溶液中の塩基の動態を明らかにするため、造林地にNH_4Clを施用し、深さ別の土壌水の分析を行った。施用後、約2か月でNH_4ーNはNO_3ーNに変化した。施用したClおよびNH_4ーNの硝化によって生じたNO_3ーNの増加によって、pHの著しい低下がおこった。またpHとAl濃度の間には高い相関がみられ、pH4を下まわるとAl濃度の急激な上昇がおこった。Alの溶出増加は他の溶存カチオンの動態に強い影響を与えることがわかった。2.森林土壌表層での養分移動特性を明らかにするため、イオン交換樹脂バッグを土壌に埋設し、調査した。ヒノキ林地での養分移動量がスギ林地よりも多かった。5cm層を通過した養分量は25cm層の2倍であった。この差が525cmの間の根系によって吸収されたものと推定された。このように、種々の深さにイオン交換樹脂を埋設することによって深さ別の養分動態特性を明らかにすることができる。3.土壌溶液の無機元素の移動特性を明らかにするために、pF水分曲線と土壌水の養分濃度を組み合わせて、小流域内の無機元素の量的特性を調査した。土壌水に含まれるNO_3ーN量はおよそ1315kg/ha、Caで1015kg/ha、Mgで12kg/ha、Kで26kg/haと推定された。4.スギ・ヒノキ幼齢林および壮齢林において、降雨時に渓流からの流出水の元素濃度の経時的変化を調べた。流出水量の変化に伴う温度変化は元素によって異なり、NaとHCO_3は流量の変化と逆位相の関係を保っていた。Ca、MgおよびNO_3ーNの変化は同じ傾向を示した。濃度変化の程度は集水域により異なり、集水域内に生起する水文現象や元素の集積状態の違いを反映していることが確認された。小集水域における土壌水の無機元素の動態および養分収支に関する調査ととりまとめ、森林土壌の無機元素の動態特性の継続調査ととりまとめ、森林土壌の無機化量の調査を行った。また、3年間の本研究の成果から、森林土壌水の養分動態特性、スギおよびヒノキ壮齢林小流域の養分循環、森林の浄化機能について,論文などで公表した。1.森林の土壌溶液の溶存イオンの組成および動態を明かにするため、2種の陰イオンを付加した森林土壌溶液における陽イオンの動態を調査した。土壌交換基からの溶液への陽イオンの溶出に影響するのは特定の陰イオンでなく、土壌溶液の主要な陰イオンの和であること、土壌溶液のHとAl濃度との間には指数関数的な関系がみられること、pHの低い土壌での陰イオンの合計の増加するような施業は地力維持のため十分注意する必要性を明らかにした。土壌溶液中の陽イオンの組成,特にAlが溶出するときの割合は表層土壌のpHによって規定されている。2.降雨前から降雨後にかけての流出水の溶存無機元素の濃度変化を調査するとともに、アルカリ度を用いて、流出成分の分離を行い、流出経路と水質変動との関わりについて検討した。直接流出に占める成分は土壌中に存在する物質を渓流水へ付加する成分である。表層土壌の状態を大きく反映している。従って、基底流出が降雨時においても流量の大きな部分を占めることは、酸性降下物の中和作用など森林の水質浄化機能を考える上で注目すべき現象である。3.森林土壌の温度と無機化速度との定量的関系を解明し、窒素無機化の反応速度論的解析を行った。予備実験の結果、森林土壌の有機態窒素の無機化の反応速度的解析の可能性を指摘した。
寒冷地域の中小河川水の積雪・融雪過程を組み込んだ有効利用に関する応用水文学的研究

北海道のような積雪寒冷地域でにおける融雪流出は、地域の利水上、特筆すべき現象で有効に取り扱うことが望まれる。この研究では、融雪流出量に着目して利水計画を立てる場合、いつ、いかなる積雪・融雪を把握し、コントロールしていくことが効果的かを水文学的に考究した。この結果は以下のようである。1.融雪期の流出状況を把握するために試験小流域を設定した。小流域内には流量のほか水温、気温の観測も行い、同流域で行った既存の流出データでみられた融雪期の流量変化を確認できた。融雪流出期における河川流量の日変化は正午前に小さく、日没の頃最大となる。2.流域斜面における融雪水の移動現象を把握するために濁度計を用いた流出土粒子の観測によれば融雪流出波の立ち上がり後まもなく濁度のピークを迎え、流出ピーク時には低減していく状況から融雪水の流出過程は表面流出の形態がとられているとみられた。3.試験流域に隣接した試験圃場において融雪量のライシメータによる観測を行った。ライシメータは融雪量の積雪下層におけるものと表面層におけるものを区別できるよう設置した。この結果、表面層においてとらえた融雪量の変化の方が河川流出量との応答がよいことがわかった。4.寒冷地域の中小河川における融雪出水の利水では積雪・融雪過程が表面流出の様相の大きい流出をもたらし、降水量として積雪は有効に流出し水源として機能しているとみられた。北海道のような積雪寒冷地域における融雪流出は、地域の利水水文上、特筆すべき現象で有効に取り扱うことが望まれる。この研究では融雪流出量に着目して利水計画を立てる場合、いつ、いかなる量、質の水を取り込むことが効果的かを地域環境を考慮して応用水文学的に考究するものである。積雪地域の水文現象は水理的な水移動現象としてばかりでなく熱学的なエネルギー変化も含めた状態遷移の過程をも考慮する必要がある。そこで、降水が流域面上に到達した後の状態が固・液相のおのおのの場合、および、混在している場合に着目して水の挙動を捉えることを目的として当該年度は調査流域を2ヶ所に設定した。一つは菅原川流域で流路形状を把握するために縦断測量を行ない、今年度は中流部までの流路形態を明らかにすることができた。この流路は段丘を開析した流域として発達しているようで河道勾配が中流部で低減する。もう一つの流域である上中の沢流域が単調な勾配増加していく状況と比べ、対照的である。それぞれの流域では流域を分割して2点に観測点を設けている。観測項目は流量、水温の変化を調べる。気温、降水量は当該地区のAMeDAS観測点の気象資料を用いることとする。上中の沢については積雪量、水温、気温の変化についても行なう。積雪量は積雪深の日変化のほか定期的に積雪断面の密度、水量、雪温も観測し既往値との対応をとる。融雪量は気温との関係で処理できるよう上中の沢流域内には気温の試験区を設けて流域地形による影響変化について調査中である。また、流域積雪量調査を随時行ない現在発生中である融雪流出との応答を検証する予定である。この研究では融雪流出水を利水計画にあたって量・質の面で効果的に利用することを目指している。そこで、平成5年度は研究実施計画に基き試験流域を設け調査解析をすすめ以下のような結果を得た。1.2流域において流量、水温などの観測をおこなう。降雨流出期の特性と比較対照のうえ融雪流出機構を解明中である。2.流域の地形を明らかにするために一部抽出区間において河道流路、斜面の勾配などの地形測量を行い、特性値を得た。なお、残りの調査は平成6年度継続する予定である。3.融雪期において流域斜面の気温観測値を得たので谷の熱環境と融雪期の流域積雪の減少のメカニズムを検討している。4.流域積雪量の変化を画像収録し、貯雪量の算定を試みている。融雪流出量と熱環境の変化をも考慮して総合的に考察する必要がある。平成5年度に研究計画された次の事項は準備の都合上、引き続き平成6年度継続して実施する予定である。1.斜面における流出過程を降雨時に観測するとともに同規模の土壌構造条件における実験を行い、流出現象の分類を行い、融雪期、積雪開始期などの流出特性と機構の比較検討をする。2.北海道のような融雪水の利用が顕著な中小河川をもつ水利施設における水利実態を整理解析する。

3.試験流域に隣接した試験圃場において融雪量のライシメータによる観測を行った。ライシメータは融雪量の積雪下層におけるものと表面層におけるものを区別できるよう設置した。この結果、表面層においてとらえた融雪量の変化の方が河川流出量との応答がよいことがわかった。4.寒冷地域の中小河川における融雪出水の利水では積雪・融雪過程が表面流出の様相の大きい流出をもたらし、降水量として積雪は有効に流出し水源として機能しているとみられた。
走幅跳の技能学得を目指した下位教材の開発-小中学生を対象として-

本研究では、踏切における接地を予測する能力を高めるための下位教材を行い、その効果を検討することを目的とした。また、踏切における接地を予測する能力を高めるための下位教材だけではなく、着地動作の向上を目指す下位教材および助走のリズムを最適化するための下位教材も行わせた。なお、被験者には小学校6年生86名を用いた。86名を、接地を予測する能力を高めるための下位教材を行うグループ、着地動作の向上を目指す下位教材を行うグループ、助走のリズム最適化を目指す下位教材を行うグループの3つのグループに分けた。接地を予測する能力を高めるための下位教材として、踏切位置に高さ30cmの跳び箱を置き、この跳び箱で踏み切る練習をさせた。また、着地動作の向上を目指す下位教材として、着地位置にゴム紐を置きこれよりも遠くに足から着地する練習をさせた。さらに、助走のリズム最適化の目指す下位教材として、踏切前の2歩に目印を置きこの歩幅に合わせて助走をする練習をさせた。その結果、助走のリズムの最適化を目指す練習を行ったグループでは、跳躍距離が有意に向上した。しかし、接地の予測をする能力を高めるための下位教材を行ったグループおよび着地動作の向上を目指す下位教材を行ったグループでは、跳躍距離の有意な向上は認められなかった。踏切を予測する能力を高めるための下位教材では跳躍距離の向上が認められなかったことについて、本研究では、動作分析を行わなかったことから、踏切の接地時間が短くなったか否かについては検証することができない。したがって、本研究で用いた下位教材では踏切における接地を予測する能力が高まっていなかったことが考えられる。また、本研究の結果から、跳躍距離の向上を目指した練習としては、助走のリズムを最適化する練習により、踏切直前のストライドを短くすることが有効であることが示唆された。本研究の目的は,小学生における走幅跳の跳躍距離に影響を及ぼす要因を,バリスティックな跳躍運動である5回連続リバウンドジャンプと一般的な跳躍運動である垂直跳に着目して検討することであった。被験者には,小学4年生の男子54名,女子74名および小学6年生の男子85名,女子68名の計281名を用いた。主な結果は以下の通りである。走幅跳の跳躍距離は,男女ともに,小学校6年生が4年生と比較して有意に高い値を示した。垂直跳およびリバウンドジャンプの跳躍高は,男女ともに小学校6年生が4年生と比較して有意に高い値を示した。しかし,リバウンドジャンプの接地時間は,女子では小学校4年生が6年生と比較して有意に低い値(有意に短い接地時間)を示した。各学年の男女ともに,走幅跳の跳躍距離と垂直跳の跳躍高,リバウンドジャンプの跳躍高およびIndexとの間に有意な正の相関関係が認められた。また,走幅跳の跳躍距離とリバウンドジャンプの接地時間との間には,有意な負の相関関係が認められた。これらのことから,バリスティックな跳躍運動において,接地時間を短くする能力は,特別な運動経験がなければ経年的に発達するものではなく,低下する可能性すらあることが示唆された。また,走幅跳の跳躍距離の向上に対して,瞬発的な脚伸展力の向上のみならず,伸張性の収縮力の向上および運動を予測する能力の向上も必要とされることが示唆された。今後,本研究において得られた結果を基に,走幅跳の技能習得を目指した下位教材を開発し,その効果を検討する必要があろう。
病態と連関する広東住血線虫の「株strain」の実験的証明

遺伝的背景の異なる広東住血線虫(Ac)の病原性について検討した。1感染感受性の高いスナネズミに10隻を経口感染させたところ、ハワイ株感染群では45日目までにすべての個体は死亡したが、小笠原株と千葉株感染群では30%の個体は生存した。2感染後45日目のハワイ株と小笠原株感染スナネズミからはAc本来の寄生部位である肺動脈と心臓から虫体が回収され、糞便内には第1期幼虫も検出された。しかし、千葉株では大部分の虫体は脳内にとどまったままで、肺動脈と心臓に移行した虫体もすでに死亡しており、糞便中にも第1期幼虫は検出されなかった。以上より、異なるハプロタイプを持つAcは病原性にも違いがあることが示唆された。平成25年度の研究成果は以下の通りである。1.広東住血線虫3株の実験室内系統維持:これまで我々が国内で採取した広東住血線虫Hawaii株、千葉株、小笠原株についてBiomphalaria glabrataを中間宿主とする実験室内感染系を確立した。これにより、いつでも上記3系統の感染実験を実施することができる体制が整った。2.広東住血線虫Hawaii株を用いたマウスの病態解析:マウス体内では成虫にまで発育することが出来ず、クモ膜下腔でpre-adultのまま成長を止め、脳障害を引き起こす。本研究のテーマである「広東住血線虫の株間により病原性に相違があるか否か」を証明するには、この脳障害の程度を客観的数値として評価する必要があると考え、感染により惹起される脳障害程度を反映するbrain injury biomarkersを探索することを目的に、BLAB/c雄マウスに40隻の第3期幼虫を経口感染させ,3週後に血液及び脳脊髄液を採取し、以下の結果を得た。(1)脳脊髄液中の好酸球数は非感染マウスでは全く認められなかったが、感染マウスでは26.8±3.7%(n=7)と著明な増加が認められた。これは感染マウスにおける末梢血中の好酸球の増加(1.9±1.3%, n=7)よりも有意な上昇であった。(2)脳脊髄関門の障害で上昇するといわれるCRPやクモ膜下腔の炎症と相関すると報告のあるIL-6は、感染群と非感染群の間で有意な差を認めることは出来なかった。(3)好酸球や好塩基球を誘導することで知られているIL-33は血清及び脳脊髄液のいずれにおいても感染群で有意な上昇を認めた。以上の結果から、IL-33の定量が広東住血線虫感染マウスにおける脳障害の程度を反映する指標となり得ることをを示唆していると考えられた。平成26年度の研究実績は次の通りである。1.広東住血線虫Hawaii株、千葉株、小笠原株の病原性に違いがあるか否かをスナネズミを用いて検討し、以下の結果を得た。(1)感染幼虫40隻投与後の生存日数中央値はHawaii株28日(n=12)、小笠原株29日(n=7)、千葉株28日(n=6)と株間で差はみられず、すべての個体は感染後30日以内に死亡した。(2)感染幼虫10隻投与後の生存日数中央値はHawaii株30.5日(n=8)、小笠原株34.0日(n=7)、千葉株32.0日(n=8)であり、Hawaii株投与群では感染後45日目までにすべての個体は死亡したが、小笠原株と千葉株では45日目でも生き延びる個体がみられ、生存率はHawaii株で0%、小笠原株で28.6%、千葉株では37.5%であった。(3)感染後45日目では、Hawaii株(n=1)と小笠原株投与群(n=2)では心臓と肺臓に生きた虫体がみられたが、千葉株投与群(n=3)では8隻の死滅幼虫が脳内にみられ、心臓や肺臓に移行していた2隻の虫体も死滅していた。この時点での糞便検査で、Hawaii株と小笠原株感染群では1期幼虫が確認できたが、千葉株では認められなかった。(4) 40隻投与群と10隻投与群についてCox回帰分析を行ったところ、Hawaii株と千葉株では40隻投与群の生存率は有意(p<0.05)に低下していたが、小笠原株では生存率に有意差を認めなかった。(5)感染後に回収された虫体長を計測したところ、感染後34日以内の脳から回収されたHawaii株の虫体は15.1±1.37mm、千葉株の虫体は13.5±0.77mmと千葉株の発育は有意に遅延していた(Welch's t-test)。以上の結果から、広東住血線虫3株間の病原性は、スナネズミに少数感染させることで顕性化することが確認できた。平成27年度(研究最終年度)の研究実績は次の通りである。広東住血線虫(Ac)5期幼虫が、非好適宿主脳内で死滅していく過程を組織学的に追跡するとともに、遺伝的多形性を示す3株のAc株でその崩壊過程に変異が見られるかどうかを追究した。Hawaii株、小笠原株、千葉株のAc5隻をマウスに経口感染させたときの生存率には違いは見られなかった。しかし、Hawaii株と小笠原株では感染18日目までに脳内に移行したすべて生存していた。

また25日目の虫体で変性しているものが見られるものの、24%(Hawaii株)から80%(小笠原株)の虫体は運動性を保持して生存していた。一方、千葉株感染マウスの脳内虫体は感染後14日目から運動性を消失し、25日目以降ではすべての虫体は崩壊死滅しており、変性崩壊の過程に千葉株と他の2株の間には明らかな相違が見られた。また、千葉株感染マウスの髄液中の好酸球数は他の2株に比べて著明に上昇していた。変性崩壊が始まる時期の虫体の観察で、虫体の腸管内には好酸球が多数観察されたことから、虫体の崩壊は好酸球による角皮の破壊が先行するという従来の説ではなく、虫体内に取り込まれた好酸球の作用によって内部から崩壊が始まると考えられた。3年の研究期間内で得られた成果は次のように纏められる。Ac10隻感染による生存率の比較ではHawaii株は他の2株よりも死亡率が高く、45日目の生存率は0%であったが他の2株は30%程度の個体が生存していた。部分好適宿主であるスナネズミに3株を感染させ45日目の回収虫体を比較したところ、Hawaii株と小笠原株は心臓と肺臓に虫体が移行していたが、千葉株は脳内にとどまったままであった。以上のように、国内から分離された3株はマウスやスナネズミに感染させることによって、宿主に対する病原性や虫体それ自身の移行態度にも違いがあることが証明された。遺伝的背景の異なる広東住血線虫(Ac)の病原性について検討した。1感染感受性の高いスナネズミに10隻を経口感染させたところ、ハワイ株感染群では45日目までにすべての個体は死亡したが、小笠原株と千葉株感染群では30%の個体は生存した。2感染後45日目のハワイ株と小笠原株感染スナネズミからはAc本来の寄生部位である肺動脈と心臓から虫体が回収され、糞便内には第1期幼虫も検出された。しかし、千葉株では大部分の虫体は脳内にとどまったままで、肺動脈と心臓に移行した虫体もすでに死亡しており、糞便中にも第1期幼虫は検出されなかった。以上より、異なるハプロタイプを持つAcは病原性にも違いがあることが示唆された。現在系統維持している広東住血線虫3株の病原性が、スナネズミの少数感染モデルを用いることで異なっていることが初めて確認できたため。寄生虫学1.スナネズミ少数感染モデルにおける脳脊髄障害の程度を、昨年度に明らかにした髄液中IL-33などのbiomakersを測定することにより、3株間の感染経過で相違があるかどうかを検討する。2.マウスを用いてスナネズミと同じ少数感染モデルにより、脳内での虫体死滅過程を明らかにする。特に、これまで非好適宿主脳内での虫体死滅過程には好酸球が重要な役割を果たしていると考えられてきたが、平成26年度の予備実験で、感染経過に伴い好塩基球が髄液中で上昇していることを見いだしており、虫体の死滅過程における好塩基球の役割について、新たな視点から研究を推進していく計画である。1.広東住血線虫感染マウス株の実験室内系統維持を確立できたこと2.非好適宿主に感染させたときの脳障害程度を反映するbiomarkerとしてIL-33が適していることを見いだせたこと。以上より、2年目以降の研究の進展が見込めると判断した。平成26年度は以下の項目について研究を行う。1.免疫組織化学的手法を用いた広東住血線虫感染マウスの脳内におけるIL-33の局在の検討2.広東住血線虫感染幼虫40隻を経口投与したときの感染経過(感染1週目から4週目)に伴うIL-33の変化3.感染幼虫数を増減(240隻)させた時の脳脊髄液中IL-33の応答以上をHawaii株を用いて検討し、千葉株、小笠原株広東住血線虫感染マウスとの比較を行う。Biomarkersの測定に使用したキットの価格が、当初の予想よりも低かったために請求額との間に差が生じた。
アプリケーション主導型超低消費電力フォトニックネットワークの研究

通信需要の増加と膨大な電力消費の問題を背景に、ネットワークの拠点に設置される中継装置(ノード)において、光信号を電気信号へ変換することなく光領域での直接処理(波長ルーティング)を行う光ネットワークが世界的に導入され始めている。将来においては大容量通信を前提とした次世代サービスの登場により更なる通信需要の増加が予想されている。この更なる通信需要の増加に対応するため、複数の光通信チャネル(波長パス)を論理的に束ねた超大容量光回線(波長群パス)を導入し、光スイッチ規模を抑制しながら通信容量を拡大する階層型フォトニックネットワークが提案されている。先行研究においては、ネットワーク設計、ノード構成法についての基本的な有効性が示されている。そこで申請者は、次世代サービスを効率的に収容するため、適応的な光パス制御を可能にする機能を考慮した新たな階層型フォトニックネットワークアーキテクチャの確立を目指している。本研究の目的は、大容量・低遅延・低データ損失な高品位回線を超低消費電力かつ適応的に提供可能なネットワークを実現することである。申請者は前年度において、適応的な光パス制御を可能とするためには更なる光スイッチ規模の削減が必要である点に着目し、ネットワーク全体を最適化する設計手法並びに具体的なノード構成法の開発を行った。提案ノード構成は、階層型光スイッチの規模削減(60%程度)を実現するだけでなく、適応的制御を実現するためのスイッチ規模を必要最小限に抑制可能なため、ノードシステム全体に対し大きなインパクトを持つ。本年度は、前年度の基本的な検討を基に、よりシンプルなデバイスのみを用いて構築可能な改良型ノード構成法を提案し、プロトタイプを構成することで所望の動作が実現可能であることを実験により確認した。また、本年度が最終年度であることから、以上の成果について論文化、及び学会発表に注力した。本研究の成果は、次世代サービスを適応的に伝送するための階層型フォトニックネットワークを動的に制御する技術を開発する際の基礎となるものである。将来の更なる通信需要の増加に対応するため、複数の光通信チャネル(波長パス)を論理的に束ねた超大容量光回線(波長群パス)を導入し、光スイッチ規模を抑制しながら通信容量を拡大する多階層型光ネットワークが提案されている。既存研究においては、ネットワーク設計、ノードアーキテクチャについての基本的な有効性が示されている。そこで申請者は、今後登場が見込まれる次世代サービスを効率的に収容するため、適応的な光パス制御を可能とするネットワーク制御技術と、ノードアーキテクチャの確立を目指している。本年度は、適応的な光ネットワーク制御を可能とするためには更なる光スイッチ規模の削減が必要である点に着目し、ネットワーク設計手法の提案とノードアーキテクチャの考案に注力した。初期検討として、固定的なパス配置を行うネットワーク設計アルゴリズムを提案し、中継ノードの機能に一定の制限を設けた場合でも十分有効であることを示した。次に、複数のノード構成を提案し、必要となる光スイッチ規模の評価を行った。本ノード構成は、階層型光スイッチの規模削減(60%程度)を実現するだけでなく、適応的なパス制御を行うためのスイッチ規模を大幅に削減できるため、ノードシステム全体に対し大きなインパクトを持つアーキテクチャである。現在このアイデアに基づくノードアーキテクチャについて特許申請中である。また、本内容について論文誌に投稿予定である。
新しい局所磁性測定法を用いた磁性積層膜における埋もれた界面機能の研究

急速に発展しつつある放射光核共鳴散乱法(放射光メスバウアー分光法)と大学実験室レベルで実施可能な密封放射性同位体線源を用いたメスバウアー分光法を併用し,磁性積層膜やその界面の局所磁性と機能についての研究を推進した。高品質の磁性超薄膜積層試料や,その界面付近のみにメスバウアー核を単原子数原子層レベルで埋め込んだ試料を,原子層制御交互蒸着法などを用いて作製し,研究の対象とした。平衡状態での磁性の研究に留まらず,非平衡・定常状態での伝導電子のスピン分極の研究にも取り組み,いくつかの系において,他の手段では測定困難な局所磁性と界面機能・薄膜機能の相関についての情報を得ることに成功した。急速に発展中の放射光核共鳴散乱法(放射光メスバウアー分光法)と大学実験室レベルで実行可能な密封放射線源を用いたメスバウアー分光法を併用し,金属系積層膜の埋もれた界面の物性・機能の研究を推進した。まず,伝導電子が100%スピン分極した「ハーフメタル」の候補物質であるL2_1_型ホイスラー合金の積層膜に関して,典型的メスバウアー核である鉄57あるいはスズ119を含んだ系の研究を行い,界面の磁性および磁気的安定性を調べた。これらの積層膜の界面磁化には特異な減少や大きな温度依存性は見られず,ホイスラー合金を金属強磁性層として用いた磁気トンネル接合における低温から室温にかけての磁気抵抗効果の大きな減少は,界面磁化の減少を直接反映したものではないことが明らかになった。L1_0_型規則合金に関しては,垂直磁気異方性発現条件の探査を進めた。酸化鉄系積層膜に関しては,強い磁性層間反平行磁気結合が見出され,希少金属フリーの反平行磁気結合膜として応用面からも注目されている鉄/マグネタイト積層膜の埋もれた界面の局所構造・局所磁性の解明研究を行った。研究分担者により開発された円偏光放射光を用いたメスバウアー分光法を適用し,磁場印加時の界面付近の局所的な磁気モーメントの方向をサイト選択的に決定する試みを行い,新しい界面構造モデルを提案した。これらの成果は,1報の査読付き解説記事,6件の国内学会・研究会発表,3件の国際学会発表として公表されており,現在さらに3報の学術論文を投稿準備中である。ここ数年の間に急速に発展中の放射光核共鳴散乱法(放射光メスバウアー分光法)と大学実験室レベルで実施可能な密封放射線源を用いたメスバウアー分光法を併用した,磁性積層膜の埋もれた界面の物性や機能に関する研究課題について,第2年度目の研究を推進した。いくつかの研究ターゲットのうち,伝導電子が100%スピン分極した「ハーフメタル」の候補物質であるL2_1_型ホイスラー合金の積層膜に関しては,界面磁化の特異な減少や大きな温度依存性は見られず,ホイスラー合金を金属強磁性層として用いた磁気トンネル接合における低温から室温にかけての磁気抵抗効果の大きな減少は,界面磁化の減少を直接反映したものではないことが明らかになりつつある。特に,立方晶の(111)方向に配向したCo_2_FeGeホイスラー合金の積層膜に関しては,その成果が国際学術誌に投稿され,査読ののち採択・公表された。現在引き続き,他のホイスラー合金系積層膜や異なる結晶配向の積層膜についての研究が進められている。また,L1_0_型FeNi規則合金に関しては,垂直磁気異方性発現と合金の規則度に相関があることが原子レベルの視点から明らかになり,垂直磁気異方性の向上には規則合金相のさらなる増強が必要であることが見出された。この成果も国際学術誌に投稿され,査読ののち採択・公表された。一方,研究分担者により開発された円偏光放射光を用いたメスバウアー分光法に関する論文も,査読付き国際学術誌に採択・公表された。この手法は,物質・物性探査への実用レベルに到達しつつあり,引き続き,鉄/マグネタイト積層膜の埋もれた界面の局所構造・局所磁性の解明研究に活用されている。さらに,スピンホール効果に起因する非平衡伝導電子スピン偏極の検出実験に関して,その試みをまとめた論文が査読付き国際学術誌に採択・公表された。ここ数年の間に急速に発展中の放射光核共鳴散乱法(放射光メスバウアー分光法)と大学実験室レベルで実施可能な密封放射線源を用いたメスバウアー分光法を併用した,磁性積層膜の埋もれた界面の物性や機能に関する研究課題について,第3年度目の研究を推進した。いくつかの研究ターゲットのうち,伝導電子が100%スピン分極した「ハーフメタル」の候補物質であるL2_1_型ホイスラー合金の積層膜に関しては,熱処理による界面構造・界面磁性の変化に重点をおいて研究を継続した。強磁性/フェリ磁性接合界面に関しては,前年度に開発された円偏光放射光を用いたメスバウアー分光法を活用し,界面磁気構造をより詳細に測定することに成功した。以上の成果は,随時国内外の学会で発表されている。一方,スピントロニクスの要素物質として重要性を増している反強磁性超薄膜の磁気異方性の評価や磁気相転移の同定のため放射光メスバウアー分光法の利用を試み,その有用性を示した。この成果をまとめた論文は,査読付き国際学術誌に採択・公表されている。

当初計画された研究ターゲットのうち,L2_1_型ホイスラー合金系積層膜,L1_0_型規則合金薄膜,磁性/フェリ磁性積層膜界面に対する研究が順調に進んでいる。放射光メスバウアー分光法を用いたスピンホール効果による非平衡電子スピン分極の検出実験に関しては,現時点では試料表面近傍のスピン蓄積を明確に示す実験データが得られるには至っていないが,その挑戦的な試みは,国際会議の招待講演においても高く評価された。また,新たに,反強磁性超薄膜の磁気異方性の評価や磁気相転移の同定に放射光メスバウアー分光法がきわめて有効であることを示した。これまで3年間で5本の学術論文が査読付き国際学術誌に採択・公表されており,残り2年の研究でさらなる発展が期待されている。ここ数年急速に発展しつつある放射光核共鳴散乱法(放射光メスバウアー分光法)と大学実験室レベルで実施可能な密封放射性同位体線源を用いたメスバウアー分光法を併用した,磁性積層膜の埋もれた界面の物性や機能に関するいくつかの研究課題(サブテーマ)について,第4年度目の研究を推進した。伝導電子が100%スピン分極した「ハーフメタル」の候補物質であるL2_1_型ホイスラー合金の積層膜に関しては,特にAgとの積層界面に対し,構造・磁性の熱処理による変化と磁気抵抗効果の関連に重点をおいた研究を継続した。一方,スピントロニクスの要素物質として重要性を増している反強磁性超薄膜の磁気異方性や磁気相転移の同定のため放射光メスバウアー分光法の利用が有用であることを示し,重金属元素をドープしたヘマタイト薄膜が室温付近の実用温度領域で応用上重要な垂直磁気モーメントを持つためのドープ濃度や膜厚の条件,さらにそれらに対する界面効果・歪み効果の役割が詳細に調べられた。強磁性/フェリ磁性接合界面の構造・磁性などその他のサブテーマに関しても,引き続き実験とデータの詳細な解析が進められた。以上の成果は,随時国内外の学会にて発表されている。また,反強磁性超薄膜の磁気異方性の評価や磁気相転移の同定に放射光メスバウアー分光法がきわめて有効であることが示され,反強磁性ヘマタイト薄膜の室温垂直磁気モーメント化の条件探査が進められている。スピンホール効果に起因する非平衡電子スピン分極の検出実験や電圧印加によるヘマタイトの磁気異方性の制御実験に関しては,現時点では明確に効果を示す実験データが得られるには至っていないが,その挑戦的な試みは,国際会議の招待講演などにおいても高く評価されている。測定法の高度化の面では,これまで困難であった薄膜試料に対する円偏光利用測定や高温での測定に大きな進展がみられる。これまで4年間で5本の学術論文が査読付き国際学術誌に採択・公表されており,現在3本の論文を投稿準備中である。最終年度の研究でさらなる発展が期待される。ここ数年で急速に発展しつつある放射光核共鳴散乱法(放射光メスバウアー分光法)と大学実験室レベルで実施可能な密封放射性同位体線源を用いたメスバウアー分光法を併用した,磁性積層膜の埋もれた界面の物性や機能に関する5年計画の当該研究課題に対し,最終年度の研究を推進した。まず,伝導電子が100%スピン分極した「ハーフメタル」の候補物質である「ホイスラー合金」の積層膜に関しては,銀との積層界面を中心に,熱処理による界面構造・界面磁性の変化と磁気抵抗効果の相関を調べた。この成果は,国際学術雑誌に投稿され,現在,修正原稿の再査読中である。
型理論と線形計画法によるマルチスレッドプログラムの安全性検証

本研究は、線形計画法と型理論を応用した、並行ソフトウェアの安全性(例えば、レース状態が起こらないなど)を静的(つまりコンパイル時に)検証する研究である。具体的には「分数権限計算」(FractionalCapability Calculus)という新しい概念を含んだ型システムを構築し、型推論問題を線形計画問題に帰着することにより高速に自動ソフトウェア検証を行う。本研究は、線形計画法と型理論を応用した並行ソフトウェアの安全性を検証する研究である。具体的には「分数権限計算」(Fractional Capaility Calculs)という新しい概念を含んだ型システムを構築し、型推論問題を線形計画問題に帰着することにより高速に自動ソフトウェア検証を行う。本年度は、以下の成果が得られた。1.バッファ使用量の検証MPIプログラムなど、プロセス同士がメッセージパッシングで通信・同期をとる並行プログラムでメッセージがバッファされる場合、バッファが限度サイズ以上使用されると、バッファオーバーフローが起きたり例外が発生するなどの問題がある。このようなソフトウェアに対し、型推論と線形計画法を用いてバッファの使用量上限を求めるという多項式時間のアルゴリズムを開発した。2.レースコンディンションの防止マルチスレッドプログラムにおいて、異なるスレッドが共有変数を同時にアクセスし、少なくとも一方がその変数に書き込んでいる状態をレースコンディンションと呼ぶ。我々は、型推論と線形計画法を用い、プログラム実行時にレースが起こらないか検証する多項式時間のレース検証アルゴリズムを開発した。従来のレース検証アルゴリズムに比べ、セマフォやシグナルなどロック以外の同期プリミティブにも対応するなど、性能の向上に成功した。機密情報を含んだ並行ソフトウェアにおいて、スレッドのスケジューリングから外部に機密情報が漏洩してしまう場合がある。機密情報が漏洩しないことを保障する十分条件の一つに、Observational Determinismという概念がある。Observation Detarminismは、外部から見える実行結果が機密情報にもスレッドのスケジューリングにも依存しないという性質である。我々は、型推論と線形計画法を応用することによってメッセージパッシングなどを含んだ幅広い並行ソフトウェアのObservational Determinismを効率的に(多項式時間で)検証することに成功した。本研究は、線形計画法と型理論を応用した、並行ソフトウェアの安全性(例えば、レースが起こらないなど)を検証する研究である。具体的には「分数権限計算」(Fractional Capability Calculus)という新しい概念を含んだ型システムを構築し、型推論問題を線形計画問題に帰着することにより高速に自動ソフトウェア検証を行う。1.多相型による文脈依存な分数権限計算システム従来の分数権限計算は文脈非依存であるため、異なる文脈で同じ関数が呼び出されるプログラムを正確に検証できない場合があった。我々は、parametric polymorphismという多相型の理論を分散権限計算に導入し、文脈依存であり、かつ多項式時間で推論可能なシステムを構築した。2依存型の推論従来の分数権限計算は通常の型システムと同じくプログラムの値に対して非依存なので、例えば、次のようなプログラムをレースがないと正しく検証できない:if(b){x++} ||if(b){x++}(P||QはPとQが並列に動くプログラムを表す。)ブール値bに依存する分岐を判別できないためである。これを解決する手段として「依存型」(dependent types)という値に依存する型の概念があるが、自動的に推論するのは困難であった。我々は、モデル検査の研究で広められた、「反例を用いた自動抽象洗練化」(counter example-guided abstraction refinement)の理念に基づいた、自動的に、かつ効率よく依存型を推論する技術を開発した。具体的には「分数権限計算」(Fractional Capabbity Calculus)という新しい概念を含んだ型システムを構築し、型推論問題を線形計画問題に帰着することにより高速に自動ソフトウェア検証を行う。1.量的情報流の検証20年度に我々が行った分数権限計算を用いたプログラム検証の応用のひとつに機密情報を扱うプログラムの情報漏えいを静的に検証するという「情報流」の検証がある。この研究の発展として、情報漏えいの有無だけでなく、その量を見積もる「量的情報流」の検証の研究を行った。具体的にはシャノンのエントロピー、minエントロピー、など既存研究で提案された量的情報流の定義に従い量的情報流を自動的に検証することの困難性(計算量理論的困難性など)を明らかにし、効果的な検証方法(量的でない情報流解析に用いられるself compositionの技法の応用)を提案した。2.効率的な文脈依存解析文脈依存なプログラム解析は、関数の出現の文脈を考慮するため、文脈非依存な解析より正確であるが、効率よく解析を行うのが難しいとされていた、我々は、「Thread-based code cloning」という古典的code cloningを発展させた並列プログラム解析に特化した文脈依存プログラム手法を開発し、上記の分数権限計算によるレース解析に応用した。
視覚誘導性自己運動知覚における前面-背景間相互作用の心理物理学的検討

奥行き構造を持つ視覚刺激を呈示した際の、観察者の視覚誘導性自己運動知覚(ベクション)を心理物理学的に分析することにより、自己運動情報処理における刺激奥行き構造の関与を検討した。今年度は前年度の取り組みを展開し、低速運動する前面刺激によりその運動方向と同方向へ誘導される逆転ベクションに及ぼす視覚刺激の効果を詳細に分析した。詳細な心理物理実験を多数回繰り返すことにより、刺激提示領域の効果や注視点との奥行き的な乖離の効果など、逆転ベクションがより強く生起する刺激条件設定を同定することができた。これらの刺激条件は、観察者の前面刺激による潜在的な反射眼球運動の誘発と、その意識的な抑制による眼球運動情報に関する錯誤が、逆転ベクションの生起に関与しているとする申請者らの仮説と整合するものであった。これらの心理学実験の結果に基づき、対象運動の知覚と事故運動知覚とを同時に記述可能な、運動知覚に関する統合的な心理モデルを構築した。これまでの研究においては、別々の文脈で語られてきた対象運動と自己運動の知覚を、眼球運動を媒介項として同時に説明可能なモデルとすることができた。このモデルを応用することにより、これまでは別々の心理学的現象であると考えられてきた事象(たとえは誘導運動知覚と眼球運動中の視対象の位置の恒常性)が、ひとつの統一的な枠組みで記述可能となり、現象間の関連性の検討をする際の論理的な基礎を構築することが可能となった。ナイーブな観察者を用いた心理物理実験を繰り返すことにより、以下にあげるさまざまな事実が確認された。1)高速運動する背景刺激の手前で直交方向に運動する前面刺激は、前面刺激と同方向への自己運動知覚を誘導する("逆転ベクション")。2)逆転ベクションの生起に際しては、低速運動する前面刺激を被験者の注視領域の3次元的な近傍に呈示すると有効である。3)被験者の持続的な偏向注視が逆転ベクションの生起およびその強度に体系的な影響を及ぼす。2)3)の事実は、逆転ベクションの生起には観察者の眼球運動に関する錯誤が関与していることを示すものである。また、奥行構造をもった視覚刺激呈示場面において、一方の刺激を静止させ、もう一方の刺激を運動させることにより、定位される奥行きが異なる付加静止刺激がベクションに及ぼす影響の差異を検討した。その結果、4)運動刺激の手前に静止前面刺激を付与した場合にはベクションの促進が、背後に静止背景刺激を付与した場合にはベクションの抑制が生じること、が示された。さらに、5)付加静止刺激によるベクションの促進においては視野中心部への刺激が、ベクションの抑制に際しては視野周辺部の刺激が優勢的な効果を持つことも明らかにされている。これらの結果は、いずれも刺激奥行き構造がベクションに非常に重大な影響を及ぼしうることを示すものであり、今後これらの奥行き構造の効果を説明可能な心理物理学的なモデルの構築を行う。
乳腺腫瘍における17番染色体数的異常と予後因子との関係について

ヒト乳癌における17番染色体の数的異常とp53あるいはc-erb-B2蛋白過剰発現との関係を明らかにするため、15例の浸潤性乳管癌(充実腺管癌5例、乳頭腺管癌5例、硬癌5例)について、17番染色体特異プローブを用いたin situ hybridizationとp53あるいはc-erb-B2蛋白免疫染色との二重染色を試みた。どちらの染色を先に行っても陽性像あるいはシグナル数に偏りが目立ち、両者同時の客観的評価および計測は極めて困難であった。そのため連続切片を用いて検討した。各組織型におけるp53およびc-erb-B2陽性率は充実腺管癌では40%(2/5)および40%(2/5)、乳頭腺管癌では20%(1/5)および40%(2/5)、硬癌では40%(2/5)および60%(3/5)であり、硬癌でやや高い傾向を示した。p53陽性例(5例)および陰性例(10例)における17番染色体数的異常細胞の割合はそれぞれ8.5%および6.0%であった。また、c-erb-B2陽性例(7例)および陰性例(8例)における17番染色体数的異常細胞の割合はそれぞれ11.0%および7.0%であった。次に、p53陽性例で、p53陽性細胞とp53陰性細胞における17番染色体数的異常細胞の割合を計測したところ、それぞれ12.0%および7.0%であった。また、c-erb-B2陽性例でも同様に計測すると、それぞれ14.5%および8.5%であった。以上の結果より、p53あるいはc-erb-B2蛋白陽性乳癌のほうが、陰性乳癌に比較して17番染色体の数的異常が増強している傾向が認められ、両者の相関が示唆された。
宇宙全史にわたる大質量星形成過程の解明

初期宇宙に誕生する重元素を含まない所謂"宇宙初代星"の典型的質量、質量分布についての理論的研究を行った。ダークマターの大規模構造形成から始原ガス雲の形成と重力崩壊、さらにそれに引き続く原始星への質量降着過程の進化を数値シミュレーションによって追跡した。初めて初代星の質量分布が議論できるほど多数の始原ガス雲を取り扱い、それぞれについて最終的に星質量が決まるまでの一連のシミュレーションを実行した。我々の結果は、初代星の質量分布が数十から数百太陽質量に渡る広い分布を持つことを示唆している。今年度はこれまでの初代星形成の研究の拡張、および新しい3次元計算コードの開発を研究実施計画に従って並行して進めた。初代星形成の研究では、宇宙論シミュレーションから星形成ガス雲のサンプルを100例以上採り、全ての場合で最終星質量が定まるまでの進化を計算することで、初めて星質量分布にせまる統計的な研究を行った。結果として、初代星の質量分布は数十から数百太陽質量にわたる幅広い分布を持つことを示した。この多様性の起源は星形成ガス雲の質量や角運動量の多様性を反映したものである。星質量のこれらの物理量に対する依存性も明らかにし、星形成のごく初期の進化から最終質量を与えるモデル化が可能であることを示した(Hirano et al. 2014)。また、超巨大ブラックホールの種形成の有力シナリオである"direct collapse説"に基づき、このとき予想される急速ガス降着する超大質量星の進化をはじめて星質量が10万太陽質量に至まで計算した。この間星の半径は非常に大きいまま進化し(supergiant protostar)、有効温度は1万度を上回ることがない。このため星の光度は非常に大きくなるにも拘らず、普通の初代星形成で予想されている紫外光フィードバックは働かない。ガス降着は阻害されずに進み、超大質量星形成が可能である道筋を示した。一方で星全光度は矮小銀河一つに匹敵するほど明るくなることから、JWSTによる将来観測でこうした天体を検出できることも予言した(Hosokawa et al. 2013)。3次元計算コードの開発は、publicのコードPLUTOをベースに新しく必要な化学反応ネットワークと紫外光放射輸送のモジュールを組み込んだ。電離領域の形成に伴う激しい原始星フィードバックの進化が3次元計算でも起きることがこれまでの計算で示されつつある。今年度は昨年度の研究に引き続き、初代星形成の3次元計算の研究を進めた。原始星からの光電離と解離フィードバック両方を含めた質量降着段階長期(10万年)進化の3次元計算が初めて可能になった。宇宙論的シミュレーションで得られた複数のガス雲における進化計算もすでに終了しており、初代星質量のガス雲の個性に応じた多様性が改めて示された。特に3次元計算では原始星への降着率が激しく時間変動し、それに伴って原始星が急膨張と収縮をくり返す現象が見られた。星のUV光度もこれに合わせて大きく変動するため、電離領域の消失と再形成がくり返される"間欠的UVフィードバック"の描像が新しく得られた。現在は結果を論文にまとめている段階である。一方、これまでの2次元計算に基づく初代星質量分布の研究もさらに大きく拡張されて継続された。本年の研究で特筆すべきはまずガス雲のサンプル数の多さであり、実に1500例以上のガス雲の重力収縮過程を計算した。さらに、種族III星の形成過程は周りの他の星が作るUV輻射場にも依存することが分かっており、輻射強度に応じてIII.1星、III.2星の副種族に分かれると言われている。我々は次々と生まれる種族III星が作る紫外光輻射強度を全ての星形成ガス雲で評価し、III.1/III.2別の星質量分布を計算した。その結果、100Msunを上回る大質量の星が全体としては多いこと、redshiftが下がるにつれてIII.2/III.1星の比が小さくなって平均星質量が下がること、などの性質を初めて予言した。研究計画に沿って、初期宇宙における大質量星の形成過程の理論的研究を進めた。まず、前年度から進めてきた通常の初代星形成についての3次元輻射流体計算を論文としてまとめた。すでに改訂を経て、Astrophysical Journal誌に掲載が決定している。これは我々がこれまで行ってきた2次元軸対称の計算を拡張したものである。3次元では降着ガスの角運動量が星周円盤での重力トルクで輸送される様子を追跡するこができ、結果として激しく時間変動するepisodicaccretionがシミュレーション中で現れた。さらに我々は原始星からの紫外光(UV)フィードバックも合わせて計算し、降着率の変動に応じて原始星構造が大きく変化し、星の膨張と収縮が繰り返される様子を示した。このときはUVフィードバックが間欠的にしかはたらかないため、ガス降着が止まりずらく数百太陽質量に達する大質量星が誕生する。すなわち、初期宇宙での大質量星の可能な形成pathを示した。また、並行して初代星形成の特別な場合、いわゆる"direct collapse説"に則った超大質量星形成の可能性についても研究を行った。このときは冷却過程が異なるため、通常の初代星形成と比べて高温でガス雲が収縮し、結果として非常に急速なガス降着によって原始星質量が増加する。ただ、やはりこのときもガス降着は自己重力のはたらく星周円盤を通じて起こるため、降着率は激しく時間変動する。

この現実的な降着期の進化を2D(face-on)流体シミュレーションと星の進化計算を組み合わせて調べた。予想どおり、やはり原始星への降着率は激しく変動し、さらに通常の初代星形成の場合と比べて円盤分裂はより高頻度で起こることを示した。このため原始星への降着率変動の時間スケールが短く、原始星構造への影響は限定的でUVフィードッバクは弱くなることが分かった。初期宇宙に誕生する重元素を含まない所謂"宇宙初代星"の典型的質量、質量分布についての理論的研究を行った。ダークマターの大規模構造形成から始原ガス雲の形成と重力崩壊、さらにそれに引き続く原始星への質量降着過程の進化を数値シミュレーションによって追跡した。初めて初代星の質量分布が議論できるほど多数の始原ガス雲を取り扱い、それぞれについて最終的に星質量が決まるまでの一連のシミュレーションを実行した。我々の結果は、初代星の質量分布が数十から数百太陽質量に渡る広い分布を持つことを示唆している。2次元計算と宇宙論的シミュレーションを組み合わせた統計的研究はさらに進展し、種族III星内の副種族を含めた星質量の分布を1000を超える星形成ガス雲を用いて求めて論文を出版することが出来た。3次元計算も宇宙論的初期条件から得られた複数のガス雲に対して進化を追うことが可能になり、質量降着率の激しい時間変動とそれに反応した間欠的フィードバック過程の描像が新しく得られた。3次元計算の空間分解能に対する依存性を見るなど、計算の細部を詰めるのに時間を要したがようやく結果がまとまり、現在論文を執筆している段階になっている。当初の計画では金属量ゼロの場合をまず調べ、さらにわずかながら金属量のある場合まで拡張する予定になっていたのでそれに比べるとやや進展は遅くなっている。ただし、2次元計算の時とは別のコードを使用しているため、ある程度時間がかかることは承知の上であり、この程度のオーバーヘッドは予想の範囲内である。宇宙物理学金属量ゼロの場合の3次元計算が可能になったので、次に有限の金属量を付加した低金属量環境での大質量形成過程を調べる。このためには金属量ゼロの場合に用いられているUV光輸送の計算の他にダスト熱放射の輸送を解く必要がある。これは銀河系での大質量星形成においては支配的なフィードバック過程であり、国外の共同研究者でもあるR.Kuiper氏らにより開発済みである。これとUV光輸送を組み合わせることにより、低金属下で生まれる大質量星からのフィードバック過程を追うことが出来る。このようにUV光とダスト熱放射両方によるフィードバック過程は実は銀河系での大質量星形成過程でも効くはずであるが、こうした研究はこれまでに行われてこなかった。低金属の場合に限らず、銀河系での大質量星形成においても、こうした新しい効果を取り入れた研究を行う。これによってこれまで別個に行われてきた初期宇宙での大質量星(初代星)形成と、銀河系での大質量星形成の研究を統一的に扱うことができるようになる。当初目標としていた金属量ゼロの初代星形成の統計的な研究は順調に計画通りに進み、論文として出版された。出版後まだ半年程度しか経過していないが、すでに20を超える引用数があり高い注目度を誇っている。