hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高配向性絶縁膜上での有機半導体分子の配向制御とその有機TFTへの応用

特に,新規な光反応性分子配向絶縁膜を用いた有機TFTで,大きな移動度等の異方性を観測できた。(電子情報学会技術報告に発表,MCLCへの投稿準備中)有機TFTの高性能化には,無機材料では実現不可能な有機材料固有の性質の積極利用が重要である。本研究では有機TFTで重要となるゲート絶縁膜に強力な分子配向制御機能を付与し,キャリア移動度の向上のための作製基盤技術の開発を目指し,主に以下の二点の成果を得た。(1)有機TFTのゲート絶縁膜として分子垂直配向性絶縁膜を用いる場合,その絶縁膜と有機半導体分子間の相互作用が弱い分子配向性膜が移動度向上に有利である。(2)有機TFTのゲート絶縁膜として分子平行配向性絶縁膜を用いる場合,その絶縁膜と有機半導体分子間の相互作用が強い分子配向性膜を利用し,その配向処理方向を最適化することで移動度の向上を図れる。有機分子の大気中での素子特性評価時の安定性の問題のため,信頼性のある実験結果を得るのに苦労している.現在その対策として,測定試料を真空チャンバー内に設置し,素子評価測定時に雰囲気ガスのコントロールをできるようにした.この対策により,比較的信頼性のおけるデータを得られるようになった.光エレクトロニクス本年度は,本件急の最終年度である.そのため,以下のような結果のまとめを行う.(1)以下の分子配向性を有する絶縁膜上での有機半導体(ペンタセン,BTBT系分子等)の配向特性と移動度への関係を明らかにする.1アルキル側鎖を有する有機膜,2光重合型液晶性高分子膜,3光反応性高分子膜(2)有機半導体の安定性について検討し,その原因を明らかにする.(3)有機絶縁膜のト欠陥準位について検討をする.実験に関しては,概ね計画通りの進展が見られたが,その解析に関しては十分な検討がまだできていない.その結果,論文発表等に遅れが生じている.また新たな問題として,有機TFTのCV特性等に生じる大きなヒステリシスの発生があり,新たな絶縁膜材料の検討が必要と考えられる.今後の方針として,当初の計画に沿って進めるが,以下の点についても検討する.(1)液晶光配向膜に関して,有機TFTの絶縁膜としての特性の検討を行い,そのゲート絶縁膜へ適用性について検討する.(2)現在の問題であるCV特性等に現れる大きなヒステリシスの原因解明を行うとともに,絶縁膜材料面からの検討を行いその改善を目指す.(3)現在新たな発見として,有機半導体にC13-BTBTを用いた場合,その移動度が時間経過とともに大きな改善することが観測された.その原因の解明を解明することで,高い移動度を得るための指針を得る.(4)プラスティック基板を用いた結果に関しては,最適な最適な材料の組み合わせ(有機半導体とゲート絶縁膜)が確立された後検討する.
「共同体」概念に依拠しない秩序形成の理論歴史学～魂の脱植民地化の新しい展開～

人間を含む生命の生きる力を「神秘」として捉え、その発揮を阻害する要因たる「暴力」を合理的に解明する研究戦略を「合理的な神秘主義」として見出した。こうして発揮される神秘的な力こそが秩序形成の原動力であり、それは個々人の魂の脱植民地化を通じて実現される。この側面を無視した秩序論は必然的に暴力を正当化することになる。本年度の研究により、以下の点が明らかとなった。(1)いわゆる秩序を形成するには、人々の学習過程の作動が重要である。(2)というのも、個々の人が、周囲の状況と自分の行動の結果とを受け止めつつ、自分自身のあり方を、コミュニケーションを通じて発展させることが、調和を生み出すからである。(3)学習過程が停止すると、人々の関係は呪縛に転じる。そうすると、人々の行動は硬直化し、相互関係に多数の齟齬が生じるようになる。(4)この固着化は、集団全体の暴走を生み出すことになりかねない。(5)それゆえ、学習過程の作動を阻害するものに着目することで歴史上の「激動」の条件を理解しうる。(6)その場合、多数の要因の相互強化関係が広く見られる。その関係の解明が、歴史上の「激動」の過程を理解する上で有用である。(7)近代「満洲」の成立過程はそのように理解しうる。(8)そのような研究は、歴史学の縦割りの分野に固執しては実行し得ない。(9)全体的過程が個人のあり方に大きな影響を与え、同時に個人のあり方が全体の作動に影響する。(10)その意味で、個人史と歴史的過程とは密接に関係するので、歴史的過程を生きる個人の精神史の研究は、歴史研究の上で重要な役割を果たす。個々の人生は個別であると同時に、時代の一般性を常に帯びている。これらの成果は、東洋文化研究所の発行する『東洋文化』の第90号の13本の論文と、安冨・深尾編『「満洲」の成立』で公表された。本年度は、以下の点で本質的な発展があった。第一に、ホイヘンスの振り子の同期実験を、その友人であるスピノザが知っており、それが『エチカ』の思想に本質的影響を与えた可能性の高いことを発見した。これにより、デカルト/ニュートンの「線形の道」に対する、スピノザ/ホイヘンスの「非線形の道」が、人類に対して17世紀に開かれていたことを示した。現代の諸問題を超克するためには、後者の道を辿ることが不可欠だと考えられる。前者は差異を否定した「共通」に基盤を求めるのに対して、後者は差異に基づく「調和」に依拠する。第二に、創発が価値を産む、という観点から経済学を根本的に問い直すことで、現実を理解する上で役立つ経済理論を構築しうることが判明した。この経済学は、ピーター・ドラッカーの経営学となめらかに接続しうるので、経済学と経営学とを有機的に統合することにもなっている。以上、2点を中心として、代表者が『経済学の船出創発の海へ』という書物を刊行した。第三に、スミスの「見えざる手」の概念を再検討し、それが「安全」を志向するものであり、"Feldstein-Horioka Paradox"を『国富論』の中で既に指摘していることを明らかにした。更に、親鸞がスピノザに数百年先んじて、同様の思想を展開していたことに気づいた。それは仏教の縁起と他力という観点から世界と人間とを考える視点を与える。これは、近代の諸問題を乗り越える上で、決定的な意味を持つと考える。このことから「親鸞ルネサンス」という他力思想に基づいた学問の樹立を構想した。2011年3月11日の東日本大震災と、それに伴う福島第一原子力発電所事故の発生により、日本社会を覆っている欺瞞的構造が、以前よりも遥かに可視化されるようになった。そこで、この欺瞞的構造を、「魂の脱植民地化」の研究成果を全面的に応用して分析を行った。そのなかで浮かび上がったのが、「立場」という概念である。近代日本社会は、近世日本社会の基礎単位である「家」を、「立場」へと分解し、個々人を立場の素材とする形で抑圧するシステムを形成したと考えられる。こうして人々は、個々人の考えとは別に、立場上の考えを展開する技能を磨く。その最も洗礼された話法を「東大話法」という概念で総括した。なぜなら東京大学卒業生に代表される知的エリート集団は、この立場の生態系を運営するための言語操作に特別の能力を発揮するからである。魂の植民地化/脱植民地かの研究は、必然的に研究者自身の内面に食い込んだシステムを取り扱うことになる。立場主義や東大話法もまた、我々自身の内面に深く刻まれ、我々を制約しているからである。このような自分自身を含んだ形での研究のスタイルを確立すべく韓国研究、台湾先住民族タイヤルへの暴力、エジプトのコプト教会、モンゴル遊牧民などの問題を研究者自らを問う形で追求した。

また、脱植民地化の契機を求めるために、自らの価値を見出すための静岡におけるNPO活動および沖島・上勝町における事業活動を研究した。更に「親鸞ルネサンス」を推進すべく他力思想について研究を展開し、東洋思想の根源たる『論語』の思想を学習の観点から統一的に考察する道を開いた。これらの研究は『東洋文化』92号の特集号における10本の論文によって公表され、更に『魂の脱植民地化叢書』の刊行を開始した。これ以外に、安冨による数冊の著作、多数の記事、ブログ、ツイッターなどで広く国民に成果を公開し、大きな反響を得た。24年度が最終年度であるため、記入しない。
多様体上のシュレディンガ-作用素に対する確率論的アプロ-チについて

本年度は主として、磁場の中のシュレディンガ-作用素の固有値に対する漸近分布について研究を進めた。その結果、強い磁場又は遠方で早く発散するスカラ-ポテンシャルをもつシュレディンガ-作用素に対するほぼ最終的ともいえる一般的な結果を得た。手法は対応する半群のトレ-スを考えて、時間パラメ-タ-を0に近づけたときの漸近挙動を調べ、最後にタウバ-型定理を使うという、いわゆるKacの方法である。トレ-スの漸近挙動に対して一般的な公式を与えたのが成果の重要な部分であり、結果の仮定からはずれるとトレ-スそのものが存在しないと思われ、この方面の最終的な結果と言えると考えている。課題に挙げた確率論的手法についても、証明の中で有用であるばかりか、本質的に使った。つまり磁場を考える際には確率面積に対するLe^^ ́vyの公式が重要で、考えない場合も含めてFeynmanーKacの公式ともども、結果の予測及び証明の中で本質的な役割を果した。これらは本年度中に2編の論文で、成果の一部を発表できた。上に挙げたものは通常のユ-クリッド空間上で考えたシュレディンガ-作用素に対する研究だが、課題の1つの多様体上で考えた作用素に対しても、池田信行氏との共同研究により同様の結果を得た。これにより結果の幾何学的意味等が明らかになった。これについても発表が決っているが、幾何学的に不満のある仮定の下でないと証明できないので未だ研究の余地があると考えられる。次に固有値の現れ方を詳しく見ようと、量子カオスに関する文献により学習を進めた。固有値どうしの差を見ようとする重要な問題である。また第1、第2固有値の差については他の方法を使って研究を進めているがまとめるに至っていない。
浄瑠璃芸論研究―古浄瑠璃太夫・宇治加賀掾による音曲論の解読を中心に

本年度は、新出本の博捜と浄瑠璃芸論データベースの構築を続ける一方、加賀掾および義太夫の浄瑠璃芸論と、金春禅鳳系謡伝書を比較検討すべく、謡伝書の選定と翻刻を行なった。また、本研究課題により宇治加賀掾と能楽(謡)との関わりを調査するうちに明らかになった、近松門左衛門と謡文化の影響関係についても調査研究を進めている。その結果をまとめた論考「近松と謡文化」は、神戸女子大学古典芸能研究センターで行なわれた公開講座の成果として、近松門左衛門に関する新たな知見をまとめた『近松再発見華やぎと哀しみ』(神戸女子大学古典芸能研究センター編、和泉書院2010年10月)に掲載された。近世期の一般庶民が親しんでいた謡曲の本文は、観世流・進藤流などの上掛り系本文であった。それに対し、近松は僅かながら、その作品中に下掛り系謡曲本文を採用している。採用者は、本研究課題の遂行により、新たに浮上した研究課題に取り組む第一歩として、近松作品中に見られる下掛り系謡曲本文の引用をめぐって、近松の作者としての姿勢に迫ることを試みた。近松作品であることの外部徴証のない、いわゆる近松存疑作は、近松が加賀掾率いる宇治座で作者修業をしていた時期に集中している。採用者は今後、作者問題に繋がる手掛かりを得るべく、加賀掾および近松作品に引用された謡曲本文を、番外曲も視野に入れつつ抜粋し、その本文系統を精査してゆく所存である。本年度は、古浄瑠璃太夫・宇治加賀掾の芸論を付す浄瑠璃段物集の調査と写真収集、および分析に努めた。現在、加賀掾による最初の浄瑠璃芸論『竹子集』(延宝六年刊)序文は、近世期に広く流布した『八帖花伝書』を規範として成立したものと考えられている。しかし分析にあたっては、『八帖花伝書』以外の謡伝書の写真を収集・翻刻し、それらと『竹子集』序文とを照らし合せ、新たな関連性発見に留意した。その結果、『竹子集』序文が通説とは異なり、『塵芥抄』系謡伝書、とりわけその解説書である、進藤流脇方・進藤以三著『筆の次』(寛永十九年成立・筆写本)と直接的な関係を有することが明らかになった。中でも、『筆の次』の進藤以三による補筆部分とは、高い確率で本文の一致が確認されている。従来その拠り所とされていた『八帖花伝書』以外の謡伝書が、『竹子集』に強い影響を与えていた事実は、浄瑠璃芸論研究に新たな知見を齎すものと期待できよう。これらの研究成果については、2008年6月の日本近世文学会で報告することが決定済である。一方、加賀掾研究の一環として、近松門左衛門作「最明寺殿百人上〓」の、宇治加賀掾本と竹本義太夫本を比較検討した上で、これまで指摘されていなかった相違点を明らかにし、義太夫節が摂取した〈文弥節〉が、この作品ではじめて記譜されたこと等を、「近松作「最明寺殿百人上〓」をめぐって-加賀掾本・義太夫本の相違点を中心に-」および「義太夫節における〈文弥節〉の発生と展開-「最明寺殿百人上〓」から「北条時頼記」へ-」の二論文にまとめた。平成20年度は、研究課題である宇治加賀掾の浄瑠璃芸論に関わる二本の論文を発表した。「宇治加賀掾の浄瑠璃芸論『竹子集』序文と『塵芥抄』系謡伝書-進藤以三著『筆の次』との関わりを中心に-」(『近世文芸』第89号、2009年1月)では、通説に対し、『塵芥抄』系謡伝書、とりわけその解説書である、脇方進藤流・進藤以三著『筆の次』を取り上げ、『竹子集』序文との直接的な関係について報告している。『筆の次』と『竹子集』序文との影響関係は、脇方進藤流の隆盛にはじまる、京都とその周辺における謡文化の潮流の中に、加賀掾も確かに介在していたことの証左でもある。これらのことから、加賀掾と謡曲との関わりは従来考えられていたようなひとりよがりなものではなく、新旧が入り乱れる当時の上方芸能界で、複層的な繋がりをもって構築されていたと推論した。「宇治加賀掾と音曲道歌-『謡之秘書』との関わりをめぐって」(『演劇映像学2008』第3集、2009年3月)では、宇治加賀掾の一周忌を記念して、門弟たちにより刊行された追悼段物集『九曲巻翁竹』が収める音曲道歌の典拠をめぐり、考察を行っている。音曲道歌を収める江戸初期の謡伝書と比較検討を行った結果、『九曲巻』中の音曲道歌は、特に慶安五年刊『謡之秘書』と、深い関わりをもつことが明らかになった。さらに、『九曲巻』が、能の音曲道歌を浄瑠璃に合わせて改変する際、道歌のみならず、『謡之秘書』の本文を参照していることも確認された。上記二論文の研究成果は、本研究課題「浄瑠璃芸論研究-古浄瑠璃太夫・宇治加賀

掾による音曲論の解読を中心に」にとって、大きな成果となるものである。次年度はこれらの結果を踏まえ、もう一歩踏み込んだ調査・研究を行いたいと考えている。本年度は、新出本の博捜と浄瑠璃芸論データベースの構築を続ける一方、加賀掾および義太夫の浄瑠璃芸論と、金春禅鳳系謡伝書を比較検討すべく、謡伝書の選定と翻刻を行なった。また、本研究課題により宇治加賀掾と能楽(謡)との関わりを調査するうちに明らかになった、近松門左衛門と謡文化の影響関係についても調査研究を進めている。その結果をまとめた論考「近松と謡文化」は、神戸女子大学古典芸能研究センターで行なわれた公開講座の成果として、近松門左衛門に関する新たな知見をまとめた『近松再発見華やぎと哀しみ』(神戸女子大学古典芸能研究センター編、和泉書院2010年10月)に掲載された。近世期の一般庶民が親しんでいた謡曲の本文は、観世流・進藤流などの上掛り系本文であった。それに対し、近松は僅かながら、その作品中に下掛り系謡曲本文を採用している。採用者は、本研究課題の遂行により、新たに浮上した研究課題に取り組む第一歩として、近松作品中に見られる下掛り系謡曲本文の引用をめぐって、近松の作者としての姿勢に迫ることを試みた。近松作品であることの外部徴証のない、いわゆる近松存疑作は、近松が加賀掾率いる宇治座で作者修業をしていた時期に集中している。採用者は今後、作者問題に繋がる手掛かりを得るべく、加賀掾および近松作品に引用された謡曲本文を、番外曲も視野に入れつつ抜粋し、その本文系統を精査してゆく所存である。
ドローン利用社会を実現する基盤技術の創出

マルチロータ型のドローンで山岳地帯へ物資を供給するためには以下の問題がある.GPSロスト:従来のドローンではGPSにより位置検出が行われていたが,ビルの谷間や山岳地帯では,衛星からの信号の遮蔽や反射が生じ,正確な位置が求まらない場合があった.また,GPS信号は微弱で,妨害で受信困難となる場合があった.そこで我々は,衛星3次元地形図を用いて,ディープラーニングに基づき,信号が受信できない場合でもドローンの飛行エリアを推定することを可能とする手法を提案し,群馬県昭和村で行った実証実験では98.4%の精度でエリア推定が可能なことを確認した.衝突リスクの増大:上空を多くのドローンが飛行するようになると,衝突の危険性が増加し,高速で飛行させることが困難になることが予想される.たとえば2台のドローンが空中で交差する場合には,道路交通法と同じように交差する地点に左側から進入してくるドローンが優先され,右側から進入してくるドローンはホバリングしながら待つ必要があるが,ホバリング中もドローンはエネルギーを消費し続けている.そこで我々は,ドローンハイウェイ網の提案を行ってきた.低いエネルギー効率:マルチロータ型ドローンは,ローター回転により自重を支える必要がありエネルギー効率が悪い.特に山岳地帯を飛行する場合には,山を越えるために機体を大きく上昇させる必要があるが,上昇には非常に大きなエネルギーを必要とする。上記のドローンハイウェイ網においては,蟻コロニー最適化法(ACO)および粒子群最適化法(PSO)を組み合わせ,エネルギー効率の高い経路となるよう最適設計手法を提案していた.しかし,最適化には計算コストがかかるために,十分に最適化された経路を作成することはできなかった.そこで我々は,ACOの計算をGPGPU上で実現することで大規模なシミュレーションを実現した.蟻コロニー最適化法のGPU実装に成功し,予想以上に早いペースで研究が進展している.本プロジェクトの主な目的として,1)エネルギー効率の高いドローン飛行網の構築,2)非GPSでの位置推定用ネットワークの構築,3)非GPSでの自律飛行の3つがあげられる.これらを同時に利用する理想的な実験場所は坑道であると考えている.坑道における飛行網の構築,位置推定ネットワークの構築,自律飛行を実現していく.ディープラーニングに基づく位置推定手法についてのシュミレーション実験および実地実験を実施し,94.8%の精度で推定可能であることを確認した.飛行エリアの推定は,衛星や航空機が取得した3次元地形図と,ドローンが取得する地表面の形状のパターンマッチングにより実現できる.このとき,航空レーザ測量に用いられる3次元LiDARを用いて3次元形状どうしのパターンマッチングを行ったほうが簡単な問題となるが,重量が重くドローンに搭載することは難しい.そこで,近年自動車の自動運転などに使用させる小型軽量の2次元LiDARをドローンに搭載し,2次元の地表断面形状を取得した.3次元地形図とドローンが取得した2次元の地表断面形状のパターンマッチングは,マッチング回数が膨大となり,リアルタイムで処理することが困難である.そこで,推定を行う飛行エリアを分割し,分割された各エリアにラベルを付けることで,位置推定の問題を2次元の地表断面形状からラベルを推定する機械学習の問題へ置き換える.これにより計算量を大幅に削減することが可能となる.機械学習するのはドローン飛行したときに取得する2次元の地表断面形状とドローンが飛行しているエリアのラベルであるが,それらは3次元地形図から作成される.3次元地形図から取得できるデータの量は膨大であるために地表断面形状とそのエリアのラベルとの関係をサポートベクターマシンのような手法で求めようとすると,多大な計算時間が必要となるだけでなく,データがメモリに載らず,計算することが困難となる.そこで我々は,機械学習手法としてディープラーニングを導入する.ディープラーニングは,学習データをミニバッチと呼ばれるグループに分割して学習することが可能であるため,多くのデータを用いて学習することが,SVMに比べて容易である.ディープラーニングに基づくドローンの自己位置推定技術が,想定をはるかに上回る性能を発揮したため,自己位置推定技術のみでも実用化が望まれるようになった.今後,計画の予定通りに研究遂行するとともに,技術の実用化にも注力していく.マルチロータ型のドローンで山岳地帯へ物資を供給するためには以下の問題がある.GPSロスト:従来のドローンではGPSにより位置検出が行われていたが,ビルの谷間や山岳地帯では,衛星からの信号の遮蔽や反射が生じ,正確な位置が求まらない場合があった.また,GPS信号は微弱で,妨害で受信困難となる場合があった.そこで我々は,衛星3次元地形図を用いて,ディープラーニングに基づき,信号が受信できない場合でもドローンの飛行エリアを推定することを可能とする手法を提案し,群馬県昭和村で行った実証実験では98.4%の精度でエリア推定が可能なことを確認した.衝突リスクの増大:上空を多くのドローンが飛行するようになると,衝突の危険性が増加し,高速で飛行させることが困難になることが予想される.たとえば2台のドローンが空中で交差する場合には,道路交通法と同じように交差する地点に左側から進入してくるドローンが優先され,右側から進入してくるドローンはホバリングしながら待つ必要があるが,ホバリング中もドローンはエネルギーを消費し続けている.そこで我々は,ドローンハイウェイ網の提案を行ってきた.低いエネルギー効率:マルチロータ型ドローンは,ローター回転により自重を支える必要がありエネルギー効率が悪い.特に山岳地帯を飛行する場合には,山を越えるために機体を大きく上昇させる必要があるが,上昇には非常に大きなエネルギーを必要とする。

上記のドローンハイウェイ網においては,蟻コロニー最適化法(ACO)および粒子群最適化法(PSO)を組み合わせ,エネルギー効率の高い経路となるよう最適設計手法を提案していた.しかし,最適化には計算コストがかかるために,十分に最適化された経路を作成することはできなかった.そこで我々は,ACOの計算をGPGPU上で実現することで大規模なシミュレーションを実現した.蟻コロニー最適化法のGPU実装に成功し,予想以上に早いペースで研究が進展している.本年度は,ディープラーニングに基づく位置推定技術についての実験を実施し,高い性能であることが確認された.実用化にあたっては,まだ多くの問題が残っている.たとえば,強風時に機体が大きく振動している際に,自己位置推定が可能であるかは明らかになっていない.様々な状況におけるデータの収集を続けて性能改善を続けていく.本プロジェクトの主な目的として,1)エネルギー効率の高いドローン飛行網の構築,2)非GPSでの位置推定用ネットワークの構築,3)非GPSでの自律飛行の3つがあげられる.これらを同時に利用する理想的な実験場所は坑道であると考えている.坑道における飛行網の構築,位置推定ネットワークの構築,自律飛行を実現していく.
DEAのモデルに関する研究

(1) DEAの解法は線形計画法(LP)の一種であるが,2目的関数を持つLPとして定式化し,解くことが必要である.通常のLPの解法ルーチンではその処理は困難である.そこでこの問題を明示的に解決した.また,双対変数の唯一性に関する議論を行うと共に,強相補性を満たす解を求めるためのパラメトリック解法を提案した.さらに,カテゴリカル変数を含むモデルや異なるシステム間の効率性評価を行うモデルを解くための解法を示した.(2) Cone-Ratio法では効率的なDMUの中からいくつかを選んでそのvirtual multiplierを用いて凸錐を構成するが,その選び方には任意性がある.そこで,本論文の中では,他のDMUにとって,(a)最も厳しい評価をするようなvirt ual multiplier,(b)最も甘い評価をするようなvirtual multiplier及び(c)中間的な評価をするようなvirtual multiplierの決定方法を提案する.さらに,効率的なDMUのvirtual multiplierが構成する凸多面体の頂点をすべて求め,それらをDEA研究に利用する方法を示した.また,LPの新解法である内点法を用いて,凸多面体のcenterを求め,それをCone-Ratio法に応用する方法を提案した.(3) DEAの代表的なモデルであるBCCモデルにおいては,非効率的なDMUの規模の収益性はそのDMUを効率的フロンティア上に射影して効率化した後に論じることができる.その判定が参照集合の規模の収益性の特性から簡単にできることを示した.この方法は従来提案されてきた方法よりも計算の手間が少ない.また,この判定法の基礎となる定理は今後のDEA研究において有意義な寄与をなすであろう.(4)最近のDEA研究はめざましい発展を遂げている.DEAの創始者の一人であるW. W. Cooperと共にその動向をサーベイした.(5) DEAはデータ指向型の効率性測定手法であり,入力と出力の間の生産関数について最小の仮定しか設けていない.いわゆるノンパラメトリックな手法である.モデルとデータの適合性を中心に,DEA適用上の諸問題について考究すし,あわせて加法モデルにおける新しい効率性を提案した.1.DEAのモデルのうちcone-ratio modelについて研究し,polyhedral cone-ratio methodにおいてadmissible-directionsを決める3つの方針を示した.即ち,(1)効率適なDMUの中,模範的と決定されたDMUsのもつウエイト(u,v)をすべて許容するような緩やかなcone,(2)模範的なDMUsの接触する最小直径のcone,(3)模範的なDMUsのcenterが張るconeをadmissible directionsとする方法である.これらは,NP困難な問題であるからそれに対する近似法をLPの範囲内で提案し,数値実験をおこなった.また,凸多面体のすべての頂点を求める福田公明の方法を用いて,この問題を解く方針について研究するとともに数値実験をおこなった.その結果,cone-ratio methodのadmissible coneをある程度客観的に決める方法が確立された.これらの結果は論文,An Observation on the Cone-Ratio Method in DEA(Research Report,Institute of Policy Science,Saitama University,94-B-7)となっている.この成果は日本OR学会1995年春期研究発表会において報告した.2.DEAの各モデルにつき整理するとともに,それらを解くためのアルゴリズムの基本方針を検討した.即ち,(1)CCRモデルを解くための2段階LPの具体的な解法,効率的のDMUに対する正の双対変数の決め方,(2)カテゴリカルな変数を含む問題に対するLP解法,(3)異なるシステムを含む問題に対する非整数計画法的なLP解法について研究し,その成果を,Some Computational Issues in DEAとしてアメリカOR学会1994年秋期大会において発表した.(1) DEAの解法は線形計画法(LP)の一種であるが,2目的関数を持つLPとして定式化し,解くことが必要である.通常のLPの解法ルーチンではその処理は困難である.そこでこの問題を明示的に解決した.また,双対変数の唯一性に関する議論を行うと共に,強相補性を満たす解を求めるためのパラメトリック解法を提案した.さらに,カテゴリカル変数を含むモデルや異なるシステム間の効率性評価を行うモデルを解くための解法を示した.(2) Cone-Ratio法では効率的なDMUの中からいくつかを選んでそのvirtual multiplierを用いて凸錐を構成するが,その選び方には任意性がある.そこで,本論文の中では,他のDMUにとって,(a)最も厳しい評価をするようなvirt ual multiplier,(b)最も甘い評価をするようなvirtual multiplier及び(c)中間的な評価をするようなvirtual multiplierの決定方法を提案する.さらに,効率的なDMUのvirtual multiplierが構成する凸多面体の頂点をすべて求め,それらをDEA研究に利用する方法を示した.また,LPの新解法である内点法を用いて,凸多面体のcenterを求め,それをCone-Ratio法に応用する方法を提案した.(3) DEAの代表的なモデルであるBCCモデルにおいては,非効率的なDMUの規模の収益性はそのDMUを効率的フロンティア上に射影して効率化した後に論じることができる.その判定が参照集合の規模の収益性の特性から簡単にできることを示した.この方法は従来提案されてきた方法よりも計算の手間が少ない.また,この判定法の基礎となる定理は今後のDEA研究において有意義な寄与をなすであろう.

(4)最近のDEA研究はめざましい発展を遂げている.DEAの創始者の一人であるW. W. Cooperと共にその動向をサーベイした.(5) DEAはデータ指向型の効率性測定手法であり,入力と出力の間の生産関数について最小の仮定しか設けていない.いわゆるノンパラメトリックな手法である.モデルとデータの適合性を中心に,DEA適用上の諸問題について考究すし,あわせて加法モデルにおける新しい効率性を提案した.DEAのモデルにつき次の各点の研究を行ない成果を得た.1.モデルとデータの適合性につき,unit in variant, translationin variantの両面から検討し,各モデルを分類し直した.その結果additivemodelの修正版がこの両者の特性を兼備していることを指摘した.またこのモデルに基づく効率性の新らしい定義を行った.
C.elegansの器官形成における基底膜の制御

線虫のADAMTSfamilyプロテアーゼであるMIG-17はそのプロドメインに依存して基底膜に局在し、基底膜上で活性化されることにより、生殖巣リーダー細胞の移動方向を調節することが分かった。MIG-17の下流での基底膜の制御には、(1)fibulin-1とtype IV collagenがnidogenをリクルートする経路と(2)typeIV collagenがnidogen非依存的に働く経路の2つが存在すると考えられる。1.新規変異体のマッピング線虫のmig-17遺伝子はADAM familyに属する分泌型のメタロプロテアーゼをコードする。MIG-17蛋白質は体壁筋から分泌され、生殖巣基底膜に局在し、U字型の生殖巣の形態形成を調節する。mig-17変異体では生殖巣形態形成をリードするdistal tip cell(DTC)が幼虫期にU字型の移動を行うことができず、蛇行・迷走する表現型を示す。MIG-17と機能的に相互作用する分子を同定するために、mig-17抑圧遺伝子の解析を行っている。SNPマッピングの結果、saf-3(k185)(suppressor of ADAM family defect-3)は3番染色体上約0.2map unitの比較的狭い領域内にマップされた。現在この領域内の予想遺伝子の塩基配列解析など、変異遺伝子の同定を進めている。2.基底膜蛋白質遺伝子の変異体の分離我々はMIG-17が基底膜蛋白質FBL-1/fibulin-1と機能的に相互作用することにより、DTC移動を調節することを既に突き止めている。線虫のゲノム中には哺乳類で知られている基底膜分子あるいは基底膜と相互作用すると考えられる分子をコードする遺伝子が進化的によく保存されている。そこでこのような分子を逆遺伝学的に破壊し、これらの破壊株の生殖巣形成に及ぼす影響を調べている。今期、コンドロイチンプロテオグリカンのコア蛋白質NG2の相同遺伝子であると考えられる遺伝子について、欠失変異体を分離した。この変異体は形態および運動に明らかな異常は見られなかった。またヘパランサルフェートプロテオグリカンであるsyndecanの欠失変異体も分離した。この変異体はホモで少し体が小さく、DTCの移動に弱い異常が見られた。今後、これらの遺伝子とmig-17およびfbl-1との遺伝学的相互作用を検討する。1.新規サプレッサー変異体のマッピング線虫のmig-17遺伝子はADAMTS familyに属する分泌型のメタロプロテアーゼをコードする。mig-77変異体では生殖巣形態形成をリードするdistal tip cell(DTC)が幼虫期にU字型の移動を行うことができず、蛇行・迷走する表現型を示す。MIG-17と機能的に相互作用する分子を同定するために、mig-17変異体のDTC移動異常を回復するサプレッサー変異体の解析を行っている。SNPマッピングの結果、saf-4(tk73)(suppressor of ADAM family defect-4)は4番染色体右腕の約250kbの比較的狭い領域内にマップされた。2.サプレッサー遺伝子とnidogenの相互作用我々はmig-17変異体のサプレッサーとして基底膜蛋白質FBL-1/fibulin-1およびLET-2/typeIV collagenの優性変異を同定した。哺乳類ではfibulin-1とtype IV collagenがともにnidogenに特異的に結合することがin vitroの系で示されている。そこでfbl-1およびlet-2変異によるmig-17のサプレッションがNID-1/nidogenに依存するかどうかを遺伝学的に調べた。その結果、fbl-1によるサプレッションはnid-1依存的であるが、let-2によるサプレッションは非依存的であることが分かった。この結果からMIG-17の下流ではFBL-1が機能し、NID-1を介してLET-2に働き、最終的にDTCの正確な移動を調節するという基底膜分子間の相互作用の可能性が示唆された。MIG-17と機能的に相互作用する分子を同定するために、mig-17変異体のDTC移動異常を向復するサプレッサー変異体の解析を行っている。

3番染色体には多数のサプレッサー変異がマップされているが、このうちk204とk207は基底膜IV型コラーゲンのα1鎖遺伝子emb-9の変異であることが明らかとなった。いずれの変異でもタンパク質のC末端付近にアミノ酸置換が見いだされた。2.MIG-17の下流カスケードこれまでの研究から野生型ではMIG-17の下流でFBL-1が機能し、NID-1を介してDTC移動を制御している可能性が考えられる(MIG-17→FBL-1→NID-1→DTC移動制御)。そこでこれらの分子の生殖巣基底膜への局在の相互依存性を検討した。1)MIG-17-Venusの局在はfbl-1(null)、nid-1(null)いずれの変異体でも正常であった。2)FBL-1-Venusの局在はmig-17(null)では弱かったが、nid-1(null)では正常であった。3)特異抗体を作成してNID-1の局在を観察したところ、mig-17(null)、fbl-1(null)いずれの場合にも局在が弱くなっていた。これらの結果はそれぞれの分子の基底膜局在にMIG-17→FBL-1→NID-1という逐次的な依存性があることを示している。1.新規サプレッサー変異体のマッピング線虫のmig-17遺伝子はADAM familyに属する分泌型のメタロプロテアーゼをコードする。MIG-17蛋白質は生殖巣基底膜に局在し、U字型の生殖巣の形態形成を調節する。MIG-17と機能的に相互作用する分子を同定するために、mig-17サプレッサー遺伝子の解析を行っている。この中の一つsaf-3(suppressor of ADAM family defect-3)遺伝子のクローニングに成功した。saf-3は以前当研究室でクローニングを行ったmig-22遺伝子(コンドロイチン重合因子)の機能獲得型変異であることが分かった。正常なmig-22遺伝子も過剰発現させると、mig-17変異体を抑圧できる。現在、変異型MIG-22がコンドロイチンの合成に影響を与えているかどうか、解析を進めている。2. MIG-17の下流カスケードこれまでの研究から野生型ではMIG-17の下流でFBL-1が機能し、NID-1/nidogenを介してDTC移動を制御している可能性が考えられた(MIG-17→FBL-1→NID-1→DTC移動制御)。しかしながら、NID-1(null)変異体でDTC移動異常が見られないことはMIG-17の下流がこのような単純なカスケードではないことを示唆している。大変興味深いことに、サプレッサー変異let-2(IV型コラーゲン)はNID-1非依存的にmig-17変異体を抑圧できる。NID-1抗体やLET-2抗体を用いた解析から、MIG-17の下流にはLET-2も存在し、さらにその下流にNID-1依存および非依存的な経路が存在することが示唆された。1.新規サプレッサー遺伝子の解析線虫のmig-17遺伝子はADAMTS familyに属する分泌型のメタロプロテアーゼをコードする。
老化に伴う骨形成機構の解析

現在までに老化に伴う骨組織の変化について多数の形態学的研究が報告されているが、その多くは骨梁の変化を形態計測的に解析している。この手法では、老化に伴う骨組織の減少等を明らかにすることは可能であるが、その成因にアプローチするのは困難である。そのため、我々は骨芽細胞の性状と機能を詳細に解析できる形態学的手法を開発することを試み、最近、樹脂包埋法を用いて、成長骨組織でのin situ hybridization法の開発に成功した。本研究では、この方法を用いて老化に伴う骨芽細胞の骨基質形成能の変化を遺伝子レベルで解析した。その結果、海綿骨および皮質骨におけるI型コラーゲン、オステオカルシン、オステオポンチンのmRNAの発現は加齢に伴って著明に減少することを明らかにした(現在投稿中)。この手法では、老化に伴う骨組織の減少等を明らかにすることは可能であるが、その成因にアプローチするのは因難である。そのため、我々は骨芽細胞の性状と機能を詳細に解析できる形態学的手法を開発することを試みてきた。そして、最近、我々は独自に開発した樹脂包埋法を用いて、成長骨組織でのin situ hybridization法の開発に成功した。そして、この方法を用いて老化に伴う骨芽細胞の骨基質形成能の変化を遺伝子レベルで解析した。その結果、I型コラーゲンやオステオカルシンのmRNAは老化に伴って著明に減少することが明かとなった。(現在投稿準備中)。
合成p16^<INK4A>癌抑制微少蛋白粒子による癌治療の基礎的研究

p16^<INK4A>は癌抑制微蛋白retinoblastoma protein(RB)のリン酸化を抑制することによって細胞増殖を停止させる働きがある。多くの種類の癌細胞においてこのp16^<INK4A>遺伝子に異常が認められた。我々も白血病細胞でp16^<INK4A>遺伝子が欠損しているものを樹立し、p16^<INK4A>遺伝子欠損が白血病化に寄与していることを既に報告している。我々はp16^<INK4A>の機能的に重要な部分を含む微少蛋白粒子を人工的に15種類作製した。これらを我々の樹立したp16^<INK4A>遺伝子欠損白血病細胞の培養液に添加したところ特にaa100-120がflow cytometry上最も強い細胞増殖抑制作用(G1 growth arrest)を有していた。Immunoprecipitation & Western blottingにてretinoblastoma proteinのリン酸化が抑制されていることが確認された。平成11年度我々の樹立したp16^<INK4A>遺伝子欠損白血病を放射線照射したSCIDmouseに皮下投与、腹腔内投与、尾静脈投与したところ、それぞれ皮下腫瘤、腹水を伴った骨髄転移、骨髄転移を示し、マウス白血病モデルとして樹立された。同時に尾静脈より合成p16^<INK4A>癌抑制小蛋白粒子を投与したところ、腫瘍の増大速度は有意に抑制された。合成p16^<INK4A>癌抑制小蛋白粒子1回投与では生存率に差は認められなかったが、合成p16^<INK4A>癌抑制小蛋白粒子を3日に1回投与した場合有意に生存率の改善をみた(カプランマイヤーp<0.005)。合成p16^<INK4A>癌抑制小蛋白粒子を皮下投与、腹腔内投与した場合は腫瘍の増大速度に差を認めなかった。尾静脈投与も現在適正な投与量および間隔を検討中である。p16^<INK4A>は癌抑制蛋白であるretinoblastoma protein(RB)のリン酸化を抑制することによって細胞増殖を停止させる働きがある。我々も白血病細胞でp16^<INK4A>遺伝子が欠損しているのもを樹立し、p16^<INK4A>遺伝子欠損が白血病化に寄与していることを既に報告している。更に興味深いことにこのp16^<INK4A>蛋白に機能に重要な部分は中心部の一部であり、この一部の微小蛋白を人工的に作製し、癌治療に用いることができないか否かを検討することが本研究の目的である。我々はp16^<INK4A>の機能的に重要な部分を含む微小蛋白粒子を人工的に15種類作製した。これらを白血病細胞の培養液に添加したところaa 100-120がflowcytometry上最も強い細胞増殖抑制作用を有していた。この抑制作用がp16^<INK4A>による抑制作用であるか否かを検討するためにGST-RBfusionproteinを用いて機能アッセイを行ったところRB phosphorylationの低下が認められ、p16^<INK4A>が細胞内に取り込まれ、RBを抑制することによって細胞増殖を停止し(G1 growtharrest)たものと考えられた。更に我々はBalb/c miceを用いたin vivo modelにおいてこのa100-120の微小蛋白を静脈内投与した際の白血病・悪性リンパ腫の増殖抑制試験に入る段階である。
翻訳後修飾によるGATA3制御機構の解明

アレルギー疾患発症の根幹であるTh2細胞の分化はマスター転写因子GATA3が制御している。本研究によりGATA3のリン酸化はGATA3の機能のうちTh1細胞の抑制能を制御し、また、メチル化修飾はIL-5誘導能の制御に重要である事が明らかになった。この結果から、GATA3の翻訳後修飾の人為的制御がGATA3の特定の機能のみを抑制する、より副作用の少ないアレルギー治療法の開発につながる可能性が示された。本研究ではGATA3の翻訳後修飾に着目し、Th2細胞分化のマスター転写因子であるGATA3がどのようにTh2細胞の分化を制御しているのか包括的に理解するとともに、アレルギー疾患に対する新たな治療戦略を提唱することを目的とする。平成24年度は、下記の研究を行った。申請者はin vitroKinase AssayによりGATA3会合分子の中にGATA3をリン酸化するKinaseが含まれている事を確認していた。GATA3に会合している分子のうち、どのバンドがGATA3をリン酸化しているのか、リコンビナントGATA3タンパク質を含むGelにGATA3複合体を展開し、in GelでKinase Assayを行った結果、約55kDa付近にGATA3特異的リン酸化酵素が存在することを明らかにした。現在、質量分析によりGATA3リン酸化酵素を同定中である。2-2.新規に同定された機能的なGATA3の翻訳後修飾の機能解析Th2細胞の中でGATA3が受けるR261が、Th2細胞からのIL-5産生に重要である事を昨年度見出した。本年度はその分子メカニズムの解明を目指し、メチル化状態をミミックしたGATA3変異体を作製し、その機能解析を行った。メチル化GATA3はIL-5プロモーターに結合出来るが転写活性化を誘導できず、複合体形成能を調べると、クロマチンオーガナイザーであるSATB1との結合ができない事、Hsp60との会合が増強されていることをLC-MS/MS解析により明らかにした。これらの結果から、GATA3のメチル化状態や複合体の形成を制御することが、IL-5産生を特異的に抑制する、副作用の少ないアレルギー疾患の新たな治療法開発につながる可能性が示唆された。本研究ではGATA3の翻訳後修飾に着目し、GATA3がどのように複合体の構成を変化させ、それに伴ってどのようにターゲット遺伝子を変化させているのか解析し、Th2細胞分化のマスター転写因子であるGATA3がどのようにTh2細胞の分化を制御しているのか包括的に理解するとともに、アレルギー疾患に対する新たな治療戦略を提唱することを目的とする。平成23年度は、下記の研究を行った。1-1.機能的なGATA3の翻訳後修飾のスクリーニング申請者はこれまでに行ってきた質量分析(LC-MS/MS)の結果からから、Th2細胞の中でGATA3が様々な翻訳後修飾(リン酸化、アセチル化、メチル化)を受けている事を見出しており、その機能解析を行った。これらの翻訳後修飾のうち、リン酸化を受けるS316が抑制性複合体NuRD複合体との結合やTh1細胞分化の抑制に重要であること、メチル化を受けるR261がTh2サイトカインのうちIL-5の活性化にのみ重要であることがメチル化状態をミミックした変異体を用いた解析により明らかになった。現在その分子メカニズムを解析するとともに、in vivo解析に向けて変異型GATA3を発現するTgマウスの作製を開始した。1-2. NuRD複合体との会合を抑制するリン酸化修飾の解析申請者はリン酸化を受けたGATA3がTh2細胞の中でどのような複合体を形成しているのか、また、どのような遺伝子の発現を制御しているのかを解析する目的で、リン酸化GATA3特異的な抗体の作製を試みた。しかし、今回作製したLotではリン酸化GATA3を特異的に認識することが出来なかった。現在、免疫するラビットの個体数を増やし、免疫方法や回数の最適化を行っている。1-1の実験について計画以上の進展があり、これまでに同定した翻訳後修飾の中から機能的な翻訳後修飾のスクリーニングを終え、非常に興味深い2つの翻訳後修飾を同定することが出来た。これらの翻訳後修飾について詳しい機能解析を行い、その分子メカニズムが明らかになりつつある。さらに、in vivo解析に向けてこれらの翻訳後修飾を受けるアミノ酸残基に変異を導入したGATA3を発現するTgマウスの作製を開始している。1-2の実験については、リン酸化GATA3特異的な抗体の作製がうまくいかず、当初の計画よりもやや遅れているが、現在遅れを取り戻すべく、リン酸化GATA3特異的な抗体作製の最適化を行っている。全体としてはおおむね順調に進展していると考えている。同定した2つの翻訳後修飾についてはさらなる詳細な分子メカニズムを解析し、論文発表することを目指す。

また、in vivo解析に向けて作成中のTgマウスをGATA3cKOマウスと掛け合わせ、変異型GATA3をT細胞特定的に発現するマウスを作製し、喘息モデルなどのTh2型病態動物モデルを用いてGATA3の翻訳後修飾の生理的な役割について解析を行う。遅れているリン酸化GATA3抗体を用いた機能解析は抗体ができ次第開始する予定である。同定した2つの翻訳後修飾についてはさらなる詳細な分子メカニズムを解析並びに変異型GATA3をT細胞特定的に発現するマウスを作製するための、試薬・プラスティック・マウス等に研究費を使用する。又、海外の学会での発表並びに論文発表等にも使用する予定である。
大気－海洋間のガス交換速度のモデル化と海面二酸化炭素収支に及ぼす定量的インパクト

本研究では,数値シミュレーション,室内実験,フィールド観測を通して,大気-海洋間におけるガス交換速度のモデル化について検討した.特に,風波砕波パラメータを組み込んだ二酸化炭素交換速度の波浪依存型ハイブリッドモデルに着目し,気象モデルWRFと波浪推算モデルSWANを用いた大気-波浪結合計算による交換速度のマッピングを行って,波浪依存型のガス交換速度モデルが海面二酸化炭素収支に定量的なインパクトを与えることを示した.また,フィールド観測データに基づいてガス交換速度モデルのモデル表現とモデル定数値の修正を行った.本研究は,海洋観測塔でのフィールド観測データを通して,ガス交換速度のハイブリッドモデルを構築し,得られたガス交換モデルが二酸化炭素の海面収支にどのようなインパクトを及ぼすのかについて検討することを目的としている.研究初年度は,フィールド観測において使用する超音波風速温度計をはじめとする観測システムの調整・設置方法と観測データの解析方法に関する検討を行った.大気ー海洋間の二酸化炭素フラックスの代表的な算定方法である渦相関法と慣性散逸法の有効性について再検討を行い,運動量・二酸化炭素フラックスの変動要因について有用な知見を得ることができた.また,観測データを一元的に解析するためのデータ処理コードやワークステーションの環境整備を行った.海水中における溶存二酸化炭素濃度を評価するために必要な気液平衡器の測定原理に関する調査を行い,溶存二酸化炭素の観測システムのデザインについても検討した.さらに,乱流項と砕波項から構成されるガス交換速度のハイブリッドモデルの定式化に関する研究を実施した.ハイブリッドモデルの乱流項のガス交換機構を解明するために数値シミュレーションを実行し,海面風応力の存在が特徴的な表面更新渦の形成に寄与していることを確認した.また,砕波項のガス交換機構のモデル化に有効な風波砕波パラメータについても予備的な解析を行った.さらに,次年度以降に実施予定の気象モデルや波浪モデルによる数値シミュレーションの実行環境についても整備を進めた.本研究では,風波砕波パラメータを組み込んだガス交換速度のハイブリッドモデルの構築と,そのモデルが海面二酸化炭素収支に及ぼす定量的インパクトを評価することを目指している.研究次年度においては,領域気象モデルWRFと波浪推算モデルSWANを用いた数値シミュレーションを実行し,海洋観測塔での既存の気象・海象データとの比較を行った.WRFで得られた海上風速の計算値をSWANの入力データとし,SWANによる波浪推算を実行した.SWANの計算結果は,波浪の観測データの挙動を概ね再現することができた.WRFとSWANによる海上風と有義波高・ピーク波周期などの波浪データをガス交換速度モデルの入力値として,複数の既往研究の海上風型経験式とハイブリッドモデルから算出したガス交換速度の比較・検討を行った.ガス交換速度の挙動は,値の大小こそあれ,海上風型経験式,ハイブリッドモデルともに風速変動に応答していることがわかった.ただし,海上風型のモデルでは経験式ごとに定量的なばらつきが見られた.これに対してハイブリッドモデルでは風速変動に対する交換速度の変化幅が小さく,波浪場の寄与が大きいことを確認した.本年度の研究によって,気象モデルと波浪推算モデルの計算による交換速度の評価手法の有効性については概ね検証することができた.また,数値シミュレーションを通して,ガス交換速度に及ぼす風応力や成層度の影響についても精密な検討を行い,ハイブリッドモデルを高精度化する上で有用な乱流機構に関する知見を得ることができた.本研究は,乱流効果と砕波を含む波浪効果を取り入れたハイブリッド型のガス交換速度モデルを構築し,そのようなモデルが海面二酸化炭素収支に及ぼすインパクトを評価することを目的としたものである.最終年度においては,まず,疎水性多孔質膜チューブよる透過膜式気液平衡器を用いた溶存二酸化炭素濃度測定システムとガス交換速度の評価手法について精密な室内実験に基づいて検討し,その有効性を検証した.また,海洋観測塔における二酸化炭素フラックスと海洋中の溶存二酸化炭素濃度に関するフィールド観測を実施した.製作した溶存二酸化炭素濃度測定システムを実海洋に適用し,ガス交換速度モデルの高精度化に有用な観測データを取得した.さらに,精緻な直接数値シミュレーションの手法に基づいてハイブリッドモデルの乱流効果に関する検討を行った.その結果,気液界面のガス交換を促進する乱流機構が界面発散によって特徴づけられることを確認した.界面発散の定量化は界面近傍の乱れエネルギー散逸率によって可能であることを明らかにし,ガス交換速度モデルの精密化を行った.また,領域気象モデルWRFと波浪推算モデルSWANを結合したガス交換速度の数値シミュレーション手法について検討を進めた.海上風と波浪の数値データに基づいて,比較的広領域の海域においてガス交換速度をマッピングする解析手法を構築し,波浪場がガス交換速度に及ぼす影響が大きいことを示した.このことは,ガス交換速度の評価において,波浪効果を組み込んだモデルを用いることの重要性を示している.本研究では,数値シミュレーション,室内実験,フィールド観測を通して,大気-海洋間におけるガス交換速度のモデル化について検討した.特に,風波砕波パラメータを組み込んだ二酸化炭素交換速度の波浪依存型ハイブリッドモデルに着目し,気象モデルWRFと波浪推算モデルSWANを用いた大気-波浪結合計算による交換速度のマッピングを行って,波浪依存型のガス交換速度モデルが海面二酸化炭素収支に定量的なインパクトを与えることを示した.また,フィールド観測データに基づいてガス交換速度モデルのモデル表現とモデル定数値の修正を行った.本年度は,海洋観測塔でのフィールド観測に優先して,気象モデルWRFと波浪推算モデルSWANによるガス交換速度の数値シミュレーション手法の構築を実施した.

その結果,数値シミュレーションによるガス交換速度の評価手法については良好な成果を上げることができた.結果的に,海洋観測塔におけるフィールド観測を次年度にスライドさせることになったが,観測塔において使用する計測システムやデータ解析手法は概ね準備できていることから,適切な時期にフィールド観測を実施することが可能である.以上のように,研究計画全体として見た場合,研究目的の達成度は概ね順調に進展していると見なすことができる.地球環境水理学海洋観測塔おいて大気側の二酸化炭素フラックスと海洋中の溶存二酸化炭素濃度のフィールド観測を実行し,得られた観測データからガス交換速度を算出する.また,併せて海上風速と有義波高・ピーク波周期などの気象・海象データを評価する.乱流機構に関する知見に基づいて新たなハイブリッドモデルの定式化を行い,観測データとの比較・検討によるモデル定数のチューニングを実施する.得られたガス交換速度モデルを気象モデルWRFと波浪推算モデルSWANによる数値シミュレーションに組み込むことで,波浪場が海面二酸化炭素収支に及ぼす定量的なインパクトについて検討を行う.海洋観測塔におけるフィールド観測を次年度開始としたが,二酸化炭素フラックスと溶存二酸化炭素の観測システムの整備は順調に進められており,フィールド観測を問題なく実施できる予定である.また,フィールド観測データの解析コードについては既に完成している.二酸化炭素のガス交換速度のハイブリッドモデルの定式化に関する研究も順調に進行しており,さらに気象モデルや波浪モデルの実行環境についても整備が進んでいる.以上のことから,本研究の進捗状況としてはおおむね順調に進展していると見なすことができる.本年度の予定であったフィールド観測の実施を次年度にスライドさせたため,その経費に関する残額が生じた.本残額は,フィールド観測を実施する次年度に使用することとした.海洋観測塔において,大気側に二酸化炭素フラックスの観測システムを,海水側に溶存二酸化炭素濃度測定システムを設置して,大気ー海洋間における二酸化炭素のガス交換速度に関するフィールド観測を実施する.渦相関法および慣性散逸法によって算出されるフラックスを相互比較して,精度の高いフラックスデータを抽出する.これらの観測データから二酸化炭素のガス交換速度を算定する.観測塔の波高データから有義波高やピーク波周期などの波浪データを,風速データから海面摩擦速度を算出する.これらのデータを用いて,種々の風波砕波パラメータを評価し,ガス交換速度のハイブリッドモデルの構築を進める.さらに,気象モデルWRFと波浪モデルSWANによるハイブリッドモデルを用いた数値シミュレーション手法についても検討を行う.次年度使用額については,フィールド観測の遂行に必要な物品購入費や旅費などに充てる予定である.一部の物品購入において安価なものを選択した結果,わずかに残額が生じた.これらは比較的少額なため,次年度の物品購入において使用することとした.次年度使用額については,観測において使用する治具などの物品購入費に充てる予定である.