hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水文量評価のための最適時間・空間スケールに関する研究

水文量の評価に関わる時間・空間スケールを扱った国内外の研究を収集整理した結果をもとに,水文過程のうちでも代表的かつ重要な陸面・大気系の水熱フラックスに関係する土壌水分量および蒸発散量,および降雨に対する流出応答に直接関係する地形とそのモデル化についてのスケールの影響について系統的検討を行った。前者に関しては,表層土壌体積含水率および物理特性としての乾燥密度について広範な現地調査と解析を行い,それらの諸量の空間的な分布特性を明らかにすると共に,様々の地表面条件にある領域下で蒸発散量の空間的な分布とその変動量を調べた.さらに,バルク法とエネルギー収支式を基本に,NOAAデータによる地表面温度情報と,GPV(Grid Point Value)データによる気象値を組み合わせて広域の蒸発散量を求め,スケールの効果を考察した.後者については,国土数値情報により作成される擬河道網に関し,データメッシュ間隔を順次増大させて地形をスケールアップすることの妥当性,およびスケールアップに伴い地形特性や流出応答特性がどのように変わるかについて調べた.検討では擬河道任意地点における任意降雨に対応するために新たに開発した“全域表面流出モデル"を用い,流出モデルパラメータの流域要素スケールの依存性について議論した.特に流出到達時間に注目し、異なる降雨強度ものとで,250m,500mメッシュをそれぞれ基本とする場合での等価粗度の値を吟味した.その結果,斜面と河道のそれぞれで到達時間が等しくなるような等価粗度は降雨強度にはあまり関係せず,メッシュスケールの増大に伴って河道の粗度は若干増加させ,斜面の粗度は減少させるべきであることが定量的に明らかになった.水文量の評価に関わる時間・空間スケールを扱った国内外の研究を収集整理した結果をもとに,水文過程のうちでも代表的かつ重要な陸面・大気系の水熱フラックスに関係する土壌水分量および蒸発散量,および降雨に対する流出応答に直接関係する地形とそのモデル化についてのスケールの影響について系統的検討を行った。前者に関しては,表層土壌体積含水率および物理特性としての乾燥密度について広範な現地調査と解析を行い,それらの諸量の空間的な分布特性を明らかにすると共に,様々の地表面条件にある領域下で蒸発散量の空間的な分布とその変動量を調べた.さらに,バルク法とエネルギー収支式を基本に,NOAAデータによる地表面温度情報と,GPV(Grid Point Value)データによる気象値を組み合わせて広域の蒸発散量を求め,スケールの効果を考察した.後者については,国土数値情報により作成される擬河道網に関し,データメッシュ間隔を順次増大させて地形をスケールアップすることの妥当性,およびスケールアップに伴い地形特性や流出応答特性がどのように変わるかについて調べた.検討では擬河道任意地点における任意降雨に対応するために新たに開発した“全域表面流出モデル"を用い,流出モデルパラメータの流域要素スケールの依存性について議論した.特に流出到達時間に注目し、異なる降雨強度ものとで,250m,500mメッシュをそれぞれ基本とする場合での等価粗度の値を吟味した.その結果,斜面と河道のそれぞれで到達時間が等しくなるような等価粗度は降雨強度にはあまり関係せず,メッシュスケールの増大に伴って河道の粗度は若干増加させ,斜面の粗度は減少させるべきであることが定量的に明らかになった.1.水文量の評価に関わる時間・空間スケールを扱った国内外の研究を収集整理した結果、研究の数は多数に及ぶものの、個別的な事例研究が多く時間・空間スケール問題としての系統的な議論を繋がる研究は少ないことが分かった。この点について考慮すれば、まずは時間変化が小さい現象についての空間スケールの検討から開始することが適当であると考えられた。2.上のことを念頭に、主要な水文諸量に固有な時間・空間的な変動特性の解析に着手した。初年度として、重要な水文量に陸面・大気系の水熱フラックスに関係する土壌水分量、および降雨に対する流出応答に直接関係する地形に注目し、以下のような基礎的検討を行った。(1)典型的かつ基本的な土壌条件として裸地および草生地を対象とし、そこでの表層土壌の体積含水率および物理特性としての乾燥密度について広範な現地調査と解析を行い、それら諸量の空間的な分布特性を明らかにした。結果として、調査対象とした土地利用下での土壌水分分布の変動係数は一定であること、体積含水率と乾燥密度とは水分量の多少により乾燥密度と負正の相関があること、同一の土地利用地の体積含水率はほぼ正規分布をすること、乾水田域の水分分布スケールは田1枚程度であること、などが分かった。(2)国土数値情報(標高データ)により作成される擬河道網について、データメッシュ間隔を順次増大させて地形をスケールアップして表現することの妥当性を調べた。どの程度までメッシュスケールを大きくすると位数理論に基づく地形的特徴が変化するか、見掛けの流出の遅れ時間に変化が生ずるか、などについて検討した結果、地形特性量はメッシュ間隔500m以下と1000m以上の場合とで大きな差異が生ずること、河幅の設定も重要で、線的な情報のみの考慮では空間スケールの評価が不十分になること、などが知れた。水循環モデルの要素決定などのために基準とすべき時間的・空間的スケールを得るには,地表面の基本的な構成形態および水文諸量の分布特性とその変動性を明らかにする必要がある.平成8年度には代表的地表面水文量として蒸発散と表面流出に注目して以下の2点について検討した.(1)一様と扱われる地表面条件にある領域下で蒸発散量の空間的な分布と変動量はどのようになるか,(2)擬河道網を用いて流域地形をスケールアップする場合,地形特性や流出応答特性がどのように変るか,である.

前者の検討ではいわゆる「琵琶湖プロジェクト」として共同観測研究の対象となっている地域の裸地・潅漑水田における微気象値および土壌水分量は地表面,葉面の空間的な分布の観測・調査データが用いられた.後者の場合は擬河道任意地点における任意降雨に対する表面流出ハイドログラフを算定するために新たに開発した“全域表面流出モデル"を用いた.研究の結果,同一土地利用下での蒸発散量については,晩秋季の裸地(乾水田)および盛夏の潅漑水田とも蒸発散量は領域平均量からの推定と分布推定量の平均値とがほぼ等しくなるが,場所的な変動は大きく,盛夏の潅漑水田においは変動幅は潜熱フラックスにして100W/m^2程度もあることなどが知れた.擬河道網を用いた検討では,500m以下のメッシュの地形データから得られる地形特性量と1000m以上のメッシュデータから得られる地形特性量とは明らかな差異があること,流域要素スケールを拡大しても流域全体の応答時間が見掛け上同程度になることがあるが,その場合でも斜面流の到達時間と河道流の到達時間の寄与率が大きく異なることなどが明らかになった.平成7年度に実施された内外の研究レビュー,代表的対象としての蒸発散,直接流出過程におけるスケール効果,8年度に実施された同一土地利用条件下での蒸発散量の分布特性,直接流出到達時間の等価性についての研究成果を背景に9年度の研究が以下のように実施された.まず,解像度を1km^2程度とし東日本を対象とする蒸発散量推定を試みた.方法は,まずバルク法とエネルギー収支式を基本に,継続する晴天日でバルク係数を等しいと仮定しする.NOAAデータによる地表面温度情報と,GPV(Grid Point Value)データによる気象値を組み合わせて広域の蒸発散量を求めるものである.地表面での温度分布や放射量の推定精度に不完全さが残り,東日本全領域にわたっての十分適切な蒸発散量の推定に至らなかったが,地理条件のより一様な平野部では妥当な値を示していることから,今後の課題として不均一な地表面の合理的な平均化の手法の検討が強く望まれる.続いて,流出過程のモデル化におけるスケール問題としては,主としてモデルパラメータの流域要素スケールの依存性について検討した.特に流出到達時間に注目し,異なる降雨強度のもとで,250mメッシュの数値地形モデルを基本とする場合と,500mメッシュを基本とする場合とで等価粗度の値を吟味した.その結果,斜面と河道のそれぞれで到達時間が等しくなるような等価粗度は降雨強度にはあまり関係せず,メッシュスケールの増大に伴って河道の粗度は増加させ,斜面の粗度は現象させるべきであることが定量的に明らかになった.水文量の評価に関わる最適時間・空間スケールを各種の水文量に対して網羅的に明らかにすることはできないが,代表的な蒸発散量,直接流出の流出特性で検討し,その基本的な特徴を明らかにすることができたと考えている.
両大戦間期イングランド銀行の対外政策に関する研究‐エル・サルバドル準備銀行の創設

1930年代におけるイングランド銀行の対外政策に関しては、その影響力が及んだ範囲の大きさゆえに研究者の関心を集めてきた。これに関して先行研究は、同行がスターリング圏(sterlingarea)の安定と拡大を目的として、帝国内外の諸国にアドバイザーを派遣し中央銀行の創設を実現していったことは明らかにしているが、中央銀行創設に至るプロセスや、果たして中央銀行の創設によって上述の目的は達成されたのか否か、以上の点については十分には明らかにしてこなかった。本研究では、これらの点を1934年におけるエル・サルバドル準備銀行の創設に関する事例に即して明らかにした。本年度は、英国において、同国の公文書館(Public Record Office)、イングランド銀行資料館(Bank of England Archive)、およびロンドン・スクール・オブ・エコノミクス図書館における資料の閲覧・収集作業を予定通り行うことができた。その結果、イングランド銀行金融使節団(パウエルF.F.J.Powell使節団)のエル・サルバドルにおける活動の全貌の把握という本研究の主要な目的を果たすことができた。従来の英国金融使節団、あるいは英国「マネー・ドクター」に関する研究は、金融アドバイザーの派遣主体、具体的にはイングランド銀行や英国大蔵省などの英国通貨当局の政策的意図のみに注目し、金融使節団が、派遣された諸国において具体的にいかなる交渉・活動を展開したのか、ということを十分に明らかにしてこなかった。その結果、当時のイギリスの対スターリング圏(Sterling Area)政策の実際の効果に関しては不明のままであった。しかし、未だ事例研究にとどまる本研究ではあるが、英国通貨当局の意図が、派遣された現地政策主体の意図・活動によって、十分に貫徹されていなかったことを明らかにすることができた。すなわち、パウエル使節団派遣の結果創設されたとされるエル・サルバドル準備銀行は、イングランド銀行の意図=スターリング圏の維持・拡大という役割に資する機関というよりも、現地政策主体、具体的には当時のエル・サルバドルの大統領の政策的意図に資する機関であったことが明らかとなった。したがって、本研究によって、1930年代イギリスの対スターリング圏政策がシティ(The City)の金融利害の貫徹されたものであったとする従来の評価に対して、一定の修正を加え先行研究にはない新しい議論を提起することができた。なお、この成果は、研究会、共著、英文雑誌などで公開することができた。本年度の目標は、イングランド銀行がスターリング圏の維持・拡大を目的として帝国内外の諸国に派遣したアドバイザーの活動を、エル・サルバドルの事例研究を中心にみていくことであった。特に、同行アドバイザーが推進した中央銀行創設のプロセスや、果たして中央銀行の創設によってスターリング圏の維持・拡大という目的は達成されたのか否か、以上の点を明らかにすることに重点を置いた。具体的には、イングランド銀行所蔵の史料を用いてアドバイザーの活動を追跡していく中で、(1)エル・サルバドル中央準備銀行創設のプロセスと、(2)それによってエル・サルバドルはスターリング圏に包摂されたのか否か、以上の点について明らかにすることであった。本年度を振り返ると、以上の2点を本年度中にかなりの程度明らかにすることができた。そしてその結果は、各種学会・研究会における5回の発表を経た上で、2本の論文(うち一本は査読論文)発表によって発表することができた。特に、『西洋史研究会』に発表した論文においては、エル・サルバドルにおけるパウエル使節団の活動の全体像をほぼ明らかにすることができたと考える。さらに、エル・サルバドルの事例研究と、アルゼンチンの事例研究を比較検討し、1930年代イングランド銀行の対外政策の全体像を展望することもある程度可能となった。この結果は、近日中に、査読雑誌である『歴史と経済』(政治経済学・経済史研究会機関紙)に投稿予定である。当初の予定は、学会発表を2回行い、論文を1本の作成が目的であった。しかし、上述のように、学会発表5回、論文2本発表という成果を挙げることができた。また、本年度は、エル・サルバドルの事例研究を、アルゼンチンとの比較において相対化する作業までは予定していなかったが、この作業は既に論文の作成まで終えている状況にある。以上の状況から、現在、計画以上に研究は進展していると考える。今後の研究推進計画は以下の通りである。(1)未だ十分に明らかにしていないイングランド銀行アドバイザーのエル・サルバドルにおける活動を、入手済みの一次資料のさらなる読解によって明らかにしていく。具体的には、イングランド銀行や英国大蔵省におけるエル・サルバドル政府に対するアドバイスを巡る議論についてみてくことが課題となる。また、再度の渡英による資料検索・収集を行うことによって、新資料の発掘を試みる。(2)エル・サルバドルの事例と、これまで研究を行ってきたアルゼンチンの事例研究を比較検討する。さらに、ブラジルにおけるニーマイヤー使節団の活動に関する研究にも着手し、イングランド銀行金融使節団のラテン・アメリカにおける活動の全体像を各国の事例研究を比較検討することによって明らかにしていく予定である。

(3)本研究と、これまで若手研究の助成を受けて行ってきたイングランド銀行の対外活動に関する研究を著書『英国金融使節団と1930年代債務危機下のラテン・アメリカ』(仮題)としてまとめる作業に着手する。また、本研究を国際的水準の研究に高めるため国際学会における発表を予定しているが、このための準備(レジュメ・論文の作成)を行う。(4)オーストラリアとニュージーランドは、両大戦間期イングランド銀行の対外活動に関する先進的な研究を行っている。したがって、両国の研究者とは常にメールのやり取りによって情報交換を行っている。これを継続していきたい。さらに、時間と予算に余裕があれば、ニュージーランドのオークランド大学(Auckland University)の経済史セミナー(Economic History Seminar)に参加したいと考えている。同大学には研究テーマを共有する知り合いも複数おり、また、小人数のセミナーであるので、本研究に関する忌憚のないアドバイスを受けることができると考える。研究費の使用計画は、おおまかに以下の3点に集約できる。(1)イングランド銀行文書館(Bank of England Archives)、英国国立公文書館(The National Archives)、そしてLSE図書館(London School of Economics Library)における資料調査・収集活動のために、イギリスへの渡航・滞在費が計上されている。なお、この資料調査には少なくとも2週間の滞在が必要である。また、ラテン・アメリカやイギリス経済関係の図書・資料が充実しているアジア経済研究所図書館への資料調査・収集のため、そして、国内の学会・研究会での発表のための旅費も計上している。本年度は、以上の旅費が最大の支出項目となる予定である。(2)2012年2月に行った国際学会(Asia-Pacific Economic and Business History Conference)での発表を踏まえ、英語論文の作成・投稿を計画しているため、英文校正の予算が計上されている。具体的には、査読英文雑誌のJournal of Latin American Studiesに投稿する予定である。また、英文雑誌への投稿にかかわる諸費用も予算も計上している。(3)イギリス、あるいはラテン・アメリカ経済に関する学術書等の購入のための予算が計上されている。その他、コピー用紙や筆記用具等の文具等の購入に使用する予定である。(4)時間と予算に余裕があれば、ニュージーランドのオークランド大学(Auckland University)の経済史セミナー(Economic History Seminar)に参加する。このために、ニュージーランドへの渡航・滞在費を計上する。
夫婦に対する産後うつ病予防に向けた早期看護介入プログラムの開発と効果の検討

産後うつ病は夫婦関係、母子関係に悪影響を及ぼし、家族の育児機能にも否定的な影響を与えることが分かっている。研究代表者はこれまで、母親のアタッチメント・スタイルが産後うつ病発症に及ぼす影響について明らかにした。調査の経過の中で、妊婦だけではなく、妊産婦のパートナーである父親に対するサポートについての必要性も示唆された。本研究は、研究の知見・成果とともに、国外における父親の産後うつ病の報告もレビューし、夫婦に対する看護介入プログラムの開発を行い、妊娠期にそれを実施することによる産後うつ病発症の予防効果を検証することを目的とする。研究期間内には、以下のことを明らかにしていくこととする。1妻が周産期にあるパートナーまたは、夫婦に対する看護介入プログラムについての文献検討を行う。同時に看護介入プログラム開発に向けて、妊娠期の夫婦および出産後の夫婦に対して、フォーカス・グループ・インタビュー(FGI)を実施し、夫婦が必要としている情報やケアに関するニーズを明らかにする。2現在実施されているアタッチメント理論を取り入れた母親向けの早期看護介入プログラム(MMHPP)とFGIの結果を基に、夫婦を対象とした看護介入プログラムを開発する。3開発された看護介入プログラムの準実験研究(対照群あり)を計画・実施し、その効果を検証する。H30年度は実際にクリニックの協力を得て、妊娠期および出産後の夫婦に対して開発した看護介入プログラム(対照群あり)を実施した。産前・産後1週間後・産後1ヶ月後・産後3ヶ月後にかけてアンケートを実施し、介入群と対照群とのEPDS,K6等スコアの変遷を調査した。現在詳細については分析中であるが、測定尺度の1つであるEPDSについては、介入群は対照群と比較してスコアが低く、プログラムの効果として産後うつの予防があげられることが確認できている。1.文献検討について産後うつ病の罹患率は先行研究から出産した母親の13%にあると報告されている。母親が産後うつ病に罹患した場合、そのパートナーもうつ病のリスクが高いことが予想される。本研究では、過去15年分の出版された英語論文を対象とし、1夫婦を対象にした産後うつ病の予防プログラムで、2母親の妊娠期に介入を実施しその効果を検証しているもののレビューを行った。共同研究者と検討し、プログラムの内容についての詳細の記述のあるものの共通概念の抽出した。詳細について論文では述べられていないものについては、著者に問い合わせるなど、さらにリサーチを実施し、コンテンツを検討した。レビューの結果は5本の論文が対象となった。5本のうち2本は妊娠期に介入するプログラム、3本は妊娠期から出産後まで複数回、介入するプログラムであった。いずれの研究も介入の効果に関する測定は母親を対象としたもののみであり、今後は父親への効果についても検証することの必要性が示唆された。研究結果については12月に日本看護科学学会の英語セッションにおいて、発表した。2.夫婦へのプログラム実践者(カナダ)との打ち合わせ国際家族看護学会において、パートナー、または、夫婦に対して実施されているプログラムの開発者である、DeMontigny博士との打ち合わせを実施した。現在、DeMontigny博士は、妻が産後うつ病に罹患している際に同時に夫がうつ病のリスクが高いことをフォーカス・グループ・インタビューの結果、明らかにした(未発表)。しかし、その程度を測定する尺度、あるいは、妻の妊娠期に夫側のうつ病のリスクを予測する尺度がないため開発中とのことであった。今後、本研究での研究対象者に尺度を用いることで、国際比較も視野にいれようと検討を進めているところである。文献検討については研究者チームにおいて共同し、まとめることができた。しかし、諸事情から、実践の視察およびフォーカス・グループ・インタビューを実施するための調整ができなかった。平成27年度の文献検討に基づき、妊娠期から産後うつ病の予防に向けた早期看護介入のためのプログラムの枠組みは予期的対処能力の獲得を含めた心理教育を応用することとした。平成28年度は介入プログラムのコンテンツに必要なデータ収集のためのフォーカスグループインタビューについて実施予定であった。進行がやや遅れている理由としては、研究代表者の所属変更によりエフォートが変化したこと、新たな組織内の倫理審査プロセスの変更時期と重なり、本研究の審査に必要以上の時間を要したことがある。その間にも新たな所属でのフィールド開拓に積極的に努めたので、倫理審査承認後(3月)順調に調査を開始できている。

産後うつ病は夫婦関係、母子関係に悪影響を及ぼし、家族の育児機能にも否定的な影響を与えることが分かっている。研究代表者はこれまで、母親のアタッチメント・スタイルが産後うつ病発症に及ぼす影響について明らかにした。調査の経過の中で、妊婦だけではなく、妊産婦のパートナーである父親に対するサポートについての必要性も示唆された。本研究は、研究の知見・成果とともに、国外における父親の産後うつ病の報告もレビューし、夫婦に対する看護介入プログラムの開発を行い、妊娠期にそれを実施することによる産後うつ病発症の予防効果を検証することを目的とする。平成28年度は介入プログラムのコンテンツに必要なデータ収集のためのフォーカス・グループ・インタビューについて実施予定であったが、研究代表者の所属変更によりエフォートが変化したことでスタートが少し遅れた。さらに、転出先の大学機関において、倫理審査プロセスの変更時期となっており、全ての研究審査について審査が出来ない期間が生じ、本研究の審査に必要以上の時間を要した。1のFGIの倫理審査の承認が平成28年度2月に得られ、3月からFGIをスタートさせた。本年度は、FGIの実施を引続き行い、8月までで合計5グループのデータ収集を終えた。データの分析の結果、夫婦向けの早期看護介入プログラム(Couple Mental Health Promotion Program:CMHPP)について専門家パネルにより開発を行なった。介入プログラムの準実験研究の実施に向けて倫理審査承認を11月に取得し、平成29年度12月から、研究実施機関の1つである産科単科クリニックにおいて、開発された看護介入プログラムの準実験研究(対照群あり)を計画し実施している。平成28年度は介入プログラムのコンテンツに必要なデータ収集のためのフォーカスグループインタビューについて実施予定であった。進行が遅れた理由としては、研究代表者の所属変更によりエフォートが変化したこと、新たな組織内の倫理審査プロセスの変更時期と重なり、本研究の審査が速やかに実施されなかったことで、予想以上の時間を要したことに原因がある。その間にも新たな所属でのフィールド開拓に積極的に努めたので、倫理審査承認後は順調に調査を開始したが、その1年の遅れが生じた。
三宅島2000年噴火の土壌微生物生態系への影響評価

本研究では、三宅島火山噴火に曝された土壌-植物生態系において、土壌微生物生態糸の動態を解析して、生態系再生のプロセスとポテンシャルを探ろうとしたものである。本研究によって、微量有機炭素しか検出されない初成土壌と位置づけられる火山灰堆積層(堆積後5年)において、独立栄養微生物による炭酸ガス固定だけでなく、大気窒素の固定も活発に起こっていることを明らかにした。また、その炭酸ガス固定と窒素固定に係わる微生物が、鉄酸化細菌のLeptospirillum属とAcidithiobacillus属であることを同定した。これらの結果は、初成土壌生成における有機物集積の実態とパイオニア微生物の群集構造初めて明らかにした点で大きな意義があると言える。すなわち、火山噴火によって破壊された土壌-植物生態系において、土壌微生物生態系の再生は極めて早く起こっていることを初めて示した。本研究でば土壌の微生物活性測定、微生物の分離と同定、土壌DNAの解析による微生物群集構造の推定、安定同位体プロービング法による機能微生物の特定など、多種の方法を用いて、上記の結論を導いた。さらに、堆積後22年を経た火山噴火物堆積物地帯で、植生回復がない地点から分離したLimnobacter属とHerbaspirillum属の細菌株について、様々な性状を分析し、新種であることを明らかにして、Limnobacter litoralis、Herbaspirllum scorialisとして記載した。Herbaspirillum属には植物に内部共生する菌種が多く記載されており、植生のない地点にHerbaspirillum scorialisが多く存在することは、新たな知見であり、植生回復のパイオニア生物として機能していることが推察された。本研究は、火山噴火が陸地生態系に及ぼす影響を、三宅島を調査・研究のフィールドとし、土壌微生物の群集構造や動態変化に着目して解析しようとするものである。本年度の研究成果は、以下のように要約される:1)雄山の火口に近い地点では、植生の回復が全く無い状態であるが、2000年噴火堆積火山灰層の土壌微生物全般のポプレーションは比較的高いで状態であった(10^7/g乾土)。特に、鉄酸化菌(10^6/g乾土)と水素酸化菌(10^5/g乾土)が通常の土壌よりも高い割合で存在した。これまでの土壌DNAの分析結果からすると、鉄酸化菌は偏性独立栄養性のLeptospirillum属細菌であることが推察された。また、本採取試料について、一連のガス代謝活性を測定したところ、通常の土壌と異なり、炭酸ガス吸収活性が検出され、独立栄養性微生物による炭酸ガス固定が起こっていることが示唆された。これらの結果は、無機的な新鮮火山灰堆積物において、すでに化学合成無機独立栄養性の微生物生態系が成立していることを示すものである。2)三宅島は過去に噴火を繰り返しており、2000年の火山灰堆積層だけでなく、1983年、1962年、1874年のスコリア堆積物、そして800年以上経過した火山灰由来土壌についての分析が可能である。それらの試料について、微生物数と一連のガス代謝活性、全炭素と全窒素について分析した。その結果、全炭素と硫化カルボニル(COS)消費活性との間に飽和型曲線の関係がみられた。このことは、試料の有機物含量の増加とともに微生物の密度増加と生態系の多様化が起こるという一般的な関係は、COS消費活性という尺度で捉えられることを意味する。現在、COS消費活性が火山噴火堆積物の土壌化の指標に出来るかどうか、さらに検討を重ねている。なお、本研究成果の学会発表(第21回日本微生物生態学会)は優秀ポスター発表賞に選定された。

本年度の研究成果は、以下のように要約される:1)雄山の火口に近い地点での植生の回復が全く無い状態の土壌微生物生態系では、Leptospirillum属細菌やAcidithiobacillus属細菌などの鉄酸化菌が優勢に存在し、これらの微生物によって炭酸ガス固定だけでなく窒素固定も起こっていることが、分子生態学的手法と現地土壌の微生物活性測定から示唆された。この結果から、火山噴火とそれに続く火山ガスの影響によって、鉄酸化細菌などの無機独立栄養細菌の選択的な増殖が起こり、その大気ガス成分の固定によって、無機的な火山噴出物に菌体由来の有機物集積をもたらし、従属栄養細菌が増殖できる環境を形成しつつあることが推察された。2)上記の土壌微生物生態系について、炭酸ガス固定酵素遺伝子や窒素固定遺伝子を標的とした分子生態学的解析では、それらの機能を有する新規な微生物の存在が示唆された。これらのデータの獲得によって、メタゲノム(環境DNA)解析の基礎を作ることが出来た。3)火山噴火後22年を経た堆積物の地点で、植生回復が連続的に起こる地点の土壌微生物生態系を解析した。その結果、植生回復がない地点では、Limnobacter属に近縁なチオ硫酸酸化活性を有する従属栄養細菌とHerbaspirillum属に近縁な窒素固定活性を有する従属栄養細菌が主要な細菌種であり、それらは新種の細菌であることを明らかにした。また、植生の回復とともに、これらの細菌群の割合は大きく減少し、通常の従属栄養細菌に遷移していくことが明らかになった。本研究は、火山噴火が陸地生態系に及ぼす影響を、三宅島を調査・研究のフィールドとし、土壌微生物の群集構造や動態変化に着目して解析しようとするものである。1)雄山火口付近の火山噴火の影響が最も強かった土壌微生物生態系では、Leptospirillum属やAcidithiobacillus属などの鉄酸化菌が優勢に存在し、これらの微生物が炭酸ガスや窒素ガスを固定していることを示唆する結果を得た。また、その噴火堆積物中の窒素固定酵素や炭酸ガス固定酵素の遺伝子を解析して、その結果を確証し、さらに、15N_2ガスを用いたstable isotope probing法で両細菌種による窒素固定を証明し、Acidithiobacillus属細菌を分離して、窒素固定活性を確認した。この結果は、鉄酸化細菌が炭素や窒素の固定によって無機的な土壌母材に有機物を導入するパイオニア生物になることを示した新知見と言える。2)上記の土壌微生物生態系は初成土壌形成のモデルと位置づけられるため、メタゲノム(環境DNA)解析用のDNAの抽出、調製法を確立した。3)堆積後22年を経た噴火物が被い植生回復が連続的に起こる地点で、植生回復がない部分から分離したLimnobacter属とHerbaspirillum属の細菌株について、様々な性状を分析し、新種Limnobacter litoralis、Herbaspirillum scorialisとして記載した。Herbaspirillum属には植物に内部共生する菌種が多く記載されており、植生のない地点にHerbaspirillum scorialisが多く存在することは、新たな知見であり、生態系回復のパイオニア生物としての機能の追究が今後の課題である。
細胞外基質と子宮NK細胞との相互作用:子宮NK細胞上のインテグリンレセプターの解析

顆粒性間膜線(GMG)細胞は妊娠子宮で有意にみられるナチュラルキラー(NK)細胞サブセットである。本研究では、GMG細胞のVLA-インテグリンファミリーの細胞外基質(ECM)レセプターを免疫組織学的に検索した。妊娠3日と6日(前着床期)では、GMG細胞は未熟で形態学的に他のリンパ球と判別が困難なためmAb LGL-1で同定した後で、VLA抗体による二重染色をした。妊娠8日以降はGMG細胞は形態学的に容易に同定できる。1.妊娠3日と6日では、LGL-1陽性細胞(GMG前駆細胞)はVLA-beta1,-alpha1,-alpha3,-alpha4,-alpha5,-alpha6鎖を持っていた。妊娠8日から15日まで、GMG細胞はVLA-beta1,-alpha4,-alpha5鎖を持っていたが、VLA-alpha1,-alpha3,-alpha6鎖は持たなかった。すなわち、妊娠6日から8日にかけて(着床期)、GMG細胞膜分子のうちVLA-alpha1,-alpha3,-alpha6鎖が消失している。これらはECMレセプターのうちコラーゲン、ラミニンレセプターに変化が起きたことを示唆する。。一方、フィブロネクチンレセプターであるVLA-a4,-a5鎖は変化しなかった。2.培養実験で、GMG細胞はECM欠如では2日で死亡したが、ECM上では少なくとも2週間生存した。特にフィブロネクチンとの共培養はGMG細胞を伸張させた。この形態はin vivoでGMG細胞が血管内皮間を通過する形態に酷似している。しかし、本培養実験で用いたGMG細胞は妊娠8日以降のもなので、これ以前の標本での培養が必要である。一連の成績はGMG細胞とECMとの相互関係の存在を示し、着床期にGMG細胞の膜分子が変化することによって、この細胞の性格が変化することを示唆する。。
先史時代の日本列島における地球磁場の分布

代表的広域テフラで,鹿児島県の姶良カルデラから約2万年前に噴出し,九州から東北地方にかけて広く分布する姶良火山灰の残留磁化測定によって, 2万年前の日本列島の磁気図を作製することを目的とした.鹿児島と福井県の各3地点,島根・岡山・岐阜・福島県の各1地点,計10地点に露出する姶良火山灰層から,残留磁化測定用の試料を採取した.全ての試料は,交流段階消磁実験に対し安定な残留磁化を持っていた.残留磁化はスピナー磁力計(SMM-85)で測定し,交流消磁には本科研比で購入した交流消磁装置(DEM-8601-2)を使用した.各地の姶良火山灰の磁化方向からVGP(仮想磁極の位置)を計算し,その平均値(緯度87.7°N,経度73.0°W)を日本列島の磁気分布からみた2万年前の磁極位置とした.この時代の地球磁場も双極子磁場で近似できるものとして,その磁極の位置を基礎に,日本列島の磁気図を作成した.偏角は,九州で3°E,北海道で5.5°Eとなり北へいくほど東偏する.伏角は, 41°から52°の範囲で分布する.この第1近似で求めた磁気図と,各地点での磁化方向を比べると,鹿児島県のデータが数度西偏しているのが目だつ.同じ傾向は,今年度に測定を行った17世紀と8世紀の九州の考古地磁気測定結果を,近畿地方の永年変化曲線(Hirooka, 1971)と比べたときにも見られる.従って,このずれは, 2万年前の非双極子成分による局地異常を示している可能性が高い.姶良火山灰で磁気図を作成することにより,地磁気永年変化を考える上で重要な要素となる局地異常について議論できることが明らかになったため,今後さらに他のいくつかの広域テフラについての古地磁気測定を行い日本の先史時代の地磁気永年変化を解明していく予定である.代表的広域テフラで,鹿児島県の姶良カルデラから約2万年前に噴出し,九州から東北地方にかけて広く分布する姶良火山灰の残留磁化測定によって, 2万年前の日本列島の磁気図を作製することを目的とした.鹿児島と福井県の各3地点,島根・岡山・岐阜・福島県の各1地点,計10地点に露出する姶良火山灰層から,残留磁化測定用の試料を採取した.全ての試料は,交流段階消磁実験に対し安定な残留磁化を持っていた.残留磁化はスピナー磁力計(SMM-85)で測定し,交流消磁には本科研比で購入した交流消磁装置(DEM-8601-2)を使用した.各地の姶良火山灰の磁化方向からVGP(仮想磁極の位置)を計算し,その平均値(緯度87.7°N,経度73.0°W)を日本列島の磁気分布からみた2万年前の磁極位置とした.この時代の地球磁場も双極子磁場で近似できるものとして,その磁極の位置を基礎に,日本列島の磁気図を作成した.偏角は,九州で3°E,北海道で5.5°Eとなり北へいくほど東偏する.伏角は, 41°から52°の範囲で分布する.この第1近似で求めた磁気図と,各地点での磁化方向を比べると,鹿児島県のデータが数度西偏しているのが目だつ.同じ傾向は,今年度に測定を行った17世紀と8世紀の九州の考古地磁気測定結果を,近畿地方の永年変化曲線(Hirooka, 1971)と比べたときにも見られる.従って,このずれは, 2万年前の非双極子成分による局地異常を示している可能性が高い.姶良火山灰で磁気図を作成することにより,地磁気永年変化を考える上で重要な要素となる局地異常について議論できることが明らかになったため,今後さらに他のいくつかの広域テフラについての古地磁気測定を行い日本の先史時代の地磁気永年変化を解明していく予定である.
口腔扁平上皮癌における転移関連分子の探索

われわれは下顎歯肉扁平上皮癌同一患者由来の原発巣、リンパ節転移巣、遠隔(肺)転移巣からそれぞれ初代培養に成功した。これらの細胞はすべて安定した増殖を認め、マウスの背部皮下に移植することで扁平上皮癌を形成する造腫瘍能を有していることを確認した。これら全ての細胞においてTP53、PIK3CAの変異が検出されたことに加え、転移巣由来の細胞においてのみHRASの活性化変異が認められた。原発腫瘍組織における変異解析では、転移巣由来細胞と同一の変異がTP53、PIK3CA、HRASに認められた。以上の結果より、原発腫瘍組織中にあってHRASに変異を有する腫瘍細胞が頸部リンパ節および肺に転移したことが示唆された。つづいて、変異型HRASの機能を明らかにするためにHRASに対する合成small interfering RNAを転移巣由来細胞に導入したところ、ZEB1、IL6、HBEGF、MMP1など癌の浸潤転移に関与する遺伝子の発現抑制に伴って著明な細胞増殖および遊走抑制効果を認めた。さらにHRAS、PIK3CAダブルノックダウンはすべての細胞において相乗的に著明な細胞増殖抑制効果を認めた。これらの結果より、活性化変異が検出された遺伝子あるいはその分子ネットワークが口腔扁平上皮癌の有用な治療標的となることが示唆された。
対称性をもつシンプレクティック多様体上の幾何学と解析学の研究

対称性を持つシンプレクティック多様体上の運動量写像は,単に,代数学とシンプレクティック幾何学の学際的な興味深い概念と言うにとどまらず,対称性を持つハミルトン系に対して保存量を与えること(ネーターの定理)からも,その重要性は疑いの余地がない.この運動量写像の幾何学的性質を研究し,解析学へ応用を図るべく,我々は次の2つのプログラムを用意した.1.運動量写像の持つ固有の性質を純粋に抽出すべく,その考え得る空間を一般化する.2.シンプレクティック幾何学の枠組みにおいて運動量写像の一般化を推し進める.2.運動量写像の同変性とそれがリー・ポアソン構造をもつリー環の双対空間への写像としてポアソン写像であることは同値である.また,リー群の余接束は,自然なシンプレクティック構造を持つのみならず,グルポイド構造をも持っている.リー群の余接束を一般化したシンプレクティック・グルポイドの作用に対し,運動量写像を一般化したモーメントを定義できる.モーメントの幾何学的性質,特にその簡約化定理の成立を証明することが出来た(研究発表(2)Moments and reduction for symplectic groupoids参照).対称性を持つシンプレクティック多様体上の運動量写像は,単に,代数学とシンプレクティック幾何学の学際的な興味深い概念と言うにとどまらず,対称性を持つハミルトン系に対して保存量を与えること(ネーターの定理)からも,その重要性は疑いの余地がない.この運動量写像の幾何学的性質を研究し,解析学へ応用を図るべく,我々は次の2つのプログラムを用意した.1.運動量写像の持つ固有の性質を純粋に抽出すべく,その考え得る空間を一般化する.2.シンプレクティック幾何学の枠組みにおいて運動量写像の一般化を推し進める.2.運動量写像の同変性とそれがリー・ポアソン構造をもつリー環の双対空間への写像としてポアソン写像であることは同値である.また,リー群の余接束は,自然なシンプレクティック構造を持つのみならず,グルポイド構造をも持っている.リー群の余接束を一般化したシンプレクティック・グルポイドの作用に対し,運動量写像を一般化したモーメントを定義できる.モーメントの幾何学的性質,特にその簡約化定理の成立を証明することが出来た(研究発表(2)Moments and reduction for symplectic groupoids参照).
非古典的リガンド存在下における活性化Ｇタンパク質の定量解析

昨年度までの研究で、Gタンパク質共役型受容体(GPCR)とGタンパク質との相互作用を一分子レベルで検出する顕微鏡観察法を確立した。今年度は、確立した手法で得られる二つの情報(GPCR複合体形成とGPCR-Gタンパク質相互作用時間)が、GPCRの活性化状態とどのような相関にあるのかを明らかにした。まず、GPCRに対する様々なリガンド(作動薬、阻害剤)を添加した際の応答を測定、評価した。さらに、リガンド-GPCR-Gタンパク質の三分子間相互作用の有無を観察した。その結果、GPCR複合体-Gタンパク質相互作用時間が膜上に存在する各GPCRの活性化状態を定量評価する指標になり得ることが明らかになった。まず、作動薬だけでなく一部の阻害剤を添加した際に、GPCR複合体形成は進行した。一方で、複合体を形成したGPCRに対するGタンパク質相互作用時間は、作動薬を加えた場合にのみ有意に増加した。すなわち、GPCR複合体-Gタンパク質相互作用時間がGPCRの活性化状態と密接に関連することが示された。さらに、リガンドが結合したGPCRだけを調べたところ、同様にGPCR複合体-Gタンパク質相互作用の安定化が見られた。したがって、活性化状態にあるGPCRは、リガンド-GPCR複合体-Gタンパク質という構造を安定化させていることが明らかになった。この結果は、活性化状態にあるGPCRを、Gタンパク質との相互作用時間をもとにして一分子レベルで検出することが可能であることを示唆する。本研究で得られた結果は予想とは異なり、バイアスを持たない作動薬においてもGPCRが均一には活性化されず、複合体形成状態に応じて異なる活性化を持つ可能性があることを示す。この不均一なGPCRの活性化が、どのように生理現象に関わっているのかを明らかにする点が今後の課題である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は細胞膜上でシグナル伝達を行うGタンパク質共役型受容体(GPCR)の活性化状態を、一分子レベルでの顕微鏡観察を用いて定量的に評価する系を確立することを目的とした。GPCRは活性化により細胞内に存在するGタンパク質と相互作用することが知られているため、GPCRとGタンパク質との相互作用時間の評価に焦点を当てて実験を行った。今年度の成果としては、GPCRとGタンパク質とを適切な蛍光色素により可視化し、30nmの位置精度、18msの時間分解能で細胞膜上での二つのタンパク質の運動を同時に検出する系の確立を達成した。蛍光色素によるタンパク質の改変は、GPCRの細胞内局在や活性化状態に影響を与えないことも確認された。確立した観察手法を用いてGPCRとGタンパク質の運動を評価したところ、GPCRのリガンド存在下において、GPCR同士の複合体が形成される様子や、GPCR-Gタンパク質間相互作用時間が伸びる様子が観察された。この結果は、GPCR複合体形成状態やGPCR-Gタンパク質相互作用時間が、GPCR活性化状態の定量評価のための指標となりうることを示唆する結果である。特に、GPCR同士が複合体を形成するときに、Gタンパク質との相互作用時間が持続していることが確認されており、活性化状態が変化したGPCRのみを選択的に検出できる手法であることが示された。したがって、本研究で確立した手法は、細胞内におけるGPCRの挙動を平均化して評価する従来の活性化検出方法では得られなかった、局所的で微小な活性化状態変化をも検出する手法である。今後は異なるリガンドの存在下での応答を観察することで、GPCR活性化状態の多様性を評価する予定である。当初の計画では、平成29年度にGPCRとGタンパク質との一分子観察条件の最適化を行うことを目標に掲げた。染色色素、顕微鏡観察条件(露光時間、励起光強度、フィルターの選択)の最適化の結果、GPCRとGタンパク質とを30nm、18msの分解能で検出することができる一分子観察手法を確立することができた。この分解能は、GPCRとGタンパク質との相互作用を検出するためには十分な性能であるため、当初の計画は達成できたと評価している。また、平成30年度の計画として、多様なリガンド存在下における一分子応答の評価を掲げていたが、リガンドの一つである作動薬存在下において、GPCRとGタンパク質との相互作用時間に有意な変化する、という結果が既に得られている。相互作用時間はGPCRごとに評価できる指標であり、時空間的にも多様な活性化状態が想定されるGPCRを評価する上で、適切な指標であると推測される。厳密に活性化状態と一分子応答に相関があることは、今後の研究において確認する必要があるが、具体的な定量評価の指標を現時点で提案できたことは成果として大きい。そのため、当初の計画以上の進展があったと評価した。

まず、作動薬だけでなく一部の阻害剤を添加した際に、GPCR複合体形成は進行した。一方で、複合体を形成したGPCRに対するGタンパク質相互作用時間は、作動薬を加えた場合にのみ有意に増加した。すなわち、GPCR複合体-Gタンパク質相互作用時間がGPCRの活性化状態と密接に関連することが示された。さらに、リガンドが結合したGPCRだけを調べたところ、同様にGPCR複合体-Gタンパク質相互作用の安定化が見られた。したがって、活性化状態にあるGPCRは、リガンド-GPCR複合体-Gタンパク質という構造を安定化させていることが明らかになった。この結果は、活性化状態にあるGPCRを、Gタンパク質との相互作用時間をもとにして一分子レベルで検出することが可能であることを示唆する。本研究で得られた結果は予想とは異なり、バイアスを持たない作動薬においてもGPCRが均一には活性化されず、複合体形成状態に応じて異なる活性化を持つ可能性があることを示す。この不均一なGPCRの活性化が、どのように生理現象に関わっているのかを明らかにする点が今後の課題である。平成30年度は、多様なリガンド存在下における、活性化状態の多様性を評価する指標の確立を目的とした。GPCR活性化状態を評価する一分子観察手法は確立されたため、GPCRに対して異なる活性化状態を誘起する化合物を添加したときの応答を測定する。その際に、従来の研究において単純な活性化/不活性化状態の変化のみを引き起こすと考えられる化合物をコントロールとして用いることで、一分子応答が確かに既存の測定によって明らかにされている活性化状態と合致することを示す。従来の手法では評価できない活性化状態を引き起こすリガンドとして、当初はシグナル伝達能の異なるリガンド(バイアスリガンド)を用いる予定であったが、対象としているGPCR(FPR1)ではバイアスリガンドの報告例がなく、並行して行ってきた化合物スクリーニングにおいても現時点では選抜できていない。そこで、バイアスリガンドの報告されている類縁体GPCR(FPR2)の使用や、バイアスリガンドではないが、シグナル伝達の速度が異なるリガンドを用いることを検討している。時空間的に異なるGPCR活性化状態を作り出したうえで、GPCRの活性化状態を個別に検出することで、活性化状態の伝達様式を明らかにすることを目指す。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
性暴力で妊娠した被害女性のリプロダクティブ・フリーダムの実現

今回の大きな研究目的としては、リプロダクティブ・フリーダムとは何か、どこまでの可能性を追求できるかを検討することであった。このことを検討するにあたり、最も極端ではあるが、しかし現実社会において実際に起こっている「レイプによる妊娠」を事例とし、考察を進めた。考察にあたっては、まず実態を把握することにした。実態を把握するために、まずはレイプにより実際妊娠にいたった被害者女性たちへのインタビュー調査を実施した。この調査は、日本国内にとどまらず、韓国の釜山、あるいはアメリカ合衆国のハワイ州においても実施した。そして、被害者女性の中には、必ずしも消極的ではなく自ら出産を選択する女性もいた。これは宗教などの影響も多少あるかと考えられるが、出産を実現する被害者女性に大きく影響を与えているのが様々な「社会資源」であった。具体的には、出産が継続できるための施設や、資金面での援助、そして医療や精神的な援助が、「中絶したくない」という願いを叶えることを可能としていた。その一方で「中絶したくない」という思いや発言は、その事件自体が「レイプ被害ではなかったのでは」との疑惑を抱かせる働きをなした。つまり、レイプ被害自体が魂を殺害するほどのショッキングな出来事であったはずなのに、それが原因で妊娠した子どもの中絶を躊躇するといったことが、矛盾しているとの周囲の声もあったという。しかし、これらのインタビュー調査分析を詳細に進めていくうちに、被害者女性たちのある共通する部分が発見できた。それは、妊娠した子どもと加害者との分離、あるいは自分自身と子どもとの一体感、である。この部分を考慮するのであれば、「レイプ=中絶」の実に単純な図式は崩れ、リプロダクティブ・フリーダムとは何か、また実現に向けては何か-社会資源に限らず思考なども含-再検討するきっかけになると考えられる。本研究は、まず初めに、性暴力で妊娠した被害女性のリプロダクティブ・フリーダムの実現とはどのような状態を意味するのか、その実現にはどのような社会的要因が必要かなど、被害女性の実態やニーズを明らかにすることである。そこで本年度は、被害女性やその家族へのインタビュー調査を中心に繰り返し実施した。それと同時に、今現在日本や海外において、妊娠した被害女性のためにどのような社会資源が存在しており、またその逆に、被害女性のニーズに対応できない社会資源は何かを明らかにするため、資料収集や文献調査も実施した。韓国では、性被害女性が被害について何度も繰り返し話をするといった二次的被害を避けるために、たった一度だけ話を聞く体制をとる「ワンストップ」が実施されている。そこで実際に「ワンストップ」体制のもと被害支援を受けた被害女性に対するインタビュー調査を実施しに行った。被害について語ることが1回であったのは確かだが、何度も繰り返し話をしなければならない経験をしていないため、前者と後者の比較ができるわけもなく、1度ですんだこと自体への苦痛の軽減などは実感できないとのことであった。そして本研究の目的であるリプロダクティブ・フリーダムの実現については、自分の意志とは無関係に(意志や感情などが無い状態とも言えるが)ことが進んでいき、気付いた時には支援が終わっていたとのことであった。本年度貴重なインタビューを実施できたが、たった一人へのインタビューをもって確信的なことは提言できないため、韓国における被害女性へのインタビュー調査も継続していく。また台湾における資料収集や、場合によってはインタビュー調査、またこれまで調査継続してきたアメリカでの調査研究、そしてもちろん日本においての文献調査やインタビュー調査も引き続き継続していく予定である。
気象環境・画像情報のリアルタイム特徴量抽出システムの開発と農業生産への応用

本研究は,農業生産システムの高度化,植物フェノミクス研究への応用を目的に,栽培環境において気象環境や植物生育状態などの情報を長期間・連続的に計測可能なシステムの開発を行うとともに,開発したシステムの妥当性の評価を行ったものである.開発したシステムは,実際の農業生産現場において気象環境情報を長期間・連続計測できる能力を有し,植物生育特徴量である草高,葉状態,植物体の動き,発芽数等も十分な精度で検出できることを示した.本研究では,圃場での長期間・連続的に計測・蓄積される気象環境情報,植物体の画像特徴量等の時系列空間情報を用いて,圃場環境の変化や植物体の生育および形質発現をリアルタイムに演算・抽出可能な技術の開発を行うことにより,農業生産の最適化やフェノミクス研究の発展に寄与することを目的としている.本年度は,複数の圃場において自ら開発したモニタリング装置を設置し,圃場内の温湿度,日射量,地温,CO2(農用ハウス内のみ)等の気象環境情報の計測を行った.その中で,計測の無線化と省電力化を実現するため,省電力マイコンを用いたモニタリング装置の開発を行い,圃場における実証実験において長期間・安定的に動作することを示した.特異スペクトル分解に基づく変化点分析法に基づくサーバ向けアプリケーションの開発により,気象環境情報の変化点をリアルタイム抽出できることを示した.一方,植物体の外観特徴量の把握や生育状態の評価を行うために,マルチコプタに搭載したカメラ(RGB画像,熱画像)やKinectセンサ(RGB画像,深度画像)を用いた画像の撮影を行った.実験では,マルチコプタに搭載したカメラを用いて水稲圃場の画像撮影を行った.撮影したRGB画像からオルソモザイク合成画像を生成すると同時に,ポイントクラウド三次元マップの作成を行った.オルソモザイク合成画像に対して,色相値および面積フィルタを用いた画像解析を行うことにより,水稲圃場における葉色分布や欠株数量の推定を行なったものの,これらの画像から十分な精度で草高を評価することはできなかった.熱画像に関しては温度ムラの相対評価は可能であったが,温度校正が必要であることがわかった.また,Kinectセンサを用いて栽培中のイチゴの画像撮影を行った.撮影した画像に対して色相値,深度等を用いた画像処理を適用することで,葉の形状,大きさ,向き等の特徴量を定量的に抽出できることを示した.圃場環境計測に関しては当初予定以上に研究が進んでいる.特に,モニタリング装置の無線化と省電力化が実現できたことにより,モニタリング装置の設置や保守管理の時間を大幅に短縮することができた.一方,画像処理に関しては,マルチコプタならびにKinectセンサで撮影した画像に対する画像処理手法の選定と画像の解析方法に関してはほぼ予定通り進んでいるが,これらに時間を要したため,当初予定していたGPUを用いた画像特徴量抽出を検討するところまでは進めることができなかった.この点は次年度に行うこととした.本研究では,農業生産の最適化,フェノミクス研究への展開を視野に,圃場において長期間・連続的に収集・蓄積される気象環境,植物体画像等の時系列空間情報から圃場環境の変化や植物体の形質発現や生育をリアルタイムに演算・抽出可能な技術の開発を行うことを目的としている.本年度は,2.4GHz帯の省電力無線ネットワーク,乾電池および太陽光給電の採用により圃場環境情報を連続計測可能なノードを試作した.本装置はデータ集約・送信装置,温湿度センサ(乾電池駆動),照度センサ(太陽電池駆動),CO2センサ(施設園芸用)から構成される.計測された情報は,5分間隔でデータ集約・送信装置に無線伝送され,3G回線を介してクラウド上のサーバに転送・保存される.計測情報はPCやスマートフォンなどでいつでも確認できるようにした.本装置により,圃場環境の変化を詳しく把握できることを示した.他方,前年度に引き続きToF(Time of Flight)方式の廉価なRGB-Dセンサを用いた植物体の生育特徴量計測システムの開発を行った.本年度は形状特徴量が既知の物体と試験栽培したコマツナの形状特徴量を計測することにより,計測精度の評価を行った.形状特徴量が既知の物体に対する精度評価試験においては,対象物体の面積および高さを十分な精度で計測できることを示した.一方,コマツナを用いた計測では,面積および草高の計測はある程度可能であったものの,草高については植物体の姿勢によって計測位置が時々刻々変化するため,草高の減少などが発生する場合もあることが確認された.また,植物体表面での赤外線の反射特性からToF方式では計測誤差が大きくなる可能性があることがわかった.圃場環境の計測ならびに植物体の画像特徴量の抽出に関しては概ね良好な成果を得ている.画像処理に関しては,収集した画像情報をより高速かつ高精度に処理することが可能な方法について検討を行う必要がある.本研究は,農業生産システムの高度化,植物フェノミクス研究への発展を視野に,圃場や園芸ハウスにおいて長期間・連続的に収集・蓄積される気象環境,植物体生育画像等の時系列空間情報から圃場・ハウスの環境変化や植物体の形質発現や生育をリアルタイムに演算・抽出可能な技術の開発を行うことを目的としている.本年度は,920MHz帯域を用いた気象計測装置,気象環境情報や植物体生育状態の空間分布収集のための移動式計測装置および発芽した植物の診断プログラムの開発を行った.