hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光刺激依存的に発現する神経ペプチドを介して視覚中枢の神経回路を精緻化する機構

脳は、感覚器官からの情報を処理しているが、外界からの刺激が、脳の形成にどのように影響しているか、またその分子機構の大部分は不明である。本研究では、感覚刺激によって機能的な脳を形成する分子機構について、プラナリアの脳再生をモデルとして解明することを目的とした。その結果、新規の神経ペプチドが、光刺激依存的に発現誘導される機構と、神経ペプチドが機能的な視覚中枢の形成に関わる機構を明らかにした。また、プラナリアが効率的で適応的な光応答行動を達成する仕組みを明らかにした。脳は高度な情報処理能力を持つが、その基盤となる複雑な神経回路は遺伝的な情報をもとに形成されると考えられてきた。しかし近年、幼若期に外界からの刺激入力を受けることが神経回路の精緻化に必要であることや、脳が損傷すると、外界からの刺激入力を元に脳内では、脳機能を補償するように神経回路の再編成が誘導されることが報告され、これらの結果は、外界からの刺激入力が、機能的に適応した脳の形成や再編成に重要な働きをしていることが示唆された。しかし、その機構の大部分は未解明である。本研究の目的は、感覚刺激によって機能的な脳を形成する分子機構について、プラナリアの脳再生をモデルとして明らかにすることである。本研究では、まず、外界からの刺激が脳の形成に影響しているかを調べるために、プラナリアを複数に切断した後、2グループに分けて異なる環境下(通常条件と光遮断)で脳を再生させる実験を行った。その結果、光遮断されたグループは、正常に走光性行動を回復できなかったのに対して、光刺激があるグループでは、正常に行動を回復できることを発見し、その再現性を確認した。この結果から、光刺激が視覚機能の回復に重要な働きをしていることが示唆された。さらに、脳の視覚中枢の神経細胞で発現し、RNAiによって、光遮断下で再生したプラナリアと同じ表現型を示す遺伝子として、新規神経ペプチド遺伝子の同定に成功した。詳細な解析の結果、光刺激による視覚中枢神経細胞の活性化で当該遺伝子の発現が上昇することを発見した。今後さらに詳細な分子メカニズムを解明していく予定。環境刺激-脳形成-脳機能-行動の一連の制御機構を解析するにあたりプラナリアをモデルにできることを確認できた。また、本年度の到達目標であった、外部光刺激に依存して発現上昇する神経ペプチド遺伝子の同定と特徴解析を一部行うことができた。おおむね当の初計画通りに順調に進んでおり、計画通りに次年度も進めていく予定。行動生理学、神経再生生物学、比較神経行動学
日本人英語学習者の英単語境界知覚プロセスに関する検討

日本人英語学習者の単語切り出しの手がかりについて検討するために,以下の聞き取り実験を実施した。英文ニュースを素材として,速度調整をした刺激文54文を用意した。18名の実験協力者に大文字・小文字の区別や文末句読点を削除して打ち出したプリントが配布された。彼らへの課題は,ルームスピーカから流される英語音声を聞いて,単語境界と思われる箇所にスラッシュを入れていくというものであった。単語境界でない箇所に境界を聞き取った誤答のうち特に正答率の低いもの,逆に単語境界に対して境界を聞き取らなかった誤答のうち特に正答率の低いものを後続の文脈とともにまとめ,それぞれの要因を指摘した。言語情報を処理する際には心的辞書に蓄積されている語彙情報にアクセスする必要があると考えられる。Levelt (1993)は母語話者の言語処理過程について心的辞書(レキシコン)に着目したモデルを提示している。こうした言語処理モデルを踏まえた日本人英語学習者の言語処理過程に対する先行研究は読みに関するものが多いが,音声言語の処理に際しても同様のプロセスを経由する必要があると考えられる。ここで問題になるのは音声言語の場合,読みと異なり基本的に連続する音韻列から適切に単語を切り出す必要があるという点である。そこで,日本人英語学習者の単語切り出しの手がかりについて検討するために,平成25年度は以下の聞き取り実験を実施した。今回の実験ではVOAで提供されている英文ニュースを素材として,TTSによって100語/分程度に速度調整をした54個の刺激文を用意した。実験協力者には大文字・小文字の区別や文末句読点を削除して打ち出したプリントが配布された。この際,音声は一律に5秒間隔で2回提示された。彼らはまた事前にTOEIC Part II形式の練習問題30題を受験した。実験の結果,単語境界の正答率は80%以上であった。その一方で,単語境界の判断が低くなるのは,(1)語彙レベルが低いもの(JACET8000に基づく),(2)前後のパーツとの組み合わせで別な語となりうるものという2つの要因の影響が観察された。この結果をもとに,引き続き音声面での特徴について,分析を進める予定である。一方で,今回の実験では文字列を見て回答することもできたようである。そうした視覚情報の影響を減らすために,単語をランダムに配列した刺激文を用いた同様の聞き取り実験も予定している。本研究では日本人英語学習者のリスニング過程について,特に単語境界の知覚に関与する音響的・心理言語学的手がかりを捉えなおすことを主たる目的としている。音響特性を変えたビープ音・母語・英語を用いた複数の聴取実験によって日本人英語学習者の単語境界切り出しの手がかりについて考察するものである。初年度は,英語話者発話データベース音声とビープ音・日本語の無意味語を用いた3つの実験を進める計画であった。まず実験1で,英語話者の発話データベースからの抜粋を日本語母語話者に提示して,彼らがどこに区切りを知覚するか検討する予定であった。しかし当初利用を想定していた発話データベースが担当者との連絡途絶により利用できなくなったため,急きょ別素材の利用を余儀なくされた。最終的に利用することにしたのはVOA Special Englishの英文素材であり,これをHOYAGlobalvoiceEnglish 3によって毎分100語の発話速度設定で合成した男性声・女性声のものを素材として利用することとした。当初合成対象とした125文に対してユーザによる評価の高い音声認識プログラムであるDragon Dictationによる書き起こしを行い,意図通りに聞き取れない文章を削除し,計109文を作成した。練習用音声とともに,5秒間隔で再生される聴取実験用音声データ2セットを作成した。初年度については,データベースの利用が不可になったことで代替案を立案するのに手間取り,ここまでで終了している。日本人英語学習者の単語切り出しの手がかりについて検討するために,Cole, Mo, and Baek (2010)を参考に,聞き取り実験を実施した。まず,VOAで提供されている英文ニュースを素材として,TTSプログラムによって速度調整をした刺激文を用意した。以下では,仮想的な母語話者としてディクテーションプログラムを用いて,単語が正しく書き起こしできた54文を利用した。54個の英文は全部で377語から構成される。重複分を抜いてカウントした単語数は243語である。

ここから文末の54個の音節を抜くと,単語境界でない音節区切りは262ヶ所,単語境界となる音節区切りは323ヶ所であった。単語境界でない区切りをその通り判断したもの,および単語境界をその通り判断した(正答率)のはそれぞれ90.6%,70.2%であった。単語境界でない箇所に境界を聞き取った誤答のうち特に正答率の低いもの,逆に単語境界に対して境界を聞き取らなかった誤答のうち特に正答率の低いものを後続の文脈とともにまとめた。単語境界の正答率から見て,日本人学習者にもある程度の単語境界の認知が可能だと考えた。単語境界でない箇所に境界を聞き取った誤答について(1)誤答部分が別の単語として成立するもの(2)親密度の低い単語(3)後続部分にアクセントの置かれるものといった要因を指摘した。単語境界に対して境界を聞き取らなかった誤答について(1)親密度の低い単語(2)弱(+弱)というアクセントパタンが連続するもの(3)音声変化によって区切りが分かりにくくなっているものといった要因を指摘した。実験音声学当初は英語話者の発話データベースからの抜粋を利用して,聞き取り実験を行う予定であったが,想定していたデータベースが利用できないために,新規に素材文を設定する必要があった。また音声刺激についても新たに作成する必要が生じた。この際,使用するTTSアプリケーションの利用に研究代表者が不慣れであったため,音声刺激の作成に時間がかかってしまった。しかし,研究分担者の協力もあって実験用音声が作成でき,実験は進行中である。また研究代表者もTTSアプリケーションの利用に習熟しているので,今後の聞き取り実験の準備には目処がたったと考えている。上にも書いた通り,データベースの利用が不可になったことで音声素材だけでなく,その元となる文素材とあわせて準備する必要が生じたため,予想以上の遅れが生じている。所属学会の年次大会の準備に多大な時間をとられたことも一因ではある。当初予定していた実験協力者の母語である日本語・ビープ音を対象とした無意味語実験は必要ないと考えている。今回のVOAの英文・およびその語順を入れ替えた刺激文を利用した聞き取り実験に加えて,日本人学習者にとって親密度の極端に低い単語を用いた曖昧文の意味判断実験によって,文法知識や親密度レベル以外に彼らの単語境界の判断に影響する要因が検討できるものと考えている。当初はビープ音や母語である日本語の無意味語を用いた聴取実験も計画していたが,今回用意した英文素材中の単語を並べかえて作成した無意味文を利用することで,実験3までの課題はある程度検討できるものと考えている。今年度予定していた実験4, 5ではアクセントパタンと親密度によって,日本人英語学習者のリスニングにおける単語切り出しがどの程度影響を受けるか検討する目的であったが,これについても同一の方法でなくても今後の実験結果解釈に統語分析を加えることで比較できると予測している。聞き取り実験の一部を無報酬で行ったため,謝金部分が軽減されたのが主な理由である。今年度は英語のレベルが上級と想定できる実験協力者に対しても同様の実験を行いたいと考えている。
統計的地震予測研究の新展開:統計モデルによる地震活動計測と地殻応力変化の詳細解析

主要な結果の概要。統計科学的モデリングに関する成果:(1)大地震直後の余震の欠測は極めて甚だしいので,本震直後1日経って確率予報が気象庁から出されているのが現状であるが,今回の成果として本震直後数時間から1日以内のリアルタイム確率予測の実用化を可能となる基礎を与えた。(2)確率的除群法による前震の特徴について(3)点過程とくにETASモデルの2次「残差」についての理論的考察。(4)時空間ETASモデルの改善についてなど。(5)ETASモデルをはじめとする各種点過程解析についてのソフトウェアを発刊公表し、関係研究者・実務者の利便を図った。統計地震学的な研究結果:ETASモデルによる解析によって,(1)2003年十勝沖後の余震,2004年釧路沖の地震の余震および北海道東部内陸地域の地震活動の異常の関係,(2)地震福岡県西方沖地震の10年前からの九州地方とその周辺の地震活動異常と地震福岡県西方沖地震の前駆すべりとの関係,(3)地震福岡県西方沖地震の余震の静穏化と最大余震の関係および博多湾におけるオフフォールト地震活動の静穏化との関係などを論じた。さらに(4)初期地震波による大地震発展に関するリアルタイム確率予測(5)丹波地域の微小地震活動における周期性と地球潮汐との関係について研究を遂行した。(6)2004年新潟県中越地震の前の周辺部の地震活動と国土地理院GEONETによるGPS観測点間の基線距離の時系列データを解析した結果,新潟県中越地震の断層下部で3-4年に亘って累積でMw6程度の前駆的なゆっくりすべりがあった可能性が強い。主要な結果の概要。主要な結果の概要。各領域の地震活動に統計的計測モデルをあてはめ、マクロ的で精度の良い予測と実際の地震活動を比べ、その異常性を測ることによって、微弱な応力の変化を見ることが可能になるようなETASモデルの時空間大規模ベイズモデルによるアプローチを展望しているが,より小さな数多くの地震を有効に適用するために,地震の時空間的欠測のモデルと時空間モデルを結合させる方向の目途がついた。統計科学的モデリングに関する成果:(1)大地震直後の余震の欠測は極めて甚だしいので,本震直後1日経って確率予報が気象庁から出されているのが現状であるが,今回の成果として本震直後数時間から1日以内のリアルタイム確率予測の実用化を可能となる基礎を与えた(Geophys.Res.Let.(GRL))。(2)確率的除群法による前震の特徴について(Physical Review E),(3)点過程とくにETASモデルの2次「残差」についての理論的考察(J.Roy.Statist.Soc.B)。(4)時空間ETASモデルの改善について(Tectonophysics)など。統計地震学的な研究結果:ETASモデルによる解析によって,(1)2003年十勝沖後の余震,2004年釧路沖の地震の余震および北海道東部内陸地域の地震活動の異常の関係(予知連会報),(2)地震福岡県西方沖地震の10年前からの九州地方とその周辺の地震活動異常と地震福岡県西方沖地震の前駆すべりとの関係(予知連会報),(3)地震福岡県西方沖地震の余震の静穏化と最大余震の関係および博多湾におけるオフフォールト地震活動の静穏化との関係(予知連会報,GRL)などを論じた。さらに(5)初期地震波による大地震発展に関するリアルタイム確率予測(GRL, Editor's highlight),(6)丹波地域の微小地震活動における周期性と地球潮汐との関係(GRL),(7)余震活動減衰の大森・宇津公式におけるスケール係数cの意味

づけに関する理論と統計的データ解析(JGR投稿中)について研究を遂行した主要な結果の概要。(1)各領域の地震活動に統計的計測モデルをあてはめ、マクロ的で精度の良い予測と実際の地震活動を比べ、その異常性を測ることの一環として、次のような研究を行った。2004年新潟県中越地震の前の周辺部の地震活動と国土地理院GEONETによるGPS観測点間の基線距離の時系列データを解析した結果,新潟県中越地震の断層下部で3-4年に亘って累積でMw6程度の前駆的なゆっくりすべりがあった可能性が強い。同様な例を2006年福岡県西方沖の地震と2007年能登半島地震について示した。(2)過去および最近の十数例の大地震について、余震活動の時空間異常と大きな余震の予測との関係について、余震活動静穏化の空白領域と大余震の前駆的なゆっくりすべりによるクーロンストレス変化の見地から系統的に研究した。(3)ETASモデルをはじめとする各種点過程解析についてのソフトウェアを発刊公表し、関係研究者・実務者の利便を図った。(4)階層ベイズ時空間ETASモデルの公表に向けて、実用化に耐えるようなソフトウェアの再構築を行った。(5)ネイマン・スコット型の集中点過程モデルの推定とモデル比較の実用化を図った。1.能登半島周辺の地震活動と地殻変動の異常についてETASモデルとGPSデータに基づいて解析し,能登半島地震の断層内または延長部で前駆的な非地震性のすべりを仮定することによって,これらのデータの異常性が整合的に説明できる。2.2007年中越沖地震は2004年中越沖地震によって誘発されたものではないという解析結果が報告された(地震調査委員会)が,中越沖地震断層の延長深部でのすべりが介在する間接的な誘発が考えられる。この深部延長部のすべりによって中越地震の余震域全体はstress shadowとなって,実際に顕著な余震活動の相対的静穏化が示された。GPSデータからも,深部延長部のすべりを支持する,基線間距離の時系列トレンドの変化がみられた。3.2006年11月15日と翌年1月13日に千島列島沖に続発して起きたM8クラスの巨大地震の余震解析を行い,静穏化を含む,誘発メカニズムについて結果を得た。4.ETASモデルをはじめとする各種点過程解析についてのソフトウェアを発刊公表したので、要請に応じて、「地震学会秋の学会」を開催し関係研究者・実務者の利便を図った。5.ネイマン・スコット型の集中点過程モデルの推定とモデル比較の実用化を図った(以下の「その他の成果発表」を参照)。
単一微粒子の光共鳴ダイナミック分光計測法の開発

有機ナノクリスタル、半導体超微粒子、高分子凝集体、ミセル等の微粒子は、サイズ、モルフォロジー、構造の違いによって一個一個の機能・物性に個性があり、微粒子の光ダイナミクスを正確に解明するためには単一微粒子を分光計側することが要求されているが、微粒子一個の蛍光や吸収は極めて微弱なため、従来の顕微分光手法では極限られた物質系を除いて多数の微粒子集団の平均情報しか解析されていない。本研究では、単一微粒子の内部、特に表面・界面層で起こる光物理・光化学現象を高感度・高精度に計測することを目的とし、微粒子を光共振器として利用した全く新しいダイナミック分光計測法を開発した。本手法は、微粒子に色素をドープしてポンプし発光させると、表面波が発生し微粒子の周りを光がぐるぐると回りだして共鳴する微小球共振現象を利用したものである。これは一種のイントラキャビティー効果であり、発振強度の減少量から微粒子内部、特に共振器を形成する微粒子界面近傍における吸収を高感度に計測することができる。さらに、微小球共鳴によりピコ秒パルス発振が実現でき、このパルス光を利用すれば微粒子内の超高速現象をピコ秒の時間スケールで観測することが可能である。本研究を展開する中で、さらに、高いQ値の球形微粒子共振器の中で量子電気力学効果により自然放出のレートが数十倍も増強する現象を観測することに成功した。また、微小球における2種類の分子間のエネルギー移動ダイナミクスについても観測を行った結果、双極子・双極子相互作用によるエネルギー移動の効率がバルクにおける観測値に比べて30倍以上高くなることを見出した。微粒子に特徴的な光共鳴現象を用いて微粒子の分光測定を行う研究は世界的にも例がなく、全く新しいアイデアに基づくものであり、微粒子の光物理・光化学現象を解明してダイナミクスを制御することが可能になった。本研究では単一微粒子の内部、特に表面・界面層で起こる光物理・光化学現象を高感度・高精度に計測することを目的とし、微粒子を光共振器として利用した全く新しいダイナミック分光計測法を開発している。1.微粒子界面層のダイナミック分光法の理論的解析微粒子における光共鳴現象はフォトニッククリスタル等の光閉じ込め現象と同様なメカニズムによるものであるが、共鳴現象の時間・空間特性を理論的に解析することは複雑であり、コンピュータを利用した数値解析手法が不可欠である。まず、波動理論に基づいて微粒子の粒径、屈折率、吸収係数、物質の濃度などをパラメータとして微粒子の内部および界面近傍の電場分布を計算するとともに、共振波長やQ値を解析した。共鳴電場と微粒子内の分子との相互作用についてシンプルな系を仮定してシミュレーションした。解析結果から微粒子の動的分光計測に最適な光学系や実験条件を求めると共に、時間分解能や計測精度・感度について検討した上で、単一微粒子の時間分解分光計測法を開発し実験システムを設計した。2.微粒子界面層の高感度分光システムの試作半導体励起パルスレーザーからの発振ポンプ光と被測定分子の励起光を調整光学系を通して光学顕微鏡に導き、微粒子に照射する装置を設計に基づいて作製した。また微粒子からの発光は、現有のピンホール、スループットの高い分光器およびマルチチャンネル検出器によりスペクトル測定を行なった。蛍光の測定には時間相関単一光子検出装置を試作し、高感度にスペクトルおよび時間分解過渡波形を観測した。さらに、現有のCW YAGレーザーを顕微鏡に装着してレーザートラッピング法により微粒子を捕捉・操作する単一微粒子の分光測定システムを試作した。

有機ナノクリスタル、半導体超微粒子、高分子凝集体、ミセル等の微粒子は、サイズ、モルフォロジー、構造の違いによって一個一個の機能・物性に個性があり、微粒子の光ダイナミクスを正確に解明するためには単一微粒子を分光計測することが要求されているが、微粒子一個の蛍光や吸収は極めて微弱なため、従来の顕微分光手法では極限られた物質系を除いて多数の微粒子集団の平均情報しか解析されていない。本研究では、単一微粒子の内部、特に表面・界面層で起こる光物理・光化学現象を高感度・高精度に計測することを目的とし、微粒子を光共振器として利用した全く新しいダイナミック分光計測法を開発している。本年度は、半導体励起パルスレーザーからの発振ポンプ光と被測定分子の励起光を調整光学系を通して光学顕微鏡に導き、微粒子に照射する装置を設計に基づいて作製した。また、微粒子からの発光は、現有のピンホール、スループットの高い分光器およびマルチチャンネル検出器によりスペクトル測定を行った。蛍光の測定には時間相関単一光子検出装置を試作し、高感度にスペクトルおよび時間分解過渡波形を観測した。さらに、現有のCW YAGレーザーを顕微鏡に装着してレーザートラッピング法により微粒子を補足・操作する単一微粒子の分光測定システムを試作した。また、開発したシステムを用いて、粒径や屈折率の既知な高分子ラテックスに色素をドープした試料のスペクトル測定を行ない、共振ピークの波長や強度を解析して理論と比較し考察した。また、パルス光励起で微粒子内に過渡吸収を誘起するとともに、時間遅延させた高強度のパルスポンプ光により微粒子にレーザー発振を誘起し、吸収によって抑制された発振光強度から過渡吸収の時間変化を高感度・高時間分解能で追跡する手法を開発した。有機ナノクリスタル、半導体超微粒子、高分子凝集体、ミセル等の微粒子は、サイズ、モルフォロジー、構造の違いによって一個一個の機能・物性に個性があり、微粒子の光ダイナミクスを正確に解明するためには単一微粒子を分光計側することが要求されているが、微粒子一個の蛍光や吸収は極めて微弱なため、従来の顕微分光手法では極限られた物質系を除いて多数の微粒子集団の平均情報しか解析されていない。本研究では、単一微粒子の内部、特に表面・界面層で起こる光物理・光化学現象を高感度・高精度に計測することを目的とし、微粒子を光共振器として利用した全く新しいダイナミック分光計測法を開発した。本年度は、昨年度試作したシステムを用いて、粒径や屈折率の既知な高分子ラテックスに色素をドープした試料のスペクトル測定を行ない共振ピークの波長や強度を解析して理論と比較し考察した。ポンプ光による微粒子界面層の屈折率変化についても、高分解スペクトル測定から高精度に解析した。さらに、レーザートラッピング法により微粒子と他の物質との相対的な位置を制御して、エネルギー移動などの物理化学的相互作用による種々の現象を高空間分解能で観測した。
超高速フォトニック・ネットワークの構成方式に関する研究

本研究では、光デバイスを用いた大規模フォトニック・スイッチを用いた超高速オプティカル・ネットワーク構成方式の確立を目指した。先ず、光クロスコネクト・スイッチとして再帰構造型多段結合型フォトニック・スイッチ方式やルーティング制御方式を考案し、自己完結型ルーティングが可能で大規模化に適していることを明らかにした。次に、多段結合網光スイッチにおけるクロストークの起こらない3次元実装方式について提案し、接続要求を多数の多段結合網スイッチレイヤへ割り当てる有効な方式によりノンブロック性能を向上できることを示した。その際に、従来の割り当て方式では各レイヤでの接続要求の負荷が集中する問題を明らかにした。各レイヤに接続要求数から求めた負荷分布指標を新たに考案し、負荷を分散できる割り当て方式を提案し、詳細なシミュレーション実験により従来法に比べ負荷分布でき、より少ないブロック率で大規模スイッチを構成できることを示した。更に、大規模フォトニック・トワークにおけるスイッチ故障やファイバー切断に対する故障回復方式やルーティングに関す検討を行った。故障回復方式では、従来の受動的経路確保に替わって能動的故障回復方式を考案するとともに、代替経路の重なりによる影響を解析的に求める数学モデルを提案し、情報が開示されているWDMネットワークである米国NSFネットやカナダ、イタリアのバックボーン・ネットワーク上での故障回復方式について詳細な性能評価を行った。その結果、能動的故障回復方式では従来法より高速に故障回復が可能であること、解析モデルと実験結果の比較から4次程度の代替経路重なり影響を考慮すれば性能を予測できることを明らかにした。近年のIPネットワーク性能は、飛躍的な高速・広帯域化を実現したが刻一刻と増大する膨大な通信要求量のため電子的スイッチによるパケット処理の限界が見えてきており次世代高速ネットワークの実現が望まれている。本研究では光デバイスを用いた大規模フォトニック・スイッチ構成方式や光バースト信号によるオプティカル・バースト・スイッチ(OBS)とそれを用いた超高速オプティカル・ネットワーク構成方式の確立を目指している。今年度は、光クロスコネクト・スイッチとして再帰構造型多段結合型フォトニック・スイッチ方式やルーティング制御方式を含めた大規模フォトニック・ネットワークについて研究を行ってきた。その結果、RN再帰構造型多段結合型フォトニック・スイッチ方式はセルフルーティングが可能で大規模化に適しているが、大規模化によるスイッチ部分でのクロストークの問題があることが分かった。そこで、大規模化を考えたバンヤン再帰構造型多段結合型スイッチ方式を考案し、その構成方式の詳細な解析モデルを提案しシミュレーションと理論解析によって有効性を明らかにした。また、RN再帰構造型多段結合型フォトニック・スイッチ方式の大規模化について検討し、一般化再帰構造型多段結合型GRN(Generalized RN)への拡張を行い、性能解析などの理論的な検討を行った。その結果、大規模化に伴う問題であるスイッチ損失やクロストークは他のスィッチネットワークより小さく出来ること、スイッチ分散制御および実装方式が容易であることを示した。更に、スイッチ段数によるブロック率とスイッチ損失の性能解析を行い、複数の多段結合型フォトニック・スイッチ方式を3次元構造化することによりでクロストークフリーになることを明らかにした。近年、光デバイスを用いた大規模フォトニック・スイッチ構成方式やオプティカル・バースト・スイッチを用いた超高速光ネットワークが注目されている。本研究では超高速フォトニック・ネットワークにおける大規模フォトニック・スイッチ構成方式を提案し、実用化のためのシングルホップ通信やマルチキャスト通信などにおけるルーティング、波長割当方式、ブロッキングの少ない高性能ネットワーク構成方式を考案し、その有効性について詳細に検討してきた。その結果、クロストークフリー・ワイドセンス・ノンブロック方式を考案し、その多段結合スイッチを3次元実装することによりクロストークの無い大規模光スイッチ方式が実現できること、また非常に小さいブロック率を設定すれば3次元実装方式のハードウェアコストを少なくできることを見出した。次に、光クロスコネクトOXC用の再帰構造型多段結合型フォトニック・スイッチ方式の提案を行い、ルーティング制御方式を含めた大規模フォトニック・スイッチ構成方式の性能評価により、その有効性を明らかにした。

更に、光バースト信号による大容量情報転送が可能なハイブリッド型光バーストスイッチ方式を考案し、従来の欠点であったオーバヘッドを軽減できるなどの利点を見出した。最後に、フォトニック・ネットワークにおけるファイバー切断、ノード故障などの故障回避技術ならびに故障回復(リストレーション技術)方式を詳細に検討し、高性能なアクティブ・リストレーション方式を考案した。アクティブ・リストレーション方式をノード情報が開示されているWDMネットワークである米国NSFネットやカナダ、イタリアのバックボーン・ネットワークに適用し、そのサバイバル性能に関する評価を行った。その結果、本アクティブ・リストレーション方式によるネットワークのサーバイバル性能を向上できることを明らかにした。本研究では超高速フォトニック・ネットワークにおける大規模フォトニック・スイッチ構成方式を提案し、超高速クロストークフリー・ワイドセンス・ノンブロック多段結合網スイッチの3次元実装方式のハードウェア化ならびに光クロスコネクトOXC用の再帰構造型多段結合型フォトニック・スイッチ方式に関する研究を行ってきた。3次元実装方式については、接続要求を多数の多段結合網スイッチレイヤへ割り当てる方式によりノンブロック性能が異なることを示した。その際に、従来の割り当て方式では各レイヤでの接続要求の負荷が集中する問題を明らかにした。各レイヤに接続要求数から求めた負荷分布指標を新たに考案し、負荷を分散できる割り当て方式を提案し、詳細なシミュレーション実験により従来法に比べ負荷分布でき、より少ないブロック率で大規模スイッチを構成できることを示した。また、光スイッチにおけるマルチキャスト可能なネットワークについて、f-castに制限した場合のスイッチ性能解析モデルを考案し、理論性能限界を初めて求めた。次に、大規模フォトニック・トワークにおけるスイッチ故障やファイバー切断に対する故障回復方式(リストレーション)やルーティングに関す検討を行った。故障回復方式では、従来の受動的経路確保に替わってアクティブ・リストレーション(能動的故障回復)方式を考案するとともに、代替経路の重なりによる影響を解析的に求める数学モデルを提案し、情報が開示されているWDMネットワークである米国NSFネットやカナダ、イタリアのバックボーン・ネットワーク上での故障回復方式について詳細な性能評価を行った。その結果、能動的故障回復方式では従来法より高速に故障回復が可能であること、解析モデルと実験結果の比較から4次程度の代替経路重なり影響を考慮すれば性能を予測できることを明らかにした。
日本、中国、韓国におけるバリアフリー環境とユーザー参加の推進・評価に関する研究

本研究は、日本、中国、韓国におけるバリアフリー環境の到達点に対してユーザー参加がどのように実現し、その推進力となってきたか、またそれらをユーザー自身がどう評価しバリアフリーの発展に資すると捉えてきたかについて、日中韓の3カ国において研究者、障害者、行政担当者等の現地調査を踏まえて考察するものである。2018年度は、研究の初年度として、1海外では韓国での現地調査を実施した。また2国内では研究代表者が参加する北区、練馬区、渋谷区でのバリアフリー基本構想協議会での障害者参加と政策関与、成果への当事者評価等について現状を把握した。さらに3国内の当事者団体として障害者インターナショナル(DPI)日本会議のメンバーとの法制度等に関する意見交換を実施した。1では、2018年6月及び2019年3月に韓国障害開発院、ソウル市九老区、東大門区を訪問し、韓国バリアフリー法に規定された障害者団体によるバリアフリー適合検査の実施状況をヒアリングした。2北区及び渋谷区ではバリアフリー基本構想協議会、同区民部会のワークショップに参加する中で、障害者が政策決定や計画プロセスにどう関与し行動しているかについて計6回程度の現状確認調査を行い、協議会における意見交換の際の記録を分析している途中である。これら行政機関での発言状況を見ていると、肢体障害者以外の知的障害者等の発言が多く、物的バリアフリー環境のみではなく、ソフト面でのバリアフリー環境づくり(差別解消、合理的配慮)に関心が移行していることが判明した。行政対応も協議会での発言を見る限り丁寧な応対がなされていることがわかった。3以上、12と並行して国内の有力な障害者団体であるDPI日本会議のバリアフリー部会メンバーとの意見交換を行っている。以上の3点は2019年度の研究活動にも継続する予定である。エフォートとしては一定の時間を想定していたが、海外機関の研究協力者の研究機関(大学)の異動や学内他の研究業務との調整が難航し、やや遅れている。しかし乍ら相互に関連する研究領域もあり、研究計画上では大きな問題は生じないと思われる。上記進捗状況でも示した通り研究の進捗はやや遅れてはいるが、2019年度では、2018年度に実施した韓国ソウルに加えて中国北京市での現地調査を実施する。併せてバリアフリー基本構想で実現している国内のモデル的バリアフリー環境形成事例における当事者参加の実態と評価を行っていく予定である。また、地方公共団体の代表事例として、北区、渋谷区、明石市等で障害者参加の実態を調査する他、2019年度内に国土交通省が開催するバリアフリー事業評価検討会に参加し、全国的な障害者参加の動向を把握する。研究が順調に進展すれば当初予定通り2020年2月頃に日中韓公開セミナーを実施する。【理由】

学内助成研究のエフォート増加や海外研究協力者の研究機関異動等により、当初予定していた国内外の調査研究が遅滞した。特に海外旅費使用が達成されなかった。しかし乍ら学内助成研究である「オリパラ研究助成」も本研究と多くの関連性があり、学内研究助成を履行しながら本研究に関わる十分な情報共有が効果的にできている。例えば、科研費用負担を伴わなかったが、国内自治体の北区、渋谷区ではバリアフリー基本構想業務に参画しながら障害者参加の実態について把握し、都内に本部を置くDPI日本会議、日本身体障害者連合会等との意見交換を実施した。【使用計画】2019年度では海外研究協力者の協力を得ながら中国北京市での障害者団体調査、韓国ソウル市行政区など積極的に当事者参加を推進する自治体への当事者参加調査を予定している。国内では渋谷区、北区に加え大田区、明石市など複数の市町での訪問調査を予定している。2020年2月頃には東洋大学での日中韓とのセミナーを開催する予定である。以上から2018年で実施できなかった研究計画を当初通り遂行できると考える。
妊婦の「低体重(やせ)」が乳幼児の発達に与える影響とその予防

産科病院に通院・出産した妊婦およびその児を対象に前向きコホート研究を行った.児の出生時の頭の不均衡な大きさに着目し,発達(粗大運動・微細運動・視覚受容・受容言語・表出言語)との関連を検討した。その結果,出生時の頭の大きさの不均衡さ(頭囲÷体重)は表出言語の発達に負の作用を与えることと,不均衡に頭部のサイズが大きい(頭囲÷体重の値が>1SD)児は,24ヶ月の時点での粗大運動と言語表出の発達が有意に遅れることが確認できた。さらに不均衡に頭部のサイズが大きい児は,妊娠前にやせていた(BMI<18.5)母親から生まれる可能性が,それ以外の母親より2.5倍多いことが明らかになった.本研究は、多目的出生コホート研究Hamamatsu Birth Cohort (HBC) Studyにエントリーした妊婦の妊娠前BMI、ならびに、妊娠期間中の体重増加量を説明変数とし、04歳までに採取された、児の身体発育(体重、身長、頭囲)と発達(粗大運動・微細運動・視覚受容・受容言語・言語表出の5つの発達指標値)との関連性を明らかにし、その結果をもとに「妊婦の低体重(やせ)に対する啓発パンフレット」を作成することを目指すものである。現在の研究の進行状況であるが、測定に関しては、HBCにエントリーした32ヶ月齢までの1258名の観察による発達評価と、その母親への聴き取り調査が終わっている。また、それ以降の39,49ヶ月齢の測定に関しても随時行っている。結果のデータ入力作業に関しては、24ヵ月までは1258名の追跡データの入力が終了した。データ解析については、(1)「低体重(やせ)傾向」と新生児期の身体発達指標など、1時点のみで測定する予後指標と、(2)乳幼児の粗大運動・微細運動・視覚受容・受容言語・言語表出の5つの発達指標、身体発達、など、複数時点で測定する予後指標との2つの統計学解析を予定していた。(1)に関しては、統計解析を実施する前の予後指標に影響を与える因子の検討を行った。(2)に関しては、「低体重(やせ)傾向」を1妊娠前BMIおよび2妊娠中の体重増加量を説明変数として、生後1,4,6,10,14,18,24ヵ月の乳幼児の粗大運動・微細運動・視覚受容・受容言語・言語表出の5つの発達指標、身体発達、などを用いて統計解析を行ってきたが、現在のところ統計的な有意差を示す結果は得られていない。このため、現在は、5つの発達指標のオリジナルデータをt-scoreに変換し、それを用いて解析を実施ためのデータ変換作業を実施している。本研究は、多目的出生コホート研究Hamamatsu Birth Cohort (HBC) Studyにエントリーした妊婦のBMI、ならびに、妊娠期間中の体重増加量を説明変数とし、04歳までに採取された、児の身体発育(体重、身長、頭囲)と発達(粗大運動・微細運動・視覚受容・受容言語・言語表出)の5つの発達指標値との関連を明らかにし、その結果をもとに「妊婦の低体重(やせ)」に関する啓発パンフレットを作成することを目指すものである。平成27年度の研究の進行状況であるが、測定に関しては、平成26年度に引き続き、40ヶ月以降の測定と、結果のデータ入力を実施した。データ解析に関しては、平成26年度の結果を踏まえ、妊婦とその子どもの発達との関係を直接統計解析せず、1.妊婦とその子どもの出生時の身体発育との関連、2.出生時の子どもの身体発育と5つの発達指標との関連、の2つに分割し、それぞれ統計的解析を実施した。2の解析では、目的変数を1・4・6・10・14・18・24ヶ月の粗大運動、微細運動、視覚受容、受容言語、言語表出の5つの発達指標の素点ではなく、T-scoreを用いた。説明変数には、出生時の身体発達を5つの指標(体重のみ、身長のみ、頭囲のみ、頭囲÷体重、頭囲÷身長)に設定して統計解析を行った。その結果、体重、身長、頭囲の発育と発達との間には正の相関の傾向があり、頭囲÷体重の値と発達との間には負の相関の傾向があることがわかった。また、頭囲÷体重の値が>1SDの群(不均衡に頭部のサイズが大きい群)とそれ以外の群の2群で5つの発達との関連を調べた結果、前者の群は後者の群と比較して発達が遅れる傾向にあることがわかった。さらに1においては妊婦の出産直前のBMIの値と「頭囲÷体重」との値とが関連傾向にあることはわかった。しかし、これについてはさらなる検討の必要があると考えている。測定、データ入力に関しては順調に進んでいる。データの解析については、目的変数に5領域の素点ではなく、T-scoreを用いた。またそれに加え、解析手順を(1)妊婦とその子どもの出生時の身体発育との関連と、(2)出生時の子どもの身体発育と5つの発達指標との関連の2つに分けて実施した.

このことにより,「頭囲÷体重」で示す頭部のサイズの不均衡さを示す指標が,子どもの生後24ヵ月までの発達との間に関連性があることがわかった.(1)については、妊婦の出産直前のBMIの値と「頭囲÷体重」との値とが関連する傾向にあることまではわかった.しかし、胎児の成長に影響を与えるといわれている、喫煙、アルコール摂取等の交絡因子との関連まで考慮に入れていなかったため、BNMIと子どもの成長の関係を明確に示すためには、それらの因子も考慮に入れて解析を実施する必要があると考えている。また、出生直前のBMIだけでなく、妊娠中の体重増加等との関連についての検討も行ったが、それらについては関連性が見いだされていない。したがって、さらなる解析を実施していく必要があると考えている。本研究は,多目的出生コホート研究Hamamatsu Birth Cohort (HBC) Studyにエントリーした妊婦のBMI,ならびに,妊娠期間中の体重増加量を説明変数とし,04歳までに採取された,児の身体発育(体重,身長,頭囲)状態と発達(粗大運動・微細運動・視覚受容・受容言語・言語表出)の5つの発達指標値との関連を明らかにし,その結果をもとに「妊婦の低体重(やせ)」に関する啓発パンフレットを作成することを目指すものである.平成28年度の研究の進行状況であるが,測定に関しては,平成27年度に引き続き,40ヶ月以降の測定と,結果のデータ入力を実施した.研究成果については,平成27年度に明らかになった「出生時に頭囲÷体重の値が>1SD(不均衡に頭部のサイズが大きい)」の群は,「それ以外」の群と比較して,24ヶ月までの粗大運動,受容言語,言語表出の3つの領域の発達が有意に遅れるという結果をJournal of Brain Scienceに投稿し掲載された.また,この結果は月齢を24ヶ月から32ヶ月まで延長しても変わらないことがわかった.他にも発達の遅れを予測できる頭部のサイズの不均衡さを示す指標が,説明変数として存在するかを検討するために,出生時の「(頭囲の3乗)÷体重」,「(頭囲の3乗)÷身長」等も加えて検討を行った.その結果,出生時に「(頭囲の3乗)÷体重の値が>1SD」の群は,「それ以外」の群と比較して表出言語の発達が有意に遅れることがわかった.妊婦の出産直前のBMI値や妊娠中の体重増加率と「その子どもの出生時の頭囲÷体重」との関連については,胎児の成長に影響を与える他の交絡因子を考慮に入れながら統計解析を続けているが,統計的に意味のある結果はでていない.また妊婦向けの「やせ」に関する啓発パンフレットの作成についても未完成の状態である.測定,データ入力に関しては順調に進んでいる.平成27年度に明らかになった,出生時の子どもの身体発育状態と24ヶ月までの5つの発達指標との関連に関する結果については,論文として発表することができた.また発達指標の月齢を24ヶ月から32ヶ月までに延長しても同様の結果が出ることがわかった.さらに,他にも発達の遅れを予測できる頭部のサイズの不均衡さを示す指標が,説明変数として存在するかを検討するために,説明変数に出生時の「(頭囲の3乗)÷体重」,「(頭囲の3乗)÷身長」等も加えて検討を行った.その結果,「(頭囲の3乗)÷体重」の値が>1SD」の群は,「それ以外」の群と比較して表出言語の発達が有意に遅れることがわかった.また,妊婦の出産直前のBMIや妊娠中の体重増加率と「その子どもの出生時の頭囲÷体重」との関連については,胎児の成長に影響を与える他の交絡因子を考慮に入れられる統計手法に変更して検討を続けている.妊婦向けの「やせ」に関する啓発パンフレットについては,パンフレット原案の作成に向けて準備を開始した.しかし,平成28年度は,所属大学が変わったことで解析に使用してきた前職場のパソコンや統計ソフトの継続利用ができなくなったこと.またそれらの新規購入等で研究環境の整備に時間を要してしまったこと.さらに,新大学での授業準備,付属病院での臨床,委員会活動,事務手続き等に順応するのに時間がかかってしまったこと等、が原因となり研究活動に時間を割くことができなかった.このため研究計画通りに進んでいないのが現状である.
多日照地域の温室の省エネルギー化と作物生育の向上に資する太陽電池ブラインドの開発

温室栽培の環境制御で消費される地下資源由来のエネルギーを減じて、再生可能エネルギーの割合を増やし、尚且つ作物の収量と品質を向上させることを大きな目的としている。そのために、温室が存在する場所で得られる太陽光エネルギーを太陽電池で電力に変換し、その電力で温室の環境制御設備を運転する独立電源システムを開発している。研究期間内では、多日照地域において、強すぎる日射による葉焼けなどの作物へのダメージを回避するために施される温室の遮光を、シースルー太陽電池製のブラインドシステムで実現するための研究を実施している。そのブラインドシステムは、システムの自己消費を賄うための十分な量の電気エネルギーを生産しつつ、日射強度に応じて遮光率を自律的に変化させることができる。天候や季節に応じた自律的な光強度管理によって、作物の生育と品質を向上させることを目指している。試作中のプロトタイプブラインドシステムをガラス温室に装着して試験した。屋外の日射強度が閾値(0.5 kW m-2)を超えると、モーターがシースルー太陽電池ブラインドを温室屋根面と平行位置まで回転させて、30%程度遮光しつつ発電した。屋外の日射強度が低下し、閾値を下回ると、モーターが反転して、屋根面と垂直の角度でブラインドを停止させて温室内への日射の取り込み量を増やした。この動作を日射強度に応じて自律的に繰り返させることができた。ブラインド回転の日射閾値を500、700、900 W m-2とすれば、温室内に届く日射エネルギーは、それぞれ屋外の59、65、73%となることが見積もられた。温室におけるプロトタイプの実証実験の経過を学術誌で発表した。その後もブラインドの自律運転を継続させている。さらに、本研究の背景を整理した結果を取り纏めて総説として投稿した。温室の屋根で機能させることを目指し、多数の微粒子状単結晶太陽電池を疎らに埋め込んだシースルー太陽電池をブラインド材とする遮光制御システムを開発している。そのブラインドシステムは、独立電源とするために十分な量の電気エネルギーを生産しつつ、日射強度に応じて遮光率を自律的に変化させることができる。天候や季節に応じた自律的な光強度管理によって、作物の生育と品質の向上が見込まれる。独立電源型のブラインドシステム制御回路に,屋外の日射強度に比例して変化する日射センサーの電圧出力を入力した。屋外の日射強度が閾値を超えると、モーターがブラインドを温室屋根面と平行位置まで回転させて、30%程度遮光しつつ発電した。日射強度が低下し、閾値を下回ると、モーターが反転して、屋根面と垂直の角度でブラインドを停止させて日射の取り込み量を増やした。この動作が日射強度に応じて自律的に繰り返された。雲の状態によっては、1日に1回から数十回のブラインド動作が毎日繰り返されたが、システムが停止することもなく、エネルギー的にも機構的にも安定してメンテナンスフリーで動作し続けた。温室での実証試験では、ほぼ一年間に渡り、自律運転し、尚且つ余剰の電気エネルギーが発生することを確認した。この太陽電池ブラインドを温室屋根に敷き詰めたと仮定し、回転閾値を500、700、900 W m-2とすれば、温室内に届く日射エネルギーは、それぞれ屋外の59、65、73%となることが見積もられた。得られた成果を学術誌で発表した。その後も自律運転を継続させて、データを蓄積している。さらに、本研究の背景を整理した結果を総説として投稿した。以上の研究実績は、ほぼ申請書作成時点の計画通りである。太陽電池ブラインドシステムを連続運転させ、エネルギー収支が正で推移することと機構の信頼性を確認する。エネルギー収支および温室内外日射のデータを解析する。これにより、日射閾値を数段階に設定したときのエネルギー収支と温室内の光環境を定量化する。並行して、ブラインドによって動的に制御された光環境下で、キュウリなどの作物の実生を栽培して、日射制御の効果を検証する。実生を用いる理由は、子葉の展開角度や胚軸伸長などの光応答が、ブラインドの光強度調節機能の有無によって強く影響を受けることが想定できること、一週間程度のサイクルで繰り返し実験が可能であること、ならびに同一条件で多数の個体をサンプルとして統計評価を可能とすること、による。実規模温室内で作物の応答を研究するためには、ブラインドを構成する太陽電池の数がまだ少ない。その理由は、この特殊な太陽電池が高価であり、容易には大面積の屋根面をカバーする程の枚数に増やすことができないためである。そこでまず、室内の培養器内で人工光源を用いて、1枚の太陽電池の遮光が作物に及ぼす影響を研究する。このことを2年目の研究の中心とする。より具体的には、培養器内に超高輝度LEDを配備して、真夏の正午付近の屋外における光合成有効光量子束密度に相当する2000 micro-mol m-2 s-1を超える光を放射させる。この光環境で育てた実生の光応答と、太陽電池ブラインドを光源と植物の間に設置して強光を緩和した光環境下で育てた実生の光応答を光形態形成と生長速度の観点から比較する。一定のデータがまとまり次第、論文を執筆して投稿する。

研究期間内では、多日照地域において、強すぎる日射による葉焼けなどの作物へのダメージを回避するために施される温室の遮光を、シースルー太陽電池製のブラインドシステムで実現するための研究を実施している。そのブラインドシステムは、システムの自己消費を賄うための十分な量の電気エネルギーを生産しつつ、日射強度に応じて遮光率を自律的に変化させることができる。天候や季節に応じた自律的な光強度管理によって、作物の生育と品質を向上させることを目指している。試作中のプロトタイプブラインドシステムをガラス温室に装着して試験した。屋外の日射強度が閾値(0.5 kW m-2)を超えると、モーターがシースルー太陽電池ブラインドを温室屋根面と平行位置まで回転させて、30%程度遮光しつつ発電した。屋外の日射強度が低下し、閾値を下回ると、モーターが反転して、屋根面と垂直の角度でブラインドを停止させて温室内への日射の取り込み量を増やした。この動作を日射強度に応じて自律的に繰り返させることができた。ブラインド回転の日射閾値を500、700、900 W m-2とすれば、温室内に届く日射エネルギーは、それぞれ屋外の59、65、73%となることが見積もられた。温室におけるプロトタイプの実証実験の経過を学術誌で発表した。その後もブラインドの自律運転を継続させている。さらに、本研究の背景を整理した結果を取り纏めて総説として投稿した。温室の屋根で機能させることを目指し、多数の微粒子状単結晶太陽電池を疎らに埋め込んだシースルー太陽電池をブラインド材とする遮光制御システムを開発している。そのブラインドシステムは、独立電源とするために十分な量の電気エネルギーを生産しつつ、日射強度に応じて遮光率を自律的に変化させることができる。天候や季節に応じた自律的な光強度管理によって、作物の生育と品質の向上が見込まれる。独立電源型のブラインドシステム制御回路に,屋外の日射強度に比例して変化する日射センサーの電圧出力を入力した。屋外の日射強度が閾値を超えると、モーターがブラインドを温室屋根面と平行位置まで回転させて、30%程度遮光しつつ発電した。日射強度が低下し、閾値を下回ると、モーターが反転して、屋根面と垂直の角度でブラインドを停止させて日射の取り込み量を増やした。この動作が日射強度に応じて自律的に繰り返された。雲の状態によっては、1日に1回から数十回のブラインド動作が毎日繰り返されたが、システムが停止することもなく、エネルギー的にも機構的にも安定してメンテナンスフリーで動作し続けた。温室での実証試験では、ほぼ一年間に渡り、自律運転し、尚且つ余剰の電気エネルギーが発生することを確認した。この太陽電池ブラインドを温室屋根に敷き詰めたと仮定し、回転閾値を500、700、900 W m-2とすれば、温室内に届く日射エネルギーは、それぞれ屋外の59、65、73%となることが見積もられた。得られた成果を学術誌で発表した。その後も自律運転を継続させて、データを蓄積している。さらに、本研究の背景を整理した結果を総説として投稿した。以上の研究実績は、ほぼ申請書作成時点の計画通りである。
巨大ガス惑星とスーパーアースの内部進化過程の解明に向けた超高圧水素流体の反応実験

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
越境大気汚染が深刻な九州北部地域の樹木の葉に沈着した粒子状物質の継時的変化

本研究では、越境大気汚染が深刻な地域に生育する樹木の葉に沈着した粒子状物質(PM)の量と組成の継時的変化およびその樹種間差異を解明することを目的とした。調査地として越境大気汚染が深刻な長崎県を選定した。2017年においては郊外の山岳地域に生育する常緑針葉樹ヒノキ、2018年においてはヒノキに加えて市街地に生育するクスノキも対象樹種とした。いずれの年、樹種においても葉面PM沈着量は春先に最も高かったが、ヒノキの葉面PM沈着量はクスノキのそれよりも約410倍多かった。調査地とした郊外と市街地周辺のPM2.5濃度に顕著な差は認められなかったことから、PMはクスノキよりもヒノキの葉に沈着しやすく、大気中のPM2.5濃度が同じであっても、ヒノキの方がその影響を受けやすいと考えられた。葉面に沈着したPMには人為起源と考えられるPb、As、VおよびNiが含まれており、いずれも春先にそれらの沈着量が最も多かった。この時期に後方流跡線解析を行った結果、中国大陸から長崎に気塊が輸送されていたことが示された。そして、葉面に沈着したPbの同位体比を調べた結果、中国の石炭や鉛鉱石中のPb同位体比と同じか近い値であった。これらの結果から、中国大陸から長崎への気塊の輸送が顕著な春先において、中国から越境輸送されたPMが長崎の郊外や市街地に生育する樹木の葉に沈着している実態が明らかになった。一方、長崎市内に発生源を持つと考えられるCrの沈着量が夏から秋にかけて両樹種ともに増加したが、Crの全金属元素に占める割合は市街地に生育するクスノキで常に高かった。これらの結果から、長崎の郊外に生育するヒノキと市街地に生育するクスノキはともに、大陸由来と国内由来のPMの両方の影響を受けていることが示されたが、郊外のヒノキは大陸由来、市街地のクスノキは国内由来のPMの影響をより強く受けていると考えられた。本研究では、越境大気汚染が深刻な地域に生育する樹木の葉に沈着した粒子状物質(PM)の量と組成の継時的変化およびその樹種間差異を調べることにより、いつ頃、どのような成分のPMが樹木の葉に沈着して影響を及ぼしうるのか、そしてどの樹種が影響を受けやすいのかを明らかにすることを目的としている。2017年度においては、越境大気汚染が深刻な地域として長崎県を選定し、その郊外の山岳地域に生育する常緑針葉樹ヒノキを対象樹種としてその葉面PM沈着量およびその組成の継時的変化を調べた。その結果、葉面PM沈着量は春先に最も高く、その後減少した。PMの発生源を推定するために葉面に沈着したPMの金属組成を調べた結果、主要元素は土壌などの自然由来と考えられるK、Ca、NaおよびMgであったが、人為起源と考えられるPb、As、VおよびNiも含まれており、いずれも春先にそれらの沈着量が最も多かった。葉面に沈着したPbの同位体比を調べた結果、中国の石炭や鉛鉱石中のPb同位体比と同じか近い値であった。また、ヒノキの葉面におけるPbとZnの沈着量比は、中国で観測されている大気中のPMに含まれるPbとZnの濃度比と近い値であった。さらに、葉面PM沈着量が多かった春先は調査対象地周辺の微小粒子状物質(PM2.5)濃度が高く、その期間の後方流跡線解析を行った結果、中国大陸から長崎に気塊が輸送されていたことが明らかになった。これらの結果から、偏西風によって中国大陸から長崎への気塊の輸送が顕著な春先において、中国から越境輸送されたPMが長崎の山岳地域に生育するヒノキの葉に沈着している実態を明らかにすることができた。現在、これらの成果を論文としてまとめてSCIE掲載誌(Journal of Agricultural Meteorology)に投稿し、Major revisionの査読結果を受け、改訂中である。2017度に長崎の山岳地域に生育する常緑針葉樹ヒノキの葉に沈着した粒子状物質(PM)量と組成を継時的に測定することにより、春先にPMが葉面に沈着しやすく、それらは中国大陸から越境輸送されてきたことが示された。この成果を原著論文として取りまとめて学術誌に投稿中という点を考慮すると、進捗状況としては概ね順調であると考えられる。しかし、本研究の目的の一つとして、PMの葉面沈着量の樹種間差異を明らかにすることがある。2017年度はヒノキのみを研究対象としていたことから、この点においての進捗状況は思わしくない。また、調査対象地周辺の微小粒子状物質(PM2.5)濃度のデータは、2017年度においては長崎県が常時測定して公表しているデータを利用したが、本研究計画ではこれを独自に測定する予定にしている。これらの点を考慮すると、進捗状況としては(3)やや遅れている、の区分に相当すると考えている。