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家庭裁判所の「後見性」に関する研究-婚姻家族の自律と関係再構築への機能-

本研究は、婚姻家族の紛争の円滑な解決の鍵となる家庭裁判所の「後見性」に焦点をあて、人事訴訟法によって導入された、離婚をはじめとする人事訴訟の家庭裁判所への移管、自庁処理制度による調停と訴訟の連携という手続き上の改正を実効性あるものとするために必要な法の整備について考察するものである。2003年の人事訴訟法による改革では、従来から家庭裁判所に備わっている審判・調停や家庭裁判所調査官制度を念頭に置いた後見的機能を前提とし、手続面において、人事訴訟でのその活用を可能とすることをねらいとしていた。しかし、かつては「社会的良識」を反映した家庭裁判所の運用が、離婚や子の監護等の家庭内の紛争への健全な解決策提示のために第一義的に有効であったとしても、価値観が多様化し、専門的法律知識を含めた情報収集手段の発達した現代において、人間関係調整的側面での後見的機能にのみ円滑な解決を期待することには限界があることが、近年特に、家事調停実務の現場でも認識されている。本研究は、わが国でのこのような問題解決の手がかりとして、アメリカとドイツの家事事件処理における「後見性」につき検討するものである。アメリカでは、1990年代以降、破綻した家族の関係修復のための機関として家庭裁判所が注目されてきた。しかし、一方で、子の最善の利益を実現するための最終的判断者として、国家の介入を必要視する考え方も根強い。他方、ドイツでは、従来から、精緻な実体法、手続法のもとで後見的役割を意図してきた家庭裁判所の機能向上と人的資源の整備をねらいとして、家庭裁判所手続き・非訟事件手続きの改正が予定されている。本研究者は、家庭紛争に対する「後見性」のあり方について示唆に富むアメリカ、ドイツのこれらの動向を引き続き検討し、わが国での問題解決に資したいと考えている。わが国において、家庭裁判所の「後見性」がもっともよく現れると考えられる家事調停に焦点をあて、実務におけるその運用の実態、審判や訴訟に対する位置づけ等につき、東京家庭裁判所、大阪家庭裁判所を中心に調査、研究した。家事調停委員は、法学専門教育を受けたことを任命の必須要件とするものではないが、関係者との面談や聞き取り調査を通じて、上記両家庭裁判所において実施されている調停委員を主体とした各種研究会、講演会が、法的な予備知識を持たない調停委員の研鑽のために大きな役割を果たし、調停スキルの向上と調停事件における当事者の合意形成の妥当性確保のために有意義であるとの印象を得た。平成19年度は、調停委員会を構成する家事審判官の視点から、当事者との関わり方や調停委員との連携、解決案の提示等について検討したいと考えている。比較法研究として、平成18年度は、まずドイツの家庭裁判所における離婚事件・親子事件の処理につき、文献や裁判資料をもとに考察した。ドイツでは、家庭裁判所の裁判官が積極的に指揮権を行使して、当事者やその間の子の実情の把握等を行う状況が見られ、それが、実質的にわが国の調停に近い事件処理を可能にしていると思われる。また、春期休業期間を利用し、アメリカのペンシルバニア大学を拠点として、統一家庭裁判所運動と弁護士によるカウンセリングの技術に関する調査、資料収集を実施した。アメリカでも、家事事件処理に関して裁判官が積極的に活動するが、そこでの役割はドイツとの比較においても格段に広範であり、法律問題にとどまらない生活全体に対する家族再生のコーディネーターといった印象を与える。平成19年度は、両国の法制度、実務上の課題についてさらに検証するとともに、わが国の家庭裁判所の後見的機能のあり方とその実現について、具体的提言を行いたいと考えている。

本研究は、従来わが国において一般的に認識されてきた「社会的良識」の反映に基づく家庭裁判所の後見的機能という概念に関し、ドイツ、アメリカの法制度、裁判所実務、さらにそれらを取り巻く社会的要因の比較究を通じて、新たな視点を導き、当事者の自律的解決に向けて、婚姻家族の解体と関係再構築の過程で家庭裁判所の果たす役割を考察するものである。本年度は、アメリカを中心に、ドイツ、日本の家事調停について研究を進めた。わが国における家事調停では、専門知識を有する弁護士、大学教員とともに、民間の有識者が調停委員として多数活動する。そして、選任の段階で必ずしも法律知識のあることを求められないこれら一般調停委員も、就任後、家庭裁判所内外での研修で親族法、相続法関係の知識を習得し、調停活動に生かす仕組みが各地の裁判所で設けられている。一方、アメリカでは、州によって差異はあるものの、調停が裁判所外の制度として位置づけられ、調停委員の構成もJ.D.や弁護士といった法学専門教育を受けた者が主要な部分をなしている場合が多く見られる。そのため、調停委員の訓練も法律知識の習得ではなく、Mediatorとしてのコミュニケーション能力、当事者のニーズの的確な把握に重点が置かれている。わが国の家事調停に相当する機能は、アメリカのFamily Court Movementからもうかがえるように家庭裁判所の裁判官が中心となり、当事者への積極的な介入を試みている点で特徴的である。この裁判官の調停者的機能は、ドイツの家庭裁判所の特徴としても挙げられるところであるが、いずれの場合も調停者として対応する者が法曹ないしそれに準じる者であることか注目される。これらの知見は、わが国での調停制度の改革にも有益な示唆を含むものといえる。本研究については、これらの成果を踏まえ、一定の提言を公表したいと考えている。
Dblファミリーヌクレオチド交換因子の機能解析

RhoファミリーGTP結合蛋白質に対するグアニンヌクレオチド交換因子(GEF)であるDblファミリー蛋白質は、細胞骨格系の再構成や特異的な遺伝子発現の制御を介して、種々の細胞機能を調節しているが、その分子機構には不明の点が多い。本研究課題では、Dblに注目し、上流からの刺激に応答したRhoファミリーGTP結合蛋白質の活性調節機構を解析した。また、機能や特異性が未知である数種類のDb1ファミリー蛋白質について、生化学的、細胞生物学的解析を行なっている。まず、Db1に関しては、Cdc42の標的分子であるACK-1チロシンキナーゼによりリン酸化され、その結果、RhoA、Racl、Cdc42に対するGEF活性が上昇することが見いだされている。一方ACK-1は、アダプター分子Grb2を介して上皮成長因子レセプター(EGF-R)と会合することが知られているので、EGF-Rの下流でのDblの機能を詳細に検討した。その結果、EGF刺激によって、ACK-1およびDb1のチロシンリン酸化が誘導され、その際、EGF-Rの下流でCdc42、Grb2が関与することが明らかとなった。これに伴って、Dblが活性化され、RhoA、Rac1、Cdc42を介して、アクチン細胞骨格系の再構成が誘導された。以上の結果より、チロシンリン酸化によるDblの活性調節が、EGF-Rの下流で実際に機能していることが強く示唆された。一方、PCR法を用いたクローニングの過程で、Db1の近縁分子には、多くのスプライスバリアントが存在することも明らかとなった。現在、Sec14ドメインやSH3ドメインなど、活性調節に関与すると考えられるドメインの機能を検討している。また、解析を進めている何種類かの分子がHeLa細胞において、Db1とは異なる細胞骨格系の変化を誘導することなどを確認しており、今後その特異的な生理機能を明らかにしていく予定である。
負のフィードバック制御による免疫抑制機構

T細胞活性化に抑制分子として機能すると考えられる4つの分子を介するT細胞制御機構を解析した。抑制性co-receptor受容体のCTLA-4、抑制性アダプターGab2、lipid raftを介した抑制性アダプターCbp/PAG、そして新規抑制性シグナル分子NFAM-1について、T細胞活性化における負の制御を担う機構を解析した。1.抑制分子CTLA-4欠損マウスはリンパ球増殖異常をきたすが、制御性T細胞がCTLA-4を恒常的に高発現することから、抑制性T細胞の抑制活性におけるCTLA-4の関与が示唆されていた。しかしCTLA-4を高発現させたトランスジェニックマウス、及びCTLA-4欠損マウス由来のT細胞の解析から、抑制性T細胞の抑制活性にはCTLA-4は関与していないことが判明した。2.アダプター分子Gab2はサイトカインシグナル伝達では正のシグナル分子として働くが、TCRシグナルでは抑制性アダプターとして働く。In vivoでの機能を解析のためGab2-Tgマウスを作製しTCR-Tgマウスと交配したマウスのT細胞の分化シグナルにおいても抑制機能が判明した。3.CSKに会合してlipid raftに局在するCbp/PAGは、Cbp-Tgマウスの解析から生体内でもT細胞の活性化を抑制する機能を発揮した。また、C末端を介してERMと会合し、lipid raftの動態を制御する結果から、ERMに会合できないCbpを発現するノックインマウスの作製に成功、今後が期待される。4.新規ITAM+分子NFAM-1は、TgマウスではB細胞分化阻害が判明した。In vivoの解析のためにNFAM-1欠損マウスの樹立に成功した。欠損マウスにおけるリンパ球の分化と活性化に大きな変化は観察されないが、膜内に荷電アミノ酸を有しないITAM+分子だけに未知の機能を有していると考えられる。本研究では、T細胞の抑制制御系の解析を目指し、TCR下流の抑制シグナル分子Gab2と抑制co-receptor CTLA-4、及び新たな観点からのNFAM-1、Cbpを介する抑制系の解析を行った。Gab2のin vivoでのT細胞活性の抑制を解析するためにGab2および変異Gab2のトランスジェニックマウスを作製し、TCR-Tgと掛け合わせてT細胞分化を解析した。HY-Tg,OTII-Tgの両者でGab2発現によってポジティブおよびネガティブ選択の両者で抑制が見られ、in vivoでもTCRシグナルを負に制御していることが判明した。抑制性co-receptor CTLA-4のin vivo機能を解析するためにWTおよび細胞内領域を欠損した(TL)CTLA-4-Tgマウスを作製し、解析した。2次応答においてより強い抑制が見られたが、驚いたことに、1次応答で抑制が見られたTL-Tgが、2次応答では抑制が見られなかった。これは記憶細胞応答におけるCTLA-4の要求性の差を反映していると考えられる。また、CTLA-4が重要と考えられている制御T細胞(Treg)の抑制活性におけるCTLA-4の必要性を、欠損マウスとTgマウスを用いて検討した結果、Tregの抑制活性の発現にはCTLA-4は必ずしも必要ない、という結果を得た。また同様に、T細胞のホメオスタティックな増殖にもCTLA-4の有無は関係しない事が判明した。新しく同定したITAM+分子NFAM-1の機能に関しては、TgマウスではB細胞分化を抑制するが、詳細な解析からプレB細胞の段階で分化障害を起こす事が判明した。

今年度は更にNFAM-1ノックアウトマウスの作製、およびモノクローナル抗体の作製に成功したので、これらを用いてより生理的な解析が可能になると思われる。Cbp/PAGを介する制御系の解析に関しては、WTおよび変異Cbp-Tgマウスを作製したので、今後の解析が可能になる。T細胞活性化に抑制分子として機能すると考えられる4つの分子を介するT細胞制御機構を解析した。抑制性co-receptor受容体のCTLA-4、抑制性アダプターGab2、lipid raftを介した抑制性アダプターCbp/PAG、そして新規抑制性シグナル分子NFAM-1について、T細胞活性化における負の制御を担う機構を解析した。1、抑制分子CTLA-4欠損マウスはリンパ球増殖異常をきたすが、制御性T細胞がCTLA-4を恒常的に高発現することから、抑制性T細胞の抑制活性におけるCTLA-4の関与が示唆されていた。しかしCTLA-4を高発現させたトランスジェニックマウス、及びCTLA-4欠損マウス由来のT細胞の解析から、抑制性T細胞の抑制活性にはCTLA-4は関与していないことが判明した。2、アダプター分子Gab2はサイトカインシグナル伝達では正のシグナル分子として働くが、TCRシグナルでは抑制性アダプターとして働く。In vivoでの機能を解析のためGab2-Tgマウスを作製しTCR-Tgマウスと交配したマウスのT細胞の分化シグナルにおいても抑制機能が判明した。3、CSKに会合してlipid raftに局在するCbp/PAGは、Cbp-Tgマウスの解析から生体内でもT細胞の活性化を抑制する機能を発揮した。また、C末端を介してERMと会合し、lipid raftの動態を制御する結果から、ERMに会合できないCbpを発現するノックインマウスの作製に成功、今後が期待される。4、新規ITAM+分子NFAM-1は、TgマウスではB細胞分化阻害が判明した。In vivoの解析のためにNFAM-1欠損マウスの樹立に成功した。欠損マウスにおけるリンパ球の分化と活性化に大きな変化は観察されないが、膜内に荷電アミノ酸を有しないITAM+分子だけに未知の機能を有していると考えられる。
脂肪酸の新しい代謝経路の確立

脂肪酸はトリアシルグリセロールとして脂肪組織に蓄積され、必要に応じて各組織に運搬されて、ミトコンドリアのβ酸化経路およびTCA回路でエネルギー代謝の基質として利用される。ところが、脂肪酸の一部はω酸化経路でも代謝される。脂肪酸ω酸化経路の最初の反応であるω水酸化反応を触媒する脂肪酸ω水酸化酵については、概に著者らがウサギの肝・腎及び肺ミクロソームより精製し、そのcDNAクローニングにも成功している。本研究では、この脂肪酸ω酸化の代謝経路を確立するために、ω水酸化反応に続くω位水酸基の脱水素反応を触媒する酵素系について検討した。ウサギの肝細胞質は、12-ヒドロキシラウリン酸およびエタノールに対して高い脱水素酵素活性を示した。両者の熱安定性を検討すると、エタノール脱水素酵素活性は熱に比較的安定であるのに対して、12-ヒドロキシラウリン酸脱水素酵素活性は著しく不安定であった。このことから、肝細胞質には少なくとも2種類のアルコール脱水素酵素が存在し、その一つはω-ヒドロキシ脂肪酸に特異的な酵素であると予想した。反応生成物はGC-MSにより1,12-Dodecane dioic acidと同定された。肝細胞質より同酵素を精製したところ、SDS-PAGEで51kDa.の単一バンドを示し、二量体で存在することが明らかになった。精製酵素の臭化シアン分解により得られたペプチド断片のアミノ酸配列を決定し、データーベースより検索した結果、ヒト肝のアルデヒドデヒドロゲナーゼと高いホモロジーを示した。同酵素をコードするcDNAの塩基配列をアミノ酸配列より推定し、合成オリゴヌクレオチドをプライマーに用いて、RT-PCRを行い、約500bpのcDNAの断片をクローニングした。これをプロープに用いてウサギ肝cDNAライブラリーより本酵素の完全長cDNAをクローニング途上である。また、絶食下におけるこれらのω-酸化系酵素の動態についても検討を行った。脂肪酸のω酸化経路の生理的意義は未だ曖昧で、その代謝経路も確立しているとは言い難い。本研究はω酸化経路の生理的意義と代謝経路の解明を目指している。ω酸化経路の最初の反応である脂肪酸ω水酸化酵素については、既に著者らが検討し詳細な性質を明らかにしている。平成8年度は、ω-ヒドロキシ脂肪酸脱水素反応および同反応を触媒する酵素系の解明を試みた。(1)12-Hydroxy-dodecanoic acidを基質に用いて、ウサギの種々の組織の細胞質画分のω-ヒドロキシ脂肪酸脱水素酵素活性の分布を検討したところ、肝に最も高い活性が存在し、次いで腎、小腸および肺ににも活性が認められた。さらにラット、マウス、ニワトリの肝細胞質にもウサギと同様の活性が存在し、脂肪酸ω酸化経路が普遍的な代謝経路であることが示唆された。(3)ω-ヒドロキシ脂肪酸脱水素酵素活性が広い基質特異性を持つアルコール脱水素酵素の働きによるものかを検討した。エタノールを基質としてアルコール脱水素酵素の熱安定性を検討すると、比較的安定であるのに対して、ω-ヒドロキシ脂肪酸脱水素酵素活性は熱に対して究めて不安定であった。またアルコール脱水素酵素はCyanamideで全く阻害されないのに対して、ω-ヒドロキシ脂肪酸脱水素酵素活性は、50mMのCyanamideで50%阻害された。これらの結果により肝細胞質には、ω-ヒドロキシ脂肪酸を特異的に脱水素する酵素の存在が強く示唆された。脂肪酸ω酸化経路の最初の反応であるω

水酸化反応を触媒する脂肪酸ω水酸化酵については、概に筆者らがウサギの肝・腎及び肺ミクロソームより精製し、そのcDNAクローニングにも成功している。本研究では、この脂肪酸ω酸化の代謝経路を確立するために、ω水酸化反応に続くω位水酸基の脱水素反応を触媒する酵素系について検討した。ウサギの肝細胞質は、12-ヒドロキシラウリン酸およびエタノールに対して高い脱水素酵素活性を示した。両者の熱安定性を検討すると、エタノール脱水素酵素活性は熱に比較的安定であるのに対して、12-ヒドロキシラウリン酸脱水素酵素活性は著しく不安定であった。このことから、肝細胞質には少なくとも2種類のアルコール脱水素酵素が存在し、その一つはω-ヒドロキシ脂肪酸に特異的な酵素でると予想した。反応生成物はGC-MSにより1,12-Dodecane dioic acidと同定された。肝細胞質より同酵素を精製したところ、SDS-PAGEで51kDa.の単一バンドを示し、二量体で存在することが明らかになった。精製酵素の臭化シアン分解により得られたペプチド断片のアミノ酸配列を決定し、データーベースより検索した結果、ヒト肝のアルデヒドデヒドロゲナーゼと高いホモロジーを示した。同酵素をコードするcDNAの塩基配列をアミノ酸配列より推定し、合成オリゴヌクレオチドをプライマーに用いて、RT-PCRを行い、約500bpのcDNAの断片をクローニングした。これをプローブに用いてウサギ肝cDNAライブラリーより本酵素の完全長cDNAをクローニング途上である。また、絶食下におけるこれらのω-酸化系酵素の動態についても検討を行った。
白血病細胞における癌遺伝子の相互作用

近年のがん遺伝子研究によって、発癌や癌の進展には癌遺伝子の活性化とともに癌抑制遺伝子の不活化も関与していることが示されている。我々は白血病細胞において癌遺伝子と癌抑制遺伝子の相互作用を解析する目的で,p53遺伝子,ABL遺伝子,RAS遺伝子の変異について検討した。p53遺伝子は癌抑制遺伝子と考えられているが,白血病への関与はまだ不明である。我々の検討の結果,患者由来白血病細胞においてはその10%程度にp53遺伝子の不活化を認めたが,樹立白血病細胞株においては80%以上にp53遺伝子の不活化を検出した。このような現象は固形がんと同様であり,p53遺伝子と細胞の不死化との関連が注目される。慢性骨髄性白血病(CML)においては慢性期にABL遺伝子がBCR遺伝子と融合していることが知られているが、CMLが急性転化を起こす分子機構については全く不明である.我々はCML急性転化例10例を検討し,そのうち2例にp53遺伝子の不活化を検出した。p53遺伝子の不活化が急性転化の本質的要因であるか否かは不明であるが,BCR/ABL遺伝子とp53遺伝子がCMLの発症や進展に重要な関与をしている症例が存在することが示された。我々は白血病細胞で高頻度にRAS遺伝子が点突然変異によって活性化されていることを報告してきた。RAS遺伝子に変異を有する白血病細胞においてp53遺伝子の変異を解析した結果、2例においてp53遺伝子の不活化が観察された。これらの結果は、白血病の発症や進展にRAS遺伝子とp53遺伝子が相互に作用する症例が存在することを示している。以上の知見から,白血病においても癌遺伝子と癌抑制遺伝子が複雑にその発症や進展に関与していることが示された。
例示データを用いた実時間皮膚変形アニメーション計算モデルの学習

本研究では,制作者が所望する皮膚形状を例示することで,実時間計算に適した皮膚変形計算モデルを学習する手法を開発した.さらに,力学挙動を模倣した皮膚の揺れや,映像品質適応型の計算精度制御を行うモデルの学習法を開発した.いずれも標準的な制作工程と親和性が高く,高品質かつ低コストな制作環境の実現に寄与する技術である.その成果は,ACM SIGGRAPHを始めとする国外有力誌や有力学術会議への論文採択されるとともに,そのうち一件に対しては国内誌論文賞が授与された.さらに,国内企業との連携にも着手しており,今後の研究計画遂行における有用な意見を得ている.実時間計算可能な皮膚変形モデルを例示データから学習するアルゴリズムの開発にあたって、平成28年度は、1.二次計画法を用いた補助骨姿勢最適化アルゴリズムの開発、および、2.補助骨制御モデルの学習アルゴリズムの開発に取り組んだ。1.については、まず例示データの皮膚形状の精確な再現を目的関数とし、例示データの骨格姿勢を制約条件として加えた、補助骨の配置および軌道を自由変数とするような制約付き最適化問題によって問題を定式化した。その上で、既存研究で提案されている反復的二次計画法を用いたアルゴリズムの処理手順を変更し、補助骨に特有の制約条件を導入した二次計画問題を解く方法を提案した。さらに、演算を並列化することで大幅な高速化にも成功した。一方、2.については、1.のアルゴリズムによって推定された補助骨の軌道を、単純な数学モデルで近似する学習アルゴリズムを開発した。具体的には、圧縮センシングの分野で提案されているLASSOアルゴリズムを応用した重回帰モデルを構築した。その結果、高速な演算が可能としつつ、かつ例示データに類似した高品質な皮膚変形を与える補助骨制御器を実現している。その有用性については、複数種類のデータに対する実験を通じて、実用化に十分に足る性能を持つことを確認している。以上の研究成果は、情報処理学会論文誌にて報告しており、同学会誌の特選論文に選定されている。さらに、同研究に対しては同学会より山下記念研究賞が授与されている。当年度に計画していた技術群は全て開発を完了している。研究遂行の過程で表面化した技術的課題も当初想定の範囲内であり、すでに対策を施しているか、今後の研究遂行においても問題ないことを確認している。学会等での研究成果報告も順調に行っており、複数の表彰がなされている。また、すでに平成29年度の研究計画の一部、特に動的な皮膚変形の再現技術に関する事前実験を通じて、基本アルゴリズムおよびシステムへ実装方法に関する着想も得られている。実時間計算可能な皮膚変形モデルを例示データから学習するアルゴリズムの開発にあたって、平成28年度は、昨年度に開発した補助骨姿勢最適化アルゴリズムおよび補助骨制御モデルの学習アルゴリズムの機能拡張に取り組んだ。具体的には、慣性などの力学的特性に起因する二次的動作を含む皮膚変形を、制御工学分野で提案されている線形動的システムの状態空間表現によって数理モデル化する技術を開発した。さらに、スパースモデリング手法の一つである核ノルム最適化技法を導入することで、二次的皮膚変形を表す状態空間モデルのノルムを最小化し、例示データの再現精度を保証しつつ計算コストを削減することに成功した。その有用性については各種データに対する実験を通じて検証しており、既存手法に対する優位性を確認している。この研究成果は、コンピュータグラフィックス研究分野における最難関国際会議であるACM SIGGRAPH 2017 Technical Papersに採択され、またソフトウェア科学分野において著名な国際学術誌ACM Transactions on Graphicsにも収録された。さらに、本研究テーマに関わる学術研究や背景知識についての解説論文一編が、Springer社のHandbook of Human Motionに収録された。また、国内のコンピュータグラフィックス実務者向けのカンファレンスや、国内シンポジウム等における招待講演等でも同成果について報告した。さらには、関連技術をインターネット上でオープンソースソフトウェアとして公開する等、技術情報の発信にも取り組んだ。当年度に計画していた技術群は予定通り開発を完了した。学会等での研究成果報告も順調に行った。また、すでに平成29年度の研究計画の一部、特に階層的な皮膚形状変形モデル構築と、最適な例示データサンプリングにおいて、基本アルゴリズムおよびシステムへ実装方法に関する着想も得られている。平成29年度は、昨年度までに開発した補助骨姿勢最適化アルゴリズムおよび補助骨制御モデルの学習アルゴリズムを、ブレンドシェイプリグや仮想筋肉リグなどの既存のスケルトンベースリグから補助骨リグへの自動変換を行う技術に拡張した。具体的には、線形ブレンドスキニング法の理論的特性を踏まえた例示データの適応的サンプリングアルゴリズムを開発するとともに、計算の並列化・効率化に取り組むことで、高自由度なキャラクタモデルでも効率的にリグ変換できるシステムを実現した。その際、一部の研究課題や実験を国内ゲーム開発企業との共同研究として実施することで、実制作現場における実用性を検証した。この成果は、コンピュータグラフィックスとゲーム開発技術に関する著名な国際会議であるACM SIGGRAPH Symposium on Interactive 3D Graphics and Games 2018へ投稿している。3年間の本研究期間を総括すると、ACM SIGGRAPHを始めとする国外有力誌や有力学術会議への論文採択、国内誌論文賞の受賞、産業界との連携への着手など、当初計画を十分に満たす成果が得られた。また、企業との共同研究の実施は計画以上の展開であり、今後の研究計画策定においても有用な意見が得られている。

なお、一部の研究目標については、本年度実施した課題を優先すべきことが判明したことから、予定を組み替えることで次期計画に発展的に先送りした。本研究では,制作者が所望する皮膚形状を例示することで,実時間計算に適した皮膚変形計算モデルを学習する手法を開発した.さらに,力学挙動を模倣した皮膚の揺れや,映像品質適応型の計算精度制御を行うモデルの学習法を開発した.いずれも標準的な制作工程と親和性が高く,高品質かつ低コストな制作環境の実現に寄与する技術である.その成果は,ACM SIGGRAPHを始めとする国外有力誌や有力学術会議への論文採択されるとともに,そのうち一件に対しては国内誌論文賞が授与された.さらに,国内企業との連携にも着手しており,今後の研究計画遂行における有用な意見を得ている.当初計画に沿って、物理的な二次動作にともなう皮膚変形の再現アルゴリズムの開発、および補助骨の多重解像度制御による高速化アルゴリズムに取り組む予定である。当年度実施した事前実験の結果を踏まえ、特に大きな問題は生じないことを見込んでいる。当初計画に沿って階層的な皮膚形状変形モデル構築技術の開発を行うとともに、最適な例示データサンプリング技術についても検討を行う。さらには、29年度が研究最終年度であることから、実務者向けの情報発信や産学連携にも注力し、実用化に向けた施策にも取り組む。以上の目標は、当年度実施した事前実験の結果を踏まえて、十分達成可能であると見込んでいる。コンピュータグラフィックス当初計上していた国内出張件数が少なかったため、わずかな残額が生じている。単体予算としての有効な使途がなかったため、次年度への繰り越すこととした。海外出張経費が当初計画より少額に抑えられたため次年度の国際会議参加費に充てる。来年度の国際会議参加費用・英文校閲料等に利用
環境ＤＮＡを用いた高時空間解像度の河川内生物量推定法の開発

本研究では,室内実験による環境DNA濃度が魚類のバイオマスや密度を高精度に反映する指標であること明らかにした.また,流水環境にてアユを対象とした実験をおこない,環境DNAの影響範囲と減耗の傾向,DNAを含む物質であるフンと粘液の沈降速度が明らかになった.また,流動モデルを用いた環境DNAを含む物質の流下シミュレーションにより,流水環境中においては,DNAを含む物質は流下に伴って破砕され,微細な粒子となって漂流または沈降することが示唆された.山口県の佐波川において,アユを対象として,河川水に含まれるDNA濃度による現存量推定の可能性について検討した.GLMによってアユの現存量の空間分布を予測し,その結果を用いて,環境DNA濃度とその地点からどの程度上流までのアユの総重量と一番相関が高いかを検討した結果,400800m程度がもっともR2値が高いことが明らかとなった.また,アユ一尾当たりから分泌される環境DNAフラックスを現地実験によって算出し,佐波川において計測された環境DNA濃度と比較することによって,環境DNA濃度が反映する上流の範囲を推定した.しかし,実験で得られたアユ一尾当たりから分泌される環境DNAフラックスは実河川に比べて,大幅に過小評価している可能性が高いことが示唆された.また,河川に生息する純淡水魚であるカワムツを用い,流水水路における実験により,流水環境下における生物量と環境DNA量の関係性を明らかにし,さらに,野外への適用を目的として,中国地方の3水系から得た水サンプルの環境DNA分析を行うことにより,各河川・各地点におけるカワムツの生物量の定量化を試みた.流水水路における実験により,環境DNA濃度と供試魚の総重量には明確な正の関係性がみられたため,環境DNAは,流水中の魚類の生物量を高精度に反映する指標であることが示された.さらに,小瀬川,佐波川および高津川の各地点におけるカワムツの環境DNA量の定量化を試みた結果,水系単位で比較すると,佐波川,高津川,小瀬川の順にカワムツの環境DNA濃度は高く,また水系内で比較すると,小瀬川および高津川は,上流域のほうが環境DNA濃度が高かったことに対し,佐波川については,下流域の環境DNA濃度が低いという点に関しては共通していたものの,中流でピークを迎えるという結果となり,河川によって,流程分布のパターンは異なっていた.室内実験においては当初予定していたアユでは,実験水路内で大きなストレスを受けることから,対象魚をカワムツに変更した.その他は予定通り順調に進展している.本研究では1)魚類・底生動物の分泌物・糞の浮遊特性に関する水路実験,2)実河川におけるサンプル水の環境DNA分析,3)河川内生物量推定法の開発を実施した.それぞれの成果について以下に詳細を示す.1)魚類・底生動物の分泌物・糞の浮遊特性に関する水路実験:魚類としてはカワムツを対象として,流水環境の水路実験によってカワムツの総重量と水路内の水のカワムツの環境DNA濃度に明確な正の相関があることを明らかにした.また,アユおよびカワムツの糞・粘液の沈降速度を明らかにした.2)実河川におけるサンプル水の環境DNA分析:中国地方の三つの一級水系(高津川,佐波川,小瀬川)を対象として流域内で網羅的に採水を行い,アユおよびカワムツの環境DNA濃度から,それらの分布特性を明らかにした.また,このモニタリング手法を,アユやカワムツだけでなく多種にも拡大することにより,多地点における多種の生物量の定量化が短時間で可能になることが示唆された.3)河川内生物量推定法の開発:流水環境にてアユを対象とした実験をおこない,環境DNAの影響範囲と減耗の傾向を明らかにした.また,環境DNAを含む物質の流下シミュレーションにより,流水環境中においては,DNAを含む物質は流下に伴って破砕され,微細な粒子となって漂流または沈降することが示唆された.今後,糞や粘液などの環境DNAを含む物質の実河川における動態を明らかにすることによって,対象とする生物の環境DNA濃度から生物量の推定が可能になると考えられる.本研究では,室内実験による環境DNA濃度が魚類のバイオマスや密度を高精度に反映する指標であること明らかにした.また,流水環境にてアユを対象とした実験をおこない,環境DNAの影響範囲と減耗の傾向,DNAを含む物質であるフンと粘液の沈降速度が明らかになった.また,流動モデルを用いた環境DNAを含む物質の流下シミュレーションにより,流水環境中においては,DNAを含む物質は流下に伴って破砕され,微細な粒子となって漂流または沈降することが示唆された.H28年に引き続き,魚類・底生動物を対象とした水路実験を実施して,流量・水温を系統的に変化させることによって、水中に浮遊する分泌物・糞の量を放出源からの距離、流速、水温の関数として明らかにする.実験および現地調査結果をもとに,魚類・底生動物に対する環境DNA-バイオマス曲線を構築し、採水サンプル中の環境DNA計測を行うことによって、その曲線から河川内生物量を推定する方法を開発する。河川工学別件の学会等での打ち合わせによって,打ち合わせ旅費が節約できたため.平成29年度の環境DNA分析試薬の購入に使用する.
アレキシサイミアにおける、自己意識・メタ認知に関する統合的脳機能画像研究

アレキシサイミアとは自己情動の同定や表現困難を主徴とする心身症での重要な病態生理である。今回は,自己の身体ー情動状態の変化とその認知の脳内基盤に関する知見を,fMRIを用いて得ることが目的である。'自伝的記憶に立脚した自己継続感'について日常の出来事を記録するwebシステムにより,ポジティブな記憶の方が保持され,海馬の活動の関与を明らかにした。情動刺激の際の脳活動と心拍変動との同時測定では,心拍変動の副交感成分と島皮質・腹側前帯状回の活動・機能的結合が関連していた。さらに、内受容感覚の認知の鋭敏さが不安を増大させ,内受容感覚への気づきに重要な島皮質の活動が,アレキシサイミア群で低下していた。アレキシサイミア(失感情症)とは,心身症において,自己の情動の同定や表現の困難を主徴とする,情動処理の障害に関わる重要な病態生理である。今回の研究では,その中心テーマである,自己の身体-情動状態の変化とその認知を,機能的磁気共鳴画像を用いて,その脳内の神経経路・ネットワークを構成するそれぞれの脳部位の局所の脳活動,及び脳内の複数の部位間の機能連絡について明らかにすることを目標としている。本年度はまず,都内の大学生ボランティアのサンプルプールを作成した(n=500)。さらに,本センターに新たに導入された高磁場3テスラMRIの稼働のセットアップを行った。本年度の目標としては,(1)self-agency:自己の行動が主体的である感覚(2)self-coherence(自己統一感):境界を有する身体の一体感のfMRIの課題開発の2点である。まず(1)のSelf-agencyに関して,トラックボールを用いてPC上のピンボールを追跡する手指の運動学習において,遅延フィードバックを加えながらSelf-agencyの維持のための認知負荷をかけることのできる課題をプログラミングによって開発した。この課題では,自己の行動(ここでは手の運動)が「確かに私の起こした行動である」という,Self-agencyの感覚を保つために,自己モデルの再構成プロセスが必要となり,その脳活動をfMRIにより測定することができる。さらに(2)Self-coherenceに関する課題として,ゴムの手の錯覚課題をMRI中に行うための器具・システムを開発した。課題中に,ゴムの手が,隠された自分の手のよう感じられる錯覚を起こすことに成功し,「見たもの(非自己)」と「感じたもの(自己)」の境界が曖昧になる状態,すなわちself-coherenceの浸食状態に関わる脳活動をfMRIで測定可能になった。今回の研究では,その中心テーマである,自己の身体ー情動状態の変化とその認知を,機能的磁気共鳴画像を用いて,その脳内の神経経路・ネットワークを構成するそれぞれの脳部位の局所の脳活動,及び脳内の複数の部位間の機能連絡について明らかにすることを目標としている。自己意識の4つの要素のうち、本年度は特に情動の体験の認知と自伝的記憶に立脚した感情体験の機能的磁気共鳴画像(fMRI)の課題の開発を行った。まず、情動の体験の認知については、特に内受容感覚の認知の鋭敏さが不安を増大させる影響があることを明らかにし、さらにfMRIで脳活動を撮像によって、内受容感覚への気づきに重要な島皮質の活動が、アレキシサイミア群で低下していることが明らかになった。また、自伝的記憶と情動体験の関係では、webを用いて日常の出来事を記録するシステムを開発し、その上でポジティブ・ネガティブな記憶がどのような経過をたどるかを8ヶ月フォローアップした結果、ポジティブな記憶の方がより保たれることが判明し、fMRI撮像の結果、海馬の活動がこのポジティブな記憶の保持に関わっていることを明らかにした。さらに、情動刺激の際に起こる自己の内面の情動変化を,第3者的に俯瞰的に観察した時(メタ認知)の脳活動と心電図を同時計測したところ、心拍変動の副交感成分と島皮質・腹側前帯状回の活動・機能的結合が関連している事が判明した。今後、この実験系をアレキシサイミアの人々を対象に行う予定である。自己意識の4つの要素のうち、本年度は後半二つの3self-affectivity:自己の情動の体験4self-history:自伝的記憶に立脚した自己継続感のfMRIの課題の開発に着手した。3については、徐々に変化する顔表情に対するaffectivityの課題を作成し、fMRIによって脳活動を撮像した。また、4については、webを用いて日常の出来事を記録するシステムを開発した上で、自伝的記憶の想起に関するfMRI課題を作成し、その想起時の脳活動を測定した。さらに、メタ認知の神経ネットワークの描出を目的として、情動刺激の際に起こる自己の内面の情動変化を,第3者的に俯瞰的に観察した時(メタ認知)の脳活動を測定した。

また、自己意識・メタ認知関連のfMRIによる脳活動測定と同時に,時間により変化する自律神経系の生理指標として,皮膚電気抵抗(GSR),心拍変動(Heart rate variability; HRV)を測定するシステムを確立した。また、前年度より引き続いて、2Self-coherenceに関する課題として,ゴムの手の錯覚課題をfMRI中に行うための実験パラダイムをもう一度再考し、予期不安などのトップダウンコントロールが錯覚学習に影響する神経機序を見るために、古典的条件付け課題を導入し、fMRI用の課題構築、さらに被験者のタイピングなどを行い、本実験の準備が整った。アレキシサイミア(失感情症)とは,心身症において,自己の情動の同定や表現の困難を主徴とする,情動処理の障害に関わる重要な病態生理である。今回の研究では,その中心テーマである,自己の身体ー情動状態の変化とその認知を,機能的磁気共鳴画像を用いて,その脳内の神経経路・ネットワークを構成するそれぞれの脳部位の局所の脳活動,及び脳内の複数の部位間の機能連絡について明らかにすることを目標としている。自己意識の4つの要素のうち、本年度は特に情動の体験の認知と自伝的記憶に立脚した感情体験の機能的磁気共鳴画像(fMRI)の実験結果の解析と報告を行った。まず、情動の体験の認知については、特に内受容感覚の認知の鋭敏さが不安を増大させる影響があることを明らかにし、さらにfMRIで脳活動を撮像によって、内受容感覚への気づきに重要な島皮質の活動が、アレキシサイミア群で低下していることが明らかになり、現在さらなる解析を進めつつ、論文投稿準備中である。また、自伝的記憶と情動体験の関係では、webを用いて日常の出来事を記録するシステムを開発し、その上でポジティブ・ネガティブな記憶がどのような経過をたどるかを8ヶ月フォローアップした結果、ポジティブな記憶の方がより保たれることが判明し、fMRI撮像の結果、海馬の活動がこのポジティブな記憶の保持に関わっていることを明らかにし、現在論文投稿準備中である。さらに、情動刺激の際に起こる自己の内面の情動変化を,第3者的に俯瞰的に観察した時(メタ認知)の脳活動と心電図を同時計測したところ、心拍変動の副交感成分と島皮質・腹側前帯状回の活動・機能的結合が関連している事が判明し、現在論文を投稿し、査読中である。自己意識の4つの要素のうち、最終年度は特に情動の体験の認知と自伝的記憶に立脚した感情体験の機能的磁気共鳴画像(fMRI)の実験結果の解析と報告を行った。まず、情動の体験の認知については、特に内受容感覚の認知の鋭敏さが不安を増大させる影響があることを明らかにし、さらにfMRIで脳活動を撮像によって、内受容感覚への気づきに重要な島皮質の活動が、アレキシサイミア群で低下していることが明らかになり、解析を継続し論文投稿準備中である。
イオン液体中に形成される特異な溶媒和構造と自由エネルギー描像

イオン液体は、従来溶媒にない特異的な液体・溶媒和構造を示し、分離・精製場として期待されている。本研究は、分子シミュレーション支援液体構造解析法によるイオン液体による溶媒和構造解析に加え、分子シミュレーションに基づく溶媒和エネルギー評価により、イオン液体に溶解したCO2に焦点を絞り、構造とエネルギーの両面から特異的な溶媒和を原子・分子レベルで明らかにすることを目的とした。具体的には、(1)イオン液体中のCO2溶媒和構造と溶媒和自由エネルギー評価、(2)イオン液体中のCO2のプロトン付加反応の構造と熱力学、および、(3)イオン液体中のCO2の電気化学的還元について研究を行なった。溶媒和は、分離・精製の素反応であり分析化学の主たる課題の一つといえる。イオン液体は、従来溶媒にない特異的なイオン液体の液体構造性と溶媒和構造を示し、反応溶媒や電解質、分離・精製場として多くの応用が期待されている。液体構造や溶媒和構造などの構造的知見は、分子間相互作用を直感的に理解するうえで有用であるが、真に溶媒和を理解するには量子論、統計力学、熱力学にいたるエネルギー論が不可欠である。本研究は、申請者らが独自に開発した分子シミュレーション支援液体構造解析法によるイオン液体による溶媒和構造解析に加え、分子シミュレーションに基づく溶媒和エネルギー評価により、イオン液体に溶解したCO2に焦点を絞り、構造とエネルギーの両面からイオン液体に特異的な溶媒和を原子・分子レベルで明らかにする。具体的には、以下の研究を進める。(1)イオン液体中のCO2溶媒和構造と溶媒和自由エネルギー評価(2)イオン液体中のCO2のプロトン付加反応の構造と熱力学(3)イオン液体中のCO2の電気化学的還元の分子論(1)については、1-アルキル-3-メチルイミダゾリウム系イオン液体のアルキル基をブチルおよびオクチルについて、TFSA(ビス-(トリフルオロメタンスルホニル)アミド)を陰イオンとするイオン液体について、高エネルギーX線回折(HEXRD)実験を行い、MDシミュレーションにより解析し、原子レベルのCO2溶媒和構造を明らかにするとともに、溶媒和エネルギー解析では、引力領域でTFSAの分布が大きく、構造からの描像と一致し、斥力領域では陽イオンとTFSAの分布は概ね一致しており排除体積効果の点で、陽イオンと陰イオンに差がないことを明らかにした。(2)および(3)に関して、予備実験を完了し、概ね良好な結果を得た。今後、詳細な実験および解析を進める予定である。溶媒和は、分離・精製の素反応であり分析化学の主たる課題の一である。イオン液体は、従来溶媒にない特異的な液体・溶媒和構造を示し、反応溶媒や電解質、分離・精製場として期待されている。本研究は、申請者らが独自に開発した分子シミュレーション支援液体構造解析法によるイオン液体による溶媒和構造解析に加え、分子シミュレーションに基づく溶媒和エネルギー評価により、イオン液体に溶解したCO2に焦点を絞り、構造とエネルギーの両面からイオン液体に特異的な溶媒和を原子・分子レベルで明らかにし、イオン液体の特異的な溶媒和を解明することを目的とする。(1)イオン液体中のCO2溶媒和構造と溶媒和自由エネルギー評価、(2)イオン液体中のCO2のプロトン付加反応の構造と熱力学、(3)イオン液体中のCO2の電気化学的還元の分子論(1)については、陽イオンを1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムとして種々の陰イオンからなるイオン液体について、高エネルギーX線回折(HEXRD)実験を行い、MDシミュレーションにより解析し原子レベルのCO2溶媒和構造を明らかにした。さらに溶媒和エネルギー解析を行い、CO2溶解度が陰イオンに強く依存する実験事実を原子レベルで明らかにした。(2)に関しては、従来、全く不可能であった非プロトン性イオン液体注のpH測定に成功したものの、非プロトン性イオン液体中で最も強い塩基、すなわち、イオン液体構成陽イオンであるイミダゾリウムの共役塩基でありイミダゾリエートの塩基性に関する定量的評価が不可欠であることを明らかにした。(3)では、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムビスー(トリフルオロメタンスルホニル)アミドを溶媒として、CO2の電気化学的還元を行なったところ、従来溶媒に比べ、低い過電圧でCO2が還元されることを見出した。

具体的には、以下の研究を進める。(1)イオン液体中のCO2溶媒和構造と溶媒和自由エネルギー評価(2)イオン液体中のCO2のプロトン付加反応の構造と熱力学(3)イオン液体中のCO2の電気化学的還元の分子論(1)については、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムを陽イオン、TFSA(ビス-(トリフルオロメタンスルホニル)アミド)を陰イオンとするイオン液体について、高エネルギーX線回折(HEXRD)実験を行い、MDシミュレーションにより解析し原子レベルのCO2溶媒和構造を明らかにした。さらに溶媒和エネルギー解析を行い、引力領域の分布が陰イオンに大きく依存し構造からの描像と一致した。斥力領域では概ね一致しており排除体積効果の点で陰イオンに差がないことが見出された。(2)および(3)に関して、予備実験を完了し、概ね良好な結果を得た。今後、詳細な実験および解析を進める予定である。(1)に関して、中性子・X線産卵実験で複雑な分子構造のイオン液体中の低分子CO2の溶媒和構造を明らかにすることは極めて困難である。本研究は、この困難を克服するとともに、分子動力学シミュレーション解析により、原子レベル分解能でCO2の溶媒和構造を明らかにすることに成功した。25年度が最終年度であるため、記入しない。イオンに吸収されたCO2の溶媒和構造について、最も典型的な1-アルキルー3-メチルイミダゾリウム系イオン液体のアルキル鎖依存性、陰イオン依存性の良好なデータが得られたことに加え、と溶媒和自由エネルギー計算も成功し、原子・分子レベルでCO2九州特性を明らかにすることができた。現時点で特に大きな問題はなく、研究計画に沿って研究を進める。イオン液体陽イオンは、イミダゾリウム系が最もよく知られているものの、陰イオンがTFSAであれば、多様な骨格構造を持つ陽イオンが知られており、陽イオン骨格構造を変えることで、その溶媒和も大きく変化する。今後は、イミダゾリウム系以外の用意音からなるイオン液体に研究を進める。
地球温暖化の観点からの農業土木事業の評価の試み

地球温暖化抑制の観点から,排水改良事業のCH4放出削減への効果の定量的把握が,千葉県の印旛沼土地改良区管内の1地区を対象として試みられた.事業実施によるCO2排出量は0.518t-CO2/(ha・y)と試算された.計画最大減水深は事業実施前より実施後の方が2mm/d大きく,この増加によるCH4放出削減量を,カラム実験結果を元に算出したところ,-0.27011.9t-CO2/(ha・y)と試算された.一方,圃場実験では,4.58.3t-CO2/(ha・y)のGHG削減効果が推定され,これはカラム実験にもとづく推定範囲に含まれた.排水改良事業は土壌を好気化へ導きCH4放出を抑制する.そこで,過去の排水改良事業による湿地や水田からのCH4放出の増減を評価し,排水改良事業を地球温暖化の観点から定量的に評価することを目的として研究を行った.19781980年に排水改良事業が行われた印旛沼土地改良区管内の押付地区を対象地区として検討を行った.事業実施によるCO2排出量は,産業連関分析による原単位法で,耐用年数を考慮して0.518t-CO2/(ha・y)と試算された.計画最大減水深は事業実施前には15mm/d,事業実施後には17mm/dと定められていた.事業実施前後でのCH4放出量変化を,稲の無い水田土壌を模したカラム実験結果と既往の研究による稲の有無によるCH4放出量の比率から算出したところ,-0.27011.9t-CO2/(ha・y)のCH4放出削減効果が試算された.また,カラム実験により,浸透速度増加により浸透水によるCH4輸送量が大きくなること,浸透水によるCH4輸送量は大気へのフラックスに比べ10100倍程度大きいことが明らかとなった.一方,栃木県那須烏山市大木須地区に試験田を設け,通年で湛水する冬期湛水田を事業実施前,慣行田を事業実施後の状態とみなして圃場実験を行った.供試品種にコシヒカリを用い,それぞれの試験田に5種類の施肥区(化学肥料,無施肥,籾殻牛糞堆肥,稲わら,落葉堆肥)を3区画ずつ設けた.CH4放出量のCO2換算値から土壌有機炭素貯留の増分を差し引いた正味GHG放出量は,各施肥区とも冬期湛水田では慣行田より大きかった.特に,事業実施後の通常の状態とみなせる慣行田化学肥料区の正味GHG放出量を,冬期湛水田化学肥料区のそれと比べると,事業実施により約8.23t-CO2/(ha・y)のGHG削減効果が推定され,これはカラム実験から推定されたCH4放出削減効果の範囲に入っていた.地球温暖化抑制の観点から,排水改良事業のCH4放出削減への効果の定量的把握が,千葉県の印旛沼土地改良区管内の1地区を対象として試みられた.事業実施によるCO2排出量は0.518t-CO2/(ha・y)と試算された.計画最大減水深は事業実施前より実施後の方が2mm/d大きく,この増加によるCH4放出削減量を,カラム実験結果を元に算出したところ,-0.27011.9t-CO2/(ha・y)と試算された.一方,圃場実験では,4.58.3t-CO2/(ha・y)のGHG削減効果が推定され,これはカラム実験にもとづく推定範囲に含まれた.排水改良事業は土壌を好気化へ導きCH4放出を抑制する可能性が高い.そこで,過去の排水改良事業による湿地や水田からのCH4放出の増減を評価し,排水改良事業を地球温暖化の観点から定量的に評価することを目的として研究を行った.千葉県の印旛沼土地改良区管内の押付地区を対象地区として選定し,土地改良区より関連資料を得た.押付地区では19781980年に事業費2億8300万円で排水改良事業が行われ,計画最大減水深は事業施工前には15mm/dで施工後には17mm/dと定められた.事業実施によるCO2排出量は,産業連関分析による原単位法で0.518t-CO2/(ha・y)と試算された.事業実施前後でのCH4放出量変化については,まず,カラム実験を行って稲の無い水田土壌での浸透速度とCH4放出量との関係式を得て,2mm/dの浸透速度増加によるCH4放出減少量を推定した.次にこの関係式が稲がある場合にも成り立つと仮定し,既往の研究による稲の有無によるCH4放出量の比率を乗じてCO2量に換算したところ,差し引きで-0.27011.9 t-CO2/(ha・y)の削減効果が試算された.一方,栃木県那須烏山市大木須地区に冬期湛水田と慣行田とを設け,通年で湛水する冬期湛水田を事業実施前,慣行田を事業実施後の状態とみなして圃場実験を行った.供試品種にコシヒカリを用い,それぞれの試験田に5種類の施肥区(化学肥料,無施肥,籾殻牛糞堆肥,稲わら,落葉堆肥)を3区画ずつ設けた.土壌呼吸による年間CO2放出量は冬期湛水田の方が小さかった.

CH4放出量は,栽培期には冬期湛水田の方が大きかったが休閑期には両試験田とも小さかった.年間の,土壌呼吸によるCO2放出量とCH4放出量のCO2換算との和は,慣行田の方が冬期湛水田より小さく,事業実施によるGHG削減効果が示された.研究は,当初計画に沿って実施された.過去の排水改良事業の事例として,千葉県の印旛沼土地改良区管内の押付地区を対象地区として選定した.稲の無い水田土壌でのカラム実験から得た浸透速度とCH4放出量との関係を用い,本地区での事業実施前後の計画最大減水深の変化から,概算ではあるものの,差し引きで-0.27011.9 t-CO2/(ha・y)のメタン放出削減効果が試算された.また,栃木県那須烏山市大木須地区の実際の圃場で事業実施前,事業実施後の水田の状態を再現して圃場実験を行った結果,事業実施によるGHG削減効果が示唆された.これらの結果により,当初の目的である,湿地,水田からの温室効果ガスの放出の増減を評価し,排水改良事業を地球温暖化の観点から定量的に評価することができた.したがって,研究はおおむね順調に進展していると評価される.しかし,現在までに行われた試算の過程では,稲の無い土壌でのカラム実験結果を稲の有る圃場に適用した点などにやや無理な仮定が含まれていることや,推定の不確定性が大きいことなどの問題が残っている.また,圃場実験においては,水田状態のより正確な再現が望まれる.これらの点を解消していくことにより達成度がさらに高まると思われる.平成23年度に行った試算では,稲の無い水田土壌でのカラム実験の結果を稲の有る場合へ適用した点や,推定の不確定性が大きい点などの問題が残った.また,圃場実験においては,水田状態のより正確な再現が望まれた.そこで,平成24年度には,稲を植えて行ったカラム実験により浸透速度とメタン放出量との関係を把握し,これを用いて排水改良事業前後のメタン放出削減量をより精密に推定する.圃場実験では,事業実施前後の圃場に関する情報から事業実施前後の圃場の状態を推定し,これをより正確に再現して実験を継続する.平成24年度には関東地方の他の対象地区を加え,平成23年度と同様の研究方法に沿って作業を進め,順次,選定した対象地区での排水改良事業実施による温室効果ガス放出抑制効果の評価を行う.ある程度の箇所数の地区の情報が収集されたら,これらを土壌特性や,事業前,事業後の圃場の状況によって,いくつかのグループに分類して類型化する.各類型での典型的なパラメータを求め,それを用いた事業評価手法の提示を試みる.今年度の研究費から次年度に使用する予定の研究費は無い.平成24年度の直接経費総額は800千円で,平成23年度の2200千円と比較して非常に少ない.カラム実験と圃場実験を行う際の消耗品費,研究打ち合わせと現地調査のための旅費,実験補助の人件費などに使用する予定である.
小型広帯域テラヘルツ光高速計測システムの開発

テラヘルツ帯高周波スペクトルの高速測定が可能な計測システムとして,YBCO高温超伝導体薄膜を用いた人工粒界接合ジョセフソン接合素子を検出器として用いたジョセフソン自己検出型分光器を提案した。MgOバイクリスタル基板上に作製したジョセフソン検出器は,平面型ログペリ・アンテナと集積することにより30GHzから14THzまでの間でほぼ均一な高周波結合特性を有し,さらにシリコン超半球レンズ/PTFEレンズによって構成される準光学導波路によって室温環境にある高周波信号源と結合させた。先ず,液体ヘリウム冷却による実験を行い,高温超伝導人工粒界ジョセフソン接合型検出器の高周波特性と接合特性との関係を詳細に検討し,接合特性の最適化により最高で30,000V/Wの検出器感度と帯域幅1Hzの測定において38dBmのダイナミックレンジを得ることに成功した。一方,準光学導波システム,広帯域アンテナを含めたシステム全体の検出感度は600V/Wと低い値に制限されている最も大きな要因はアンテナと検出器のインピーダンス不整合にあることを突き止めた。これらの成果をもとに,より実用的な検出システムを構築することを目的に,小型のパルス管冷凍機を用いて無冷媒冷却による可搬型システムの実証試験を行った。その結果、冷凍機による余剰雑音の発生は観測されず,前述の検出感度特性が可搬型システムでも再現されることを明らかにした。これらの実験を通して最高検出周波数は4.2THzに到達しており,今後インピーダンス整合の改善により極めて高感度にテラヘルツ波スペクトルを短時間で測定できる小型分光計測システムの実現につながると期待される。