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地球時代におけるソクラテス的対話の可能性に関する教育学的研究

本研究は哲学教育とそこで重要な役割を果たしている「ソクラテス的対話」の可能性を次の三つの方向から検討することである。(A)レオナルド・ネルゾンの人と行動を明らかにし、さらネルゾンの「ソクラテス的方法」の特徴を明らかにした。またグスタフ・ヘックマンによる「ソクラテス的対話」を検討し、ネルゾンとの異同とその理由を明らかにした。(B)ユネスコの哲学教育に関するの宣言を分析し、その方向性を検討した。(C)海外学会において批判的思考とソクラテス的対話に関する研究発表を行った。また連携研究者と共催した研究会に海外からの研究者を招き、国際対話を行った。さらにSDのワークショップでその方法を実践的に検討した。本研究の目的は、哲学教育とそこで重要な役割を果たしている「ソクラテス的対話」の可能性を、(A)特にレオナルド・ネルゾン(1886-1927)が提唱した「ソクラティック・ダイアローグ」(SD)を中心にして、さらに(B)ユネスコの哲学教育の動向、および(C)SDの実践と含めて研究することである。(A)について:ネルゾンに関しては、その哲学や思想は、SDを除いては、ほとんど忘れ去られているし、まして人物像はまったく知られていない。そこで、まずネルゾンの哲学・思想・行動の全体をつかむ必要があるとの判断に立って、今年度はネルゾンの人物像について研究した。比較的最近、ドイツで公刊されたネルゾン研究をもとにし、さらにネルゾンの同時代人の回想を参考にしながら、ネルゾンとはどのような人物なのかを年譜的に記述した。(B)について:ユネスコが進めている哲学教育に関して、重要な宣言や行動計画などの概略をまとめた。連携研究者の協力を得て、ユネスコの文化政策全体のなかで哲学教育を埋め込んだ年表を作成した。また、ユネスコの報告書『哲学』(2007)にも強い影響を与えたP4Cの提唱者マシュー・リップマンの主著『探求の共同体ー考えるための教室』の翻訳が出版されたのを期に、この「探求の共同体」という構想について検討した。本研究の目的は、哲学教育とそこにおいて重要な役割を果たしている「ソクラテス的対話」の可能性を、特に(A)レオナルド・ネルゾン(1886-1927)が提唱した「ソクラテス的方法」(あるいは、ソクラティック・ダイアローグ:SD)を中心にし、さらに(B)ユネスコの哲学教育の動向、および(C)SDの実践を含めて研究することである。(A)について:前年の研究ーすでに忘れ去られたネルゾンの人物と業績についてーを承けて、本年度はネルゾンの講演「ソクラテス的方法」(Das sokratische Methode,1922)の研究に重点を置いた。「方法」は政治思想や教育活動と密接に関連しており、ネルゾンの活動を検討するには避けて通れないものである。ネルゾン研究としては上記の「方法」に関しては、すでに部分的な解説があるが、それを参考にしつつ、重要な箇所は翻訳し、解説を加えた。これによってネルゾンの「ソクラテス的方法」の「新機軸」がどこにあるのかを明らかにした。これに関しては学術紀要および学会での口頭発表を行った。(C)ドイツにおけるソクラティック・ダイアローグの研究者・実践者Horst Gronke氏を訪ね、ネルゾンおよびソクラティック・ダイアローグ活動の現状についてインタビューを行った。また、ネルゾンが田園教育舎を経営していたメルズンゲンにその事跡を訪ねた。(A)について:ネルゾンの人物像と業績、「ソクラテス的方法」についていちおう明らかにできた。ただ、「ソクラテス的方法」についての検討はまだ概略にとどまっている。とりわけ、ソクラテス的方法の知識論的・倫理学的側面および教育活動や政治活動との関係には踏み込んでいない。また、ネルゾンの弟子たちの第二次大戦後の活動についても、部分的な言及にとどまっている。(B)本年度はユネスコの哲学教育政策そのものについては充分に検討することができなかった。しかし、国際ワークショップは、極めて有意義なものであり、Pampanini氏が提唱する"Orbital Class"の実践などを今後も連携してゆく可能性が開けた。(C)SDの対話実践への参加は機会がなく、行わなかった。ただ、Gronke氏へのインタビューによって、今日のSDにおける理論志向と実践志向の二つの傾向とその背景について、従来の疑問の幾つかを解消できた。(A)について:一昨年度および昨年度に引き続きネルゾンの「ソクラテス的方法」(あるいは、ソクラティック・ダイアローグ:SD)の研究を継続した。本年度はネルゾンを継承して「ソクラテス的対話」を発展させたグスタフ・ヘックマン(Gustav Heckmann,1889-1996)の構想を検討した。ヘックマンの業績は、ネルゾンにはなかった「教育対話」という性格をSDのなかに持ち込み、さらにSDで用いられる指導上の措置を明確化した点にある。研究では、ネルゾンとヘックマンの違いを明らかにするとともに、それが生じる理由をヘックマンの第2次大戦中の亡命経験に求めた。また、今日の議論の分析でしばしば用いられるトゥールミン・モデルはSDでも対話分析に使用される。

しかしトゥールミン・モデルとSDとは、類似点もあるが基本的には異なる方向性を持つ議論分析であると思われる。そこで両者を比較・対照して、異同を明らかにするを研究を行った。(B)に関しては、ジョン・デューイ『民主主義と教育』100周年記念国際シンポジウム(イギリス、ケンブリッジ大学:2016年9月27日ー10月1日)に参加した。今日における「民主主義と教育」との関係、とりわけそのなかでの民主主義と対話の問題について新たは知見を得た。(C)に関して:ドイツにおけるSDのワークショップ(ドイツ、ヴュルツブルク:2017年2月24日ー27日)に参加し、SDの実践経験を積んだ。本研究は哲学教育とそこで重要な役割を果たしている「ソクラテス的対話」の可能性を次の三つの方向から検討することである。(A)レオナルド・ネルゾンの人と行動を明らかにし、さらネルゾンの「ソクラテス的方法」の特徴を明らかにした。またグスタフ・ヘックマンによる「ソクラテス的対話」を検討し、ネルゾンとの異同とその理由を明らかにした。(B)ユネスコの哲学教育に関するの宣言を分析し、その方向性を検討した。(C)海外学会において批判的思考とソクラテス的対話に関する研究発表を行った。また連携研究者と共催した研究会に海外からの研究者を招き、国際対話を行った。さらにSDのワークショップでその方法を実践的に検討した。A)について:ネルゾンのが人物像については、これまでほとんど紹介や研究がなかったが、これについて概略をつかむことができた。特に、ネルゾンが忘却されている理由のひとつが彼の人柄と言動にあること、政治活動とヴァルケミューレ田園教育舎との関連については充分に理解することができた。また、これによってSDという哲学教育の方法がどのようなコンテクストで登場してきたかの一端が明らかになった。また、ネルゾンの評価には、SDだけではなく、彼の三巻本の主著『実践理性批判』の研究が不可欠であることが再認識された。(B)について:ユネスコと哲学教育政策の動向について把握することができ、ユネスコ報告書『哲学』の分析の準備が整った。(C)について:海外の研究者を招聘しての対話実践を予定したいたが、スケジュールなどの関係で、今年度は行うことはできなかった。(A)について:「ソクラテス的方法」の研究にはさらに少なくとも次の2つが必要である。ネルゾンの知識論および倫理学説と「ソクラテス的方法」との関連、およびネルゾン以降のSDの展開である。2016年度はこの2点を中心に研究と進める。前者については、ネルゾンにおける「遡及的抽象の方法」と「演繹」の問題を主著に即して検討する。後者については、Gustav Heckmannの実践記録の分析とその意義の評価を行う。(B)について:今年度で果たせなかったユネスコ報告書『哲学:自由のための学校』の分析を行う。(C)について:SDの実践者・研究者Horst Gronkeを招聘し、SDに関するワークショップを開催する予定である。社会科学(A)について:今年度の成果を踏まえ、ヴァルケミューレ田園教育舎の教育、およびその基にあるネルゾンの実践哲学についての検討する。
先導的な環境調和型高質リユース・リサイクル事業の環境効率性評価

平成12年度に施行された循環型社会形成推進基本法のもとで、循環型経済システムの構築に向けた3Rの取り組みが展開されてきた。その初期段階では、技術的あるいは経済的に実現可能性の高い取り組みが先行して実施されてきたが、低質なカスケード型のリサイクルに留まっていることや、海外の特に途上国での再利用に依存する仕組みになっていることなど、より高度な資源循環の形成を目指す上で問題も多い。今後、循環型経済システムの変革をさらに進展させるためには、リサイクル率の向上はもちろんのこと、そのリサイクルの質も重要視し、資源の高度な循環的利用を図ることが重要である。このときに鍵となるのは、製品や部品、素材が持つ機能レベルを維持しながらリユースやリサイクルを推し進めていく、高度なループ・クロージングの形成である。本研究では、高質なリサイクル・リユースの循環経済システムを構築するためには、製品ライフサイクルのプロセスごとに組み合わせたシナリオを大胆に設定して、課題としている部品リユースや素材の高質リサイクルを実現するための環境戦略や将来像を描くことが重要であると捉え、以下の分析・評価をおこなった。(1)高質リユース・リサイクルの製品戦略のガイド作成とエコバランス評価過去の準備的研究によって、家電冷蔵庫のコンプレッサーをリユースするターゲットとし、また鉄の高質リサイクルにおける銅の濃度の高まりを防止することをシンボリックなターゲットとしており、中軸的な役割を果たす(1)家電冷蔵庫の製品寿命延長に関する複数のシナリオ、(2)自動車の解体・処理に関する複数のシナリオを想定した。環境インパクトと費用の両面から多元的に評価し、高質リユース・リサイクル事業の実現可能性を評価した。また、工業製品の生産・組立産業側が部品リユースを計画する段階において、その構想と意思決定を支援する部品リユース性評価フレームを構築した。具体的には、部品の残存価値や解体容易性に関する近似性や相違点などの特徴を見出し、エキスパート・ジャッジメントに基づいて高度循環形成を推進する製品戦略のガイドを作成した。(2)高度循環形成に向けたマーケティング戦略の構想と評価家電冷蔵庫のコンプレッサーのリユースはユーザーのメンテナンス情報と一体でおこなうのが望ましく、部品・ユニットの持つ結集された知恵と残存価値を利用できるようにリユースの受け皿を探索することが望ましい。そこで、ユーザーの製品に対する機能要求の度合いを明らかにし、暮らし方や住まい方、製品の使い方などに応じた製品・サービス提供のあり方を予測・検討して、リユースの受け皿となる市場のターゲット層を調査・分析した。その上で、消費者の満足度を高めるメンテナンス・サービスやリースなど、リユースと連動した機能提供型ビジネスモデルのあり方を構想した。(3)高質リユース・リサイクルを推進するシステム設計と環境効率性評価都市全体の物質代謝を考慮するときに、製品・部材やスクラップの輸出入も含めてマテリアルフローの算出をおこなうとともに、リサイクルを阻害する要因として、鉄の忌避物質である銅の混入をマクロ分析の律速条件としてシンボリックに扱い、経済制度のシナリオ別に銅蓄積のシミュレーションと効果の将来予測をおこなった。また、高質リユース・リサイクル事業の環境効率性を評価する枠組み、指標と手順を製品連鎖に沿って開発し、その改善効果を定量的に評価した。

その上で、消費者の満足度を高めるメンテナンス・サービスやリースなど、リユースと連動した機能提供型ビジネスモデルのあり方を構想した。(3)高質リユース・リサイクルを推進するシステム設計と環境効率性評価都市全体の物質代謝を考慮するときに、製品・部材やスクラップの輸出入も含めてマテリアルフローの算出をおこなうとともに、リサイクルを阻害する要因として、鉄の忌避物質である銅の混入をマクロ分析の律速条件としてシンボリックに扱い、経済制度のシナリオ別に銅蓄積のシミュレーションと効果の将来予測をおこなった。また、高質リユース・リサイクル事業の環境効率性を評価する枠組み、指標と手順を製品連鎖に沿って開発し、その改善効果を定量的に評価した。日本では循環基本計画法のもとで,容器包装材,食品,建設,家電,自動車へと展開される各リサイクル法においてリサイクル率が設定され,重量・体積の指標から物質循環の枠組みが制定されてきた.しかし各生産主体においてはリサイクル率の達成が自己目的化し,その達成をめざして量的な部分に重点を置いた安価で低質のカスケード型リサイクルの取り組みが多い.そこで,持続可能な発展にはクローズドのループ(advanced loop closing)からなる高度循環システムを構築することが必要であり,リユースも含めた質の高いリカバリーを展開することが鍵となる.そのとき,市場価値の観点から資源生産性や環境効率性を指標としてとらえていくことが重要である.そこで,本研究では,自動車と家電製品の高度循環システムを提案し,資源生産性と環境効率性から評価することを目的とした.自動車リサイクルにおけるASRのリサイクル,家電リサイクルにおけるプラスチックやウレタンなどのリサイクルとともに部品リユースを行うことが高度循環の鍵となる。その時に,鉄鋼業の高炉、家電リサイクル施設、化学処理施設など企業の既存の技術・インフラを活用して高いレベルでマテリアルリサイクルのシステムを計画している兵庫エコタウンにおいて,自動車・家電-鉄鋼産業の連携モデルを実現することを目標とした.自動車を対象としたリサイクル高度化の検討では,鉄スクラップを高級鋼板にリサイクル可能な冷鉄源溶融炉を中心に,ELVの高度分別施設と廃タイヤのガス化施設を組み合わせて活用することによる効果をマテリアルフロー分析と資源生産性を指標として評価した.その結果,上記組み合わせでバージン資源投入を削減できるとともに,マテリアルリサイクルが促進されて高級鋼板や還元ガスなど市場価値の高い素材供給が可能となり,資源生産性においても相乗効果によって約2割向上する結果となった.家電製品を対象としたユニット・部品のリユースの検討では,リユースとメンテナンスを組み合わせて製品の延命化を図ることによって,機器更新に比して資源投入量で約3割,最終処分量で約4割の削減が達成されることが分かった.
有限支配された空間と有限性障害の特徴づけ

有限支配された空間が、有限CW複体のホモトピー型を持つかどうかを定める障害類が代数的K_<0->群に値をもつが、代数的K_<0->群を計算するために重要な元を実現する空間がないかを考察した。空間Xの有限性障害は、基本群の作用に強く依存していて、普遍被覆空間X^^の同変π_1(X)-空間としての有限性と関係している。さらに、分類写像X→Bπ_1(X)は、代数的K_<0->群の同形写像を誘導する。よって、分類空間Bπ_1(X)の有限性障害が、代数的K_<0->群を制御しているのではないかと考えられる。しかし、この有限性障害が代数的K_<0->群の元となるためには、分類空間が有限支配されなければならない。空間が有限支配されるかどうかは、次の2条件(a)各次元、有限個のセルをもつCW複体のホモトピー型をもつ。(b)有限次元CW複体のホモトピー型をもつ。を確かめることでわかる。一般に、分類空間BGが条件(b)を満たすためには、群のコホモロジー理論から、Gが離散群で、ねじれ元を持つことはできない。群Gのコホモロジー次元が有限ならば、分類空間BGは、条件(b)を満たす。このとき、Gが有限表示をもてば、(a)も満たすことが示せ、BGは有限支配されることがわかった。現在まで、有限支配されているが、有限CW複体のホモトピー型をもたない空間BG=K(G,1)は見つかっていない。さらに、Gがねじれ元を持たなければK^^_0(ZG)=0であるというW._<C->.Hsiangの予想を正当性を裏づける例が構成されている。その予想に関して、K(G,1)が有限CW複体のホモトピー型をもつという仮定のもとで考察した。
精巣特異的ホメオドメインタンパク質による遺伝子発現制御機構の解析

精子形成における転写調節因子による転写調節機構を明らかにするため、精巣特異的に発現することが推定されたホメオドメインタンパク質Nkx2-6の発現と機能について解析を行った。その結果、マウスではNkx2-6は精巣で最も高発現が見られ、特に精子細胞で発現している事が示唆された。また、Prm1およびAkap3遺伝子はNkx2-6によって転写調節される可能性が示唆された。本研究により、Nkx2-6による雄性生殖細胞の分化に伴う遺伝子発現の調節機構の一端が明らかにされた。1.精巣におけるNkx2-6発現細胞の同定ホメオドメインタンパク質Nkx2-6と、Nkx2-6と相同性の高いNkx2-3, Nkx2-4およびNkx2-5について、マウス組織における遺伝子発現をRT-PCR法を用いて調べた。その結果、Nkx2-6 mRNAは精巣に発現していたものの、その他の組織については検出されなかった。一方、Nkx2-3 mRNAは脾臓および胸腺で発現がみられたが、その他の組織では検出されなかった。またNkx2-4 mRNAは脾臓および骨格筋でそれぞれ強い発現が見られた一方、それ以外の組織の発現は弱いことがわかった。また、Nkx2-5 mRNAは、解析したすべての組織で同程度の弱い発現が観察された。さらに、抗Nkx2-6抗体とマウス精巣切片を用いた免疫染色を行った。その結果、ステージIVIIの精細管において、伸長精子細胞の細胞質内および核内にシグナルがみられた。一方、精巣上体内の精子は染色されなかった。2.Nkx2-6の予想結合配列を有する遺伝子上流域の検索ホメオボックスタンパク質の結合DNA配列の網羅的解析(Berger, M.F. et al., Cell 2008)によって明らかにされた、Nkx2-4/2-6のDNA結合モチーフ配列を1 kb以内の上流域に有するマウス遺伝子を、転写調節配列解析ツールRSATを用いて検索した。また、遺伝子発現解析データベースGEOを用いて、精原細胞と比較して精子細胞にて3倍以上mRNA発現が上昇しているマウス遺伝子を検索した。その結果、34個の遺伝子がこれら2つの条件にともに合致していた。このうち、雄性生殖細胞に発現していることが報告されている4遺伝子(Prm1, Akap3, Txndc8, Cylc2)について、約1 kbの遺伝子上流域をクローニングした。ホメオボックス遺伝子のNkx2ファミリーに属する遺伝子のうち、Nkx2-6とより近縁なNk4遺伝子群に属しているNkx2-3およびNkx2-5と、Nkx2-1により近縁なNkx2-4について、免疫組織化学による発現細胞の同定を行った。その結果、Nkx2-3, Nkx2-4, Nkx2-5はいずれも精原細胞と精子細胞の一部に発現がみられ、さらに伸長精子細胞においても発現が確認された。一方、Nkx2-6についても精原細胞に発現があるかどうか、複数の市販抗体を用いて調べたところ、伸長精子細胞より弱い発現が見られることがわかった。2. Nkx2-6の標的候補遺伝子のプロモーター活性の解析前年度にデータベース検索により見出したNkx2-6の標的遺伝子の候補である4遺伝子(Prm1, Akap3, Txndc8, Cylc2)のうち、Prm1遺伝子のプロモーター活性を調べた。遺伝子上流域の約300 bpをルシフェラーゼアッセイ用プラスミドpGL3-Basicに導入し、雄性生殖細胞株GC-1 spg細胞を用いてレポータージーンアッセイを行った結果、この領域の定常時のプロモーター活性はpGL3-Basicの空ベクターを用いた場合とほぼ同程度であったが、Nkx2-6発現プラスミドを用いてNkx2-6を強制発現した場合、プロモーター活性が約375倍上昇した。この結果は発現プラスミドの用量依存的に上昇する傾向が見られた。また、Akap3遺伝子の上流域の約400 bpを用いた場合、Nkx2-6の強制発現によってプロモーター活性が数倍上昇する傾向が見られた。以上の結果より、Nkx2-6はPrm1およびAkap3遺伝子の転写調節に関与する可能性が示された。1.Nkx2-6タンパク質変異体の細胞内局在の解析Nkx2-6タンパク質に存在する3つのドメイン(TNドメイン[TN]、ホメオボックス[Hox]、Nk2- specificドメイン[SD])をそれぞれ欠損させた変異体タンパク質を293T細胞に発現させた。その結果、Hox欠損タンパク質は細胞質に点在したが、他の欠損体や野生型タンパク質は核内に限局していた。従って、Nkx2-6タンパク質の保存ドメインのうちHoxドメインは核内移行に関与することがわかった。2.精巣で発現する遺伝子におけるNkx2-6による転写調節の解析前年度において、2つの遺伝子(Prm1, Akap3)は、精巣で発現し、上流域(-200-300bp付近)にNkx2-6予想結合配列を有する遺伝子として見出された。各遺伝子のNkx2-6予想結合

配列を変異させたDNA断片をレポータージーンアッセイ用ベクターに挿入したのちGC-1 spg細胞に導入してプロモーター活性を解析すると、野生型DNA断片とは異なりNkx2-6を強制発現させてもプロモーター活性が上昇しないことがわかった。従って、Prm1, Akap3の各遺伝子は、Nkx2-6予想結合配列を介してNkx2-6による転写調節を受けることが示唆された。1.で作製したNkx2-6変異体発現ベクターと、Prm1, Akap3各遺伝子の上流域を挿入したレポータージーンアッセイ用ベクターをGC-1 spg細胞に導入してプロモーター活性を解析した結果、いずれのNkx2-6変異体もNkx2-6野生型と異なり、プロモーターの活性化を誘導しないことがわかった。従って、Nkx2-6タンパク質の保存ドメインのうち、HoxのみならずTNおよびSDドメインも転写活性化に関与する可能性が示された。精子形成における転写調節因子による転写調節機構を明らかにするため、精巣特異的に発現することが推定されたホメオドメインタンパク質Nkx2-6の発現と機能について解析を行った。その結果、マウスではNkx2-6は精巣で最も高発現が見られ、特に精子細胞で発現している事が示唆された。また、Prm1およびAkap3遺伝子はNkx2-6によって転写調節される可能性が示唆された。本研究により、Nkx2-6による雄性生殖細胞の分化に伴う遺伝子発現の調節機構の一端が明らかにされた。平成26年度に予定されていた研究計画のうち、Nkx2-6に近縁のNkx2ファミリーに属する遺伝子の精巣における発現細胞の同定に関しては、免疫組織化学による解析を進めることによって、Nkx2-3, Nkx2-4, Nkx2-5について精巣内での発現細胞を同定することが出来た。従って、この項目についてはおおむね計画通りに進捗していると考えられる。また、前年度のデータベース解析によってNkx2-6によって転写調節が行われると予想された34遺伝子のうち、Prm1遺伝子とAkap3遺伝子の上流域を用いたレポータージーンアッセイを行い、Nkx2-6タンパク質によるプロモーター活性への影響を解析した。その結果、Nkx2-6はPrm1およびAkap3遺伝子の転写調節に関与する可能性があることがわかった。以上の点より、レポータージーンアッセイを用いたNkx2-6の標的遺伝子候補の解析についてはおおむね計画通りに進捗していると考えられる。一方、Nkx2-6の標的遺伝子の候補は数多く存在し、解析が進んでいないものが残っている。さらに、実際に雄性生殖細胞内でNkx2-6タンパク質が上記の候補遺伝子上流域に結合しているかどうかの解析が進んでいない。これらの項目の解析については今後の課題となるであろう。実験動物学Nkx2-6が転写調節に関与する可能性がある遺伝子としてPrm1およびAkap3の2遺伝子が見出された。これらの遺伝子上流域内のNkx2-6結合予想配列を変異させたDNA断片を用いてレポータージーンアッセイを行い、Nkx2-6の転写制御作用が配列特異的であるかどうかを確認する。さらに、他のNkx2ファミリータンパク質がPrm1およびAkap3遺伝子の転写を調節する可能性を検討するために、Nkx2-6と同様に各タンパク質の強制発現条件下におけるレポータージーンアッセイを行う。これまで、Nkx2-6タンパク質に存在するホメオドメインなどのドメイン構造と、転写調節や二量体形成といったタンパク質の機能との関連性は検討されていなかった。そこで、野生型Nkx2-6タンパク質と各種ドメインの変異体Nkx2-6タンパク質を用いた免疫沈降法やプルダウンアッセイにより、二量体形成に必須の機能ドメインを同定する。
次世代光刺激装置の開発

本研究は、光感受性機能分子を励起するための光刺激装置の開発に関する研究である。高速焦点移動にタンタル酸ニオブ酸カリウム(KTN)結晶を使用した結果、23マイクロ秒で焦点移動した。本研究で開発した光刺激装置の焦点調節速度は現在主流の圧電素子を使用した技術より5001000倍程度高速化した。本技術開発により光操作技術が飛躍的に進歩し、それを利用する脳科学を含む自然科学、および工業分野で大きな前進が期待できる。近年、チャネルロドプシン等(Yizharら, Neuron, 2011)の光感受性機能分子が飛躍的な発展を見せ、神経回路機能の研究に大きく寄与するようになってきた。細胞やシナプスなど光刺激したいターゲットは脳内に3次元的に分布している事が多い。細胞などを局所的に光活性化する方法としてレーザーのピンポイント照射、Digital Mirror Device(DMD)やLiquid Crystal On Silicon(L-COS)を用いた多点照射などがある。しかし、いずれも2次元の技術であり、Z軸方向の移動には瞬時におこなうことができないため3次元空間の複数のポイントに瞬時に自由にレーザー照射を行うことは困難である。そこで、本研究では新たに可視光レーザーの焦点調節を現在主流の圧電素子を使用した高速技術より100010000倍高速化した顕微鏡用光刺激装置の開発をおこなった。レーザー光源としてチタンサファイアによる極長短赤外線パルスレーザーを用いた。高速焦点移動にはタンタル酸ニオブ酸カリウム(KTN)結晶を使用した可変焦点レンズを用い、KTN結晶に0V1000Vまでの電圧を加えて焦点調節を行った。KTN結晶は電気光学(EO)デバイスであり、高速動作が可能である。0Vから900V負荷時では23マイクロ秒で焦点移動した。赤外線を可視光に変換するために非線形光学現象を利用しバリウムボレート(BBO)結晶および周期分極反転させたチタン酸リン酸カリウム(ppKTP)結晶を用いて第二高調波発生(SHG)の原理で可視光を発生させた。このレーザー光を顕微鏡に導入し、焦点移動を確認した。
微小光ファイバーを用いたクモ膜下・硬膜外組織血流・代謝モニターシステムの開発

1)基礎的実験として、動物実験において、レーザードプラ法による局所組織血流測定と近赤外法による組織酸素化測定の組み合わせについて検索した。ウレタン麻酔ラットを用い、頭骨にバ-ホールを作製し、硬膜上よりレーザードプラ血流計による局所脳組織血流測定を行った。また、同一ラットについて近赤外組織酸素化測定により脳組織ヘモグロビン(Hb)酸素化およびチトクロムaa3の変化を測定した。これらの測定においては互いの照射光の干渉を防ぐため、それぞれの照射光を510秒毎、交互に対象に照射して測定する時間分割測定を行い、組織血流、組織酸素化の同時モニターを可能とした。また、径1mm、長さ1200mmの微小光ファイバーを近赤外組織酸素化測定装置にカップルさせ、低酸素負荷による全Hb量の変化やHbO_2/Hb比の変化を観察した。HbO_2/HbおよびHbの濃度の定量には難があるが、酸素化の変動を捉えることは可能と思われた。2)臨床例について、近赤外法による脳組織酸素化モニターの適用を行い、局所組織血流・組織酸素化の同時モニターシステム開発に向けた検討を行った。心臓・大血管手術患者の脳酸素化動態モニターでは、循環停止とともに全ヘモグロビン量の減少、HbO_2/Hbの低下、チトクロムaa3の低下が認められた。循環再開後にはHbO_2/Hbのが回復したものの、チトクロムaa3は回復が遅れた。これらの変化は循環動態に鋭敏に反応すると考えられた。3)脳梗塞患者の中枢性疼痛に対する星状神経節ブロック(SGB)施行の脳組織酸素動態におよぼす影響を、近赤外線分光測定による両側半球の脳酸素化同時測定により検索したところ、SGBによって同側の脳血液量は増加するが、時としてスチール現象様の変化が認められることから、脳血管障害の疑われる患者では、脳血行動態に注意する必要があると考えられた。本年度は以下の研究を行った。ケタミンあるいはハロセンで麻酔したラットを用い、局所脳組織血流と脳組織におけるヘモグロビン酸素化の変動を同時記録するための予備的実験を行った。近赤外組織酸素化測定装置(無侵襲頭部酸素モニター、NIRO-500)を用い、近赤外線照射光ファイバーおよび透過・散乱光集光用ファイバーとしてそれぞれ径1mm、長さ1200mmの光ファイバーを用い、頭頂部バ-ホールからの近赤外光照射による散乱光を側頭部から集光した。実験的脳虚血による全ヘモグロビン量の変化や酸素化ヘモグロビン/還元ヘモグロビン比の低下や血流再開による上昇を観察した。別個にドプラー血流計で脳組織表面から測定した虚血時および血流再開によるの局所血流変動と対応するものの、変化の対比させて定量的に検討することは困難であり、同時測定が必要と思われた。しかし、この局所脳血流と組織酸素化の同時測定については光干渉を防ぐため、それぞれの照射光を交互に対象に照射するなどの工夫が必要と考えられた。一方、臨床面での検討として、星状神経節ブロックを施行した際の同側の頭部血流変動と組織酸素化の連関を検索したところ、全ヘモグロビンの上昇が認められ、星状神経節ブロックによる同側の頭部血流の改善が示唆された。なお、ブロック施行前後で還元ヘモグロビンには有意な変化を認められなかった。この様な血流改善の機序として、スチーリング現象などが予想され、対側の変化についても同時検討する必要があり、複数の領域からの同時測定についても検索が必要と思われた。

本年度は以下の臨床研究を中心に研究を行った。脳梗塞患者の中枢性疼痛に対して星状神経節ブロック(SGB)が適用せれることがある。SGBは血流改善の効果をもつことから、その脳組織酸素動態におよぼす影響について、近赤外線分光測定による両側半球の脳酸素化同時測定により検索した。対象は各種疼痛患者12例および通常ボランティア4例とし、SGB施行側および対側の前額部にそれぞれ近赤外線脳酸素化モニターのプローベを装着した。5分以上の安静臥床で記録が安定した後、1%リドカインによるSGBを施行し、酸素化ヘモグロビン(HbO_2)、還元ヘモグロビン(Hb)、HbO_2+Hb(total Hb)およびチトクロームaa3(Cytaa3)を連続的に記録し、以下の結果を得た。1.全16例中12例(患者11名、ボランティア1名)でSGB後に同側のHbO_2とtotal Hbの上昇が認められ、下降はみられなかった。2.同側のHbO_2とtotal Hbの上昇はSGB後約1分から認められ、持続時間は25分から2時間以上と個人差があった。しかし、HbおよびCytaa3には変化がみられなかった。3.前例でホルネル微候は認められたが、顔面疼痛患者1例とボランティア3例では測定値に変化がなかった。4.上肢レイノ-症状が主訴のSLE患者では、同側のHbO_2とtotal Hbの上昇がみられると同時に、対側では下降がみられた。以上、SGBによって同側の脳血液量は増加するが、時としてスチール現象様の変化が認められることから、脳血管障害の疑われる患者では、脳血行動態に注意する必要があると考えられる。本年度は主に以下の研究を進めた。1)動物実験において、レーザードプラ法による局所組織血流測定と近赤外法による組織酸素化測定を組み合わせた、組織血流・組織酸素化同時測定ついて検索した。ウレタン麻酔ラットを用い、頭骨にバ-ホールを作製し、硬膜上よりレーザードプラ血流計による局所脳組織血流測定を行った。また、同一ラットについて、口腔内から近赤外光を照射し、頭頂部で測光することにより、脳組織ヘモグロビン(Hb)の酸素化およびチトクロムaa3の変化を測定した。これらの測定においては互いの照射光が干渉するので、同時に測定することは困難なことから、それぞれの照射光を交互に対象に照射して測定する時間分割測定を行った。この時間分割測定においてはそれぞれの測定間隔を短くし、できるだけ頻回に行うことが望まれるが、装置の安定性を考慮すると、現在のところ、510秒毎に切り替えた交互時間分割測定は可能となっている。2)臨床例について近赤外法による脳組織酸素化モニターの適用を行い、局所組織血流・組織酸素化の同時モニターシステム開発に向けた検討を行った。このうち、胸腹部解離性大動脈瘤合併症例における循環停止前後の脳酸素化動態モニターでは、循環停止とともに全Hb量の減少、HbO_2/Hbの低下、チトクロムaa3の低下が認められた。循環再開後にはHbO_2/Hbのが回復したものの、チトクロムaa3は回復が遅れた。これらの変化は循環動態とりわけ組織血流に鋭敏に反応すると考えられ、組織血流と組織酸素化の定量的検索が必要となると考えられた。
WPANのためのパルス位置変調方式

光通信、無線LAN(赤外線)、ウルトラワイドバンド(UWB,IEEE802.15a)、RFIDなどの無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN)を構築する要素と考えられるものでは、パルス位置変調(PPM)方式が検討されることが多い。WPANにおいては、要求される情報伝送速度や誤り率の達成が望まれることから、本申請人はWPANのためのパルス位置変調方式について、次の(a)から(c)の検討を行った。まず、(a)同期獲得用信号を情報フレームに埋め込むパルス位置変調方式を提案し、情報伝送速度特性、同期獲得用信号の検出確率、誤警報確率の性能を明らかにした。その結果、同期獲得用信号を情報フレーム埋め込んだ提案方式の検出確率は、特別なスロットを必要とする従来方式と同じ性能を達成できることを明らかにした。また、情報伝送速度特性は従来方式よりも提案方式が優れていることから、提案方式の優位性を明らかにしている。次に、(b)マルチユーザ環境への適応を考え、4相偶数差直交系列を用いた直接拡散方式と融合した方式を検討し、誤り率特性、周波数利用効率特性を明らかにした。そして、(c)ユーザ主導型通信のWPANを実現するため、赤外線を用いた送受信機を作成し、その基本性能を測定した。赤外線を用いることで、既存のシステムとの共存が可能であると考えられる。また、ユーザ主導のWPANであることから、干渉や混信などの発生は比較的少ないものと考えられる。今後、得られた測定結果をもとに提案方式の性能解析などを行うことが考えられる。最近では、ウルトラワイドバンド通信、光通信やRFID(Radio Frequency identification:RFID)などのための情報変調法の一つとして注目されているパルス位置変調(Pulse Position Modulation:PPM)方式がある。本研究では、このPPM方式の無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN)への適応可能性を検討している。PPM方式は、複数のスロットから構成されるフレーム内のいずれか1つのスロットにパルスを生成し、送信することにより、情報伝送する方式である。したがって、フレーム内のパルスの位置を判定するために、フレームの始まりを確実に捕らえることが重要である。これまでのフレーム同期法に関する検討は、(1)同期を獲るための同期プリアンブル信号をいくつかのフレーム毎に付加する集中型と(2)同期プリアンブル信号を数フレームに分散させて付加する分散型に分類される。これら方式は、同期獲得が容易であるが、同期プリアンブル信号を付加したことにより情報伝送速度が劣化する問題点を有している。また、これまでの検討では、情報伝送速度を改善するとともに同期獲得する方法については、検討がなされていない。そこで、本研究では、同期プリアンブル信号を情報伝送用フレームに埋め込み伝送する埋め込み型フレーム同期法を提案し、理論解析により検討している。提案方式は、同期プリアンブル信号を情報用フレームに付加するのではなく、情報用フレーム内に埋め込むため、同期用のスロットを必要とせず、情報伝送速度を劣化させずに同期獲得が可能な方式である。本研究では、理論解析により、(1)提案方式の情報伝送速度は従来方式よりも改善する、(2)同期プリアンブル信号の検出確率及び誤警報確率は埋め込む同期信号の構成に依存する、(3)同期性能が優れた同期信号のパターンが存在することを明らかにしている。
英語音声変化が生じる発話環境の解明と音声変化習得データベースの構築

平成30年度は、国内および国外で入手可能な英語音声学教材に頻出する同化・連結・脱落について考察し、日本人英語学習者が優先的に習得すべき、代表的な音声変化(同化・連結・脱落)を明らかにした。まず同化の考察では、good、that、this、tenなど、初学者にとっても平易な単語で始まる単語間で同化が頻出することを明らかにした。また、did you、have to、meet you、miss you、would you、of courseなどは、ほぼ全ての教材で記載が確認されたことから、日本人英語学習者はこれらの同化を、定型句として習得するべきであると論じてきた。連結の考察では、ほぼ全ての教材で、r連結とn連結が中心に記載されており、このことからも、r連結とn連結が特に重要な連結であると論じてきた。特に、日本語の語末の「ン」は[n]ではなく口蓋垂鼻音の[N]であるため、日本人英語学習者はn連結に注意する必要性があることを説いてきた。そして脱落の考察では、母音と子音の脱落が考えられるが、本調査では子音の脱落が圧倒的多数であり、母音以上に子音の脱落に慣れることが重要であることを論じた。また、母音の脱落は全てが弱母音であり、子音の脱落は閉鎖音(特に[t])の記載が中心であったことから、これらを重点的に学習することが重要であると論じてきた。さらに平成30年度では、上記の調査で明らかにした、同化、連結、脱落のそれぞれ上位の例を実験材料として、英語母語話者への音声実験を実施した。平成30年度では、英語音声学教材に記載されている音声変化(同化・連結・脱落)の上位の例を実験材料として、英語母語話者への音声実験を実施した。数名の英語母語話者を対象としたパイロットスタディでは非常に興味深い結果が得られている。しかし平成30年度内に、統計分析に必要と思われる被験者数(30名以上)に達することができず、データを考察するには至っていない。この理由は、当方の移籍のため、予定していた海外での音声データ収集が叶わなくなったことが挙げられる。今後は、できる限り多くの英語母語話者に実験協力を仰ぎ、実験データを分析・考察する。実験結果については、国内外の学会で発表、論文投稿などを通して発信していく予定である。平成29年度は、音声実験(パイロットスタディ)および英語音声学教材の調査を行った。音声実験(パイロットスタディ)では、筆者の仮説「英語の音声変化が生じ始める閾値となる発話速度が存在する」を検証した。具体的には、アメリカ人成人を対象に、英文朗読という形で音声実験を行った。まず、彼らに静かな個室で、300ms.にセットされたメトロノーム音を聞かせ、300ms.の速度を記憶させた。その後すぐ、メトロノームを使わず、記憶した300ms.に沿って可能な限り自然に次の3つの英文を読み上げてもらった。英文1:“I want to turn off the radio."英文2:“I'm going tomeet you soon."英文3:“Come and join us."朗読された音声は直接パソコンに録音し、聴覚印象のみでなく音声分析ソフトを用いて、音声変化が生じたか否かを客観的に判別した。同様の手法で、様々な速度における音声変化を検証した。本実験を通して、たとえば、連結の中でもn連結が生じ易いなど、音声変化の生じる速度・頻度は一律ではないことが明らかとなった。この結果を受け、平成29年度では、現在入手可能な全ての英語音声学教材を対象に、そこに記載されている音声変化の例文を全て抜粋し、記載頻度の高い例文を明らかにした。その過程において、日本語で記載された教材(日本人学習者向け)と英語で記載された教材では、説明や例文において違いがみられ、これらを比較考察することで、特に日本人英語学習者が習得すべき音声変化を明らかにしてきた。平成30年度以降は、これら記載頻度の高い音声変化(たとえば記載数の多い上位50例)を実験材料として、英語母語話者への音声実験を予定している。平成29年度は、英語音声学教材で頻出する音声変化(同化、連結、脱落)を明らかにした。当初は、さらに、それらを実験材料とした音声実験を愛知学院大学で実施予定であった。愛知学院大学は、今回連携研究者をお引き受け頂いた都築正喜教授(日本英語音声学会会長)の勤務先であり、10名程の英語母語話者に実験協力をお願いすることが可能である。しかし、音声分析ソフトがインストールされていたパソコンの不具合、実験協力者との日程調整が取れない等の理由から、平成29年度に本実験を実施することが適わなかった。

特に、日本語の語末の「ン」は[n]ではなく口蓋垂鼻音の[N]であるため、日本人英語学習者はn連結に注意する必要性があることを説いてきた。そして脱落の考察では、母音と子音の脱落が考えられるが、本調査では子音の脱落が圧倒的多数であり、母音以上に子音の脱落に慣れることが重要であることを論じた。また、母音の脱落は全てが弱母音であり、子音の脱落は閉鎖音(特に[t])の記載が中心であったことから、これらを重点的に学習することが重要であると論じてきた。さらに平成30年度では、上記の調査で明らかにした、同化、連結、脱落のそれぞれ上位の例を実験材料として、英語母語話者への音声実験を実施した。平成30年度では、英語音声学教材に記載されている音声変化(同化・連結・脱落)の上位の例を実験材料として、英語母語話者への音声実験を実施した。数名の英語母語話者を対象としたパイロットスタディでは非常に興味深い結果が得られている。しかし平成30年度内に、統計分析に必要と思われる被験者数(30名以上)に達することができず、データを考察するには至っていない。この理由は、当方の移籍のため、予定していた海外での音声データ収集が叶わなくなったことが挙げられる。今後は、英語音声学教材で頻出する音声変化(同化、連結、脱落)の例文を実験材料として、英語母語話者を被験者とした音声実験を行う。まずは、今回連携研究者をお引き受け頂いた都築正喜教授の勤務先である愛知学院大学で音声実験を実施する予定である。愛知学院大学に勤務している10名程度の外国人教師を対象に、発話速度と音声変化(同化、連結、脱落)の関係について明らかにする。もしこの時点で、実験が計画通りに進まないと懸念される場合は、実験音韻論の権威である大高博美教授(関西学院大学大学院音声学指導教授)からの指導をもとに、実験手法の調整を図る。その後、各大学を中心に英語母語話者の実験協力を仰ぎ、国内実験を進めていく予定である。実験結果については、国内外の学会での発表、論文投稿などを通して発信していく予定である。今後は、できる限り多くの英語母語話者に実験協力を仰ぎ、実験データを分析・考察する。実験結果については、国内外の学会で発表、論文投稿などを通して発信していく予定である。音声分析ソフトがインストールされていたパソコンの不具合、実験協力者との日程調整が取れない等の理由から、平成29年度に予定していた音声実験を実施することが適わなかった。その結果、予定していた旅費、英語母語話者への謝金などの経費が計上されていないことが理由である。なお、音声実験は平成30年度に実施予定であり、これらの経費は平成30年度に繰り越す予定である。当初予定していた海外での音声データ収集が、当方の移籍に伴い実施することが叶わなかった。その結果、予定していた旅費、英語母語話者への謝金などが計上されていないことが理由である。なお、これらは平成31年度に実施するため、経費は繰り越す予定である。
軽度発達障害児の幼児期の発達特性に関する研究

軽度発達障害児を幼児期からスクリーニングし適切な援助を早期から行うために、軽度発達障害児リスク児(以下リスク児)の発達状況を3年間縦断的に調査し、その発達特性について検討した。一次調査では対象児46名中10名が3年間の調査期間中1度以上リスク児として抽出された。これらのリスク児を対象とした二次調査の結果から、その発達特性として以下の4つのタイプが推定された。1.言語機能の特異的な遅れを主徴として学習障害リスク群:3名が含まれ、知能検査結果では動作性優位なディスクパンシーを示し、K-ABC心理教育アセスメントバッテリ-(以下K-ABC)では継次処理および習得度尺度の低スコアーが特徴となっていた。発達経過では3年間を通して日本版ミラー乳幼児発達スクリーニング検査(以下JMAP)の言語・複合能力領域の問題が認められるが、日常の生活状況の観察では、著しい発語能力の遅れが無ければ4歳以降は問題か顕在化してこないという特徴が認められた。2.集団生活での不適応を主徴とした注意欠陥・多動障害リスク群:2名がこの群と考えられ、集中力がない、同年代の子どもとうまく遊べない、手指の不器用さが生活状況の問題として3年間を通じて教師から指摘され、この群の特徴となっている。経過の中で障害が疑われる領域にバラツキがあり、知能検査結果も正常域にあった。K-ABCでは継次処理尺度が有意にスコアーが低下していた。3.発達経過のバラツキが顕著な群:この群には3名が含まれ、知能検査の結果では動作性がボーダーラインにあり言語性との間でディスクレパンシーを呈していた。しかし、リスク群としてとらえるかどうかは、今後も経過を更に追う必要があると考えられた。4.正常化群:この群は3歳時点ではJMAPの協応性・言語領域の問題と日常生活で言語理解の未熟さが指摘されているが、経過を追うごとにそれぞれ正常化した2名が含まれる。以上の結果より幼児期から縦断的な発達調査を行うことで、その障害特性を明確化し適切な発達援助が実施できる可能性が示唆された。
気象擾乱による大気-海洋系物質循環および海洋生態系の応答

西部北太平洋の熱帯海域において、数値計算モデルを用いて、台風の通過に対する植物プランクトンの応答を調べた。観測されたパッチ上の植物プランクトンブルームは、台風の移動速度が遅いときに再現されることが分かった。この強いブルームは、台風の中心部での有光層下に存在する(植物プランクトンの成長に必要な)栄養塩豊富の水が、湧昇によって引き起こされる。地球化学生物過程を導入した実験と導入しなかった実験を比較することにより、地球化学生物過程は、亜熱帯海域の台風通過後の応答に本質的な役割をしていることが分かった。また、大気ダスト輸送と大陸棚上の再無機化による鉄供給を含む鉄循環過程などを導入することで、海洋生態系モデルを改良した。その結果、全球規模の栄養塩やクロロフィルaの海氷表層分布(特に鉄によって生物生産が制限されている北太平洋亜寒帯海域などの高栄養塩低クロロフィルa領域にて)が改善された。西部北太平洋において、(1)モデリングにより、高低気圧や台風などの総観規模の気象現象が大気による物質輸送や海洋表層における物質循環・生態系にどのような影響を与えるかを明らかにすること、および、(2)海洋生態系モデルを海洋物質循環に注目して高度化し、他の項目A02やA03と連携して、観測された事象について定量的な解釈を行うこと、などを研究目的としている。モデルを用いた従来の研究は、全球的な気候研究を利用して、海洋物質循環や海洋生態系の大まかな振る舞いを明らかにするトップダウン的視点であるのに対して、本研究は、逆に現場観測から出発しボトムアップ的視点で総観規模気象現象に対する物質循環や生態系の応答を扱う。海洋生態系モデルNEMUROに簡単な鉄循環過程を組み込み、日本近海の親潮域にある観測定点A7に適用した。鉄の予報変数として溶存鉄(自由態・錯体態)・粒子状鉄・ダストを扱い、境界条件として大気物質輸送モデルSPRINTERから得られたダストデータに関して1996年から2006年までの平均した気候値、および、有光層下の粒子状鉄濃度を与え、そのもとでの溶存鉄・鉄総量の季節変化を再現した。観測から推定されている各種のパラメータ(粒子状鉄の溶解速度・光合成における鉄濃度に対する半飽和定数)などの範囲内で、観測された季節変化(溶存鉄は冬季から春季まで1μmol/l程度あるが、夏季には0.1μmol/lぐらいの枯渇状況)を再現することに成功した。珪藻類の光合成は、春季ブルームの後半の時期は、ケイ酸塩制限となるが、それ以外の時期は、鉄制限状態にあることが分かった。また、今回の実験では、有光層内への鉄の供給は、主として有光層下層からであった。アジアスケールを対象とした対流圏物質輸送モデルに人気起源汚染質の発生量の年々変動を加味して1980年から2003年まで長期積分を行った。その結果、東シナ海や日本海の縁辺海に大気経由で海上に沈着する人為起源の全硝酸塩がこの24年間で1.8-4.2倍に増加し、沈着量は中国国内の人為起源NOxの発生量の増加と非常に高い相関が見いだされた。2002年について東シナ海に沈着する全硝酸塩の量は140GgN/yearと推定され、その量は揚子江起源のNの30%程度の相当することも示された。大気モデルから得られた全球ダスト・データを利用して、昨年開発された鉄循環過程を全球モデルに導入した(NEMURO+Fe全球版)。赤道域と南太平洋の生物量は、鉄循環を導入する以前は観測された濃度に比べて大幅な過大評価であったが、導入することによってかなり観測されたものを再現できることが分かった。さらに、NEMURO+Fe全球版から得られたクロロフィルaと混合層深度の全球分布から、Simo and Dachs(2002)を用いた海洋表層中のDMS濃度を推定することを試みた。DMSの年平均された全球分布はそれなりに観測されたものを再現したが、その季節変化は、海洋混合層深度が観測値よりも浅く再現されているために、夏から秋にかけて過大評価となった。また、計画班A03-4との共同研究として、台風による理想的な風応力を与えた場合の簡単な生態系の応答を調べる数値実験、および、計画班A03-3との共同研究として、台風通過にともなう生態系応答培養実験の結果を再現する数値計算、等に着手した。海域における黄砂の沈着量の推定程度は、黄砂の発生・輸送モデルの性能に大きく寄っている。

その精度を向上されることを目的として、黄砂の発生・輸送予測モデルに、ライダー観測データを利用したデータ同化手法を開発し、2007年春季に中国から日本各地で観測された高濃度の黄砂現象について適用して調べた。その結果、日本国内のライダー観測データをモデルに同化することで、黄砂発生量の最適化が可能となった。今回開発された手法は、アジア域の黄砂発生・輸送モデルの精度大きく向上させることが期待され、海域への鉄の供給量の推定に活用できる。数多くの国際学会で、これらの成果を発表した。平成20年度、計画研究班A03-4の衛星観測グループによって指摘された「台風の転向点付近に形成された100kmスケールのパッチ状の高濃度クロロフィル領域」について、計画研究班A03-4の海洋物理モデルグループとの共同研究として明らかにした。一般的に、熱帯域の栄養塩躍層は深さ100-150mに存在し、それより浅い表層では栄養塩が枯渇している。台風の移動速度が時速10km以下になると、台風中央付近のエクマン発散に伴う湧昇が栄養塩躍層を上昇させ、強風によって深くなった海洋混合層に栄養塩が供給されると、衛星観測に見られるようなクロロフィル高濃度が海洋表層に形成されることが明らかになった。栄養塩躍層の上昇は、風応力によるエクマン発散に伴う湧昇と励起された慣性振動との関係で決まり、移動速度が時速10km以上になると、栄養塩が混合層に供給されにくくなる。これらの考察により、高濃度クロロフィル領域は、台風の強度よりも、むしろ移動速度に依存することが分かった。これより、台風の移動速度を観測されたもののように変化させると、衛星観測で見つけられた100kmスケールのパッチ状の高濃度クロロフィル領域を再現することが出来た。また、台風の風速依存性なども調べたた結果、強い台風が停滞した場合という条件によって高濃度クロロフィル領域が引き起こされていることが分かった。鉛直一次元海洋生態系モデルに組み込まれている鉄循環過程や窒素・炭素・酸素同位体に関する過程の高度化や、DMSに関するプロセスベースのモデリングに着手した。昨年度得られた結果をもとに、アルゴリズム開発および参照テーブルの作成を行った。台風によって励起された領域の大きさや継続時間のとり方により、一つの台風による総生物生産量が大きく変わることが分かったために、参照テーブルに用いたアルゴリズム開発が、当初の見込みより難しいものとなった。参照テーブルは、昨年度得られた結果ものを、結果、台風の速度を、時速7.2や21.6kmに加え時速3.6km,10.8km等としたケース、また、台風の中心風速を、30m/sに加え20m/s,40m/s,50m/s等としたケースを実施し、アルゴリズムの開発と合わせて、生物生産量の設定の変更などを行った。その結果、ある程度の推定が出来るようになったが、複雑な経路、特に、転向点付近については、今後の検討を要する。また、昨年度の結果については、論文を投稿し、査読を受け、再投稿をする作業を行っている。また、溶存鉄と粒子状鉄、および、起源としてダストと大陸棚から溶解を考慮した鉄循環過程を導入し、ミカエリスメンテン式から最適栄養塩取り込み(OU Kinetics)に変更、大小の沈降粒子の導入など、また、パラメータ調整も遺伝的アルゴリズムによる方法を導入した。各海域で観測された亜熱の再現性が向上した。現在、重光(本経費で雇用された博士研究員)および山中がこれらの結果をまとめる論文を執筆中である。