hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
データ駆動型プロセッサの携帯機器向け応用に関する研究

データ駆動型プロセッサを用いたさらなるソフトウェア化により、携帯機器のようなスペースやコストが限られたところでも、ソフトウェアさえ準備すれば機能を柔軟や性能に設定できるようになり、応用の幅が広がる。本年度は、前年度までで用意したデータ駆動型プロセッサ評価ボードを用いて、実験を行うとともに、新しいシステムを提案した。内容は以下の通りである。実験環境を整備する目的で、制御用ノイマン型プロセッサへのリアルタイムモニタを実装した。データ駆動型プロセッサでは、ソフトウェア定義によるA/DやD/A変換器を提案し、ブレッドボード実装であるがソフトウェア定義A/D・D/A変換器の実験を行った。ノイマン型プロセッサ上のモニタを使ってそれらの実験するという形をとっており、ノイマン型プロセッサとデータ駆動型プロセッサの協調動作を試みた。そのような実験および結果について発表を行った。協調動作をノイマン型プロセッサから見てより自然な形となるようなしくみの提案も行った。これは、データ駆動型プロセッサのプログラムであるDFG(Data Flow Graph)の一部が、そこを流れるデータにより変形するというものである。DFGの中でパケットの流れを選択命令で決定するだけでは足りないような多くの選択肢があり、一方で選択肢はめったに変わらない(例えば状態変数で撰択される)ような場合、制御パケットを生成しそれでフローを書き換えるという方法がある。しかしそれはノイマン型のプログラムの自己書き換えに相当し問題が多い。一方で、ノイマン型の世界では関数へのポインタのような方法により、そのような遷移処理は容易に実現できる。そこで、DFGに(自己書き換え的にフローを変えるという意味で)変形能を持たせたい部分を、ノイマン型プロセッサで処理しようとするものである。異なる動作原理を持つプロセッサどおしを接続するこの提案は、国際会議で発表した。
非弾性・不均質構造を用いた広域的地殻変動の解明

非弾性・不均質構造を用いた広域的地殻変動の解明するための基礎的な解析プログラムを作成した.まずは土質力学等で使われている弾塑性水連成問題を解くことが可能な有限要素プログラムを地震の影響も計算が可能になるようにプログラムの解読と大幅なプログラムの仕様の変更を行った.この改良により,地震発生に伴って起こる地下水の移動を計算することが可能になった.この解析方法により,弾塑性変形と断層近傍の構造的な不均質を考慮することにより,広域的応力によって引き起こされる,断層帯の圧縮や,歪み集中帯を再現することが可能になることが予想され,広域的な地殻変動を解明する手がかりになることが可能であろう.地震の発生後に観測される余効変動のほとんどは地震後の断層面深部でのすべりとマントル上部における粘弾性緩和に起因すると解釈が多いが,この解析方法で計算した結果,地下水の移動に伴う地殻変動も同程度の大きさになるため,無視できないことがわかった.次に余効変動を解明することにより,地殻・上部マントルの情報を引き出すことが可能になり,広域的地殻変動の解明の基礎となる情報になる.そこで,1993年北海道南西沖地震で観測された,地震時と地震後の地殻変動データを用いて余効変動のモデルを構築した.特に新しい解析手法として,合成開口レーダの地殻変動データを取り入れることの可能な粘弾性インバージョン解析プログラムを行った.In-SARの地殻変動は膨大な情報量があり,そこから有効な情報を引き出す工夫が必要である.過去の研究では,主にフォーワードモデリングが主であり,地震後の断層深部でのすべりによる余効変動と上部マントルの粘弾性的応答による余効変動を分離することが出来なかったが,本解析方法によって出来ると思われる.現在,In-SARデータを用いた粘弾性インバージョン解析プログラムを開発中である.非弾性・不均質構造を用いた広域的地殻変動の解明するための基礎的な解析プログラムを作成した.まずは土質力学等で使われている弾塑性水連成問題を解くことが可能な有限要素プログラムを地震の影響も計算が可能になるようにプログラムの解読と大幅なプログラムの仕様の変更を行った.この改良により,地震発生に伴って起こる地下水の移動を計算することが可能になった.この解析方法により,弾塑性変形と断層近傍の構造的な不均質を考慮することにより,広域的応力によって引き起こされる,断層帯の圧縮や,歪み集中帯を再現することが可能になることが予想され,広域的な地殻変動を解明する手がかりになることが可能であろう.地震の発生後に観測される余効変動のほとんどは地震後の断層面深部でのすべりとマントル上部における粘弾性緩和に起因すると解釈が多いが,この解析方法で計算した結果,地下水の移動に伴う地殻変動も同程度の大きさになるため,無視できないことがわかった.次に余効変動を解明することにより,地殻・上部マントルの情報を引き出すことが可能になり,広域的地殻変動の解明の基礎となる情報になる.そこで,1993年北海道南西沖地震で観測された,地震時と地震後の地殻変動データを用いて余効変動のモデルを構築した.特に新しい解析手法として,合成開口レーダの地殻変動データを取り入れることの可能な粘弾性インバージョン解析プログラムを行った.In-SARの地殻変動は膨大な情報量があり,そこから有効な情報を引き出す工夫が必要である.過去の研究では,主にフォーワードモデリングが主であり,地震後の断層深部でのすべりによる余効変動と上部マントルの粘弾性的応答による余効変動を分離することが出来なかったが,本解析方法によって出来ると思われる.現在,In-SARデータを用いた粘弾性インバージョン解析プログラムを開発中である.
急性ストレス後の睡眠障害の発生機序

ラットに脳波及び筋電図用電極を植え込む手術を行い、無拘束状態でポリグラフ記録が出来るようにした。これによりラットの自然な睡眠・覚醒リズムを連続記録した。覚醒は脳波の脱同期化と筋電図活動の存在によって判定した。睡眠は徐波睡眠と逆説睡眠に分けられるが、徐波睡眠は脳波に紡錘波の見える軽睡眠と、紡錘波が消失しデルタ波のみになった深睡眠に分けて判定し、逆説睡眠はシータ波と筋活動の消失によって判定した。ラットは明期に睡眠を多くとり、暗期に多く覚醒する傾向があるが、どちらにも覚醒-徐波睡眠-逆説睡眠のウルトラディアン周期が認められた。一時間のfootshock stressにより、覚醒がその直後一から二時間続くが、その後約半日も睡眠、特に深睡眠と逆説睡眠が増加(過眠)した。その後半日は逆に覚醒が増加(過覚醒)するという三相性の変化がおこることが認められた。footshockの時間帯を変えても同様な傾向は認められるが、どちらかというと明期に刺激した時の効果の方が大きかった。またfootshockの翌日の過覚醒期にレボメプロマジンによる睡眠誘発効果が抑制されるという現象を見出した。しかしfootshockの直前にクローニジンを投与し、ストレス中に中枢ノルアドレナリン・ニューロンの過剰活動を抑えると、翌日のレボメプロマジンの睡眠誘発効果への耐性がおこらぬという所見を得た。これはストレス後の過覚醒がストレス中におこるノルアドレナリン系の過剰活動への適応の結果であるという仮説を指示するものである。一時間のfootshock stressにより、その直後一から二時間覚醒が続くが、その後約半日も睡眠、特に深睡眠と逆説睡眠が増加(過眠)した。これまでの予備的研究でfootshockの翌日、レボメプロマジンの睡眠誘発動果が抑制されるという現象を見出していたが、それは自然睡眠の上ではこのような急性ストレス後翌日の過覚醒相における生理学的変化を反映したものであることが分かった。これまでの予備実験ではまた、footshockの直前にクローニジンを投与し、ストレス中に中枢ノルアドレナリン・ニューロンの過剰活動を抑えると翌日のレボメプロマジンの睡眠誘発効果への耐性がおこらぬという所見を得ているが、これはストレス後の過覚醒がノルアドレナリン系の過剰活動への適応であるという仮説を指示するものである。

ラットは明期に睡眠を多くとり、暗期に多く覚醒する傾向があるが、どちらにも覚醒-徐波睡眠-逆説睡眠のウルトラディアン周期が認められた。一時間のfootshock stressにより、覚醒がその直後一から二時間続くが、その後約半日も睡眠、特に深睡眠と逆説睡眠が増加(過眠)した。その後半日は逆に覚醒が増加(過覚醒)するという三相性の変化がおこることが認められた。footshockの時間帯を変えても同様な傾向は認められるが、どちらかというと明期に刺激した時の効果の方が大きかった。またfootshockの翌日の過覚醒期にレボメプロマジンによる睡眠誘発効果が抑制されるという現象を見出した。しかしfootshockの直前にクローニジンを投与し、ストレス中に中枢ノルアドレナリン・ニューロンの過剰活動を抑えると、翌日のレボメプロマジンの睡眠誘発効果への耐性がおこらぬという所見を得た。これはストレス後の過覚醒がストレス中におこるノルアドレナリン系の過剰活動への適応の結果であるという仮説を指示するものである。
技術哲学における現象学的展開の可能性と必要性

本研究の目的は、これまでの技術哲学の歴史をサ-ヴェイしたうえで、第一に、形而上学的前提やイデオロギー的前提を排除した「現象学的」観点を取ることの意義を明らかにすること、そしてそのようにして得られた見地に基づいて、具体的に現象学的観点からの「技術哲学」を展開するための手掛かりを獲得することにある。本研究では、技術哲学の主題として主に「技術と知識」「科学と技術」「技術と社会」という三つの問題領域を取り上げた。通常の場合、技術とは一定の(法則や規則に関する)知識の応用ないし適用と見なされることが多い。しかしカントの構想力/判断力に関する見方によると、むしろ、知識一般の方が概念の適用として成立し、その適用には規則の知識には還元できない「技術」が基礎にあると考えられる。この点に基づき、知識を成立される基礎としての「技術」という観点を取り出した。そして、この観点を最近の認知理論の議論に関する批判的検討を通して、「生態学的現象学」の視点へと展開し、第一に、「技術は知識の環境である」というテ-ゼを導いた。そして第二に、このテ-ゼを近代科学の成立過程の解明によって具体化し、「技術とは科学の環境である」というテ-ゼを導いた。さらに第三に、一般に技術と言われているものが実は技術的要因と社会的要因との結合体であることを示し、そこから、技術決定論と社会構成主義の対立を見直して、技術と社会の「二重側面説」という見方を提出した。そしてこの見方に基づいて、そのつど成立している技術的製品に沈殿している意味を暴露する「技術の解釈学」の必要性を示した。本年度は、これまでの技術論の系譜を主に「技術決定論」と「社会構成主義」との対立という構図のなかで捉えようと試みた。19世紀以来とくに20世紀になると技術がわれわれの生活に対して顕著な影響をもつようになり、そこから技術が社会のあり方を決定するという見方が提出されるようになった。確かに現代では技術を一定の目的を実現するための手段として考える見方は不十分である。しかしその一つの理由は技術的製品が利用されるには既に多くの技術的社会的ネットワークが成立していなければならないことにある。例えば、自動車の使用は石油生産・供給システム、道路網の建設維持システム、自動車の販売整備システムなどを前提としており、実際、現代ではこのシステムが既に生活の環境となっている。それゆえ生活のあり方を決定しているのは技術と社会が結び付いたネットワークと考えるべきである。他方、最近の技術論で盛んになりつつある社会構成主義も、決して技術と独立の社会が技術を構成するというのではなく、むしろ社会-技術ネットワークのなかで技術的発明や生産がなされる点を強調している。こうしてみると、技術決定論と社会構成主義は必ずしも対立する見方なのではなく、同じ一つの事態を異なった視点から見たものと考えることができる。こうして技術と社会に関する「二重側面説」が可能となる。この見方に基づいて、本研究者は、技術を実体化する誤りを避け、具体的な経験のなかでどのように技術的製品が理解されているかを探究する技術の「現象学」ならびに技術製品に沈殿した意味を解明する「解釈学」を提起した。技術社会のネットワークはいつも一定の権力関係のなかで実現するため、この解釈学のなかでは技術的製品がもつ政治的役割を暴露することが重要な課題となる。本年度は第一に、科学と技術の関係をめぐる問題を取り上げた。科学と技術の関係に関して、「科学が発見し,産業が応用し,人間がそれに従う」という一方向的な影響関係のなかで科学と技術を見る見方は、現在では神話的として批判されており、それに代わる見方がさまざまに提起されている。しかしながら、それらの試みは、必ずしもいまだ説得的なモデルを提供するまでには至っているとは言いがたい。

その一つの理由は、科学と技術の関係が歴史的状況によってさまざまな形態を取るため、一義的な関係を見て取ることが困難な点があげられる。しかし、同時に、歴史的な考察を行うときにも、「科学」と「技術」という包括的な概念を前提とするため、具体的な現象が見て取りにくくされてしまう点をあげることもできる。この困難を乗り越えるためには、科学との結び付きを語る前提として、技術自身がいかなる認知的特質をもっているか、を見極めておく必要がある。これは技術の「認識論」とも呼びうる課題であり、技術哲学の最も重要な課題であるが、これまでは、技術の応用科学説を取る論者を除くと、ほとんど議論されてこなかった。以上のような観点から本研究者は、技術的環境が認知の獲得・維持・伝承にとっていかなる役割をもつかという点を明らかにする課題、「人工物の現象学」と呼びうる課題を提起した。そして、その課題へ取り組むために、R・グレゴリーやD・ノーマンといった心理学者/認知科学者の仕事から手掛かりを探ること、また、G・ライルやプラグマティストらの知識観の変換の意義を再評価すること、などの必要性を明らかにした。
溶媒和状態の緩和とミクロ拡散過程

ピコ秒フェムト秒時間領域の動的ホールバーニングの実験では、分子内の速い緩和過程が終ったあとの溶媒配向緩和過程による、吸収スペクトルに見られる不均一幅へのポピュレーション緩和過程を観測することになると考えられる。動的ホールバーニングスペクトルの測定により基底状態の溶媒配向緩和過程を調べた。吸収スペクトルト蛍光スペクトルの間に鏡像関係が成立している場合は、両状態のポテンシャル曲線を同じと考え調和ポテンシャル仮定すると簡単な取り扱いが可能になる。レーザー色素(クレシルバイオレット)のエタノール、メタノール、アセトニトリル、およびこれらの重水素置換溶液中の測定を行なった。緩和過程を特徴付ける相関関数の時間依存性は時間の短い領域でガウス関数型となりその後指数関数で表わされる非指数関数型となった。アセトニトリル中においてのみ重水素効果が観測され、溶媒和状態の緩和過程に溶媒分子の回転拡散が重要であることを強く示唆する結果が得られた。測定系の時間分解能(数10フェムト秒)より速い時間に起るスペクトルの広がりも観測されたが、その程度は溶媒によって異なっておりメタノールではほとんど観測されていない。この違いは液体構造の違いを反映しているのではなかと考えられる。蛍光スペクトルのストークスシフトは、主として励起状態の溶媒和によるエネルギー緩和を観測していると考えられるが、ホールバーニングスペクトルの測定は基底状態分子の溶媒配向緩和過程を直接観測する手法として極めて有効であることが示された。
将来の泌乳と繁殖に関わる乳用子牛の栄養代謝に及ぼす胎子環境の影響力と改善策の検討

H30年度はこれまでと同様に1妊娠末期の母牛のインスリン感受性とその時の母牛の栄養代謝状態ならびに出生直後の産子の栄養代謝状態との関係の評価に加え、2雌子牛の春機発動時期(育成期の初回排卵月齢)と初回分娩後の卵巣機能回復との関係についての解析、3一時的に糖新生を促すグリセリンを妊娠末期の母牛への給与した際の母牛および産子の栄養代謝状態への効果の検討を行った。1において、ヒトのインスリン感受性指標として用いられるRQUICKIで評価されたインスリン感受性はその時の母牛の栄養代謝状態を強く反映しており、一方、HOMA-IRで評価されたインスリン感受性は産子の栄養代謝状態を予測できる指標として利用可能であることが明らかになった。2において、本実験からは育成期の初回排卵月齢と初回分娩後の卵巣機能回復の早さとの関係はみられなかった。その理由として、難産による子宮疾患やその罹患から他の代謝疾病等につながり初回排卵が遅れるなど、潜在的な卵巣機能以外の要因が強く関与した可能性が考えられた。3に関しては、妊娠末期にインスリン感受性が低い牛への分娩前3週間のグリセリン給与は脂質代謝の改善につながることが明らかとなったが、産子の栄養代謝状態に変化はなかった。1の解析結果から、分娩4週前までは母牛のインスリン感受性と産子の栄養代謝状態との関係は強いが、その後は影響が小さくなることが示唆されたため、今後、グリセリンの給与時期を早めて、産子の栄養代謝状態への改善効果を検討すべきだと思われた。以上より、本年度の研究結果から、妊娠末期の母牛およびその産子の栄養代謝状態につながるインスリン感受性評価方法が明らかになり、母牛の栄養代謝状態の改善策として分娩前3週間のグリセリン給与が有効であること、一方で、産子の栄養代謝状態の改善やその後の繁殖機能向上につながる対策は更なる検討が必要であることが示された。H27年度に予定していた実験は、1簡易的なインスリン感受性試験と血液性状のモニタリングによる妊娠期の母牛の栄養代謝状態の評価、2出生直後の子牛の栄養代謝状態ならびに、雄子牛における栄養代謝因子の組織中の遺伝子発現、3雌子牛の成長と性成熟の調査の3つである。1については、生涯の中で一泌乳期の乳生産量が最大となるため、分娩前に強いインスリン抵抗性になりやすいと考えられる次の分娩が3産または4産の牛を対象に実験を行った。分娩予定5週前から、採食状況のモニタリングは週3回、血液性状のモニタリングは週2回行い、加えて、分娩予定4週および3週前に簡易的なインスリン感受性試験を実施した。H27年度末時点で7頭が分娩している。H28年度以降もこの実験を継続する予定である。採取した血液に関して、一部は採取時に測定しているが、まだ未測定の項目についてはH28年度前半に測定する予定である。2に関して、出生子牛の性別は雄が5頭、雌が2頭である。性別に関係なく出生直後の血液を採取している。当初、雄子牛をと殺し、組織採取する予定だったが、雄子牛の市場価格が急激に高騰し、計画していた予算では12頭の牛しか購入できなくなったため、と殺ではなくBiopsyに変え、5頭の雄子牛の筋肉と一部の牛では肝臓の組織採取を行った。今後も市場価格と予算を照らし合わせながら、可能な限り例数を増やせる試料採取方法を選択して実施する予定である。3雌子牛の成長を性成熟調査においては、雌子牛が生まれたのが年度末のため、まだ週1回の体重測定と採血のみしか実施していない。卵巣動態のモニタリングについては離乳後から開始する予定であり、H28年5月下旬から実施する予定である。H27年度に予定していた3つの実験は順調に実施しており、現在も各実験で試料とデータを蓄積しているところである。雄子牛の市場価格が高騰したため、と殺ではなくBiopsyによる組織採取となったが、主に解析する予定の筋肉と肝臓組織が採取できていることに加えて、Biopsyにすることで当初予定していた例数よりも多いサンプルを採取することができるため、順調であると考えている。H28年度に予定していた実験は昨年同様、1簡易的なインスリン感受性試験と血液性状のモニタリングによる妊娠期の母牛の栄養代謝状態の評価、2出生直後の子牛の栄養代謝状態ならびに雄子牛における栄養代謝因子の組織中の遺伝子発現、3雌子牛の成長と性成熟の調査の3つである。1については、次の分娩が3産または4産となる牛を計24頭供試し、分娩予定3週および4週前に簡易的なインスリン感受性試験を実施したが、分娩日が予定日より大幅にずれたため4頭を除外した。2に関しては、雌が11頭、雄が9頭出生しており、雄子牛のうち5頭の筋肉および肝臓組織を出生後8-10日目に採取した。そして12の母牛20頭とその産子20頭に対し、血中インスリン濃度および代謝物濃度を測定し、採取した組織においては成長ホルモン受容体、インスリン様成長因子ーI、インスリン受容体の遺伝子発現を測定した。これらのデータを用い、インスリン抵抗性と産子の栄養代謝状態について解析を行った。インスリン抵抗性の指標は、簡易的なインスリン感受性試験でのインスリン投与後の血糖値減少量に加え、ヒトで用いられているHOMA-RとRQUICKIとした。その結果、これらの指標は産子の出生時体重やエネルギー状態、肝機能との関連性が認められたため、次年度も同様の方法で実験を実施することとした。

なお、ここまでの解析結果については第122回日本畜産学会で発表済みである。3に関しては、現在使用している超音波画像診断装置では体表から卵巣を観察することが非常に難しいため、直腸検査が可能な7ヶ月齢から観察することとした。2で対象となった雌子牛のうち1頭のみH28年度内に7ヶ月齢に達したため、初回排卵後の一卵巣周期を終えるまで、超音波画像診断装置による卵巣観察と血中プロジェステロン濃度によりこの時期の卵巣機能について調査し始めたところである。H28年度内に予定していた3つの実験は順調に実施しており、組織採取をと殺ではなくBiopsyに変えたことで、より多くの例数を確保できている。また、春機発動前後の卵巣観察も直腸からの観察に切り替え、さらに採血頻度を隔週から週1回に増やしたことで、より正確に卵巣機能を把握できると考えている。H29年度は昨年同様、1妊娠末期の母牛に対する簡易的なインスリン感受性試験と血液性状のモニタリングによる栄養代謝状態の評価、2出生直後の子牛の栄養代謝状態と雄子牛の組織中の栄養代謝関連因子の遺伝子発現解析、雌子牛の哺乳期間の発育調査、3雌子牛の性成熟の調査を実施した。1では、これまでに計39頭供試し(H29分は15頭)、分娩予定3週および4週前に簡易的なインスリン感受性試験を行ったが、そのうち9頭は実際の分娩日の1週間以上のずれなどにより除外した。したがって、最終的に1の母牛と2の子牛(雄15頭、雌15頭)はそれぞれ30頭分のデータを解析することとなった。インスリン抵抗性の指標は簡易的な感受性試験での血糖値減少量や、ヒトのインスリン抵抗性指標として用いられるHOMA-IRやRQUICKIにより評価した。その結果、インスリン抵抗性の強い母牛の産子は低体重で生まれ、哺乳期間も継続すること、さらに哺乳期での体脂肪動員増や肝機能障害の疑いが認められた(第124回日本畜産学会で発表済み)。3に関しては、最も早く春機発動が確認される8ヶ月齢より前から超音波画像診断装置による卵巣動態の観察および血液中のプロジェステロン濃度より、初回排卵やそれに至る卵巣動態、加えて初回排卵時期に影響を与える要因について調査し、2の試験で供試した牛も含め、現在19頭の調査を終えている。今のところ、これまでの報告同様、離乳後の発育(体重)が初回排卵時期に最も強い影響を与える要因であることが示され、また、1cm以上の卵胞の出現時期は初回排卵の早さに関係がない可能性がみえてきたが、H30年度も例数を重ね、母牛のインスリン抵抗性の様々な指標も踏まえて検討する予定である。また、H29年度の後半からH30年度に予定している妊娠末期の母牛の飼育管理の変更が栄養代謝状態に与える影響についても着手し始めている。H29年度に計画していた実験は順調に実施している。雄子牛の組織中の遺伝子発現に関しては、まだ解析していないが、サンプリングと各項目の測定は終えており、H30年度前半で「妊娠末期の母牛のインスリン抵抗性とその産子の栄養代謝状態および哺乳期間の発育との関係」についてまとめる予定である。加えて、H30年度に予定している妊娠末期の母牛の飼育管理の変更が栄養代謝状態に与える影響について、H29年度後半から一時的な糖新生を促す補助飼料の給与を開始しており、H29年度末で予定頭数の1/4が終了している。また、春機発動前後の卵巣動態を観察した牛の約半数が、H30年度に初回分娩を迎える予定であり、初回分娩後の卵巣動態についても予定通り調査できると考えている。
ランドスケープエコロジーを基礎とした警官の形態計画論的モデルの構築

本研究は、ランドスケープ・エコロジー(景観生態学)にかかわる基礎理論の中でも、とくに景観に現れる物理的形態に着目した理論を援用し、土地開発行為がもたらす景観パターンの分類を基礎として、自然生態系と開発行為がもたらす緊張関係を安定的に維持することのできる空間形態モデルを構築することを目的として実施した。具体的には、日本における事例を蒐集整理するプロセスを通じて、1)土地開発がもたらす景観のパターンを、「図」となるパッチとコリダ-、「地」となるマトリックスとネットワークという位相幾何学的概念によって分類し、2)それらの相互関係の経時的な動態を把握し、3)「図」として認識される開発行為と自然生態系の物理的実態を代表する「地」の関係が安定的に維持される形態モデルを抽出している。具体的には、土地開発行為が視覚的な形態として認識される景観のパターンとして現れている事例を奈良盆地において選定し、それらの明治中期から今日に至る変化に関する地理情報とビジュアル情報を蒐集整理した。また、併せてこれらの事例に関する経時的な動態をフォローするための情報蒐集を行い、その変動のありかたを位相幾何学に基づく景観要素(パッチ、コリダ-、マトリックス、ネットワーク等)形態の相互関係の変化として類型化した。なお、これらのプロセスにおける作業の効率化とデータの汎用性を高めるために、コンピュータを援用した画像入力、処理、出力のシステムを使用した。具体的には、日本における事例を蒐集整理するプロセスを通じて、1)土地開発がもたらす景観のパターンを、「図」となるパッチとコリダ-、「地」となるマトリックスとネットワークという位相幾何学的概念によって分類し、2)それらの相互関係の経時的な動態を把握し、3)「図」として認識される開発行為と自然生態系の物理的実体を代表する「地」の関係が安定的に維持される形態モデルを抽出している。本年度は、土地開発行為が視覚的な形態として認識される景観のパターンとして現れている事例を奈良盆地において選定し、それらの明治中期から今日に至る変化に関する地理情報とビジュアル情報を蒐集整理した。また、併せてこれらの事例に関する経時的な動態をフォローするための情報蒐集を行ない、その変動のありかたを位相幾何学に基づく景観要素(パッチ、コリダ-、マトリックス、ネットワーク等)形態の相互関係の変化として類型化している。また、併せてこれらの事例に関する経時的な動態をフォローするための情報蒐集を行ない、その変動のありかたを位相幾何学に基づく景観要素(パッチ、コリダ-、マトリックス、ネットワーク等)形態の相互関係の変化として類型化した。
ポルフィリンを用いた分子磁石および光エネルギー変換機能の発現

1.金属ポルフィリンと種々のアクセプター分子(TCNQ、TCNE、DCNQIなど)から形成される電子移動錯体を金属やポルフィリン部分の構造を系統的に変化させて合成することに成功し、それらの分子構造や電子状態が磁性に及ぼす影響について検討した。その結果、電子移動錯体を用いる分子磁性体設計において有用な指針を得ることができた。2.光エネルギー変換材料の開発に向けて、種々のモデル系化合物を合成、機能評価することにより、設計指針を、明らかにした。この設計指針に基づき合成した化合物を金表面上に自己集合単分子膜化した材料が高い光電変換効率を与えることを見出した。3.ゲスト部位を同一分子内に有する完全メチル化シクロデキストリン(CD)の自己集合の検討により、環伏2量体、環状4量体、環状5量体の生成を見出し、その単離にも成功した。この知見は、疎水場における分子の特性を明らかにする上で重要なものであり、今後、CD内疎水場を利用した分子集合体や超分子を構築する上で大きな指針となりうる。1.光合成におけるもっとも基本的かつ重要な過程、すなわち電子移動を制御している因子を解明することを目的として種々のモデル系を設定し、それらの合成、キャラクタリゼーションに成功した。さらに、金表面上に作成したモデルの薄膜(単分子膜)が光電変換機能を持つことを明らかにした。2.マンガンポルフィリンと種々のアクセプター分子(TCNQ,TCNEなど)から形成される電荷移動型錯体を系統的に合成することに成功し、それらの構造(ポルフィリン置換基の立体的効果など)、電子状態(ポルフィリン中心金属の変更、アクセプター分子のパイ電子系の拡張など)が及ぼす磁性への影響を検討した。その結果、電荷移動型錯体を用いる分子磁性体設計において大きな指針を得ることができた。3.ゲスト部位を同一分子内に有する完全メチル化シクロデキストリン(CD)の自己集合過程において、特にα-CD-アゾベンゼン連結系を用い、差し違い型2量体、環状4量体の構造を明らかにした。これは、溶液中におけるCD誘導体の自己組織化構造を明らかにした初めての例である。これらの知見は、疎水場における分子(ゲスト)の特質を明らかにする上で非常に有益であり、今後、CD内疎水場を利用した光誘起電子移動を構築する上で大きな指針となりうる。1.分子磁性を示す種々の電荷移動型錯体(鉄ポルフィリン-TCNE、ガドリニウムフタロシアニン-TCNQ、マンガンポルフィリン-DCNQI)の合成研究を行い、構造と磁性の関係について知見を得た。また、分子磁性材料となりうる新規ポルフィリンの合成も行った。2.光エネルギー変換材料に向けて、これまでに知られている最長の電荷分離状態寿命を持つ4つ組分子の開発に成功した。また、光エネルギー変換効率を高めるためには、球状に分子を集合化することおよび光捕集分子と光エネルギー変換分子とを混在させることがよいことを見出した。3.ゲスト部位を同一分子内に有する完全メチル化シクロデキストリン(CD)の自己集合の検討により、環状5量体の生成を見出し、その単離にも成功した。この知見は、疎水場における分子の特性を明らかにする上で重要なものであり、今後、CD内疎水場を利用した光誘起電子移動を構築する上で大きな指針となりうる。
成人ADHDの集団認知行動療法の治療者教育研修システムの構築

成人における注意欠如・多動症患者には,気分障害が38.3%,物質使用障害が一般人口の3倍も見られる。米国のADHDによる仕事上パフォーマンスの推定損失は年間195億ドルに相当するなど課題は多岐にわたる。治療ガイドラインでは,機能障害に対処するための集団認知行動療法が推奨されているが,治療者を養成する教育研修がないため成人ADHD患者の治療の受け皿は不足している。本研究では,成人ADHD患者を対象にした集団認知行動療法を実施する治療者の教育研修システムを構築する。
海上における文字多重放送の伝搬特性の測定

本研究では、海上における文字多重放送の利用を目的とし、船舶に既存のTV受信装置を使ってTV電波を受信し、その映像信号から文字多重放送のパケットを得る受信装置を試作した。この装置は文字多重放送の1秒間に60個ある、パケット全ての誤りビット数と訂正ビット数を記録できるものである。こうすることで、航走中の船舶における受信状況を時系列で評価できるようにした。この装置を本校の練習船「鳥羽丸」に搭載し、沿岸を航行した時に文字多重放送の受信実験を行った。以下に、研究で得た知見を示す。1.既存の無指向性アンテナからなるテレビ受信装置で、従来まで不可能とされていた船舶において、文字多重放送の受信が可能であった。2.船舶において最も受信の障害となるのは、近接した建物からの反射波であることがわかった。そのため、倉庫や周囲の建物の影響が受けやすい港内航行中は、文字放送のパケット受信率が極めて悪かった。3.船舶の構造物による到来電波の反射や遮断による受信状況の悪化の程度は、受信率を悪くするが、その範囲は反射に較べて狭く、反射によるもののほうがその範囲が広く、受信に大きな影響を及ぼすことがわかった。4.これらの受信障害を低減させる方法として、空間ダイバーシチ受信は、受信率の向上が期待できる。5.文字多重放送は放送局から見通し距離内の沿岸で、受信が可能である。以上のことから、文字多重放送は気象情報等の海上安全情報を、船舶へ伝送できる通信回線であることが明らかになった。今後それらへの適用を考え、受信系の改善や情報伝送のシミュレーション等を行いたい。
自己炎症性皮膚疾患における自然治癒機構の解明

自己炎症性疾患は自然免疫の異常活性化により発症する難治性の疾患である。本研究では、ある自己炎症性皮膚疾患の病変の一部で遺伝子変異が消失し自然治癒する現象に着目し、このメカニズムを解明することで、新しい治療法の開発につなげることを目指している。具体的には、自己炎症性皮膚疾患で見られるそのNF-κB経路の異常活性化が、体細胞組換えという遺伝子変異修復の仕組みを誘導している可能性を検証する。この分子機構が解明されれば、自己炎症性疾患を体細胞組換え誘導により治療する可能性がある。さらに、他の自己炎症性疾患でも同様に遺伝子変異が消失する自然治癒現象が起こっているか検討する予定である。
腸管免疫に関わる化学シグナルの理解と制御を目指したケミカルツールの創製と機能解析

本研究は、有機合成化学を基盤としたケミカルバイオロジー研究からのアプローチにより腸管免疫における化学コミュニケーションの理解と制御を目指したケミカルツールの創製を目的とする。本年度は、腸管免疫において重要な役割を担うスフィンゴシン1リン酸産生経路の鍵酵素であるスフィンゴシンキナーゼ(SphK)やセリンパルミトイルトランスフェラーゼ(SPT)を制御する化合物の創製に注力した。これまで所属研究室で行われてきたSphK阻害剤jaspine Bの構造活性相関研究を基に、報告者がこれまでに開発してきた高活性脂質リガンド取得のためのコンセプト「疎水性領域における親水性アミノ酸残基に着目した活性増強法」を用いた化合物デザインと合成を行った。特に、SphKの脂質結合ポケットの深い位置に存在する限定された範囲の親水性領域との水素結合形成を意図したリガンドを設計した。様々な構造展開を行った結果、jaspine B誘導体の長鎖アルキル鎖部分にエーテル基を導入した化合物が、SphKのアイソフォームの一つであるSphK2に対する選択的阻害活性を示すことを見出した。SPTの制御に関わる化合物については、既知阻害剤であるスフィンゴシン類縁体ミリオシンに着目し、光反応を鍵とした新規合成法の確立を行った。本合成経路は、ミリオシンの不斉四置換炭素を効率的に構築することが可能であるとともに、様々な立体異性体の合成や、脂質部位の誘導化についても容易に展開可能である。スフィンゴシンキナーゼ(SphK)やセリンパルミトイルトランスフェラーゼ(SPT)の阻害剤の開発は順調に進んでいる。特に、SphK阻害剤に関しては、炎症性疾患や、自己免疫疾患に関わるとされるSphK2に対する選択的阻害剤が得られた。また、SPT阻害剤に関しても、阻害剤開発の基盤となる天然物ミリオシンの効率的な合成供給ルートを確立することができた。本合成経路は、様々な誘導体の合成にも応用可能である。今後も、前年度に引き続きSphK、SPT阻害剤の開発を継続する。SPT阻害剤については、前年度に確立した合成経路を用いて、種々のミリオシン誘導体の合成を行う。特に天然物の立体異性体や、脂質部位に様々な官能基を導入した誘導体の合成を検討する。また、腸管組織において多く存在する自然リンパ球MAIT細胞の活性化因子であるMR1リガンドの探索を行う。特にMR1リガンドの候補とされる腸内細菌代謝物であるビタミンB2誘導体(5-OP-RU)の構造を基盤とした構造展開を行い、MAIT細胞の免疫における機能の解明のための基盤となるケミカルツールの取得を目指す。
低速多価イオンによる二電子捕獲過程の衝突径数依存性

標的から二電子捕獲した後の低速多価イオンの二重励起状態(三重項状態)の同定および散乱イオン測定系の準備、低速多価イオン実験ビームラインの整備をおこなった。1.60 keV O^<6+> + O_4Ne衝突により生成したO^<4+**>(1s^23131′)の三重項状態からのAuger電子のピークの同定を行い論文として報告した(J.Phys.B27(1994)L785、NIM B(1995)in press)。O_2標的を用いた場合は一重項と三重項状態が生成されるために、ヘリウム標的を用いた場合(一重項状態のみ生成される)と比較をして同定を行った。この結果との比較から、Ne標的を用いた場合にはほとんど一重項状態からのピークが見えず、三重項状態が選択的に生成されていることが確かめられた。2.新設された理研14.5GHz ECRIS(Caprice)のビームラインに散乱イオン測定装置(静電デフレクター+二次元イオン検出器)を取付けた。散乱イオン測定系の動作試験として、低速多価イオンビーム(アルゴン、炭素、酸素イオン)を窒素分子標的と衝突させ価電変換断面積を求めた。得られた断面積は実験誤差の範囲で他のグループの報告と一致しており、散乱イオン測定系は正常に動作していることが確認された。3.本研究費で本年度購入した真空ポンプを新設のECRISビームラインに取付け、分析電磁石周辺で1x10^<-8>Torr程度の真空度が得られ、低速多価イオンの輸送系として十分な真空度となった。この状態で、80keVアルゴンイオン(8価)が400マイクロアンペア-程度得られた。
準安定原子のペニングイオン化を用いた半導体表面上の金属原子吸着の研究

ヘリウム準安定励起原子(【He^*】)の表面での脱励起(オージェ過程)を利用して、表面最外層の電子状態を選択的に検出する電子分光法を開発した。更にこれをSi清浄表面と金属原子吸着表面に応用し、表面と【He^*】の間の電荷移動・交換メカニズムの究明、及び吸着表面の局所的仕事関数や吸着原子の上の局所的電荷状態を解明した。1.飛行時間型準安定原子銃の製作:Heをパルス放電で励起し、【He^*】と同時に生成される真空紫外光(21.2eV)を、両者の飛行時間の差により分離した。【He^*】の速度分布はほゞマックスウェル則に従った。これにより、準安定原子脱励起分光と光電子分光のスペクトルの、同一表面・同時測定を可能にした。2.Si(111)表面での【He^*】の脱励起メカニズム:この清浄表面(7×7面)から得た準安定原子脱励起スペクトルにより、【He^*】はまず表面との間の共鳴トンネルによってイオン化され、更にオージェ電子を出して中性化されることが判った。そのスペクトルが、従来のイオン中性化分光と比較された。3.アルカリ原子吸着の研究:Si(111)7×7表面へのLi吸着過程を、ヘリウム準安定原子を用いて調べた。まず、【He^*】が、巨視的な平均仕事関数ではなく、【He^*】の接近している位置での局所的仕事関数を感じて脱励起されることを見出した。Li吸着の開始直後(孤立吸着原子と見なせる状態)からすでに、Liの2s価電子が、準安定原子脱励起スペクトル上に明確なピークとして出現した。これは、Li-2s軌道が完全にイオン化しているのではなく、部分占有状態にあることを示す確固とした証拠である。
深海底調査研究の総括と展望

国際深海堀削計画と日仏協力KAIKO計画及びそれらの基礎デ-タとなった海上調査の成果を総括するために、「深海底調査研究の現状と将来」と題する国内シンポジウムを平成3年11月2728日の2日間にわたって開催し、16編の講演を中心として全国から集った80名余の参加者によって、これまでの学術的成果と技術的進展を討論することができた。深海堀削については、堀削船乗船経験者と一般研究者にそれぞれ重要項目を問合せるアンケ-トを送り、その回答の統計と堀削成果ハイライトに堀削計画年表、航海記録・乗船者・会議リスト等の資料を添えて、A5版168ペ-ジの「国際深海堀削計画(ODP)進捗状況報告書」を作成し関係者に布し、成果のレビュ-を求めたところ、概して好評であった。同報告書をシンポジウム、小集会等で閲覧に供した際、入手希望が多かったので、B5版の縮少版をODPニュ-スレタ-第10、11号として印刷し、全国の研究機関と関係研究者に配布した。これらの結果は平成5年10月以降の国際計画更新の中で、日本から提案される新研究課題と新技術開発項目として取り上げられると共に、日本独自の新堀削船の技術課題と運用法にも採り込まれるであろう。潜水船を用いた深海底調査についても日仏協力KAIKOーNANKAI計画と「しんかい6500」による研究の両面からのその将来像が討論、検討された。本補助金により作成したB5版12ペ-ジの色刷りパンフレットも資料として重用された。今後の大きなテ-マとして、堀削孔を利用した地震、電碓気、温度等の孔内計測を通じた海底地穀構造の研究の重要性が認識された。孔内に計器を設置して長期計測を行う海底ステ-ション計画も実現の目途が立ちつつある。潜水船を利用した孔内測定デ-タの回収と、新測定機器の再挿入の手法は日本では開発要素を残すが、必要性は高く、早急な技術開発の方策が立てられた。
ノンパラメトリック推定に基づくテスト理論モデルの研究

項目反応理論とは、被験者の能力を正確に測定可能なテストを作成し、運用するための現代的なテスト理論である。本研究では、「被験者の能力」と「設問の正答確率」との関係を表す項目特性曲線を、特定の関数形を仮定することなく推定するノンパラメトリック項目反応理論を対象としている。本研究では、既存モデルに対する混合整数最適化問題による定式化や、項目特性曲線の過剰適合を軽減する平滑化制約を提案し、提案モデルの推定アルゴリズムを作成した。また既存の項目反応理論モデルとの比較実験により、提案モデルの有効性を検証した。本研究の目的は、ノンパラメトリック推定に基づくテスト理論モデルの欠点を克服し、実用化のレベルまで性能を高めることである。本研究で対象とするノンパラメトリック項目反応理論は、自由度の高い項目特性曲線によって、テストの各設問の特徴(難易度や識別力)を詳細に表現できる。しかし、「過剰適合により推定精度が悪化する」、「推定手法が確立されていない」という問題点があり、実用化には至っていない。本研究では、機械学習と数理最適化の手法を用いてこれらの課題を克服し、数値実験によってノンパラメトリック項目反応理論モデルの有効性を検証する。平成26年度は、代表的なノンパラメトリック項目反応理論モデルである、単調等質性モデルと二重単調性モデルを混合整数最適化問題として定式化することができた。しかし、これらの最適化モデルは目的関数が非線形の整数最適化問題となり、厳密解を求めることが非常に難しい。そこで、本研究では「項目特性曲線」と「被験者の能力」を交互に推定するアルゴリズムを提案した。本研究では仮想データを用いた数値実験を実施し、一般的なパラメトリック項目反応理論モデルとの比較を通して、提案手法の有効性を検証した。数値実験の結果、各設問の項目特性曲線の形状によっては、提案手法はパラメトリック項目反応理論モデルの推定精度を大きく上回ることが可能であることを実証した。関連研究として、回帰式の変数選択問題や、2次元確率表による購買予測問題にも取り組んだ。前年度の研究では、ノンパラメトリック項目反応理論の代表的なモデルである単調等質性モデルと二重単調性モデルに対して、混合整数最適化問題による定式化を提案し、「項目特性曲線」と「被験者の能力」を交互に推定するアルゴリズムを作成した。平成27年度はこのようなノンパラメトリック推定の手法を応用し、インターネット上の商品販売サイトにおける商品選択確率を推定する最適化モデルを開発した。このモデルでは、顧客のページ閲覧の最新度と頻度に対する商品選択確率の単調性を制約条件として、商品選択確率のノンパラメトリック推定を行なっている。数値実験の結果、ロジスティック回帰やサポートベクター分類などの既存手法よりも提案モデルの性能が優れていることを実証した。今後の研究では、ノンパラメトリック項目反応理論モデルの性能をさらに向上させるために、単調等質性や二重単調性とは異なる新しい正則化(罰則付き最適化)手法を開発することを計画している。平成27年度以降に実施する予定であった、ノンパラメトリック項目反応理論モデルに対する実用的な推定アルゴリズムの開発と、数値実験によるモデルの性能評価は前年度に前倒しで実行できた。平成27年度は、インターネット上の商品販売サイトにおける商品選択確率の推定という新しい問題に対してノンパラメトリック推定の手法を応用し、成果を挙げることができた。一方で平成26年度に実施する予定であった、過剰適合を制御できるモデルの開発については現在も進行中である。以上を考慮すると、当初の予定とは異なるが達成度はおおむね順調と言える。本研究で対象とするノンパラメトリック項目反応理論は、自由度の高い項目特性曲線によって、テストの各設問の特徴(難易度・識別力)を詳細に表現できる。しかし、「過剰適合により推定精度が悪化する」、「推定手法が確立されていない」という問題点がある。本研究では機械学習と数理最適化の手法を用いて、これらの課題を克服し、数値実験によってノンパラメトリック項目反応理論モデルの有効性を検証する。平成26年度の研究では、ノンパラメトリック項目反応理論の代表的なモデルである単調等質性モデルと二重単調性モデルに対して、混合整数最適化問題による定式化を提案し、「項目特性曲線」と「被験者の能力」を交互に推定するアルゴリズムを作成した。平成27年度の研究では、ノンパラメトリック推定の手法を応用し、インターネット上の商品販売サイトにおける利用者の商品選択確率を推定する最適化モデルを開発した。最終年度となる平成28年度の研究では、項目特性曲線の平滑化制約によって過剰適合を防ぐノンパラメトリック項目反応理論モデルを提案し、EMアルゴリズムに基づく推定手法を作成した。数値実験の結果、提案モデルは単調等質性モデルよりも推定精度が優れていることを検証した。

また関連研究として、回帰モデルの変数選択のための最適化モデルの研究にも取り組んだ。項目反応理論とは、被験者の能力を正確に測定可能なテストを作成し、運用するための現代的なテスト理論である。本研究では、「被験者の能力」と「設問の正答確率」との関係を表す項目特性曲線を、特定の関数形を仮定することなく推定するノンパラメトリック項目反応理論を対象としている。本研究では、既存モデルに対する混合整数最適化問題による定式化や、項目特性曲線の過剰適合を軽減する平滑化制約を提案し、提案モデルの推定アルゴリズムを作成した。また既存の項目反応理論モデルとの比較実験により、提案モデルの有効性を検証した。当初予定していた、過剰適合を制御できるノンパラメトリック項目反応理論モデルの開発は平成26年度中には完了しなかった。一方で、平成27年度以降に実施する予定であった、ノンパラメトリック項目反応理論モデルに対する実用的な推定アルゴリズムの開発と、数値実験によるモデルの性能評価を前倒しで実行できた。以上を考慮すると、当初の予定とは異なるが、達成度はおおむね順調と言える。今後の研究では、ノンパラメトリック項目反応理論モデルの性能をさらに向上させるために、単調等質性や二重単調性とは異なる新しい正則化(罰則付き最適化)手法の開発に重点的に取り組む。数理最適化今後はノンパラメトリック項目反応理論モデルの過剰適合を制御するために、正則化(罰則付き最適化)とロバスト最適化の手法を利用したモデルの開発に重点的に取り組む。予定していた研究発表をキャンセルしたことにより、次年度使用額が生じた。数理最適化・数理統計・機械学習・数値計算の関係図書を購入する予定である。また、研究成果発表のための交通費・宿泊費や、数値実験に必要な数値解析ソフトや最適化ソルバーの保守費用にも使用する。
植物内の蒸散流計測用センサーの開発と吸水量制御による水ストレスへの影響

本研究では,2台の電子天秤による同時測定により,蒸散および吸水の瞬間流量を計測する簡便な手法を提案し,環境変化に対する蒸散・吸水量の微視的な応答解析に応用した。特に,過渡応答として,光照度のステップ変化に対し吸水量は蒸散量に対し位相が遅れ,蒸散量は定常値をオーバーシュートすること,根を切断した場合や渇水状態において十分な水分を根部に供給するとき吸水量が蒸散量より位相が進むことを明らかにした。定常特性として,植物の成長が盛んなとき吸水量が蒸散量を上回ること,根部が土壌中にある場合は蒸散・吸水流量が脈動しやすいこと,植物のしおれの影響,根部が水中および土壌中にある場合の比較などを実験的に明らかにした。これらの結果は,過渡応答計測や長時間自動計測に有効な吸水・蒸散量の同時計測法の開発によって明確にされたものである。一方,吸水量をポトメータ法により測定し,根がある植物および根を切断した植物に対し根部の静水圧を減少させ吸水量が零となる静水圧の測定,茎部の流動抵抗の測定,茎部断面の道管直径・道管本数の顕微鏡撮影の結果から,葉部の吸水圧(駆動圧),根部吸水圧および葉・茎・根の各部流動抵抗を実測した。これらのデータは従来,ほとんど公表されていない。以上の計測結果を基に,吸水圧の和が流動抵抗の和と釣り合うとする簡単な吸水モデルを構築した。本実験により,供試植物(ピレア)の葉部:根部の吸水圧比が9:1であり,植物器官の流動抵抗比は葉:茎:根が1:1:1.5であることを示した。また,葉および根による吸水圧は葉の枚数に依存せず一定であり,本モデルにより吸水量は葉の枚数(表面積)に比例するのではないことを明らかにした。さらに,根部の吸水圧が大気圧以上になると,過剰な吸水量となるため根は吸水力源でなく内部抵抗源となることを見いだした。研究成果として,4回の口頭発表を行った。1.植物の吸水量を計測し,そのデータをもとに基本的な吸水メカニズムを明らかにした。実験用植物としてピレア(苛草科,体長20cm)を用いた。モデルは葉・茎・根の3器官に分け,定常状態において駆動圧として葉部の浸透圧および根部の根圧が,直列抵抗である各部の等価内部抵抗とバランスするとした。茎の抵抗は,顕微鏡による導管直径(30μm)および本数の測定と差圧・流量測定の結果,ポアズイユ流れ(レイノズル数0.024)であることを確認した。吸水量はポトメータ法を用い,根部供給圧の変化に対する吸水流量を測定した。各駆動圧は根部供給圧を減圧し吸水量が零となる圧力ヘッドから算定した。その結果,駆動圧は葉の枚数(面積)に依存しないことがわかった。ピレアの測定より,浸透圧:根圧は9:1,葉:茎:根の等価内部抵抗は1:1:1.5の比であった。これらの実測値を用いて,葉の面積変化に対する吸水量の変化を推定し,実験との比較から本モデルの妥当性を証明した。2.上記のモデルの妥当性の再確認と環境応答の基礎実験として,根部供給圧および照度の時間的ステップ変化に対する吸水量および蒸散量の応答を調べた。蒸散量・蒸散流量は電子天秤を用いて連続計測した。

その結果,吸水は蒸散に対し位相が遅れ,流量変動も小さく,平均流量は照度が小さい場合に蒸散量と吸水量が一致することが判明した。ピレアの場合,2000ルックスの照度変化に対し,吸水の遅れ時間は20分,整定時間は約40分であった。昨年度は,種々の条件下における吸水量の計測結果を用いて,定常状態における植物の吸水モデルを明らかにした。しかしながら,吸水力の駆動源である蒸散量の測定や測定精度に関連する蒸散・吸水流量の環境変化に対する過渡応答特性の検討が必要であったため,今年度は,スウィートハーブメキシカン(紫蘇科植物)を用いて,高精度な蒸散・吸水量同時計測法の開発とそれを用いた環境応答実験を行った。1)蒸散・吸水量同時計測法の開発:蒸散流量測定用天秤で植物と植物を入れる水槽全体の質量減の計測と,同時に,植物を釣り下げ固定しその質量を計測する(吸水量-蒸散流量)測定用電子天秤の2台の天秤を用いる方法により,瞬間蒸散量・吸水量の同時計測を行った。オンラインデータのコンピュータへの取り込みにより,高精度測定,長時間計測,蒸散・吸水量同時測定を可能にした。2)環境応答実験:蒸散量を直接支配する照度および気温のステップ変化と,吸水量を直接支配する根部状態変化(水槽靜水圧,根部切断,渇水)に対する蒸散流量・吸水流量の過渡応答を計測した。その結果,(1)照度・気温変化に対し,吸水量は蒸散量に対し位相が遅れ,蒸散量は最終定常値を大きくオーバーシュートする。(2)根部変化に対し,逆に蒸散量が吸水量より遅れる。(3)環境変化に対する最終定常値は吸水量はほぼ一致する。(4)渇水状態から通常状態に戻すと,蒸散量は変化しないが過渡状態で吸水量は急増する。(5)根部切断により,大気圧下では吸水量(蒸散量)は微増する。(6)水槽靜水圧の低下により,吸水量は低下するが,約1m以上の真空圧では植物地上部から取り込まれる空気が水槽内へ逆流する。(7)植物の蒸散・吸水流量は個体差があり,植物の萎れは流量を大きく支配する。などを明らかにした。根部が水中にある場合の植物は、根の呼吸作用の阻害により弱りやしおれが発生しやすいため、植物環境変化に対するデータの比較や長時間測定を困難にした。そこで、根が土壌中に存在する一般の場合について、蒸散・吸水量の同時測定法を開発した。すなわち、土壌中では昨年度提案した吸水量瞬間測定ができないため、植物を土壌ごとポットに入れ水槽に浮かしたポットの重量変化から、植物生体重(=吸水量-蒸散量)が計測可能である。供試植物としては、蒸散量が大きく自栽培により簡単に得られる。きゅうり(うり科)を採用した。以上を用いて、照度変化に対する水中および土壌中での蒸散・吸水量の過渡応答、定常応答を調べた。さらに、自然光に近い高照度における蒸散・吸水量特性についても検討した。得られた主な結果は以下のとおりである。(1)根が土壌にある植物の蒸散・吸水量の簡単な同時瞬間計測法を提案した。ただし、吸水量の過渡応答測定には難点がある。(2)植物根部が水中にある場合と比較することにより、土壌中では生命活動が活発なため、吸水量は蒸散量よりかなり大きく、蒸散・吸水流量の脈動が発生しやすい。また、従来、計測が不十分であった吸水流量の周期1時間の脈動を確認した。蒸散流量の脈動周期は基本的には1日であった。(3)根部が土壌にある場合も水中にあると場合と同様、照度のステップ的上昇に伴い、蒸散量のオーバーシュートが生じることを確認した。(4)低照度から高照度の繰り返し実験において、低照度時間が短いとき高照度での蒸散量は減少することを示した。根部が水中にある場合、減少はみられない。上記(4)の原因は、高照度における蒸散流量増加率の飽和・低下に対応する。