hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
赤外線狭帯域フィルタセットによる高赤方偏移電波銀河の輝線雲の研究

昨年度に製作した1.715μmおよび1.277μm狭帯域フィルタの透過率特性の測定は常温でのみ行われていたが、実際の観測に供する場合には運用温度での波長特性を知る必要がある。このため、国立天文台の開発実験センターと共同で冷却透過率試験を実施した。既存の冷却デュワーは存在したものの、一般的なフィルタを取り付けられる構造ではなかったため、新たに冶具を設計製作した。また、1.277μmフィルタに関しては原因不明の多層膜剥離が生じたため、製作会社に再製作を要求し、新たなものと交換した。2枚のフィルタは2003年8月にすばる望遠鏡の近赤外分光カメラIRCSに組み込み、観測を待つ状態になった。それと平行して2003年度のすばる共同利用観測に2度応募したものの、いずれも審査の結果観測は認められず、目標とした観測を行うことはできなかった。また、海外の他望遠鏡に取り付けることも検討したが、(1)本研究の目的には8mクラスの望遠鏡と補償光学が必要である、(2)そのような望遠鏡でフィルターを持ち込んでの観測を認めているところは存年しない、という現状をがあり、断念した。結果として、当初の目標としていた観測は行うことができなかった。本年度は、狭帯域フィルターの仕様を確定し、フィルターの製作を行った。まず、近赤外JHKバンドそれぞれでHα、[O III]4959,5007、[O II]3727を観測することが可能な電波銀河を、2002年度までに発表された観測論文をサーベイすることによってピックアップした。結果、当初予定していたHα0.6563μmがH2(1-0)用2.12μmフィルターに赤方偏移するz=2.21-2.25の天体よりも、H2(2-1)用2.26μmに赤方偏移したz=2.40-2.45の天体がより観測に適していることが判明した。このため、製作するフィルターの仕様を変更した。これらの条件より、狭帯域フィルターの仕様は直径42mmφ、波長帯域はz=2.40-2.45の[O II]0.3727μmと[O III]0.4959,0.5007μmをそれぞれターゲットにした1.277±0.0095μm,1.715±0.021μmとした。また、製作コストは干渉膜の設計の難しさに比例し、長波長側のカットオフ波長を検出器の感度の限界である5μmまで伸ばすとそれが大きく効いてくる。このため、長波長側のカットオフは2.7μmとし、それより長波長の光は別の汎用ブロッキングフィルターでブロックすることにより製作コストを抑えることにした。これにより、2種類のフィルターを同時に作ることが可能となった。製作されたフィルターは仕様を満たしていることが確認され、2003年後半にもすばる望遠鏡の赤外カメラIRCSに搭載する。また、観測時間の確保のためすばる望遠鏡の2003年A期の共同利用観測に応募した。ただし、2003年A期は今回製作したフィルターを搭載することはできないため、観測提案が採用されたとしても2.26μm狭帯域フィルターによる観測のみを行う。今回製作したフィルターによる観測は2003年B期の共同利用観測に提案する予定である。
滑膜に発現するパールカンの調整による変形性膝関節症の骨棘制御

変形性膝関節症(膝OA)の病態は多岐にわたるが,我々は滑膜に発現するヘパラン硫酸プロテオグリカン・パールカンの膝OA骨棘形成における滑膜炎への機能を検討した.滑膜のパールカン欠損により,膝OA早期の関節軟骨変性に差は認めず,骨棘形成は抑制され,滑膜炎が促進した.滑膜のパールカンは,滑膜間葉系細胞の軟骨分化能のみならず,滑膜の炎症にも役割を持ち骨棘形成に関与する可能性が示唆された.変形性膝関節症(膝OA)の多岐にわたる分子レベルの病態の理解はいまだ乏しく,病態の主座である軟骨変性のみでなく,半月板・軟骨下骨・骨棘・滑膜等にも焦点をあて研究する必要性が求められている.我々は,滑膜に発現するパールカンに焦点をあて,その発現が欠損すると滑膜間葉系細胞(MSCs)から軟骨への分化を経て,骨棘へ分化する過程の初期段階が抑制されることをin vivo, in vitroにおいて示してきた.しかし,滑膜のパールカンの膝OAの骨棘形成過程にはいまだ不明な点が残る.本研究の目的は,膝OAに対するパールカンの治療応用へ向け,滑膜MSCsから軟骨分化を経て骨棘形成に至る過程でのパールカンの作用機序の解析することである.平成27年度は,関節内では軟骨にのみパールカンを発現し,滑膜にはパールカンを発現しないマウス(Hspg2-/-Tg)と同腹のパールカン野生型マウス(WT)・対照マウスを用いて実験を行った.これらマウスより我々が開発した方法により滑膜を採取し,まず,形態学的解析を光学顕微鏡を用いて行った.Hspg2-/-Tg滑膜と対照滑膜で光学顕微鏡を用いたその形態に差はなかった.次に, Hspg2-/-Tgと対照マウスから採取した滑膜をDNAマイクロアレイを用いて網羅的に解析した.Hspg2-/-Tg滑膜において,対照滑膜の2倍以上発現の亢進している2遺伝子を検出した.平成28年度は,パールカン欠損滑膜の形態学的解析を電子顕微鏡で行い, 3次元培養を用いて,軟骨分化過程の誘導後3h, 12hでの遺伝子発現に関してDNAマイクロアレイを用いて網羅的に解析する.また, DNAマイクロアレイにて検出した遺伝子の確認とその上流および下流シグナル,タンパクレベルの表現型について解析を滑膜培養細胞およびマウス膝OAモデルを用いて行う.平成27年度に予定していた,パールカン欠損滑膜の電子顕微鏡での形態解析であるが,その固定や評価切片の準備において条件の調整が必要となったため解析結果の提示に時間を要しているため実験に遅れを生じている.また,軟骨分化誘導後のDNAマイクロアレイ解析も予定していたが,パールカン遺伝子改変マウスの供給が実験設備の改修や培養装置の感染による滑膜細胞の培養の段階で遅れが生じたため,解析に遅れを生じている.現在培養に関する問題は解決しているため,今後実験は進むものと考えている.また, DNAマイクロアレイの受託サービスを利用することにより実験の推進を図ることを計画している.変形性膝関節症(膝OA)の多岐にわたる分子レベルの病態の理解はいまだ乏しく,病態の主座である軟骨変性のみでなく,半月板・軟骨下骨・骨棘・滑膜等にも焦点をあて研究する必要性が求められている.我々は,滑膜に発現するパールカンに焦点をあて,その発現が欠損すると滑膜間葉系細胞(MSCs)から軟骨への分化を経て,骨棘へ分化する過程の初期段階が抑制されることをin vivo, in vitroにおいて示してきた.しかし,滑膜のパールカンの膝OAの骨棘形成過程にはいまだ不明な点が残る.本研究の目的は,膝OAに対するパールカンの治療応用へ向け,滑膜MSCsから軟骨分化を経て骨棘形成に至る過程でのパールカンの作用機序を解析することである.平成27年・28年度において,関節内では軟骨にのみパールカンを発現し,滑膜にはパールカンを発現しないマウス(Hspg2-/-Tg)と同腹のパールカン野生型マウス(Hspg2+/+Tg)を対象マウスとして用いて実験を行った.Hspg2-/-Tg滑膜と対照滑膜でその形態に差はなかった.次に, Hspg2-/-Tg滑膜において, DNAマイクロアレイを用いて網羅的に解析し,対象滑膜の2倍以上発現の亢進している2遺伝子(CCL21,Mmrn1)を検出した.そのうち,CCケモカインのサブファミリーで,CCR7と結合し,さらにヘパラン硫酸プロテオグリカンと強い結合性を持つことが報告されているCCL21[Chemokine (C-Cmotif) ligand 21]に注目した. Hspg2-/-Tgの滑膜では, in vivoにおいてもin vitroにおいてもCCL21の発現が有意に高いことが示された.前年度遅れを生じていた,培養装置の感染等による滑膜細胞培養段階での遅れは解決した.また, DNAマイクロアレイ解析も受託サービスを利用することにより良好な結果が得られている.実験結果を得られており,おおむね順調に進んでいる.変形性膝関節症(膝OA)の多岐にわたる分子レベルの病態の理解はいまだ乏しく,病態の主座である軟骨変性のみでなく,半月板・軟骨下骨・骨棘・滑膜等にも焦点をあて研究する必要性が求められている.我々は,滑膜に発現するパールカンに焦点をあて,その発現が欠損すると滑膜間葉系細胞(MSCs)から軟骨への分化を経て,骨棘へ分化する過程の初期段階が抑制されることをin vivo, in vitroにおいて示してきた.

しかし,滑膜のパールカンの膝OAの骨棘形成過程にはいまだ不明な点が残る.本研究の目的は,膝OAに対するパールカンの治療応用へ向け,膝OAの骨棘形成早期の病態における滑膜に発現するパールカンの機能を検討した.関節内でパールカンを軟骨でのみ発現し滑膜で発現しないマウス(Hspg2-/-Tg)と同腹の野生型マウス(WT)に対して,内側半月板切除及び内側側副靭帯切離による膝OAを誘導した.術後1週の膝関節を組織学的に評価した.膝OA誘導モデル術後1週では,両群ともに非手術側に対して関節軟骨の変性スコアに差を認めなかった.軟骨棘を含む骨棘は両群ともに形成され,大きさに差は認めないものの,成熟度はHspg2-/-が有意に低値であった.さらに,滑膜表層細胞数,炎症細胞浸潤,表層のフィブリン沈着,新生血管,繊維化,血管周囲浮腫にて評価した滑膜炎スコアは, Hspg2-/-が有意に高値であった.骨棘は,一般的には関節リウマチに比べ膝OAにて旺盛に認められる.本研究の結果から,滑膜間葉系細胞の軟骨分化能のみならず,滑膜の炎症も骨棘形成に関与する可能性が示唆された.滑膜のパールカンが欠損すると,膝OA早期の関節軟骨変性に差を認めないものの,骨棘形成は抑制され,滑膜炎が促進した.変形性膝関節症(膝OA)の病態は多岐にわたるが,我々は滑膜に発現するヘパラン硫酸プロテオグリカン・パールカンの膝OA骨棘形成における滑膜炎への機能を検討した.滑膜のパールカン欠損により,膝OA早期の関節軟骨変性に差は認めず,骨棘形成は抑制され,滑膜炎が促進した.滑膜のパールカンは,滑膜間葉系細胞の軟骨分化能のみならず,滑膜の炎症にも役割を持ち骨棘形成に関与する可能性が示唆された.平成28年度は,まず,パールカン欠損滑膜の形態学的解析を電子顕微鏡で行っていく.次に, 3次元培養を用いて,軟骨分化過程の誘導後3h, 12hでの遺伝子発現に関してDNAマイクロアレイを用いて網羅的に解析する.これは,解析受託サービスの利用も検討している.また,平成27年度の実験であるDNAマイクロアレイにて検出した遺伝子の発現の確認とその上流および下流シグナル,タンパクレベルの表現型について解析を滑膜培養細胞およびマウス膝OAモデルを用いて行う.平成29年度は,パールカンとCCL21の関係性,およびその上流および下流シグナル,タンパクレベルの表現型について解析を滑膜培養細胞およびマウス膝OAモデルを用いて行う.滑膜MSCsから3次元培養を用いた軟骨分化の過程の誘導後3h, 12hでの遺伝子発現に関してDNAマイクロアレイを用いて網羅的に解析を終えており,その結果より導き出される遺伝子の発現の確認やシグナル解析を行う.整形外科平成27年度の実験計画の遅れのため,その電子顕微鏡を用いた形態解析とDNAマイクロアレイに関わる費用の支出が行われていないため,次年度の使用額が生じた.また,次年度にまたがる学会に出席のため,次年度使用額が生じた.実験計画は順調に進んでいるが, DNAマイクロアレイの受託費の抑制や海外への研究打ち合わせ等に関してメールにて行ったこと,学会発表を次年度に繰り越したこと等により,その支出分に差が生じた.H27年度に実験計画が遅れた分の実験は順調に進んでおり,次年度使用分となった予算は今年度の電子顕微鏡による形態解析とDNAマイクロアレイ解析において使用予定である.また,年度にまたがった学会の参加費用としても使用予定である.H29年度の実験の遂行および繰り越した学会発表による成果発表,また成果の公表に向け予算を使用予定である.
ホログラフィ理論を応用した海岸波浪制御

ホログラフィ理論を基礎にした杭式波浪制御構造物は、従来の杭式消波構造物が一様な杭直径、杭間隔、杭配列を使用していたのとは異なり、これらの杭の性状をホログラフィ理論を基礎に決定した杭式構造物であり、構造物背面と前面にはそれぞれ実像領域としての静穏領域と虚像領域としての高波浪領域が形成される。高波浪領域では、波力発電により波力エネルギーの利用が可能であり、その結果として静穏化される。また静穏領域は船舶の泊地として利用可能である。波浪制御効果が十分であるかどうか、さらには杭の直径、間隔、配列をどのように調整すれば希望する領域の波浪制御が可能になるかについて水槽実験と数値実験で検討を行った。水槽実験結果に対しコントロールサークル内での波高の平均値を計算することで、杭の形状、配列変化による波浪制御領域の移動を確認することができた。実像領域での静穏化は現時点では十分でなく、今後さらに杭の配列等の工夫が必要であることがわかった。新しい波浪制御手法の開発と同時に、広い面積内の波浪制御効果を容易に確認できる波高計の開発も重要である。1点での時間的な波高情報を記録する従来の「点計測」では経費がかかる。本研究では自然光が波面に入射・屈折した後、水中の観測面につくる明暗模様を水底に設置しておいたカメラで記録しその映像を利用して波高を計測する「面計測」法を提案した。入射光が一様鉛直入射すると仮定し、スネルの屈折法則とFresnel-Kirchhoffの回折公式から水中の観測面での光の強度を計算し、水面波の波高と輝度情報の間の関係を推定した。また現地海岸の水底にカメラを設置し、記録された水面波の映像に鈴木・住野の方法を応用して水面波の波高を逆算する手法を提案した。水面での輝度値、観測映像の実長さ、カメラの設置水深、観測面深さなどを正確に測定することが面的波高測定の精度向上につながることを確認した。本年度は波面の可視化計測、ホログラフィ型波浪制御構造物に対する波浪制御状況の検討を行なった。波面の可視化計測においては、ウラニンをあらかじめ蛍光剤として実験水に混入させレーザーライトシートを照射することにより水面を曲線として可視化させる。本手法は点計測から線計測へと計測労力が大幅に軽減される。実験装置についてはほぼ整備され、現在蛍光剤の種類、量の検討および撮影機器の試験撮影を実施中である。上記のように可視化された映像(平成8年9年文部省在外研究中の撮影データ)にアフィン変換を処理した結果、斜め入射する孤立波の波形と斜面上での変形砕波過程を実測することができた。この成果を土木学会関西支部年次講演会、可視化情報三重講演会にて発表した。また波高の面的計測手法の開発を目指した研究として、自然光が波面に鉛直入射し、屈折、回折したあと水底で観測される光強度計算のシミュレーションを鉛直平面内で実施した。水槽実験結果とも比較検討を行ない、妥当性を確認した。この成果は来年度の土木学会関西支部年次講演会にて発表する。ホログラフィ型波浪制御構造物関係としては、円柱群構造物に対してポテンシャル重ね合わせ法により数値解析を行ない、円柱径を変化させた配列に対しホログラム波高と構造物背後の波浪制御効果を示した。

また円柱群構造物と角柱群構造物の波浪制御効果の差異について実験的に研究した。波面の可視化計測の実験に関しては以下の通りである。ウラニンをあらかじめ蛍光剤として実験水に混入させレーザライトシートを水面に照射することにより波面を曲線として司視化させる。本手法は従来からの波高計による点計測から線計測へと計測労力が大幅に軽減される利点がある。蛍光剤の種類、量を変化させ、波面の試験撮影を実施した上で、規則波の波高・波長の計測、ホログラフィ型円柱群構造物背後の波高分布を実測して波浪制御状況を検討した。上記のように可視化された映像にアフィン変換と2次の多項式変換を処理した結果、ホログラフィ型円柱群背後の最大波高分布を実測することができた。同時にサーボ式波高計で計測された結果と比較している。この成果は可視化情報学会関西講演会にて発表した。また平成12年度の土木学会関西支部年次学術講演会にて発表する。波高の面的計測手法の開発を目指した研究としては以下の通りである。自然光が波面に鉛直入射し、屈折、回折したあと水底で観測される光強度計算のシミュレーションを3次元的な波を仮定して実施した。斜めに光が入射する場合を鉛直面内でシミュレーションし水底での光強度分布を計算し、鉛直入射の場合とどこが異なるかを考察した。同時に水底で記録された映像内の輝度分布について斜め入射の影響度合いを考察した。この成果は来年度の土木学会全国大会にて発表する予定である。ホログラフィ型波浪制御構造物関係としては、単数列円柱群構造物に対してポテンシャル重ね合わせ法により数値解析を行ない、円柱径を変化させた配列に対しホログラム波高と構造物背後の波浪制御効果を示した。これらの成果を土木学会全国大会で発表した。複数列配列のホログラフィ型円柱群構造物に対しての列数の波浪制御効果については9th International Symposium on Flow Visualizationにて発表する。ウラニンをあらかじめ蛍光剤として実験水に混入させレーザライトシートを水面に照射することにより波面を曲線として可視化させる。本手法は従来からの波高計による点計測から線計測へと計測労力が大幅に軽減されること、流れを乱さないなどの利点がある。レーザライトシートで水面を可視化するためには、気液境界面を明確に捉える必要がある。蛍光剤としてウラニンを使用し、最適な混入量を決定するために6種類に混入量を変化させ、気液境界面での輝度変化について調べた。ウラニン濃度が高すぎると境界面は反射・散乱の影響でぼやけてしまうことや、明確な映像を得るためには最適な濃度が存在することなどがわかった。この成果は明石高専研究紀要第43号にて報告した。また平成13年度の土木学会関西支部年次学術講演会にて発表する。自然光が波面に入射し、屈折、回折したあと水底に設置されたビデオカメラで観測される映像を取得し、その輝度情報に対して鈴木・住野の方法を適用させ水面波形を推定した。この成果は来年度の土木学会全国大会、可視化情報シンポジウムにて発表する予定である。ホログラフィ型波浪制御構造物関係としては、複数列配列のホログラフィ型円柱群構造物に対しての列数の波浪制御効果について9th International Symposium on Visualizationにて発表した。列数を1列から4列までに変化させ、列間隔を円柱直径の1.5、2、3倍に変化させ波浪制御効果を調べた。
新規データに基づく東アジアにおける家畜化および家畜利用に関する総合的研究

今年度も引き続き、イヌ・ウマ・ブタプロジェクトに分けて、同位体データおよびDNAデータの蓄積を進めた。イヌプロジェクトでは、目標であった分析試料数が47に達し、縄文・弥生・古墳・中世・近世の炭素・窒素安定同位体比データが得られた。縄文時代の小竹貝塚など1遺跡で16個体以上の埋葬犬が検出しており、個体間での餌の多様性を議論するために全個体のデータを取得した。また、弥生時代においては、纒向遺跡から出土した埋葬犬のデータを取得し、縄文時代犬とは大きく異なる食性を示す結果が得られた。これは、縄文から弥生へとヒトの食文化的変容が生じたことと、イヌの食性の変化が同様に生じたことを示唆する最初の証拠の一つが得られたと考えている。さらに、中世・近世では、城下町におけるイヌの食性の均質化と窒素同位体比が上昇する特徴が列島規模で見られた。現代人が持つイヌの一般的なイメージは、町で生活するイヌであるが、中近世の人口密集地におけるイヌの食が均質化するのは、これらの時期からすでに都市部においてイヌに与えても良い食材について、人々は広く一般的な枠組みとして認識を共有していたと推察される。また、ウマプロジェクトでは、毛色復元のためのゲノム抽出および配列決定を進め、日本列島に古代ゲノム分析が可能な試料が多く存在することが確かめられた。最終的なジェノタイピングを進め、得られた結果について論文化を進めている。また、古墳時代遺跡出土馬の炭素・窒素同位体データを蓄積し、古墳時代の日本列島は地域によって馬の食性(C3植物とC4植物の割合)が大きく異なっていることが初めて可視化できた。この地域ごとの馬食性のモザイク性については、考古学的な背景と照らし合わせて考察する。最後に、ブタプロジェクトでは、沖縄のグスク時代のブタを分析し、貝塚時代から大きな餌の変化が見られた。この結果を動物考古学会誌に投稿準備中である。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度はプロジェクトA(イヌ)・プロジェクトB(ブタ)・プロジェクトC(ウマ)で、既にサンプリング済みの資料の分析および情報の集約を行った。日本国内の資料において、プロジェクトAは10遺跡、プロジェクトBは22遺跡、プロジェクトCは10遺跡のデータが得られたため、これらのデータをGISプログラムを用いて可視化した。4年間で目標の47遺跡までは、プロジェクトAおよびCは、まだ1/4の達成率でやや研究の進捗が遅れている。プロジェクトBはほぼ半分近くまで得られており、こちらは順調にデータを収集できている。本年度の新規サンプリングでは、南郷大東遺跡・長墓遺跡・大県遺跡・三ヶ所遺跡・鯉ノ水遺跡・地耕免遺跡・塚本遺跡・竹居古墳・朝気遺跡・身洗沢遺跡・坂ノ上姥神遺跡・行屋崎遺跡・三ツ寺遺跡を分析した。一部の遺跡では、分析報告書を作成したため、今後、GISデータに追加していく予定である。研究の公表では、日本動物考古学会にて藤原宮跡出土馬の同位体分析について発表し、これらの内容について、奈良文化財研究所と分析報告書を出版した。技術的な開発が必要なプロジェクトAは、現在次世代シーケンサーのライブラリ作成の調整は終了し、マルトース代謝酵素の遺伝子領域の濃縮法の開発に移行し始めた。濃縮におけるRNAおよびDNAプローブの作成が可能になったため、今後、実際にマルトース代謝酵素の遺伝子領域を既に作成した遺跡出土犬の古DNAライブラリから濃縮し、Ilumina社の次世代シーケンサー(Miseq)を用いて配列決定および遺伝子型を決定する予定である。本年度の11月に研究代表者が北里大学から金沢大学へ異動したため、異動にともなう実験設備の移送や、金沢大学での実験設備の確保のために時間を要した。このため、プロジェクトAおよびプロジェクトCは本年度予定していたサンプリング数に到達できなかった。一方、プロジェクトBは既に初年度で目標値の半数の遺跡を分析しており、当初の計画以上に早く進行している。このように、プロジェクト間で進捗状況に大きな差ができているため、各プロジェクト間の状況を把握しながら調整をしていくことが必要である。本研究は、日本列島及び東アジアの遺跡出土動物骨を用いて、家畜化及び家畜利用の興味深い地域の検出を目指すものである。その検出指標として、摂取する餌情報を間接的に示す同位体情報と家畜の生理的な差異を示すDNA情報に分けて、比較検討を進める。特に、東アジアにおいて特徴的な家畜化及び家畜利用の検出が期待されるイヌ・ブタ・ウマの3プロジェクトに区分して計画を進めている。本年度はプロジェクトA(イヌ)・プロジェクトB(ブタ)・プロジェクトC(ウマ)でそれぞれ分析を進めており、既にサンプリング済みの資料の分析および情報の集約を行った。日本国内の資料において、プロジェクトAは15遺跡、プロジェクトBは10遺跡、プロジェクトCは16遺跡のデータが得られたため、これらのデータをGISプログラムを用いて可視化した。4年間で目標の47遺跡までは、まだ3/4の達成率であるがサンプリング状況としては順調に推移している。本年度の新規サンプリングでは、北海道2遺跡、青森県2遺跡、岩手県2遺跡、山梨県5遺跡、千葉県2遺跡、神奈川県1遺跡、東京都2遺跡、富山県1遺跡、石川県2遺跡、福井県1遺跡、大阪府2遺跡、和歌山県1遺跡、奈良県2遺跡、兵庫県4遺跡、岡山県1遺跡、沖縄県3遺跡、また海外比較試料として中国遺跡3遺跡を試料採取及び分析を実施した。

昨年に引き続き、一部の遺跡では分析報告書を作成したため、GISデータベースに追加していく。また、昨年度に公表した山梨県の遺跡出土馬について、中世以降に雑穀利用率が上昇していることが検出されたため、山梨県についてはより遺跡地点を増やして分析を進めた。本年度は昨年までのサンプリング状況を考慮して、分析試料の採取に重きを置いて研究を進めた。昨年度はプロジェクトA及びCにおいてサンプリング達成状況が1/4であったが、本年度で3/4までの達成度に至った。本年度採取した試料は同位体分析を進めており、来年度上半期には完了する予定である。最終年度前には試料採取及び分析結果がおおよそ出揃うため、昨年の進行状況の遅れは解消したと考える。よって、おおむね順調に進展していると思われる。今年度も引き続き、イヌ・ウマ・ブタプロジェクトに分けて、同位体データおよびDNAデータの蓄積を進めた。イヌプロジェクトでは、目標であった分析試料数が47に達し、縄文・弥生・古墳・中世・近世の炭素・窒素安定同位体比データが得られた。縄文時代の小竹貝塚など1遺跡で16個体以上の埋葬犬が検出しており、個体間での餌の多様性を議論するために全個体のデータを取得した。また、弥生時代においては、纒向遺跡から出土した埋葬犬のデータを取得し、縄文時代犬とは大きく異なる食性を示す結果が得られた。これは、縄文から弥生へとヒトの食文化的変容が生じたことと、イヌの食性の変化が同様に生じたことを示唆する最初の証拠の一つが得られたと考えている。さらに、中世・近世では、城下町におけるイヌの食性の均質化と窒素同位体比が上昇する特徴が列島規模で見られた。現代人が持つイヌの一般的なイメージは、町で生活するイヌであるが、中近世の人口密集地におけるイヌの食が均質化するのは、これらの時期からすでに都市部においてイヌに与えても良い食材について、人々は広く一般的な枠組みとして認識を共有していたと推察される。また、ウマプロジェクトでは、毛色復元のためのゲノム抽出および配列決定を進め、日本列島に古代ゲノム分析が可能な試料が多く存在することが確かめられた。最終的なジェノタイピングを進め、得られた結果について論文化を進めている。また、古墳時代遺跡出土馬の炭素・窒素同位体データを蓄積し、古墳時代の日本列島は地域によって馬の食性(C3植物とC4植物の割合)が大きく異なっていることが初めて可視化できた。この地域ごとの馬食性のモザイク性については、考古学的な背景と照らし合わせて考察する。最後に、ブタプロジェクトでは、沖縄のグスク時代のブタを分析し、貝塚時代から大きな餌の変化が見られた。この結果を動物考古学会誌に投稿準備中である。各プロジェクトの進捗状況が大きく異なるため、来年度はプロジェクトAおよびプロジェクトCを重点プロジェクトとし、既にサンプリング許可を得ている遺跡出土資料のサンプリングを実施する。また、本年度上半期からサンプリングを代表者が専念し、分析は技術補佐員を雇用することで、データの生産性を高めていく予定である。今後の研究の推進方策は、まだ試料採取数が少ない地域(九州、四国、東北)に焦点を絞ってサンプリング及びデータアウトプットを進めることである。
画像認識のための文脈とトップダウン情報を利用した中間表現の獲得に関する研究

本研究課題では,深層学習(Deep Learning),特に,Deep Convolutional Neural Network (DCNN)を用いることで画像認識の性能が飛躍的に向上した.その性能向上と適用領域をさらに拡大するために,申請者が過去に行ったニューラルネットワークに関する学習法に関する知見や脳の視覚情報処理に関する知見を取り入れた画像認識の研究を深層学習に拡張し,深層学習を用いた画像認識等の応用領域の拡大を目指す.今年度は,Siamese Networksを利用して2つの訓練サンプルから得られた特徴ベクトルを混合して学習に利用する特徴ベクトルベースのMix-up学習法やネットワークの出力の各ニューロンに判別基準を導入することで認識性能を向上させる手法を開発した.また,画像認識のために意味的な情報を付加する手法として,画像のアノテーション課題において不正確・不十分な教師ラベルでも学習可能とするため,ラベル間の共起情報をRestricted Boltzmann Machineを利用して学習し,学習したRestricted Boltzmann Machineを用いて不正確・不十分な教師ラベルから正確なラベル情報を予測し,予測したラベルを教師信号として学習に用いる手法を開発した.その他,感情の強さが陽に与えられていない表情が変化する顔を撮影した動画像から顔表情の感情の強さを推定するためのモデルを,Siamese NetworksやTriplet Networksを用いて学習する手法を開発した.これらの研究成果は,論文誌や国際会議論文として発表した.さらに,これまでの統計的パターン認識と判別分析に関するの研究成果をまとめて著書として出版した.今年度に予定していた学習中のノイズの付加と中間層の表現に関する研究は,昨年度にほぼ終了しており,今年度は,深層学習の中間層の出力をスパースにするような制約を導入することで汎化性能の良いモデルが獲得する手法に関する研究成果を論文として発表した.今年度は,当初の研究計画では予定していなかった深層学習の性能向上と適用領域を拡大するための様々な課題に取り組んだ.まず,汎化性能の高い学習法として,2つの学習サンブルを混ぜ合わせて学習に利用するmix-upと呼ばれる手法を拡張子,CNNで学習した特徴ベクトルを混ぜ合わせる手法開発した.また,画像認識のために意味的な情報を付加する手法として,画像のアノテーション課題での不正確・不十分な教師ラベルでも学習可能とするため,ラベル間の共起情報をBoltzmann Machineを利用して学習することで,不完全なラベル情報を予測し,予測したラベルを学習に用いる手法を開発した.その他,応用として,Siamese Networksやtriplet networksを利用した顔表情から感情の強さを推定するモデルの学習法を開発した.また,化学データに基づいて結晶のChiralityを推定する手法,実時間のポーズ推定で得られたポースの時系列から動作を認識する手法,音楽の音情報から音程の階層構造を考慮した1次元の階層的Convolutional Neural Networksを用いて楽譜を推定する手法等を開発した.今年度に予定していた学習中のノイズの付加と中間層の表現に関する研究は,昨年度にほぼ終了しており,研究は比較的順調に進捗している.今年度は,当初の研究計画では予定していなかった深層学習の性能向上と適用領域を拡大するための様々な課題に取り組んだ.来年度は,画像中の対象の検出結果等のより意味的な情報を文脈として利用する手法についてさらに検討を深めたい.また,昨年度の開発したDeep Learningを用いた画像の超解像度手法を動画像やその他の画像処理に適用する研究にも取り組む予定である.深層学習(Deep Learning),特に,Deep Convolutional Neural Network (DCNN)を用いることで画像認識の性能が飛躍的に向上した.その性能や適応領域をさらに拡大するために,ニューラルネットワークに関する学習法に関する知見や脳の視覚情報処理に関する知見を取り入れた画像認識の研究を発展させ,深層学習を用いた画像認識等の応用の拡大を目指す.本年度は,文脈情報を利用した中間表現の獲得に関する研究の基礎として,深層学習で獲得した中間表現を利用して,新しい画像認識タスクを少数の訓練データで学習できるようにする転移学習について検討し,DCNNに複数のタスクを同時に学習させて得られた中間表現を別のタクスに適用する際,新しいタスクに対する再学習が必要なネットワーク内の位置を詳細に解析した.また,新しいタスクと学習させたタスクの性質(文脈)の違いによる再学習の有効性等についても解析した.その結果,複数のタスクを学習する方が転移学習に有向であること,DCNNの初段の層の結合係数は新しいタスクに対して再学習する必要はほとんど無いこと等を確認した.この成果は,ニューラルネットワークに関する国際会議(IJCNN2016)で発表した.また,正準相関分析を用いて,学習済のネットワークの2つの中間層の出力の関係を可視化する手法を提案した.この手法により,ネットワークの層間での線形モデルで表現し切れない変動を可視化することが可能となった.その他,第1次視覚野での特徴抽出フィルタがスパース性を導入することで再現できるという先行研究をDCNNに取り入れて,学習の最適化関数にネットワークの各層の出力をスパースにする正則化項を導入する手法等についても検討した.平成28年度に予定していた深層学習で獲得した中間表現を利用して新しい画像認識タスクを少数の訓練データで学習できるようにする転移学習について検討し,DCNNに複数のタスクを同時に学習させて得られた中間表現を別のタクスに適用する際,新しいタスクに対する再学習が必要なネットワーク内の位置を詳細に解析した.また,正準相関分析を用いて,学習済のネットワークの2つの中間層の出力の関係を可視化する手法を提案した.これらの成果は,研究計画通りであり,研究は順調に進捗している.さらに,今年度は,第1次視覚野での特徴抽出

フィルタがスパース性を導入することで再現できるという先行研究をDCNNに取り入れて,学習の最適化関数にネットワークの各層の出力をスパースにする正則化項を導入する手法等についても検討検討を開始した.深層学習(Deep Learning),特に,Deep Convolutional Neural Network (DCNN)を用いることで画像認識の性能が飛躍的に向上した.その性能や適応領域をさらに拡大するために,ニューラルネットワークに関する学習法に関する知見や脳の視覚情報処理に関する知見を取り入れた画像認識の研究を発展させ,深層学習を用いた画像認識等の応用の拡大を目指す.本年度は,文脈情報を利用した中間表現の獲得に関する研究の基礎として,深層学習の中間層の出力をスパースにするような制約を導入することで汎化性能の良いモデルが獲得できることを示した.また,Autoencoderを付加した多層パーセプトロンの中間層にノイズを付加することで汎化性能が向上することを示した.画像認識のために意味的な情報を付加する手法として,画像のアノテーション課題での不正確・不十分な教師ラベルでも学習可能とするため,ラベル間の共起情報を制約条件として取り入れる手法を開発した.また,Wikipediaの文書情報からword2vecを用いて単語の分散表現を獲得し,ラベル間の近さの情報を制約条件として利用する手法を開発し,画像のアノテーション課題に適用した.その他,応用として,形状情報と動き情報を適応的に統合する動作認識手法や動画像中の対象の検出結果を利用した動画像の内容を認識する手法等を提案した.特に,,Wikipediaの文書情報からword2vecを用いて単語の分散表現を獲得し,ラベル間の近さの情報を制約条件として利用する手法は,国際会議IW-FCV2018において,Best Student Paper Awardを受賞した.今年度は,第1次視覚野での特徴抽出フィルタがスパース性を導入することで再現できるという先行研究をDCNNに取り入れて,学習の最適化関数にネットワークの各層の出力をスパースにする正則化項を導入する手法の有効性を確認した.また,今年度に予定していた,Autoencoderを付加した多層パーセプトロンの中間層にノイズを付加する手法について,汎化性能が向上することを確認した.さらに,研究計画では予定していなかった不正確・不十分な教師ラベルでの学習法についても検討し,ラベル間の共起情報やWikipediaの文書情報からword2vecを用いて単語の分散表現を利用して,ラベル間の近さをLaplacian正則化項として導入する手法を提案した.
イオン導電体を用いた化学ポテンシャル制御による革新的アンモニア合成法の創生

窒化物イオン導電性材料としてSi3N4を、プロトン導電性材料としてMgドープAl2O3板を使用し、これらのペレットと板をパラジウム電極によって張り付けて合成セルをとすることで、アンモニア合成セルの作製を行った。また、高プロトン導電性材料としてSrZr0.5Ce0.4Y0.1O3-d系酸化物を用いたブロッキング電極型セルに関しても作製を達成した。400oC500oCで電圧を最大10Vまで印加したものの、明確なアンモニア合成は確認されなかった。これにより、今後最適な電極材・電解質材・形状の制御の必要性の指針が得られた。本研究提案では、ハーバー・ボッシュ法よりもエネルギー消費の少ない新規アンモニア合成代替技術の創生を目指す。詳しくは、ハーバー・ボッシュ法が必要とするプロセスのうち高圧ガス雰囲気をイオン導電体を用いた化学ポテンシャル制御で代替する技術の確立を推進する。H27年度においては計画申請に沿って、窒素イオン伝導性材料として窒化ケイ素(Si3N4)を、プロトン伝導性材料として市販の不純物ドープアルミナ板を用いて張り合わせセルを作成した。この場合、アルミナ/Si3N4間の電極としてはパラジウム電極を、それぞれの対極には金電極を、そして集電材料には金メッシュを用いた。それぞれの電極は窒素ガス流通下において、900度で1時間加熱することで焼き付けた。これにより計画通りセルの試作は問題なく達成できた。実際に試作セルを用いて、窒素ガスと水素ガスが1対3の雰囲気中で、400度および500度においてセルに最大10V程度の電圧印可を行いアンモニア合成の可能性を検討した。この場合、アンモニアの合成の有無は計画書通りセル下流のガスをフェノールフタレイン溶液に通液し、その色の変化を確認することで行った。数度検討を行ったものの、色の変化は確認できず明確なアンモニアの合成は確認できなかった。この理由しては試作したセルへの効率的なガス供給等に問題があることが考えられる。またセルの構造にもまだ改良の余地も見出された。H28年度では引き続きこのセルの改良等を行うことで再度検討を行い、明確な量のアンモニア合成を達成することを推進する。申請時の計画通りH27年は化学ポテンシャル制御型アンモニア合成用セルの試作とアンモニア合成実験を推進することになっているが、予定通りセルの試作とその実験を達成したため、ほぼ計画通り推進出来ているといえる。H27度においてはセルの試作は達成出来たものの、アンモニア合成の有無は確認できなかった。そこで、H28年度においては、より高いプロトン伝導度を有する材料を用いて、電子ブロッキング状態にすることでより高性能なアンモニア合成が可能となるセルの試作し、そのアンモニア合成の有無を検討した。アンモニア合成の評価としては、カチオン量の定量評価が可能なイオンクロマトグラフ法によって行った。より高いプロトン伝導性を有する材料としてはSrZr0.5Ce0.4Y0.1O3-d(SZCY-541)を合成して用いた。これに市販の白金箔を白金ペーストで密着させ、1000度で焼きつけることでブロッキング電極を構築した。これを用いてセルの試作と評価を行った。ブロッキング電極型セルの試作は出来たため本年度の計画書通りに研究推進は達成できた。試作セルを用いて窒素:水素比が1:3のガスを流通させ、温度150600度までにおいて最大2V印加することでアンモニア合成の有無を検討した。この場合、排出ガスを蒸留水にトラップし、その液中のアンモニウムイオンの量をイオンクロマトグラフで定量することで行った。その結果、明確なアンモニウムイオンの存在は確認できなかった。これについては、熱力学的にアンモニア合成の出来る条件でも確認できなかったため、検出可能となる十分な量のアンモニアが出来ていなかったためであると考えられる。今後は電極面積等を大きくし、検出可能となる量のアンモニアが出来るようにするという指針が改めて示唆された。H27年度ではセルの試作と実験は達成したものの、アンモニアの検出は出来なかった。そこで引き続き、セルの改良や合成条件の最適化を行い、その大量合成の可能性を検討する。また、計画にある通りイオン伝導性の高い材料等の使用、またその場合、イオンブロッキング状態での測定も推進する予定である。固体イオニクス前年度に電気炉の取得による試料合成等も検討していたが、H27年度では必要な材料がすでに得られたため、この検討項目に関しては次年度に行ったほうがより円滑な推進が望めると判断したため。引き続き電気炉の取得に充てることを検討する。
糖尿病網膜症に伴う増殖組織の発症進展因子に関するゲノム医科学、疫学的研究

増殖糖尿病網膜症に伴う網膜前増殖組織やモデルマウス網膜に対し、初めて包括的遺伝子発現解析を行った。増殖組織に発現する遺伝子群は、細胞生理反応、代謝、ストレス反応、細胞間コミュニケーションなどに分類でき、新生血管のみに局在するtumor endothelial marker7遺伝子を含んでいた。網膜前増殖の前駆病変である虚血マウス網膜の包括遺伝子発現解析では、虚血に伴い解糖系、免疫やアポトーシス関連遺伝子の発現レベルが変化していた。本研究により、包括的遺伝子発現解析が、真に患者様に役立つ診断や治療の分子標的同定に有用である可能性が示唆された。平成19年度中に硝子体手術の際に網膜前増殖組織、硝子体液、血清を約100サンプル収集した。効率的な組織破砕やRAN抽出の条件を最適化し、増殖組織からのcDNADANライブラリの作成後、5'末端からのExpressde Sequence Tag(EST)解析を行った。さらに、各ESTを解析し、non-redundantに分類するESTパイプラインを構築し、発現遺伝子のデータベース化を終了した。抽出遺伝子の構造と機能を解析した結果、増殖組織中にTEM7(tumor endothelial marker7)が発現しており、増殖組織の新生血管のみにと発現し、既存の網膜血管には発現がみられないことを明らかにし、新しい診断治療の分子標的になりうると考えた。本研究を通じて、増殖組織の包括的遺伝子発現解析が真に患者に役立つ分子標的同定に極めて有用であることが示唆された。一方、マウス網膜を用いて当施設でのマイクロアレイシステムの信頼性を検証した。効率的なRNA抽出、ラベリング法、サンプルの繰りかえし数、スキャニングのダイナミックレンジ、データ抽出の条件およびデータマイニング法などを検証した結果、本マイクロアレイシステムは同一標本での相関係数が0.99以上であり、高い再現性があると結論できた。平成20年度に増殖組織のマイクロアレイ解析を行う予定である。網膜前増殖の前駆病変である虚血マウス網膜のマイクワアレイ解析を行い、酸素変動に伴い、クロマチン関連遺伝子、解糖系、免疫やアポトーシス関連遺伝子の発現レベルが変化することを確認した。抽出遺伝子の一部は増殖組織の発生に関与している可能性が示唆された。1)前年度に作成した増殖糖尿病網膜症に伴う増殖組織のデータベースをBioinforaticsにより機能分類したところ、細胞生理反応、代謝、ストレス反応、細胞間コミュニケーションなどに分類できた(論文投稿中)。3)糖尿病網膜症患者の硝子体中の血管新生関連因子をmultiplex ELISA法で測定し、硝子体手術前後で比較したところ、VEGFやangiopietinなど促進因子が急速に減少しており、網膜症の沈静化に寄与すると考えられた(論文投稿中)。4)前年度に行ったIlluminaマイクロアレイを用いた酸素負荷網膜症モデルマウス網膜での包括的遺伝子発現のデータマイニングを行い、虚血網膜では、コントロール網膜に比し解糖系、免疫炎症反応やアポトーシス関連遺伝子の発現レベルが変化することが明らかとなった。特にマクロファージ走化性のケモカインであるMip-1βが最も発現誘導されていた。そこでMip-1βの発現動態と局在について検討したところ、Mip-1βは虚血部位である網膜の内層に発現誘導され、網膜の虚血後の網膜内マイクログリアの誘導に関与していることがわかった(論文準備中)。
17〜19世紀のアムール川中・下流地方に関する総合的研究

1.『寧古塔副都統衙門档案』と『三姓副都統衙門档案』の解読を進めて、17・18世紀におけるアムール川中流地域の民族分布と民族移動の問題を研究した。従来の見解では、『柳辺紀略』の「剃髪黒金」は『皇清職貢図』の「七姓」に該当すると言われてきたが、わたしが行なった研究によると、「剃髪黒金」と「七姓」は別の集団であって、「剃髪黒金」は18世紀初めに西の牡丹江河口に移動し、やがて満州族に同化するのに対して、「七姓」は「剃髪黒金」が西に移動した後に、アムール川下流から中流地方に遡ってきた集団で、今日なお同地域に居住する赫哲族の祖先であった。黒竜江将軍衙門档案』を解読して、清朝によるサハリン統治の起源を研究した。この問題はこれまでほとんど研究されたことがないが、今回の研究によれば、清はネルチンクス条約を結んだ翌1690年に、アムール川左岸とサハリン地域において大がかりな調査を敢行し、調査隊の一部はサハリンに達して、住民を辺民に組織している。北京にいたイエズス会士のトマスは早速調査の成果をとりいれて、かれが同年に作製した地図の中には、アムール川の河口付近に一つの島を図示している。3.『寧古塔副都統衙門档案』にはサハリンに関する情報が、かなりの量含まれている。それによると、サハリン北部のニブフ族とウイルタ族は、18世紀初めからアラーム川下流に朝貢していて、それらの氏族名や居住地、さらには少数の人名すらも明らかにすることができる。それらはクイェフィヤカではなくてジェアィヤカに属しており、そのたにら発見できなかったのである。
ゲノム編集作物の新たな可能性と社会受容

植物におけるゲノム編集技術の応用は、医学への応用や、動物への応用と比較しその倫理的ハードルの低さから他の生物に比べていち早く社会にリリースされる可能性が高い。現に、2016年4月には、米国農務省(USAD)が、CRISPR/Cas9を用いてゲノム編集したマッシュルームへの規制はしないと発表している。ゲノム編集技術に対して、遺伝子組換えと同じような厳しい規制をかけるのか、必要ないとみなすのか、あるいは別の考え方で対応するのか、各国で議論されており、ゲノム編集作物に新たな規制の枠組みが必要かどうかを議論が始まっていた。2018年3月には、USDAは、ゲノム編集のメリットを強調し、「規制を行うことはない」と表明している。一方、欧州では全ての食品に表示を義務付けているほか、欧州司法裁判所は、ゲノム編集の品種は全て遺伝子組み換えとして規制する判断を示している。このようななか我が国においては、厚生労働省の専門家会議が2019年末に報告書をまとめており、ここでは同省の調査会に情報を届け出することで販売が可能となっている。現在、表示義務化に関しては検討が進められている。このように、遺伝子組換え技術とは異なり規制の対象外となりつつあるゲノム編集によって作出された作物は、遺伝子組換え作物とは異なった社会受容をもたらすことが予想される。突然変異をデザインするといった従来の品種改良技術の範囲のゲノム編集は、従来の品種と同様なものとして社会に受け入れられていくのであれば、大きく社会に浸透していくと考えられる。最近では、植物受精卵でのゲノム編集に成功も報告され、遺伝子組替えのプロセスを経ず戻し交雑等が必要ない方法の開発も期待される。本研究では、倫理的ハードルが低く、今後いち早く社会にリリースされる可能性がある植物のゲノム編集技術の可能性と潜在的課題を、学術・産業の両面から明らかにする。本年度は、社会におけるゲノム編集作物への反応を多角的に調査するため、植物におけるゲノム編集技術に関する学術情報を調査し、アカデミアにおけるゲノム編集の動向を明らかにした。また、学術論文のデータベースから、植物におけるゲノム編集に関わる論文を収集し、学術的な分析から、植物における技術的課題、適用可能な植物種、ゲノム編集技術から派生する新たな利用法の可能性を検討した。さらに特許情報プラットフォーム(J-PlatPat)等を用いて、ゲノム編集に関する特許情報を収集した。海外(米国等)でのゲノム編集を用いた植物への対応、マスメディアにおけるゲノム編集作物に関する報道および一般の反応調査からは、遺伝子組換えの場合とは異なる社会需要を示す可能性がある。特に米国では、3月に米国農務省(USDA)から、ゲノム編集を使い遺伝子を改変した植物の規制を行うことはないとの声明を出している。この米国におけるゲノム編集を用いた植物の取り扱いの方向性が、我が国をはじめ各国の対応にどう影響するかなど、今後動向に注目し調査を行う。本研究では、植物におけるゲノム編集の現状・受容状況を調査し、ゲノム編集の可能性と社会受容を明らかにする。そのために、以下の3点に関して調査を行った。1アカデミア(学術界)における植物におけるゲノム編集の動向2産業会におけるゲノム編集作物の動向3ゲノム編集を用いた作物に関する社会受容平成29年度は、事業計画に基づき、調査及び分析を進めた。平成29年度に引き続き、文献調査、シンポジウム等に参加するなどし、最新の動向を収集する。平成29年度および30年度の調査の結果をまとめ、海外のアカデミア、産業界の対応も参考にしながら、各分析結果を統合し、ゲノム編集作物の未来社会における可能性と課題を明らかにする。これらの分析を通して遺伝子組換え作物との社会需要を比較しながら、その相違を明らかにし、高度な科学技術の社会需要のあり方について提案する。本年度計画していた、備品購入を次年度に行うこととしたため、次年度使用額が生じた。次年度は、申請した助成金と合わせて使用する。
グリーンインフラの利用による汚濁負荷削減を目的とした耕作放棄地の再生システム

最終年度にあたる平成30年度は、釧路湿原流域の未利用農地の分布情報を基に、2050年頃を想定した土地利用転換案を検討した。具体的には、地盤の傾斜、過去の土地利用、国立公園境界からの距離および人口密度データを用いて、未利用農地の土地利用転換先として(1)新規農林業(人工林、湿地農業)、(2)自然再生(二次林、湿原、河川)、(3)再開発(社会空間)の各空間に分類する手法を構築した。また、平成29年度までの現地観測で得た未利用農地試験区における栄養塩の流入・流出量データを、自然の湿地や牧草地等における既存の観測値と比較することにより、釧路湿原への栄養塩負荷に対する未利用農地の影響を考察した。補助事業期間全体を通しての主な研究成果は次の4点である。(1)農地の区画データと多時期の衛星画像を用いた農地分類手法を構築し、釧路湿原流域全体で未利用農地の発生場所を推定した。(2)雪裡川近傍の未利用農地を試験区とした水位観測および水収支解析により、河川の出水イベントに応じた水移動の特徴を定量的に明らかにした。(3)未利用農地の地表水および地下水や周囲排水路等の水質調査により、未利用農地における窒素やリンの動態が河川の平水時と出水時とで大きく異なることを明らかにした。(4)栄養塩の各成分の流入・流出量を推定し、試験区の栄養塩浄化機能を定量的に評価した。本研究により、これまで国内では知見が限られていた再湿地化した農地における水および栄養塩動態について、流入・流出量の定量的データを得ることができた。また、未利用農地の分布情報に基づいた具体的な土地利用転換案を提示することができた。これらの成果は、釧路湿原への汚濁負荷削減や未利用農地の有効活用策を検討する際に活用が期待される。すでに、鶴居村等の関係町村、農家、河川管理者、釧路湿原自然再生協議会、NPO等の関係団体への情報提供・協議を行っている。GISデータベースの整備及び耕作放棄地の現状把握(課題1)として、調査対象地域の町村役場、農業委員会、JAなどを対象にヒアリングを実施するとともに、関連資料を収集した。標茶町農業委員会から、過去に実施された耕作放棄地調査の結果の一部を入手した。北海道農政部農村振興局農村計画課から、調査対象地域の農地の区画を表すGISデータを入手した。標茶町農業協同組合、釧路丹頂農業協同組合、鶴居村産業振興課から、標茶町、釧路町、鶴居村における酪農の概要や未利用牧草地の現状と対策に関する情報を得た。北海道開発局釧路開発建設部農業開発課から釧路湿原周辺3地区にて実施された農地防災事業に関する情報を得た。以上のデータは、今後、緩衝帯として期待できる耕作放棄地の空間分布の把握や、有効利用策の検討に活用される。一方、栄養塩浄化機能の評価システムの構築(課題2)として、釧路湿原に隣接した未利用牧草地を対象に、土地所有者の許可を得て計5回の現地調査を行った。地面の勾配を把握するために、ローテーティングレーザーとGPSを用いて圃場内68地点の地盤高を測量した。さらに、圃場内の水と溶質の移動を評価するために、28地点に地下水観測用井戸とピエゾメータを設置し、水位測定と採水を8・10月に行った。採水した試料水中の窒素・リン成分を分析し、栄養塩の圃場内空間分布を明らかにした。圃場の浸水状況を把握するために自記水位計と雨量計を設置し、水位と降水量の連続データを得た。また、地盤の透水性を把握するために、圃場内4地点3深度で透水試験を行った。以上の観測データを用いて、未利用牧草地における栄養塩浄化量の評価手法を検討した。課題1では、緩衝帯として期待できる耕作放棄地の空間分布の把握や、有効利用策の検討への活用を念頭において、未利用牧草地に関する既存資料の収集や、GISデータの収集・作成を行った。当初、航空写真等を基に牧草地の区画を表すGISデータの作成を予定していたが、調査を進める中で、北海道が所有する既存データを活用することが可能となり、データを入手した。標茶町から入手した耕作放棄地及び遊休農地に関する情報のGISデータ化が今後の課題である。一方課題2では、観測圃場を2ヶ所程度想定していたが、1ヶ所の圃場内の空間分布を詳細に観測する手法に切り替えた。H27年度は調査手法を構築するための試験的な調査を予定していたが、観測機器の設置が順調に進み、すでに本調査を開始した。全体としておおむね順調に進展している。緩衝帯として期待できる耕作放棄地の空間分布推定(課題3)にあたり、標茶町で過去に実施された耕作放棄地調査の結果をGISデータとして整備し、耕作放棄地の空間分布を明らかにした。加えて、衛星リモートセンシングを用いた農地の分類手法を検討した。本研究では農地内の植物の成長や刈り取り等に伴う地表面反射率の季節変化に着目することにより、精度の良い分類手法を構築することができた。本手法を釧路湿原の集水域に適用した結果、現在利用されていないと思われる農地(未利用農地と呼ぶ)は集水域の全域に見られ、とくに農地の辺縁部(湿原や森林との境界部)に比較的多いことが明らかとなった。