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20世紀ロシア農民史研究

具体的には、日本人研究者9名(うち科研費の正規の共同研究者は6名)とロシア人研究者7名が、20世紀ロシア農民史に関する論文をそれぞれの分担にしたがって執筆し、奥田央編『20世紀と農村ロシア』(東京大学経済学部付属日本経済国際共同研究センターResearch Report Series第2号、2005年)として刊行した。なお本書は、全文ロシア語で書かれている(表題は、ХХвекиселъскаяРоссия)。内容(邦訳)は次の通りである。I.歴史と現代イリーナ・コズノワロシア農民の記憶における土地への労働II.コルホーズ以前の農民鈴木健夫近代化するロシアと農村共同体崔在東ストルィピン農業改革期における農民の遺言と相続梶川伸一1921年のネップへの移行とは何か浅岡善治農民新聞と農村通信員運動広岡直子1920年代における梅毒との闘争と農民セルゲイ・エシコフ中央黒土農村における穀物調達危機と社会・政治的状況(1927-1929年)奥田央1928-1933年の農民の自己課税:ロシアの農民共同体の最終段階に関する問題によせてIII.コルホーズ農民ノンナ・タルホワ1928-1931年の赤軍における「農民的気分」(農村における集団化とクラーク清算の過程に対する軍の反応)ヴィクトル・コンドラーシンロシアとウクライナにおける1932-1933年の飢饉:ソヴェト農村の悲劇マリーナ・グルムナーヤ1930年代コルホーズ社会の特徴(ヨーロッパ・ロシア北部のコルホーズの資料によって)ゲンナジー・コルニーロフ20世紀前半のウラルにおける農業環境の変容松井憲明1956年コルホーズ定款を求めて(研究者の手記)ヴィターリー・ナウハツキー20世紀60年代-80年代のドン農村における移住と労働資源IV.ポスト・ソヴェト農民野部公一1991-2000年のアルメニアにおける土地改革武田友加ロシアの一時的貧困か慢性的貧困か?:1990年代の都市と農村の貧困者ロシア語で執筆された、20世紀ロシア農民史に関する論文集『20世紀と農村ロシア』(《ХХвекисельскаяРоссия》, Graduate School of Economics, CIRJE, Tokyo, 2005.)を発表した平成16年度をうけて、平成17年度は、それをさらに発展させた日本語での論文集の執筆、公刊をめざした。具体的には、(1)多くの分担者が、ロシア、アメリカに出張して、研究を完成させるために資料の収集に従事した。(2)平成17年11月中旬にロシア人研究者8名を招聘して、2度の国際会議を開催した(なお昨年度までの7名にくわえて、あらたにモスクワ教育大学歴史学部助教授ドミトリー・コヴァリョーフが参加した)。日本側からは、研究代表者1名、研究分担者6名、研究協力者6名が参加した。全員で21名での研究集会となった。ロシア側3本、日本側2本の報告がおこなわれた。テーマは、20世紀穀物問題、ウクライナ農民革命、農業集団化に関する農民の記憶、内戦期の農村統治機構、ソ連映画に現れる農民像と、多岐にわたった。それらをめぐって全員での討論がロシア語でおこなわれた。その後、ロシア人研究者8名、日本人研究者10名(正式の参加者以外に、3名の研究協力者)の論文が執筆された。ロシア人研究者の論文は分担者等が翻訳に当たった。合計18本の原稿はすでに完成されており、出版社も決定されているが、平成18年3月刊行現在で刊行助成金の問題がまだ解決されておらず、刊行にはいたっていない。上記のロシア語論文集と、刊行が予定されているこの邦語論文集の2冊が、本共同研究の研究成果である。
自由直和因子を持つ加群の特徴付けとそのホモロジ-予想への応用

最初の申請段階で有望と思われた「general cut」のアイデアは、その後の研究の進展により、ホモロジ-予想への応用には不十分ということがわかって来た。そこで、各研究者はこの研究テ-マを少し離れて独自の研究を行ない、以下の成果を得た。この中で、「General Nere^^ ́ron Desingularzation」に関するものは、Hochster,Huneke達によるtight closureの概念と結びついて、ホモロジ-予想に貢献している。なお、ホモロジ-予想そのものについては、最近になって、短完全列からKwll次元の帰納法を使うことにより解決できる見込みが出て来たのであるが、本年度中に完成とはいかないので、引続き年度にかけてこのアイデアを押し進め、完成を目指す計画である。さて、小駒は2つの条件1)システムの前が後の極大イデアルを生成、2)射が平担が満たさせるような局所環の帰納的極限はネ-タ-になるという知られている定理を改良して、実は1)だけでも定理か成り立つことを示した。又、長い間の大問題である、Popescuの「General Ne^^ ́ron Desingularization」の理解(難い不完全な証明の完全化平易化について、前に小駒自身が行なった平易化が不十分とのことで、更なる平易化を行なった。一方、長沼はテ-タ群の実指標を具体的に構成し、実2次体上のヒルベルトモジュラ-群の実指標を再構成した。又、基本P拡大の自己共役な基底をもつイデアルを見つけ、基本P拡大のモジュラ-ス埋め込みを構成した。徳永は、楕円曲面のMordellーWeil群のtorsionを用いてnouーGalois被覆の研究を組織的に行なった。
動きビッグデータからスキルの予測は可能か？

小型センサでとらえた人の動きのデータをヘルスケアなどへの応用する取り組みが盛んである。従来のバイオメカニクスや運動学習分野では、見た目やパフォーマンスに関連する動きの特徴点から導出した平均モデルからパラメタを選定し、個人の動きを定義する。しかし、パラメタを選定せず、個人の動きのモデルを自動的に導出できれば、健康管理やスキル特定への応用精度が格段に向上する。そこで本研究は映像やセンサデータ等の動きのビッグデータへ知的情報処理を施し、個のスキルのモデル化を試みる。そこで本研究は映像やセンサデータ等の動きのビッグデータへ知的情報処理を施し、個のスキルのモデル化を試みる事を目的とする。データに潜在する動きの特徴点を数理的に抽出し、年月といった中長期的な時間軸のスキル獲得の予測の可能性を探ると共に、データ蓄積が予測精度を向上する可能性も探求し、人を安全に上級者レベルに引き込むトレーニングシステムの開発を目標としている。本年度は、これらを具現化する基本技術である「スキルグルーピング」技術を開発することができ、本研究でのブレークスルーを得ることができた。つまり、人の動きを、映像とセンサーから捉えた動き情報を元に、人工知能技術を使って、複数の動き情報館の距離、つまり、自分と他人とのスキル距離を得られることに成功した。この技術は、これまでの手法と異なり、センシングによって得た動きビッグデータから、動きのモデルの特徴点を自動的に比較することができ、どのような動きに対しても解析することができる。この技術は、ビッグデータに関する国際会議IEEE BigData2015にて論文公表しただけでなく、日刊工業新聞、財経新聞をはじめ、子供の科学でも積極的に取り上げられ、広く成果を広報することができ、実用化に向け産業界へのアピールを行っているところである。動きのビッグデータを知的情報処理技術により、複数の動きデータセットの間で差を発見することができることは直感的にわかっていた。しかし、その動きの差が、上級者と初心者との間で段階的に変化していることを発見できた。この変化の仕方を発見するまでが大変であると思ったが、全ての動きに対して、同じような傾向があることがわかり、さらに、時間変化や異なる道具を用いた場合でも、同様のスキルのさが現れることがわかった。したがって、これらを本年度で発見することができたため、躍進的に実用化への可能性が開け、計画以上に進んでいる。本年度は、これらを具現化する基本技術である「スキルグルーピング」技術を市場での実利用に飛躍させる実装面での検討、研究、および、サービスの系統化に重点を置き、活動を行った。スキルグルーピングで問題となる、動きデータ間の距離計算をいかに高速に実施でき、さらに、スマホといったIoT機器からの利用が可能なサービスとして提供することを念頭に、システム開発を行った。また、いくつかのアプリケーションを試すことで、システム全体が有効に機能することを確認し、現在市場への展開を推進するフェーズに入ることができている。このように市場への活動が評価され、国内最大級の組込みシステム/IoT技術展ET2016にて、本研究の成果である動き解析技術が「特別賞」を受賞した。本研究を開始する段階では、動きの距離というモノがビッグデータから定義することができることが未知であったが、本年度の実績では、システムとして体系化するところまでできている。いくつかのアプリケーションをそのシステムで動作確認し、その有効性も評価しており、さらに、市場でのアプリケーションに十分耐えうるところまでの実装が可能になっているため、本研究の当初目標である理論構築より大きく進展しているため、計画以上に進んでいると判断する。今年度は、動き解析を行うための技術(スキルグルーピング)を実用化に移せるようにサーバの開発を中心に課題を進めた。本サーバは、IoTでの応用を見据え、スマホやタブレットといったモバイルデバイスに向けたインタフェースに対応するWebアプリケーションとして実装し、インターネットがあれば利用できる基盤技術として実装した。このサーバを利用することで、動き解析のアプリケーションを容易に開発できる基盤を整えることができた。また、Embeded Technologyといった大規模展示会への技術の展示を行った。動きの解析技術は学術的に考慮すべき、身体の多様性に対する科学の切り込み、という点で興味深いテーマであることは本課題のチームが感じていたところであり、さらに、動きのモデル化をせずに、データからモデルを推測するという新たな方法であると実感している。

このような、正確に数式化できない多様性のある動きへの応用として、展示会などを通し、社会へのアウトリーチ活動を行うと、多くの企業が同様な問題意識があることがわかり、昨今のAIブームでのディープラーニングでの解法を考えていたが、本課題でのスキルグルーピングの手法により解決できることに理解を示してくれたことが多いことがわかった。そのときに実践として試行を許してくれたいくつかの企業からの動きビッグデータを元に、スキルグルーピング手法の有効性を検証する作業を行った。動きの特徴を十分に表現し、さらに、スキルレベルのグループ化もできることがわかり、社会実装への端緒となることを実感できた。小型センサでとらえた人の動きのデータをヘルスケアなどへの応用する取り組みが盛んである。従来のバイオメカニクスや運動学習分野では、見た目やパフォーマンスに関連する動きの特徴点から導出した平均モデルからパラメタを選定し、個人の動きを定義する。しかし、パラメタを選定せず、個人の動きのモデルを自動的に導出できれば、健康管理やスキル特定への応用精度が格段に向上する。そこで本研究は映像やセンサデータ等の動きのビッグデータへ知的情報処理を施し、個のスキルのモデル化を試みる。今後は本年度得られたスキルグルーピングの基本技術を元に、以下の2つのアプローチを取ることで、技術のブラッシュアップと産業界への応用を試行する。(1)スキルグルーピングのコンディショニングへの適用:本年度、スキルグルーピングは時間軸方向へのスキルの繊維を捉えることも確認できているが、その精度や、システム利用者へのフィードバック方法、という点での実用化可能性を探る。このため、本研究課題を実施する機関の間、スキー、スノーボード、ランニング、といったスポーツに関する動きデータを同一人物の時間軸での蓄積に密着し、スキルグルーピングの表現方法を探る。(2)産業界への実用化:現在のところ、動きビッグデータからスキルグルーピングによって、データセット間の距離が求められること、さらに、動きの部位によって、どの部位が上級者からの差が出るのかを見極めることができている。この基本的なスキルグルーピングの特徴に関しては、実用化できると考えており、産業界への実アプリケーションへの適用を本年度以降、チャレンジする。以上の推進方策を行う上で、知的情報処理の処理速度を向上させることが課題になっているため、GPU(Graphics Processing Units)やFPGAによるハードウェア化、といった実装手法を試すことも念頭に、本研究を進めていく。また、独自のデータセンシング方法も同時に探求し、センシングハードウェアの開発も本研究計画にいれ、センシングからスキルグルーピングによる解析、そして、タブレットやスマートフォンといったモバイル端末への表示までの一貫したシステム開発を今後目指していく。
直流試験に基づく可変速電動機の標準試験法の検討

最終年度は、直流試験によって測定される低周波時の二次インピーダンスを援用し、一般的な無負荷試験の測定値から空間高調波磁束に起因した負のトルクによる損失(以下、空間高調波トルク損失)を分離して測定する方法を明らかにした。続いて、前年度までに導いた二重かご形誘導電動機等価回路パラメータ決定法において、低周波拘束試験の周波数を任意に設定できることに加えて、試験電流のばらつきの影響を低減できる方法を明らかにした。さらに、直流試験の特長を活かした「任意の回転子位置での同期機演算子インピーダンス測定」において、界磁電流情報を必要としない測定法を明らかにした。研究期間全体としての主たる研究成果をまとめると次のとおりである。1)大形機に対しても高周波インピーダンスの計測精度を劣化させない方法として、アベレージング処理の実施、電圧電流計測時の分解能の増加、外部抵抗の挿入によって電動機回路時定数を短くすることが有効であることを示し、従来の課題であった高周波インピーダンスの測定精度の改善策を明らかにした。2)直流試験が低周波の二次インピーダンスを精度よく測定できる特長を活かし、一般的な無負荷試験によって空間高調波トルク損失を分離して測定する手段を示した。これによって、従来測定が困難であった空間高調波トルク損失を測定できるようになり、従来よりも詳細な損失分離を可能にした。3)普通かご形回転子と二重かご形回転子の双方の誘導電動機に対して共通に利用できる磁気飽和を考慮した誘導電動機等価回路モデルを示し、任意の2つの周波数の入力インピーダンスから、精度よく等価回路パラメータを決定する方法を明らかにした。大形の回転機に対しても高周波インピーダンスの計算精度が劣化しない直流試験の実施法を明らかにした。直流試験では、静止した回転機の巻線端子間にステップ状の直流を印加した時の「電圧・電流」をフーリエ変換することによって、回転機の各周波数に対するインピーダンスを一回の静止試験で計測する。これまで、電気的時定数が一般に長くなる大形回転機においては、高周波のインピーダンス計測精度が劣化する課題があった。上述の課題に対して、本年度の研究では、まず、精度劣化が生じる原因を理論面から明らかにした。電気回路方程式に基づく理論計算式から算出される「理想的な電圧・電流」に対して、オシロスコープのAD変換器の分解能とサンプリング周波数の影響を加味した「実際の電圧・電流」を求め、これをフーリエ変換することによって、回転機の各周波数に対するインピーダンスの算出精度が劣化する現象を回路シミュレーションによって再現する方法を考案した。この妥当性は、供試機に対する実測との比較から確認した。この成果を利用して、1)AD変換器の分解能は12bitより16bitの方が高周波インピーダンスの計算結果に振動的な乱れが発生しない事、2)サンプリング周波数が一定以上であれば、インピーダンス算出精度の劣化(大きさの減衰)がない事、3)計測対象機の電気時定数が長い方が、高周波時のインピーダンス計測結果に振動的な乱れが重畳したり、精度の劣化(大きさの減衰)がより顕著に発生する事、を明らかにした。さらに、上述の成果を踏まえて、高周波インピーダンス計測精度の改善には、巻線端子間に外付けする形で比較的抵抗値の大きい外部抵抗をシャント抵抗として挿入する方法を示した。この方法は、従来と同様の直流試験と同一の試験プロセスで、高周波インピーダンス算出精度を高めることが出来る。55kWの中・大容量機に対する実機検証が今後の課題である。本研究は当初の計画以上に進展していると考えている。研究一年目の最大の目標であった「大形の回転機に対しても高周波インピーダンスの計算精度が劣化しない直流試験の実施法」を明らかにすることができ、今後の研究の基礎となる「直流試験による回転子インピーダンス計測の高精度化」を図ることが出来た。また、電気学会の全国大会にてこれらの成果を速報した。研究二年目に計画しているテーマである「一般的な無負荷試験の測定値から高調波磁束による無負荷漂游損を分離して測定する方法の開発」に関しては、定格12kVAの三相線形電力増幅器を利用して、所定の高調波を重畳したり、理想的な同期PWM波形を出力したりする実験システムを整えた。研究三年目に計画しているテーマである「回転子の周波数依存性と高調波磁束による無負荷漂游損を考慮した」等価回路モデルと特性算定法に関しても、この研究の前段として必要となる全閉スロット回転子に特有な回転子漏れリアクタンスの非線形性を考慮できる等価回路モデルと、一般的な無負荷試験と拘束試験に基づいてこの等価回路モデルのパラメータ(等価回路定数)を容易に算出する方法を考案し、5.5kWの実機に対する妥当性を検証できた。これについては、IEEEの国際会議(ECCE2017)で口頭発表する機会を得ている。以上のことから、研究の進捗としては、当初以上に進展していると考えている。回転子回路の周波数依存性と漏れリアクタンスの非線形性の両方を合理的に考慮できる誘導機の等価回路モデルとその回路パラメータ決定法を確立させた。具体的には、提案等価回路モデルが誘導機で想定される4つの回転子スロット構成(半閉普通かご形、半閉二重かご形、全閉普通かご形、全閉二重かご形)の全てに「共通して適用できる」ことを5.5kWの供試誘導電動機に対する実機実験に基づいて明らかにすることができた。拘束試験時の電流設定のばらつきを抑制するスムージング処理という新たなアイデアを導入することによって、実用に供することができる手法として確立できたと考えている。

また、等価回路モデルパラメータは従来型の無負荷試験と拘束試験に基づいて決定できることから、商用規格に適した高精度等価回路パラメータ決定法として有効であると考えている。提案する新無負荷試験(空間高調波磁束による負のトルクに起因した損失を分離して測定可能な無負荷試験法)がインバータ駆動誘導電動機にも適用できることを明らかにした。具体的には、0.4kWの供試誘導電動機に対して従来の正弦波駆動と今回のインバータ駆動の双方による新無負荷試験を行える実験システムを構築した。正弦波駆動時とインバータ駆動時の新無負荷試験を実施し、空間高調波磁束による負のトルクに起因した損失は両試験で同一の数値結果を得ることから、提案法がインバータ駆動機にも適用できることを確認することができた。さらに、当初計画とは異なる切り口の標準試験法として、一次磁束鎖交数ベクトル演算に基づくトルク推定手段に着眼し、これに鉄損、機械損、漂遊損を加味することで、トルク検出器を用いた実負荷試験に匹敵する精度でモータトルクを推定する新たな手法を構築し、正弦波、方形波、パルス幅変調(PWM)インバータ駆動の何れにおいても高精度ななトルク推定が可能であることを実証することができた。回転子回路の周波数依存性と漏れリアクタンスの非線形性を考慮した誘導電動機の等価回路モデルの研究課題に関しては、当初の計画以上に進展させることができた。特に、かご形誘導電動機で想定される4つの回転子スロット構成に対して、前述の周波数依存性と非線形性の双方を共通の等価回路モデルで考慮できる手段を開発できた意義は大きいと考えている。また、無負荷試験と拘束試験とは異なる試験法アプローチとして、トルク検出器を用いずに電圧電流の波形測定から極めて高精度に実負荷運転時のトルクを推定する研究課題に着眼し一定の成果を得たことも、当初の計画以上に研究を進展させることができた事項である。一方、新無負荷試験法の研究課題に関しては、電動機ー原動機システムの構築に対して想定以上に時間を要したことや、新無負荷試験によって分離される空間高調波磁束による負のトルクに起因した損失を、従来型無負荷試験法によって分離測定する検証実験を実施できていないことから、やや遅れていると考えている。しかし、その一方で、文献調査を通じて現状技術の問題点の抽出や時間高調波と空間高調波が発生源となる銅損、鉄損、機械損、漂遊損の要因分析等については順調に進み新たな知見も得ていることから、今後、空間高調波磁束による負のトルクに起因した損失を合理的に考慮できる新たな等価回路モデルを構築するための材料は揃ってきている。これらを総合し、全体として総合すれば概ね順調に進んでいると考えている。最終年度は、直流試験によって測定される低周波時の二次インピーダンスを援用し、一般的な無負荷試験の測定値から空間高調波磁束に起因した負のトルクによる損失(以下、空間高調波トルク損失)を分離して測定する方法を明らかにした。続いて、前年度までに導いた二重かご形誘導電動機等価回路パラメータ決定法において、低周波拘束試験の周波数を任意に設定できることに加えて、試験電流のばらつきの影響を低減できる方法を明らかにした。
渦鞭毛虫ヤコウチュウの核及びミトコンドリアの先行的小規模ゲノム解析

渦鞭毛虫ヤコウチュウの核ゲノム及び近縁種であるオキシリスのミトコンドリアゲノム解析を行った。得られたタンパク質をコードする2遺伝子を用いた系統解析は、ヤコウチュウがオキシリスに次いで祖先的であることを明らかにした。一方、オキシリスのミトコンドリアゲノムは数kbのミニサークルDNAとして存在し、ミニサークル当たり1ないし2個の遺伝子をコードする。さらに、総遺伝子数は4個であることが判明した。繊毛虫テトラヒメナとヒメゾウリムシのゲノムプロジェクトが終了した。それらの解析によれば、これまで同定された28,000遺伝子のうち他の生物の遺伝子との相同性が確認されたのはおよそ12,000遺伝子だけで、残りの16,000遺伝子はテトラヒメナだけが持つ特異的な遺伝子であることが判明した。これらのことはきわめて示唆的である。ヤコウチュウは、渦鞭毛虫類の中でもっとも祖先的な系統的位置を占める古い系統のひとつである(Fukuda & Endoh, Eur.J.Protistology 44 : 27-33, 2008)。ヤコウチュウも繊毛虫類と同様に、赤潮生物を多く含む渦鞭毛虫類に特異的な遺伝子を多数持つことが予想される。アルベオラータに属す他の生物(いくつかの渦鞭毛藻類、マラリア原虫などのアピコンプレクサ類、テトラヒメナやゾウリムシなどの繊毛虫類)のゲノム解析との比較により、渦鞭毛虫類にのみ存在する遺伝子の同定を行う。このような遺伝子の存在は、他の生物に影響を及ぼすことなく、ヤコウチュウをふくめた渦鞭毛虫類の増殖を制御するための新たな方法の開発の可能性を追求するものである。ヤコウチュウの先行的ゲノム研究の第一段階として、配偶子細胞をもとに核およびミトコンドリアゲノムの小規模ESTプロジェクトの遂行を目指す。2006年,繊毛虫テトラヒメナとヒメゾウリムシのゲノムプロジェクトが終了した。それらの解析によれば,テトラヒメナ全28,000遺伝子のうち他の生物の遺伝子との相同性が確認されたのはおよそ12,000遺伝子だけで,残りの16,000遺伝子は繊毛虫だけが持つ特異的な遺伝子であることが判明した。また,本研究室で行った分子系統解析(β-チューブリン,Hsp90)では,ヤコウチュウは,渦鞭毛虫類の中でもっとも祖先的な系統的位置を占める最も古い系統のひとつであることが判明した(Fukuda & Endoh,Eur.J.Protistology 44:27-33,2008)。繊毛虫類に比較的近縁な原生動物であるヤコウチュウは,赤潮生物を多く含む渦鞭毛虫類に特異的な遺伝子を多数持つことが予想される。このような遺伝子の存在は,他の生物に影響を及ぼすことなく,ヤコウチュウをふくめた渦鞭毛虫類の増殖をコントロールするための新たな方法をもたらす可能性が大きいといえる。全体として,葉緑体をもたない渦鞭毛虫類の基礎研究が不足している現在,小規模とはいえヤコウチュウの核およびミトコンドリアゲノム研究は,さまざまな分野に予想もできない重要な貢献をする可能性がある。核ゲノムについては,一回の培養から得られるRNAの収量がきわめて少ないため,まだ十分量のRNAは得られておらず,現在cDNAライブラリーを作成中である。ミトコンドリア遺伝子については,Cox1遺伝子の断片をクローニングした。渦鞭毛虫の大多数を占める進化的に新しいコア渦鞭毛虫類のミトコンドリアでは,RNAエディッティングが起こることが知られているが,祖先的な位置を占めるヤコウチュウでは,エディッティングはないことがこれまでに示唆されている(論文準備中)。2006年、繊毛虫テトラヒメナとヒメゾウリムシのゲノムプロジェクトが終了した。それらの解析によれば、テトラヒメナ全28,000遺伝子のうち他の生物の遺伝子との相同性が確認されたのはおよそ12,000遺伝子だけで、残りの16,000遺伝子は繊毛虫だけが持つ特異的な遺伝子であることが判明した。また、本研究室で行った分子系統解析(β-チューブリン、Hsp90)では、ヤコウチュウは、渦鞭毛虫類の中でもっとも祖先的な系統的位置を占める最も古い系統のひとつであることが判明した(Fukuda & Endoh, Eur. J. Protistology 44:27-33, 2008)。繊毛虫類に比較的近縁な原生動物であるヤコウチュウは、赤潮生物を多く含む渦鞭毛虫類に特異的な遺伝子を多数持つことが予想される。このような遺伝子の存在は、他の生物に影響を及ぼすことなく、ヤコウチュウをふくめた渦鞭毛虫類の増殖をコントロールするための新たな方法をもたらす可能性が大きいといえる。

全体として、葉緑体をもたない渦鞭毛虫類の基礎研究が不足している現在、小規模とはいえヤコウチュウの核およびミトコンドリアゲノム研究は、さまざまな分野に予想もできない重要な貢献をする可能性がある。核ゲノムについては、一回の培養から得られるRNAの収量がきわめて少ないため、現在小規模ながらcDNAライブラリーを作成し、ゲノムを解析中である。cDNAライブラリーの規模を大きくするため、さらなるRNAの抽出を続けている。ヤコウチュウのミトコンドリア遺伝子については、Cox1遺伝子の断片をクローニングした。また昨年度末、ヤコウチュウよりも古い系統であり、もっとも祖先的な渦鞭毛虫であるであるオキシリスのmtDNAの単離に成功し、現在全ゲノムの解析を進めている。近年、繊毛虫テトラヒメナとヒメゾウリムシのゲノムプロジェクトが終了した。それらの解析によれば、テトラヒメナ全28,000遺伝子のうち他の生物の遺伝子との相同性が確認されたのはおよそ12,000遺伝子だけで、残りの16,000遺伝子は繊毛虫特異的な遺伝子であることが判明した。また、本研究室で行った分子系統解析(β-チューブリン、Hsp90)では、ヤコウチュウは、渦鞭毛虫類の中でもっとも祖先的な系統的位置を占める古い系統のひとつであることが判明した(Fukuda & Endoh, Eur.J.Protistology 44 : 27-33, 2008)。これらのことはきわめて示唆的である。繊毛虫類に比較的近縁な原生動物であるヤコウチュウは、赤潮生物を多く含む渦鞭毛虫類に特異的な遺伝子を多数持つことが予想される。このような遺伝子の存在は、他の生物に影響を及ぼすことなく、ヤコウチュウをふくめた渦鞭毛虫類の増殖を制御するための新たな方法をもたらす可能性が大きい。全体として、葉緑体をもたない渦鞭毛虫類の基礎研究が不足している現在、小規模とはいえ祖先的渦鞭毛虫の核およびミトコンドリアゲノム研究は、さまざまな分野に予想もできない重要な貢献をする可能性がある。核ゲノムについては、一回の培養から得られるRNAの収量がきわめて少ないため、現在も小規模ながらcDNAライブラリーを作成し、解析遺伝子数を増やしつつある。cDNAライブラリーの規模を大きくするための方法を検討しているが、残念ながら現在のところ良い方法は見つかっていない。ヤコウチュウのミトコンドリア遺伝子については、Cox1遺伝子以外は同定されていない。一方、ヤコウチュウよりも古い系統であり、もっとも祖先的な渦鞭毛虫であるオキシリス(Oxyrrhis marina)のmtDNAの単離に成功し、ほぼゲノムの全貌が明らかになった(論文準備中)。これらのことから、繊毛虫類に比較的近縁な原生動物である渦鞭毛虫類は、分類群特異的な遺伝子を多数持つことが予想される。渦鞭毛虫類のゲノム解析は葉緑体をもつ藻類に集中している。葉緑体をもたない渦鞭毛虫類の基礎研究が不足しており、最も祖先的な渦鞭毛虫であるオキシリス(Oxyrrhis marina)や次に祖先的なヤコウチュウ(Noctiluca scintillans)のゲノム研究は、赤潮対策などを含めてさまざまな分野に予想もできない重要な貢献をする可能性がある。
地磁気逆転期における寒冷化イベントの発生原因の解明

銀河宇宙線が誘起する雲生成の気候への影響は、近年、議論が盛んである。宇宙線量と雲量の相関は、地磁気強度変化が宇宙線量を変えて気候を変えうることを示唆する。地磁気逆転期の気候を使ってこの仮説の検証を行った。地磁気強度が現在の40%以下に減少(宇宙線量は40%以上増加)した時に寒冷化が起こり、40%以上では起こらない証拠を提示し、地磁気強度が宇宙線量の変調を介して気候に影響を及ぼすことを実証した。今年度の最大の目標として、世界最速の堆積速度をもつ海洋酸素同位体ステージ19の堆積物コアを採取することを目ざした。2010年5月に千葉県養老川上流域の地質調査を行ってコア採取地点を決定し、業者を選定し同年7月30日8月31日まで掘削作業を行った。全長54mの連続コア試料を定方位で採取した。コアの処理は高知大学海洋コア総合研究センターの設備を使って慎重に行った。コアは半割後、X線CT、磁化率測定、コア表面の写真撮影を行った。半割コアからu-channel試料を作成した。全長54mのうち44mのコアの処理を済ませた。マツヤマ-ブリュンヌ(M-B)地磁気極性トランジションの探査の目安となる白尾火山灰層を深度39.5039.54mに確認し、その直下の39.7m付近に白色パミスを確認した。予察的に一部のu-channel試料の古地磁気測定も行い、コアの定方位採取が成功していることを確認した。大阪湾1700-mコアのM-B地磁気極性トランジションのデータを増強するために、海洋酸素同位体ステージ20の氷期の淡水成層の古地磁気分析を行った。その結果、M-B地磁気逆転のプリカーサーに対比される小反転イベントと古地磁気強度の減少を見つけた。これにより深海底コアの相対古地磁気強度との対比がしやすくなった。また、ステージ19以外の間氷期には最高海面期に寒冷化が起こっていないことをステージ11と21で確認した。本研究では、複数の地点でM-B地磁気極性トランジションを観測し、そこで寒冷化が起こったかどうかを調べることが主要目的である。これまで別の研究プロジェクトで進めてきたインドネシア・ジャワ島サンギランの更新世堆積物の古地磁気研究から大阪湾1700-mコアと同じようなM-B地磁気極性トランジション記録を得ることに成功した。今後、ジャワ島サンギランの更新世堆積物も本研究の対象に加えることができ、次年度は古地磁気強度の測定も行う。ブリュンヌー松山地磁気逆転トランジションの詳細な磁場変動、気候変動を調べるために採取した房総半島の上総層群国本層の定方位ボーリングコア試料について、古地磁気分析を行った。深さ14mから51.24mの区間について1cm間隔で測定を行い、3080点(全測定点の92%)から最大角偏差が15°以下の固有磁化成分(ChRm)を得た。ChRMの偏角・伏角から求めた仮想地磁気極(VGP)から、深度38.8mより下位に多数の極性反転を伴う地磁気極性反転ゾーンの存在を明らかにした。極性反転ゾーンは最下部まで続き、長さは少なくとも13mにわたる。相対古地磁気強度は、コア最下部でも低い値を示しているので逆転トランジションはさらに下へ続いていると考えられる。逆転トランジション中に少なくとも17回の反転が起こっている。火山灰層序等から見積もった平均堆積速度は約300cm/千年となり深海底堆積物の速度の15倍100倍以上ある。堆積速度60cm/千年の大阪湾堆積物の逆転記録とは、極性反転回数は異なるが、共通した特徴は多い。弱い古地磁気強度が数千年継続する点は共通する。大阪湾で見つけている宇宙線量増加に起因する寒冷化が房総でも見つかる可能性が高まり、今後の古気候の調査に期待がかかる。今年度は、他に中国黄土高原におけるレス・古土壌層の試料採取を行った。楊天水中国地質大学教授の協力を得て、地磁気逆転をはさむ厚さ7mの堆積物試料を採取した。また、大阪湾堆積物コアのステージ31の間氷期に起こったハラミヨ下限の地磁気逆転についても調べ、寒冷化が起こっていることを発見した。さらに、ステージ31から17までの間氷期についても古環境分析を行って、地磁気逆転を伴わない関氷期には寒冷化は起こっていないことを確認した。これについては国際誌に投稿予定である。インドネシア・ジャワで見つけたブリュンヌー松山地磁気逆転トランジションの詳細な磁場変動の論文がインパクトファクターの高い米国の国際誌に採択された。大阪湾1700-mコアの分析データから大きな成果があった。

古環境解析の追加実験は、ステージ17、21、25が氷河性海面上昇ピークと最温暖期が同位相で起こる典型的な間氷期であるのに対し、最温暖化が海面上昇ピークより4-5千年遅れるステージ19と31は異常な間氷期であることを明らかにした。両間氷期はどちらも地磁気逆転を伴い、最高海面期に気温が1-3°C低下する寒冷化は、地磁気強度が40%以下に減少する期間と一致する。逆転後の地磁気強度回復に合わせて気温が急上昇し、最温暖期を迎えている。同様な地磁気逆転直後の最温暖期は、他の複数個所の中緯度域でも観測されている。逆転に伴う地磁気強度減少期に銀河宇宙線は40%以上に増加している。寒冷化は、銀河宇宙線の増加が下層雲を増加させ(スベンスマルク効果)、日傘効果がもたらしたと考えられる。783kaから778kaの主要な地磁気強度減少期に加え、766-767kaの短期間(<500年)にも40%以下に地磁気が減少し、その時にも寒冷化が起こっている。以上より、地磁気が銀河宇宙線の変調を介して気候に影響を及ぼす、と結論した。これらの成果は米科学アカデミー紀要に公表した。中国レス・古土壌層の古地磁気分析では、含鉄ケイ酸塩鉱物が土壌化に伴う帯磁率増加に寄与する可能性を見つけ、また、強い土壌化はレスの古地磁気強度記録を変質させることを明らかにした。これらの成果は、レス・古土壌層を使った地磁気と気候の研究は慎重に進める必要があることを忠告する。房総半島上総層群のコアはマツヤマーブリュンヌ地磁気逆転トランジション開始直後から強度回復後までの記録であることを明らかにした。房総コアの花粉と有孔虫化石の含有率が極めて小さいことも分かり、露頭において追加試料を採取した。これらの分析を急ぎ、気候層序との関係を検討する必要がある。房総の堆積物コアの古地磁気分析が、今年度になってようやく全国共同利用施設である高知大学海洋コア総合研究センターの設備が使えるようになり成果が出はじめた。この点は少し遅れているが、大阪湾堆積物コアからの新たな成果を踏まえて、概ね順調とした。24年度が最終年度であるため、記入しない。房総の堆積物コア、中国黄土高原のレス・古土壌試料の磁気分析を進め、信頼度の高い地磁気逆転トランジションのデータを得る予定である。同時に、房総コアについては花粉分析、化学分析、有孔虫化石を用いた酸素同位体分析、レス・古土壌試料については環境磁気分析を行って信頼度の高い古気候データを取得する。唯一の予定外は、堆積速度が当初の見積もりの3倍と速かったため、有孔虫や花粉化石の含有量が少ないことである。この点は、使用する堆積物の量を増やして、分析項目に優先順位をつけて分析している。
生理活性脂質リゾホスファチジン酸の新規生体内機能の探索とその意義の解明

まずLPA_3を介した迷走神経興奮作用についての研究では、迷走神経の主な機能の1つである反射反応に着目することで進展があった。マウスにおける自由行動下での血圧、心拍数測定系を用いて評価した結果、LPA_3 agonistを外来性に投与することで圧反射反応が強く誘導されることを見出した。また、LPA_3 antagonist及びLPA_3 KOマウスを用いることで、内在性のLPA_3 signalが圧反射能を亢進させている可能性が示唆された。LPA_3 KOマウスは自由行動下で血圧測定を行うと、コントロールと比較して1割程高い血圧を示すことから、本研究で着目したLPA_3の迷走神経興奮作用が個体の血圧維持に寄与すると考えられる。これまでにLPAは血液中で常に産生され、さらに様々な状況で産生変動が知られていたが、その存在意義については全くの不明であった。本実験結果はそういった循環血液中のLPAが個体の血圧に影響し得る可能性を示唆している。次にLPAの昇圧作用についての研究においては、in vivoにおいて各種阻害剤を用いた評価からRho-ROCKシグナル経路がLPAの昇圧作用に必須であることを見出した。さらにLPA受容体KOマウスを用いることで、LPA_4が昇圧作用の一部を担っている可能性が示唆された。またin vitroのアッセイでLPA_6がRho-ROCK経路を強く活性化させることから、in vivoにおいてもLPA_6がLPA_4と協調的に機能していることが推察された。約30年にわたって不明であったLPAの昇圧作用メカニズムの一端が明らかになった意義は大きい。またRho-ROCK経路は高血圧患者や血管攣縮疾患で活性化されており、こういった疾患にLPAが関与する可能性が新たに示唆された。本研究では、生理活性脂質であるリゾホスファチジン酸(LPA)の血圧変動作用に着目し、そのうちLPA_3受容体を介して誘導される降圧作用メカニズムについて解析を行った。超音波プローブを用いたモニタリングの結果、LPA_3受容体アゴニストT13をマウスに投与すると、降圧作用と同時に心拍数や心血流速度の減少が認められたことから、LPA_3の降圧作用のターゲットが心臓であることが明らかとなった。さらに心拍数減少メカニズムについては、in vivoにおける各種阻害剤を用いた検討からGタンパク共役型内向き整流性カリウムチャネルが関与することを見いだした。またT13は一過的に降圧・徐脈作用を示すだけでなく、マウスに慢性的に投与すると心拍数が持続的に低下することから、LPA_3アゴニストが創薬のターゲットとなり得る可能性が示唆された。一方で、生体内で産生されるLPAによってLPA_3を介したこれらの作用が誘導されるかどうかは不明であった。そこで血中LPAの主要な産生酵素であるオートタキシン(ATX)に着目し、ATXトランスジェニックマウス、ATXモノクローナル抗体及び肝障害病態モデルを用いて血中ATX活性を様々に変動させた。その結果、ATX活性の亢進によって心拍数が減少する傾向が認められた。また心臓におけるLPA_3の発現を評価したところ、胎仔から成体への成長や心疾患の進展に伴って発現変動することが明らかとなった。つまり血中ATX活性が上昇、あるいは心臓におけるLPA_3の発現レベルが上昇した場合に、LPA_3が個体の血圧・心拍数に影響を可能性が考えられた。本研究では、生理活性脂質であるリゾホスファチジン酸(LPA)の血圧変動作用に着目した。これまで我々は、LPA受容体の一つであるLPA_3に対する選択的アゴニストT13は動物個体に投与すると強い降圧作用を誘導することが明らかになった。またその性状解析をする過程で、降圧作用に付随して徐脈・無呼吸作用が生じることを見出し、本年度はこれらの作用メカニズムを解析することで生理的意義を明らかにすることを目的とした。はじめにマウス大動脈螺旋標本、心房標本を用いることで、それぞれ血管、心臓に対するLPA、T13の直接的な作用を解析したがいずれの場合でも顕著な変化は観察されなかった。一方で、種々の阻害剤を用いた評価から、T13の降圧、徐脈作用は自律神経系の阻害剤であるアトロピン及びヘキサメトニウムの前投与によって減弱することが明らかとなった。またマウスの頸部迷走神経を両側性に切断したところ、T13によって誘導される全ての薬理作用がほぼ完全に消失した。更にTRPV1チャネルを興奮させるカプサイシンを頸部迷走神経に塗布し、求心性のC繊維を選択的に除神経した結果、T13の作用が減弱した。一方で、腹部横隔膜下の迷走神経切除は影響を与えなかった。以上の結果から、個体に投与したT13は心臓または肺における迷走神経末端に作用し、求心性に迷走神経を興奮させた結果として降圧・徐脈・無呼吸といった薬理作用を示している可能性が示唆された。一般的に生理的条件下における迷走神経の興奮は圧反射を誘導し、個体の血圧・呼吸リズムを制御することが知られており、今後はLPA3が生体内で種々の反射反応に関与し得るのかについて解析する必要がある。

マウスにおける自由行動下での血圧、心拍数測定系を用いて評価した結果、LPA_3 agonistを外来性に投与することで圧反射反応が強く誘導されることを見出した。また、LPA_3 antagonist及びLPA_3 KOマウスを用いることで、内在性のLPA_3 signalが圧反射能を亢進させている可能性が示唆された。LPA_3 KOマウスは自由行動下で血圧測定を行うと、コントロールと比較して1割程高い血圧を示すことから、本研究で着目したLPA_3の迷走神経興奮作用が個体の血圧維持に寄与すると考えられる。これまでにLPAは血液中で常に産生され、さらに様々な状況で産生変動が知られていたが、その存在意義については全くの不明であった。本実験結果はそういった循環血液中のLPAが個体の血圧に影響し得る可能性を示唆している。次にLPAの昇圧作用についての研究においては、in vivoにおいて各種阻害剤を用いた評価からRho-ROCKシグナル経路がLPAの昇圧作用に必須であることを見出した。さらにLPA受容体KOマウスを用いることで、LPA_4が昇圧作用の一部を担っている可能性が示唆された。またin vitroのアッセイでLPA_6がRho-ROCK経路を強く活性化させることから、in vivoにおいてもLPA_6がLPA_4と協調的に機能していることが推察された。約30年にわたって不明であったLPAの昇圧作用メカニズムの一端が明らかになった意義は大きい。またRho-ROCK経路は高血圧患者や血管攣縮疾患で活性化されており、こういった疾患にLPAが関与する可能性が新たに示唆された。
単純浸漬法と冠灌流法の組み合わせによる長時間心保存の実験的研究 : force transducerを用いての新しい心評価法を通じて

当教室では,ドナー心の長時間保存をめざし,12時間の単純浸漬保存後に1時間の冠灌流法を追加することによりドナー心のviabilityの改善が得られることを,保存及び同所性移植実験を通じて報告してきた.さらに,冠灌流に用いる灌流液をUW液より希釈血液に変えることにより,さらに成績の改善が得られることも実験により確認した.しかし,冠灌流はLangendorff法によったため,独自の冠灌流装置を泉工医科工業の協力により試作した.その有効性を雑種成犬を用いた保存及び同所性移植実験で検討中である.本装置は,単純浸漬法と低流量の持続冠灌流法を組み合わせたオリジナルなもので,ドナー心の低温保存が可能,灌流圧が可変,駆動力不要,搬送可能,等の特徴を有する.現在までに,浸漬および灌流液にUW液を用いた12時間保存後の移植実験でその有用性を確認している.今後,force transducerによる測定系を更に確実にし,force transducerによる移植心機能の評価を行うと同時に,灌流液を変えていき更に長時間の保存を行っていく予定である.当教室では,ドナー心の長時間保存をめざし,12時間の単純浸漬保存後に1時間の冠灌流法を追加することによりドナー心のviabilityの改善が得られることを,保存及び同所性移植実験を通じて報告してきた.さらに,冠灌流に用いる灌流液をUW液より希釈血液に変えることにより,さらに成績の改善が得られることも実験により確認した.しかし,冠灌流はLangendorff法によったため,独自の冠灌流装置を泉工医科工業の協力により試作した.その有効性を雑種成犬を用いた保存及び同所性移植実験で検討中である.本装置は,単純浸漬法と低流量の持続冠灌流法を組み合わせたオリジナルなもので,ドナー心の低温保存が可能,灌流圧が可変,駆動力不要,搬送可能,等の特徴を有する.現在までに,浸漬および灌流液にUW液を用いた12時間保存後の移植実験でその有用性を確認している.今後,force transducerによる測定系を更に確実にし,force transducerによる移植心機能の評価を行うと同時に,灌流液を変えていき更に長時間の保存を行っていく予定である.現在,(1)と(2)について,平行して研究中である.(1)新しい冠灌流装置の開発.長時間使用可能で,可搬性のある新しい灌流装置を開発中である.この冠灌流保存装置は,ヒートポンプ方式のコンプレッサーを内蔵して,冷却から加温までの広い範囲(240°C)で温度調節ができるようにする.冷却側で,臓器の低温・低圧持続冠灌流保存を行い,加温側では,恒温灌流下での生理的現象を観察することを目的とした装置とする.本装置にはpH計,圧力計,流量計,ローラーポンプ回転計の各種計器類,およびその制御装置を内蔵する.本装置の開発は,泉工医科工業株式会社の協力のもとに行われている.雑種成犬を用い,force transducerを心臓に装着し,同時にSwan-Ganzカテーテルや左心室カテーテルを挿入,留置し,これらによる心機能を測定している.force transducerの測定値と,心拍出量および他のパラメーターを比較検討し,両者の関係を分析中である.force transducerによる測定値は,正常心では他の心機能を示すパラメーターと相関しており,現在は,条件を変更して測定系を確立させているところである.force transducerによる心機能測定を従来のパラメーターと比較し,心筋収縮性の指標となり得るかを以下の方法で検討した.(方法)体重912kgの雑種成犬を用いた.全身麻酔下に右第4肋間で開胸,心膜を切開,上行大動脈基部に電磁流量計プローブを装着し心拍出量(CO)を,右上肺静脈から左心室にカテーテルを挿入し,左室圧(LVP),左室一次微分(LVdp/dt)をそれぞれ測定した.左室自由壁に2個のforce transducerプローブを長軸方向及び短軸方向に装着,各方向の心筋収縮力(F)とその変化率(+dF/dt,-dF/dt)を測定した.下大静脈にかけたtapeのsnaringにより前負荷を連続的に変化させた時及びドブタミン(3μg/kg/min)負荷時の動脈圧(AP),中心静脈圧(CVP),CO,LVP,LVdp/dt,左室長軸・短軸方向のF,+dF/dtおよび-dF/dtを同時に連続記録した.測定値をそれぞれ前値に対する比(%)で表し,各パラメーター間の関係を統計学的に評価した.(結果)左室長軸方向のFはLVP(相関係数0.633)と,+dF/dtはLVP(0.785),CO(0.642)と有意な(P<0.01)相関を認めた.左室短軸方向のFはAP(0.742),LVP(0.806),CO(0.820)と,+dF/dtはLVP(0.685)と,-dF/dtはLVP(0.692)と有意な(P<0.01)相関を認めた.

また重回帰分析により,回帰式LVP(%)=22.174+0.536×(短軸F)+0.364×(長軸+dF/dt),CO(%)=1.017×(短軸F)-7.004が得られ,それぞれの決定計数(R^2)は0.718,0.673であった.(まとめ)正常心においてforce transducerによる左室長軸・短軸方向のF,+dF/dt,-dF/dtはLVP,COといった従来のglobalな心機能のパラメーターとよく相関し,心筋収縮性の指標になると考えられた.force transducerはglobalな指標では評価しきれない局所の心筋収縮力の指標となる可能性がある.当教室では,ドナー心の長時間保存をめざし,12時間の単純浸漬保存後に1時間の冠灌流法を行うことによりドナー心のviabilityの改善が得られることを,保存実験及び同所性移植実験を通じて報告してきた.さらに,冠灌流に用いる灌流液をUW液より希釈血液に変えることにより,その改善の度合いが向上することも実験により確認した.しかし,それぞれの冠灌流はLangendorff法によったため,独自の冠灌流装置を泉工医科工業の協力により試作した.その有効性を雑種成犬を用いた保存及び同所性移植実験で検討中である.本装置は,単純浸漬法と低流量の持続冠灌流法を組み合わせたオリジナルなもので,ドナー心の低温保存が可能,灌流圧が可変,駆動力不要,搬送可能,等の特徴を有する.現在までに,浸漬および灌流液にUW液を用いた12時間保存・移植実験でその有用性を確認している.今後,force transducerによる測定系を更に確実にし,force transducerによる移植心機能の評価を行うと同時に,灌流液を変えていき更に長時間の保存を行っていく予定である.
効率的な河道管理を目指した，河道内植生の動態に関する水理学的研究

本研究では樹林化が懸念される,岡山市を縦貫する一級河川・旭川を対象に,河道内植生による出水時の流水抵抗特性,および河道内植生の消長特性について現地観測と数値解析を手段として解明する.研究の結果,構築した植生消長モデルを用いることで,現地で生ずる10年程度の土砂動態や植生動態を定性的に説明することができた.また,粒子フィルタを用いたデータ同化手法により洪水時の植生による流水抵抗値の河道内分布を合理的に説明することができた.(1)研究対象箇所に関する既往資料から,土砂と植生動態の状況を把握し,年間の観測計画を立案した.(2)現地調査では植生の特性量(草本,木本類の高さ,密生度,繁茂状況など)と河床変動,河床粒径を年3回計測し,既往データと比較した.その結果,平水時の植生動態(成長,入植,拡大)に関して概ねこれまでの結果と同じ傾向を得た.本年度は規模の大きな洪水はなかったため,植生の倒伏や流出,また大きな河床変動は観察されなかった.(3)植生動態を記述する概念モデルと水理モデルを連成し,植生消長モデルを作成した.また,過去6年間の研究対象箇所の植生動態をこのモデルで再現し,既往記録と比較したところ,現地の植生繁茂状況(植生高と密生度)を概ね再現することが分かった.(4)洪水時の植生の流水抵抗を水位データから逆算したところ,2000m3/sと3000m3/s規模の洪水では,抵抗モデルの定数はほぼ同じ値を示した.選択した抵抗モデルの精度にもよるが,概ね,データ同化により現地データが説明できた.(1)昨年度とほぼ同様の現地調査を行った.具体的には,植生の特性量(草本,木本類の高さ,密生度,繁茂状況など),河床変動,河床粒径を年3回計測した.近年の洪水規模は小さいため,植生の倒伏や流出,また大きな河床変動は観察されていない.またこれに加えて,ドローンによる空撮を行い,植生繁茂状況を確認している.(2)これまでに構築した植生消長モデルと,iRICのNays2DHソルバをカップリングし,過去8年間の研究対象箇所(祇園地区)における植生と土砂の動態に関して再現計算を行った.既往記録と比較したところ,現地の植生繁茂状況,土砂動態は定性的には良好に再現できることが分かった(この成果を論文にまとめた).ただし,定量的には再現性に課題があり,今後検討していく考えである.(3)これまでは変分法に基づくデータ同化手法を検討していたが,同化モデルを粒子フィルタに置き換え,またGPGPUによる並列計算を行った.既往研究と同一条件で解析を行ったところ,2000m3/sと3000m3/s規模の洪水では,抵抗モデルの定数(マニング粗度係数)はほぼ同じ値を示した(この成果を論文にまとめた).つまり,解析時間の短縮が達成できた.粒子フィルタでは粗度の時間変化までも解析できるが,時間変化の要因を特定できるまでには至っていない.今後,流量誤差も視野に入れて,モデルの高度化とデータの収集を行っていきたいと考えている.研究実績と研究計画(交付申請書)を比較すると,以下の通り整理できる.(1)ドローン,トータルステーションを導入し,観測計画の通り,概ね問題なく現地の植生・土砂動態を効率的に調査できている.(2)現地調査内容に関して,概ね問題なく実行できているが,本年度も大きな洪水がなかったため,洪水の影響を検討できていない.(3)植生消長モデルはiRICを併用することで定性的には問題なく,現地の土砂動態の検討が可能となっている.ただし,定量的には課題があり,検討が必要である.(4)データ同化手法に粒子フィルタを導入し,改善を図った.今後,現地データの収集とその活用について検討,および解析結果を吟味する必要がある.(1)昨年度とほぼ同様の現地調査を行った.具体的には,植生の特性量(草本,木本類の高さ,密生度,繁茂状況など),河床変動,河床粒径を年3回計測している.近年の洪水規模は小さいため,植生の倒伏や流出,また大きな河床変動は観察されていない.したがって,植生消長の素過程(河床変動に伴う,植生の倒伏,流出現象)が検討できていない.一方,平水時の植生の成長,侵入過程についてはデータを取得できている.(2)植生消長モデルや河床変動解析において地形・植生データの空間解像度の影響を検討するため,従来の近赤外線に加えて緑色波長域のレーザーを併用した航空レーザー測深(ALB)の計測を行うこととした.本年度は対象河道で1回の試験計測を行い,水陸連続で面的な地形高と植生高のデータを得た.地形データは定期横断測量の結果と比較し,植生高は申請者等の現地計測結果と比較した.その結果,測深精度は概ね数十cm程度の誤差であった.また,そのデータを用いて,既往洪水の流況解析を行ったところ,現地観測値を従来よりも良好に再現することが分かった.(3)前年度の粒子フィルタを用いた逐次データ同化手法に対して,逐次重点サンプリング法(SIS法)を導入し,さらに簡略化した解析を行った.粗度係数の定性的な再現結果(数値と空間構造)は概ね良好であり,水理現象に与える植生の抵抗が理解できるのだが,粒子の確率分布に強い縮退現象が生じている.