hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ラットの反射性ミオクローヌスモデルにおける経頭蓋磁気刺激の及ぼす影響について

目的:今回我々は、ラットにおいて脳の連続電気(rES)および磁気刺激(rTMS)が神経生理機能と脳神経組織に及ぼす影響について検討した。また、ラットのカテコール誘発性ミオクローヌスモデルを作成しrESが皮質反射性ミオクローヌスに与える影響を検討した。対象と方法:ラットを麻酔後、運動野硬膜下に電極を固定し、硬膜下より1Hzまたは0.2Hzの頻度で3時間20分、脳を電気刺激した。また頭蓋表面に8の字コイルを置き、0.2Hzで2時間20分、脳を磁気刺激した。刺激前後で体性感覚誘発電位(SEP)を経時的に記録した。記録終了後にラットの脳を取り出し、ヘマトキシリン・エオジン(H-E)染色、ニッスル染色、更にGFAP抗体、c-Fos抗体による免疫組織染色による検討を行った。一方、カテコール(80mg/kg)を腹腔内投与して、反射性ミオクローヌスを誘発し、皮質反射性ミオクローヌスに対する25Hz-rESの影響を観察した。結果:コントロール群に比べ、rESおよびrTMSを行ったラットでは、一時的なSEP皮質成分振幅の有意な抑制が認められた。また、H-E染色、ニッスル染色ではrESおよびrTMSによる神経組織の変化を認めなかった。免疫組織染色法では、rESおよびrTMS群で抗c-Fos抗体による染色が陽性であったが、抗GFAP抗体による免疫染色では特に変化がなかった。カテコール誘発性ミオクローヌスに関するrESの影響に関しては、ミオクローヌスの誘発開始時間、持続時間、SEPsの皮質成分振幅の有意な変化を認めなかった。結論:rESおよびrTMSは皮質ニューロン活動に影響を与えることが示された。また組織学的には、刺激部位に応じてc-Fosの発現が認められた。rESによるカテコール誘発性ミオクローヌスに対する影響については、今後刺激方法などを検討する必要があると思われる。目的:近年、脳の反復電気刺激及び磁気刺激が一過性に脳神経活動を変化させることが報告されているが、その機序については明らかにされていない。そのため、ラットの脳神経活動に対する持続的電気刺激及び磁気刺激の影響について、神経生理学的および脳代謝の観点から検討することにした。方法:ラットをウレタン麻酔後に頭蓋を固定し、頭蓋骨に1mm径の穴をあけて右側運動野とその3mm側の硬膜上にスクリュウボルトを固定した。このスクリュウボルトを電極として左側後肢の電気刺激による体性感覚誘発電位(SEPs)を記録した。その後スクリュウボルトを用いて0.2Hzまたは1Hzの頻度で3時間20分の間、運動感覚野を電気刺激(rES)した。刺激20分後とその後は1時間間隔で4時間後までSEPsを記録し、電気刺激のない場合と比較検討した。結果:電気刺激のない場合と比較して、0.2Hz-rESではSEPsの皮質性分と考えられるN1振幅の有意な低下を認めた。1Hz-rESでも類似の変化を認めたが有意ではなかった。結論:低頻度、特に0.2Hzの脳電気刺激は、皮質ニューロン活動を抑制することが示唆される。このような抑制効果が脳代謝の変化とどのように関連するかを、髄液中のアミン及びその代謝物の測定や、MR spectroscopyを用いて検討する予定である。また現在、電気または磁気刺激後にカテコールを腹腔内投与して、ミオクローヌスを誘発し、カテコール誘発性ミオクローヌスのSEPsに対する電気または磁気刺激の影響を検討している。目的:脳の連続的電気または磁気刺激が、脳神経機能に及ぼす影響とその発現機序については、尚十分に解明されていない。

このため我々は、ラットにおいて脳の電気および磁気刺激が神経生理機能と脳神経組織に及ぼす影響について検討した。また、脳電気刺激がカテコール誘発性ミオクローヌスに及ぼす影響についても検討した。対象と方法:ラットを麻酔後、運動感覚野の硬膜下に電極を固定し、硬膜下より1Hzまたは0.2Hzの頻度で3時間20分の間、脳を電気刺激した。また頭蓋表面に8の字コイルを置き、0.2Hzで2時間20分の間、脳を磁気刺激した。上記の刺激前後で、後肢電気刺激により体性感覚誘発電位(SEPs)を経時的に記録した。記録終了後にラットの脳を取り出し、ヘマトキシリン・エオジン染色、ニッスル染色を行い、脳組織の変化について検討した。また、脳を25Hzで30分間電気刺激した後、カテコールを腹腔内投与して、ミオクローヌスを誘発した。結果:刺激を行わないコントロール群では、経時的にSEP皮質成分の振幅の増大を認めたが、電気刺激および磁気刺激群では有意な振幅の抑制が認められた。また、脳電気および磁気刺激による神経組織の変化を認めなかった。電気刺激後にはカテコール誘発性ミオクローヌスが遷延する傾向があった。結論:連続的な脳電気および磁気刺激は、介在ニューロンではなく皮質ニューロン自体の活動に影響を与えることが示唆された。脳電気刺激によるカテコール誘発性ミオクローヌスに対する影響については更に検討する必要がある。目的:今回我々は、ラットにおいて脳の連続電気(rES)および磁気刺激(rTMS)が神経生理機能と脳神経組織に及ぼす影響について検討した。また、ラットのカテコール誘発性ミオクローヌスモデルを作成しrESが皮質反射性ミオクローヌスに与える影響を検討した。対象と方法:ラットを麻酔後、運動野硬膜下に電極を固定し、硬膜下より1Hzまたは0.2Hzの頻度で3時間20分、脳を電気刺激した。また頭蓋表面に8の字コイルを置き、0.2Hzで2時間20分、脳を磁気刺激した。刺激前後で体性感覚誘発電位(SEP)を経時的に記録した。記録終了後にラットの脳を取り出し、ヘマトキシリン・エオジン(H-E)染色、ニッスル染色、更にGFAP抗体、c-Fos抗体による免疫組織染色による検討を行った。一方、カテコール(80mg/kg)を腹腔内投与して、反射性ミオクローヌスを誘発し、皮質反射性ミオクローヌスに対する25Hz-rESの影響を観察した。結果:コントロール群に比べ、rESおよびrTMSを行ったラットでは、一時的なSEP皮質成分振幅の有意な抑制が認められた。また、H-E染色、ニッスル染色ではrESおよびrTMSによる神経組織の変化を認めなかった。免疫組織染色法では、rESおよびrTMS群で抗c-Fos抗体による染色が陽性であったが、抗GFAP抗体による免疫染色では特に変化がなかった。カテコール誘発性ミオクローヌスに関するrESの影響に関しては、ミオクローヌスの誘発開始時間、持続時間、SEPsの皮質成分振幅の有意な変化を認めなかった。結論:rESおよびrTMSは皮質ニューロン活動に影響を与えることが示された。また組織学的には、刺激部位に応じてc-Fosの発現が認められた。
湖沼堆積物の分析に基づいた地形改変地における土砂移動の長期的変化に関する研究

地形の人工的な改変や崩壊・地すべり・土石流等による地表環境の変化は土砂の移動を通して下流部の湖沼にも影響を及ぼしている。本研究では,湖底などの堆積物の構造や粒度組成を適当な手法で分析・解析することにより,これまでの土壌の侵食を含むいわば土砂移動環境の変遷を復元できる可能性を明らかにするために、以下ことを行った。対象地域は,明治以降の近代化過程において土地利用の活発化に伴う地表環境の変化に着目し,過程において土地開発や自然災害による土砂移動が著しい六甲山系とその周囲の地域の5個の湖沼である。そのうち二つは1938年の阪神大水害および1967年の7月豪雨災害時の最大雨量域付近にあり,他の三つは雨量が少なかった地域にある。雨量に少なかった地域にある湖沼の内一つは付近で最近地形改変が行われている湖沼である。5個の湖沼の堆積物を分析した結果以下のことが明らかになった。1.六甲山系の湖沼堆積物には1967年7月豪雨災害時の痕跡が明暸ら認められた;堆積物の年代決定は^<137>Csを利用して行った結果,1967年頃の層序に明暸な粗粒化が認められた。一方,周辺部の湖沼堆積物からは顕著な変動は得られず,当時の豪雨特性を反映するものとなった。2.粒度組成の変動や粒子密度の変動は周囲の環境,侵食環境の特性等を反映することが分かった。3.付近に地形改変地の存在する湖沼でのボ-リングコア試料と堆積皿による堆積速度の比較から,改変による直接的な土砂の流入が無い場合には堆積量に顕著な影響を及ぼさないことが分かった。地形の人工的な改変や森林の伐採等による地表環境に変化はリル・ガリ浸食や崩壊を促すとともに土砂の運搬を通して湖沼や河川の堆積物にも影響を及ぼしている。従って、湖底などの堆積物の構造や粒度組成を適当な手法で分析・解析するならばこれまでの土壌の侵食を含むいわば土砂移動環境の変遷を復元できる可能性がある。本研究ではこの観点から明治以降の近代化過程において土地利用の活発化に伴う地表環境の変化に着目し、過去において土地開発や自然災害による土砂移動が著しく、その痕跡が付近のため池などの湖底堆積物に認められる可能性があり、かつ近年における気象・水文資料や土地開発の資料が比較的整備されている神戸市周辺域を対象地として取り上げ以下の解析・分析を行った。1.土砂移動に関係する経年的な雨量特性の評価;過去100年間における雨量資料および災害資料等を利用した統計解析を行ない、この期間における土砂移動を引き起こすために必要な経年的な雨量特性を抽出した。2.湖沼堆積物の採取・分析;神戸市周辺域のため池等の湖沼から湖底堆積物を採取し、粒度分析等の物理分析および磁化特性の分析を行った。また堆積構造の特性については軟X線写真の画像解析を試みた。3.空中写真および各種の資料を利用して、対象湖沼の流域における土地開発の規模の経年的な変化を明らかにした。人工的な地形改変や森林の伐採,豪雨に伴う山腹崩壊等による地表環境の変化はリル・ガリ侵食や崩壊を促すとともに土砂の運搬を通して下流の湖沼や河川の堆積物にも影響を及ぼしている。従って,流域内の湖沼等の堆積物の構造や粒度組成を適当な手法で分析・解析するならばこれまでの土砂移動環境の変遷を復元できる可能性がある。本研究ではこの観点から明治以降の近代化過程において土地開発や自然災害による土砂移動が著しく,その痕跡が付近のため池等の湖沼堆積物に認められる可能性がある六甲山系を中心とした地域の湖沼を対象として取り上げ,今年度は以下の解析・分析を行った。1.過去の豪雨災害時に崩壊等が多発し,降水量が最大と見られる地域にある湖沼堆積物の分析を行い,試料中に過去の土砂移動の痕跡を見いだした。

2.過去顕著な豪雨災害を受けなかった地域および最近付近で地形改変が進められている地域の湖沼堆積作の採取・分析を行った。3. ^<137>Csを利用し各湖沼の堆積物の編年を行い,湖沼間の比較を行った。
歯周病菌感染がオートファジー制御異常を介して心肥大に与える影響とその機序の解明

細胞内分解機構であるオートファジーの制御異常が様々な疾患に関与することが報告され、心筋における細胞内タンパクの品質保持や細胞内に侵入する病原体の除去にもオートファジーが機能していることが明らかとなっている。申請者は以前に歯周病原細菌Porphyromonas gingivalisが感染している梗塞心筋では心破裂が頻発し、その原因が心筋細胞におけるミトコンドリア選択的オートファジーの抑制にあることを報告している。これらよりオートファジー制御異常が歯周病と心血管疾患の関わりを解明する鍵を握っていると考え、歯周病原細菌の感染がオートファジー制御異常を介して心肥大に与える影響とその機序を解明していく。
ナノ粒子メディスンへの応用を目指した磁気粒子イメージング法の要素技術の確立

近年、磁性体ナノ粒子(MNP)を画像化する磁気粒子イメージング(MPI)法が注目されているが、本法を実用化するためには、高分解能や高感度化に関する要素技術の確立が不可欠である。そこで、現有のMPI装置を基にしてMNPの分布を高分解能で可視化するためのデータ収集法や画像再構成法を開発し、それらの有効性をファントム実験等により検討した。また、MPIの高分解能及び高感度化を実現するためのMNPの特性を探索した。さらに、MNPを赤血球やリポソームに封入したMPI用造影剤を開発し、担がんマウス等を用いた動物実験を行って検討した結果、本法のナノ粒子メディスンへの応用の可能性や有用性が明らかになった。本研究課題の目的は、磁気粒子イメージング(MPI)法の高分解能及び高感度化を実現するための要素技術を確立することである。本年度には、現有のMPI装置を基にして高分解能MPI装置の設計と製作を行った。当初の計画では、3組のマクスウェルコイルを用いて磁場ゼロ線(FFL)を作成し、各コイルの電流を制御することによりFFLを並進及び回転させる予定であったが、装置の設計段階で一対のネオジム磁石を用いてFFLを作成する方が安価であり、またFFLの精度の向上も期待できることが判明したため、一対のネオジム磁石を用いてFFLを作成することに設計変更した。また、当初受信コイルは固定し、FFLを回転して体軸横断像を作成するための投影データを収集するように計画していたが、この点も装置の設計段階でFFLは固定し、受信コイルを並進及び回転させて投影データを収集する方が安価で装置の実現性が高いことが判明したため、受信コイルを並進及び回転して投影データを収集することに設計変更した。これらの設計を基にMPI装置の製作に取り掛かり、本年度内にMPI装置のプロトタイプが完成した。また、ファントムを用いて製作したMPI装置の空間分解能や感度等の基本性能を測定し、ほぼ所望の性能が得られていることを確認した。これらの結果を論文にまとめ、日本応用物理学会の欧文誌に投稿して採択され、現在印刷中である。本研究課題の目的は、ナノ粒子メディスンへの応用を目指した磁気粒子イメージング法(MPI)の高分解能及び高感度化を実現するための要素技術を確立することである。昨年度に、一対のネオジム磁石を用いて磁場ゼロ線(FFL)を作成し、受信コイルをFFLに対して並進及び回転して投影データを収集することで磁性ナノ粒子の空間分布を画像化する装置のプロトタイプを製作した。本年度は、本装置の基本性能やマウスを用いた動物実験を開始した。ファントムを用いた検討では、所望の空間分解能が得られていることを確認した。動物実験では、マウスに磁性ナノ粒子(リゾビスト)を尾静脈から投与して集積した肝臓の画像を得ることに成功した。また、マウスに気管内投与器具を用いてリゾビストを気管内投与し、リゾビストの肺内分布の画像化にも成功した。さらに、投与1日、3日及び7日後に肺の画像を取得し、リゾビストの肺からのクリアランスを定量化することが出来た。なお、本年度はファントム実験の結果を3編の英語論文にまとめて投稿し、全て採択されている。動物実験の結果については、現在英語論文にまとめているところであり、出来上がり次第投稿する予定である。また、平成27年3月にトルコのイスタンブールで行われた国際磁気粒子イメージング国際ワークショップにおいて2演題のポスター発表を行った。まず、現有のMPI装置を基にして磁性体ナノ粒子の分布を高分解能で可視化するための新規データ収集法、画像再構成法及び装置を開発し、それらの有効性や精度をコンピュータシミュレーションやファントム実験により検討する。また、種々の粒子径や磁化特性をもつ磁性体ナノ粒子を新規に合成し、開発したMPI装置で空間分解能や感度を測定して、MPIの高分解能及び高感度化を実現する磁性体ナノ粒子の特性を探索する。更に、磁性体ナノ粒子を赤血球やリポソームに封入したMPI用造影剤を新規に開発し、また胆がんマウス等を用いた動物実験を行って本法のナノ粒子メディスンへの応用の可能性や有用性を明らかにする。本年度は、主として磁性体ナノ粒子をリポソームに封入したMPI用造影剤の開発を行った。将来、MPIと薬剤送達システム(DDS)や磁気温熱療法との融合も見据えて通常のリポソーム(卵黄レシチン)に加え温度感受性リポソームへの封入についても検討した。磁性体ナノ粒子のリポソームへの封入は、まず卵黄レシチンあるいは温度感受性リポソームの場合にはDPPC(Dialmitoyl phosphatidyl choline)にBrij (Polyoxethylene lauryl ether)やPEG (Polyethylene glycol)等の界面活性剤を添加してリン脂質膜を作成し、これに磁性体ナノ粒子を混合した後カラムクロマトグラフィー法で精製して作成した。また、開発したMPI装置で、これらを撮像してMPI用造影剤としての有効性を検討した。また、ファントム実験や担がんマウスを用いた動物実験によって有効性が確認出来た。

当初の計画では、MPI用造影剤の開発は次年度に行う予定であったが、研究が当初の計画以上に進展しているため、今年度に前倒しして行った。本研究課題の目的は、磁気粒子イメージング(MPI)法の高分解能及び高感度化を実現するための要素技術を確立することである。まず、現有のMPI装置を基に磁性体ナノ粒子の分布を高分解能で可視化するための新規データ収集法及び画像再構成法を開発し、本法の有効性や精度をコンピュータシミュレーションやファントム実験により検討する。また、高感度化を実現するため種々の粒子径や磁化特性をもつ磁性体ナノ粒子を新規に合成し、開発したMPI装置で空間分解能や感度を測定してMPIに適した磁性体ナノ粒子の特性を探索する。更に、磁性体ナノ粒子を赤血球やリポソームに封入したMPI用造影剤を新規に開発し、また胆がんマウス等を用いた動物実験を行って本法のナノ粒子メディスンへの応用の可能性や問題点を明らかにする。本年度は、主として開発した磁気粒子イメージング法の磁気温熱療法や磁気送達法への応用を担がんマウスを用いて検討した。まず、担がんマウスの腫瘍部に磁性体ナノ粒子を直接投与し、その後交流磁場を印加して磁気温熱療法を行った。その際、交流磁場を印加する直前、直後、1日、3日、7日そして14日後にMPI撮像を行い、腫瘍部のMPI画素値を計測した。並行して、腫瘍体積を毎日計測して腫瘍成長率を求め、MPI画素値の平均値や最大値との相関を検討した。その結果、両者には有意な負の相関が観られ、MPIを用いて磁気温熱療法の治療効果を予測できる可能性があることが見出された。次に、担がんマウスの腫瘍部に磁性体ナノ粒子を投与した後、腫瘍部に磁石を接触させた群と磁石を使用しない群を作成し、磁性体ナノ粒子を投与直後、1日後、3日後そして7日後にMPI撮像を行って腫瘍部のMPI画素値を計測した。その結果、腫瘍部に磁石を接触させた群のMPI画素値の平均値は、磁石を使用しない群に比較して有意に高い値を示し、MPIが磁気送達法の有効性評価に使用できる可能性があることが示された。本年度は、主として磁気粒子イメージング法の磁気温熱療法や磁気送達法への応用の可能性について検討した。当初、これらは次年度に行う予定であったが、研究が当初の計画以上に進展しているため、今年度に前倒しして行った。本年度は、前年度までの研究を継続することに加え、ファントムを用いた実験やマウスを用いた動物実験も継続して行った。まず、種々の濃度の磁性体ナノ粒子を封入したファントムを作成し、開発したMPI装置を用いて空間分解能や感度について検討した。
実現ニッチの進化を説明する新たなモデル

生物の資源利用を合理的に説明することは意外に難しい。たとえばモンシロチョウはキャベツ畑にふつうだが、モンシロチョウによく似たスジグロシロチョウはキャベツ畑にはいない。またこうした近縁な生物の資源利用の違いは多くの場合、生理的な理由では決まっていない。近縁な生物どうしは種間求愛などを起こすことがあるが、そのような現象を避けるための適応として生物の住み場所が決まっている可能性がある。もしそうなら、資源利用幅は住み場所が決まる結果として副次的に決まっている可能性がある。主に計算機シミュレーションにより、本研究では種間求愛や交雑が生物の資源利用幅を規定する仕組みを明らかにする。
高電子移動度を有する窒化スカンジウム薄膜へのキャリアドーピングに関する研究

高い電子移動度を有するScN薄膜のキャリア制御について検討した。MBE法を用いて、ScN薄膜、MgドープScN薄膜をMgO単結晶、サファイア単結晶上に作製し、その構造、電気特性について評価した。サファイア基板上に高い結晶性をもったScN薄膜を成長させることに成功したが、それらはすべて、ScNの大きな非化学量論的組成に起因するn型の縮退半導体であった。さらに、プラズマ照射装置を作製し、MBE法で作製したScN薄膜に、窒素プラズマ処理を施した。その結果、薄膜のキャリア濃度の減少と移動度の増加が確認され、窒素プラズマ処理が、ScNのキャリア制御に有効であることを明らかにした。本課題は、高い電子移動度を有するn型半導体である窒化スカンジウム(ScN)のキャリア制御を試み、新しい窒化物半導体材料としての可能性を検討することを目的としている。本年度は、分子線エピタキシー(MBE)法による再現性の高い、高品質なノンドープScN薄膜の合成、及び、その物性評価、さらに並行して、合成したScN薄膜にラジカル照射処理を施すための装置改良を実施した。ScN薄膜の合成に関しては、安価で大型・高品質な単結晶が得られるサファイア単結晶のr面を成長用基板として用いて、再現良く、高品質な薄膜を得ることに成功した。その合成条件と結晶性・電気特性を評価し、高品質なScN薄膜が得られる合成条件を明らかにし、非化学両論的組成に起因する物性の変化、及び、その制御にも成功した。来年度以降は、本年度得られた合成条件を利用して、シリコン(Si)、マグネシウム(Mg)をドープしたScN薄膜の合成を進める。ラジカル照射装置の改良に関しては、窒素ラジカルのほかに、水素ラジカルの生成が可能な装置構成に変更し、長時間、安定した水素プラズマを維持できる生成条件を見出した。生成した水素プラズマの発光スペクトルからは、原子状水素が生成していることを確認した。また、試料加熱機構を購入し、薄膜合成温度よりも高温下でのラジカル照射処理、及び、複数の試料の同時処理を可能とする装置構成とした。これにより、ラジカル照射装置の改良がすべて完了し、今後は、合成した薄膜試料のラジカル照射処理に利用する。薄膜合成に関しては、合成装置のメンテナンスなどでやや遅れているが、基板材料、合成条件など、ドーピング試料作製のために必要な合成条件は既に見出している。合成した試料のラジカル照射処理に関しては、試料加熱機構の納品が年度内に可能であったことから前倒しして購入し、本年度で装置の改良が完了した。そのため、当初の計画以上に進展している。本年度は、分子線エピタキシー法(MBE)による再現性の高い、高品質なノンドープ薄膜の合成、及び、その物性評価を行った。さらに並行して、合成したScN薄膜にラジカル照射処理を施すためのラジカル照射装置の改良、その装置を使用したScN薄膜のラジカル照射処理を実施した。MBE法によるScN薄膜の合成に関しては、サファイア単結晶m面、r面を成長用基板とした薄膜の合成・評価を実施し、それらの成長様式を明らかにした。さらに、その特徴を利用して、昨年度よりも、高結晶性、高移動度の薄膜を得ることに成功した。来年度は、本年度に得られた合成手法を用いて、ドナーであるシリコン(Si)、アクセプタであるマグネシウム(Mg)をドープしたScN薄膜を合成し、その物性評価を進める。ラジカル照射処理に関しては、試料加熱機構の導入に伴い、真空チャンバーに改良の必要性が生じたため、水冷機構、熱遮蔽板の追加などの改良を実施した。改良したラジカル照射装置を用いて、MBE法で合成したScN薄膜の窒素ラジカル照射処理、水素ラジカル照射処理を実施し、ラジカル照射による薄膜のキャリア濃度、移動度の変化を確認することに成功した。来年度は、ラジカル照射条件を検討し、合成したScN薄膜のキャリア濃度、移動度の制御を試みる。薄膜合成に関しては、Si、Mgを供給する機器のメンテナンスのため、若干の遅れが生じているが、ドーピング試料作製のために必要な合成プロセスは確立している。ラジカル照射処理に関しては、試料加熱機構の導入に伴う真空チャンバーの改良が終了し、すでに、合成した薄膜試料のラジカル照射処理を実施している状況である。本課題は、高い電子移動度が期待される窒化スカンジウム(ScN)の新しい窒化物半導体材料としての可能性を検討することを目的としている。そのために、分子線エピタキシー(MBE)法によるScN薄膜の合成、合成後のプラズマ照射処理を実施し、その結晶性の向上、キャリア濃度・電子移動度の制御を試みた。MBE法による薄膜合成に関しては、酸化マグネシウム単結晶、サファイア単結晶を用いた半導体品質の薄膜合成を試み、サファイア単結晶基板のr面を用いることで、従来の報告を超える高い電子移動度を有する高品質薄膜の合成に成功した。また、その過程において、岩塩型結晶構造とコランダム型結晶構造のヘテロ成長様式の詳細を明らかにした。さらに、合成条件と結晶性・電気特性の関係から、高結晶性ScNの合成条件、非化学量論的組成の制御によるキャリア濃度の制御に成功した。

プラズマ照射処理に関しては、既設装置に加熱機構を導入し、薄膜合成温度よりも高温下での加熱処理、窒素プラズマ・水素プラズマ照射処理を可能とする装置構成に改良を行った。また、長時間、安定した窒素・水素プラズマを維持できる生成条件を見出した。この装置を用いて、MBE法で合成したScN薄膜の窒素プラズマ処理を実施し、合成後の窒素プラズマ処理により、ScNの大きな非化学量論的組成に起因するキャリア濃度の制御が可能であることを明らかにした。また、水素プラズマ処理により、ScN中の水素がドナーとして機能することも明らかにした。高い電子移動度を有するScN薄膜のキャリア制御について検討した。MBE法を用いて、ScN薄膜、MgドープScN薄膜をMgO単結晶、サファイア単結晶上に作製し、その構造、電気特性について評価した。サファイア基板上に高い結晶性をもったScN薄膜を成長させることに成功したが、それらはすべて、ScNの大きな非化学量論的組成に起因するn型の縮退半導体であった。さらに、プラズマ照射装置を作製し、MBE法で作製したScN薄膜に、窒素プラズマ処理を施した。その結果、薄膜のキャリア濃度の減少と移動度の増加が確認され、窒素プラズマ処理が、ScNのキャリア制御に有効であることを明らかにした。計画通り、本年度に得られた高品質ScN薄膜の合成プロセスを利用して、ドナーであるSi、アクセプタであるMgの添加を試みる。さらに、それらの試料をラジカル照射装置を用いて処理し、ScN薄膜のキャリア濃度、移動度の変化を評価する。計画通り、本年度に得られた高品質ScN薄膜の合成プロセスを利用して、ドナーであるSi、アクセプタであるMgの添加を試み、キャリア制御の可能性を検討する。さらに、それらの試料をラジカル照射装置を用いて処理し、ラジカル照射によるキャリア制御の可能性を検討する。結晶成長薄膜合成装置のメンテナンスが必要になったため、薄膜合成の実験回数が計画よりも少なくなった。そのため、薄膜合成に必要な消耗品代も当初計画よりも少額となった。薄膜合成装置のメンテナンスが必要になったため、当初の計画よりも、薄膜の合成回数が少なくなった。その結果、薄膜合成に必要な消耗品代が計画よりも少額となった。薄膜合成に関しては、若干の遅れが出ているが、来年度以降も引き続き実験を実施するため、当初の使用計画通り、薄膜成長用基板、原料、るつぼ等の消耗品代として使用する。薄膜合成に関しては、若干の遅れが出ているが、来年度も引き続き合成実験を継続するため、当初の計画通り、薄膜成長用基板、原料、坩堝などの消耗品代として使用する。
メイラード反応を指標とした乳製品の熱履歴評価法の確立

牛乳は殺菌工程における加熱によりラクトース関与のメイラード反応を受ける。その際のアミノレダクトン(AR)の生成に基づき、牛乳の熱履歴評価法(XTT法)が開発された。しかしながらARの生成はモデル溶液でしか確認されておらず、実試料での直接的な評価が求められている。そこで本研究では、牛乳試料からのARの直接的な単離・同定を目的として、2,4-ジニトロフェニルヒドラジン(DNP)を用いたARの誘導体化法の開発を行った。誘導体化に際しでは、試料にCu^<2+>を添加してARの酸化とタンパク質からの遊離を同時に行うこととした。まずARモデル試料においてCu^<2+>の添加効果について調べたところ、Cu^<2+>を添加することでHPLCに特徴的なピーク(OAR-DNP)が出現した。このピークを各種クロマトグラフィーで精製して、最終的にNMR分析を行った。その結果、AR骨格にDFPが2分子結合した構造が同定された。加えてラクトースーラクトアルブミン加熱モデル溶液に対して本誘導体化法を適用したところ、同じOAR-DNPの生成が確認された。このことから本法がタンパク質上のARの遊離、及び検出に利用可能であることが明らかになった。そこで市販牛乳試料をDNP誘導体化し、順相HPLCによる分析を行ったところ、加熱モデル溶液と同一のOAR-DNPのピークが認められた。そこでこのピークを分取し、NMR分析を行ったところ、モデル系と同じ構造が確認された。このことから、牛乳中で生じるメイラード反応においてもARが生成することが明示され、結果的にXTT法はメイラード反応の比較的初期に生じるARを前処理することなく、特異的に検出できる実用的な食品分析法であることを証明できた。牛乳は殺菌工程における加熱により、ラクトース関与のメイラード反応を受ける。しかしながら、ARの生成はモデル溶液(ラクトース-ブチルアミン溶液)でしか確認されておらず、実試料中での直接的な証明はなされていない。そこで今年度の研究では、牛乳試料からのARの直接的な単離・同定を目的として、2,4-ジニトロフェニルヒドラジン(DNP)を用いたARのDNP誘導体化法の開発を試みた。さらにARの機能性を解明するために、ABTSやDPPHラジカルなどの種々のフリーラジカルに対するARの消去能を測定して、一般的な抗酸化剤との比較を行った。タンパク質上からAR-DNP誘導体を遊離させることを目的として、Cu^<2+>を添加したところ、HPLCのクロマトグラム上に特徴的なピークが確認された。このピークを単離・精製し、NMR解析を行ったところ、推定した酸化型AR-DNP誘導体(OAR-DNP)と一致する構造が認められた。加えて、タンパク質由来(ラクトース-α-ラクトアルブミン溶液)のメイラード反応生成物に対して、本法を適用したところ、Cu^<2+>添加によりOAR-DNPが確認され、本法がタンパク質上のARの検出に利用できることが示唆された。一方、合成したARはABTS及びDPPHラジカルに対して明瞭な消去活性を示した。その活性は既存の抗酸化剤として知られるアスコルビン酸にも匹敵する値であった。リノール酸の自動酸化の抑制能も評価したが、その活性は上記ラジカル消去活性よりも弱いことが明らかとなった。これはこの評価法が他の方法よりも長時間の反応を必要とするためであると推察された。メイラード反応はタンパク質などのアミノ化合物と還元糖などのカルボニル化合物の共存下で生じる非酵素的褐変反応である。

典型的な加熱食品である牛乳中で生じるメイラード反応には、ラクトースが関与しており、牛乳中には二糖類特有のメイラード反応生成物が存在している。その一種が4-デオキシオソン経路を経て生成するアミノレダクトン(AR)である。我々はこれまで、ARとテトラゾリウム塩XTTとの酸化還元反応に基づいた牛乳の加熱履歴評価法(XTT法)を開発してきた。しかしARの生成はモデル溶液でしか確認されておらず、実際の牛乳試料中における生成は確認されていない。そこで本研究では未解明なメイラード反応前期生成物であるARの生成機構の解明を目的に、ARの標識法の確立を行うと共に、XTT法の特異性について検証を試みた。ARの標識には、銅イオン共存下において、ジニトロフェニルヒドラジン(DNP)を反応させることで、効率的な誘導体化が可能であることを明らかにした。またDNP誘導体の構造は、AR骨格に2分子のDNPが結合した形であることも明らかにし、そのHPLC分析条件(順相)についても最適化した。本誘導体化法を市販牛乳に適用してHPLCによる分析を行ったところ、モデル溶液由来のAR標識体と同一のピークが観察された。またXTT還元試験により、その標識体が消失することから、牛乳中で生じるメイラード反応においても、ARが生成することが明示され、結果的にXTT法がメイラード反応の初期に生じるARを前処理することなく、特異的に検出できる実用的な分析法であることを証明できた。
小脳核のコンパートメント構築と小脳核入力の統合に関する研究

小脳は多様な運動の制御に関与するので緻密な小脳の機能区分が想定される。これまでのわれわれの研究により、アルドラーゼC(ゼブリン)発現の縞状区画が小脳皮質の機能構築に密接に関わることを明らかにしてきた。小脳皮質の出力であるプルキンエ細胞軸索は、小脳核に投射する。小脳皮質に比べて小脳核の入出力神経回路や機能区分についてはあまり明らかにされていない。小脳核では、プルキンエ細胞軸索終末にアルドラーゼCが発現しているので、小脳核におけるアルドラーゼC陽性・陰性の領域を三次元的に再構築した。その結果、アルドラーゼ陰性.・陽性の領域は、それぞれ、小脳核の背吻側、そして腹尾側・外側に集約されていた。それらの領域を下オリーブ核からの投射とも関連付けるために、ラットにおいて下オリーブ小脳投射軸索の小脳核側枝の投射を三次元的にマッピングした。その結果、下オリーブ核から小脳核への投射には、非常に緻密なトポグラフィーがあることが分かった。このトポグラフィーにより、小脳皮質に存在する機能区分が、ほぼそのまま、小脳核内においても保持されているごとが判明した。この結果は、小脳の分子区画の機能的意味付けに関するわれわれの仮説が支持し、小脳核の背吻側(アルドラーゼC陰性部分)は体性感覚入力の関与する機能、小脳核の腹尾側・外側(アルドラーゼC陽性部分)はそれ以外の入力の関与する機能に関わると示唆された。更に、標識されたプルキンエ細胞軸索の投射は、下オリーブ-小脳皮質-小脳核間の閉ループの神経回路が一般的に形成されていること示した。以上により、小脳核における緻密な機能区分の構築と神経投射の入力の統合が明らかとなった。小脳の出力を担う小脳核の神経回路構築は小脳の機能に深く関わるはずだが、小脳皮質に比べて小脳核の入出力神経回路や機能区分についてはあまり明らかにされていない。小脳核は、小脳皮質からトポグラフィカルに投射を受けると考えられている。私のこれまでの小脳皮質におけるアルドラーゼC発現の縦縞状のパタンと下オリーブ小脳投射パタンに注目した研究により、小脳皮質の機能区分に関して従来の理解を革新的に変更する結果が得られて、J.Neurosci.Vol.24に発表した。ついで、その小脳皮質の機能区分に対応すると思われる小脳核の機能区分の構築を明らかにすることに取り組んだ。まず、ラットの小脳核の三次元模型をコンピューターソフトウエア上に構築した。そして、その模式の上に、抗アルドラーゼC抗体による染色パタンをマッピングして、小脳核におけるアルドラーゼC陽性・陰性の領域のパタンを三次元的に再構築した。更に、ビオチン化デキストランの下オリーブ核の各所への微量注入によって下オリーブ小脳投射軸索を標識し、その小脳核側枝の投射領域を小脳核模型の上に三次元的にマッピングして、下オリーブ小脳投射のトポグラフィーを系統的に細かく同定した。以上の結果を小脳皮質の機能区画と系統的に比較したところ、小脳皮質における5個のグループの機能区画構築の原則が小脳核の機能区分にも当てはまることを確認した。その5グループは小脳皮質では縞構造を作るのに対して、小脳核では各グループが並行した横方向のカラムを作っていることが分かり、今まで知られていない小脳核の機能構築の原則が明らかになった。この結果に関して現在投稿準備中である。小脳の機能区分は小脳皮質と小脳核の入出力神経回路によって決まるはずである。

しかし、小脳全体での機能区分がどのような規則性に基づいて構築されているかは、これまでよく分かっていなかった。しかし、昨年度までのわれわれの研究により、小脳皮質におけるアルドラーゼC(ゼブリン)発現の縦縞上のパタンと下オリーブ小脳投射(登上線維投射)の関係が詳細に明らかになってきた。これに引き続き、今年度は小脳核のコンパートメントの解析に集中した。ラットの下オリーブ小脳投射軸索を、ビオチン化デキストランの下オリーブ核の各所への微量注入によって標識し、その小脳皮質におけるアルドラーゼC発現の縦縞への投射パタンをまず同定した。その上で、下オリーブ核からの小脳皮質投射の軸索側枝の小脳核側枝の投射をマッピングした。その結果、下オリーブ核から小脳核への投射には、非常に緻密なトポグラフィーがあることが分かった。この規則性をもとに、小脳核にも、小脳皮質と同じように、5グループの構築があることが判明した。グループ1、2、5は、それぞれ大脳・中脳、上丘・前庭核、副視覚系と関係し、アルドラーゼC陽性部分に存在し。グループ3、4は、体性感覚に関係し、アルドラーゼC陰性部分に存在した。更に、プルキンエ細胞を標識したところ、その投射パタンも、このグループ構造に一致し、小脳皮質の下オリーブ核の小さなニューロン集団と、その集団からの投射を受けるプルキンエ細胞の集団は、小脳核の同一の部位に投射するという、下オリーブ-小脳皮質-小脳核間の閉ループの神経回路が一般的に存在することが確かめられた。以上により、小脳核における非常に緻密なコンパートメント構築と、小脳核における規則的な入力統合の神経回路の存在が明らかとなった。
ミクロン・サブミクロン金属粉末のセラミックスに対するぬれの評価と応用に関する研究

自製したぬれ測定装置および研究分担者の発明である加熱冷却二系統回転法により作製した金属微粉末を用いて、セラミックスと金属材料との複合化や接合の基礎過程であるぬれ性を調べた。本研究では従来殆ど研究報告のなされていないミクロンおよびサブミクロンサイズの粒子径を有する金属粉末のぬれ性ならびにぬれ性の優れた接合用金属微粉末の開発を目指したものである。昭和63年度および平成元年度において実験装置の大幅な改修を行い、測定時における高真空度の維持、接触角の解像度の向上、加熱炉の温度制御の改善並びに実験能率の向上を測ることができた。ぬれ測定は、Si_3N_4ーAl、Si_3N_4ーCu、SiCーAl、ZrO_2ーAl、ZrO_2ーCu、Al_2O_3ーAl、Al_2O_3ーCuおよびSi_3N_4ー(AlーSi合金)の各ぬれ系で行った。Si_3N_4ーAl、ZrO_2ーAl系では種々の粒子径(約10700μm)の金属粉末を用いてぬれの粒子径依存性について、またSi_3N_4ー(AlーSi合金)系では接合用金属微粉末の開発とぬれ挙動に関する考察を深めるために測定を行った。実験結果は次のようにまとめられた。1)総てのぬれ系についてぬれの時間依存性、温度依存性や接解界面の組織観察を行った。Si_3N_4ーCu、ZrO_2ーCuおよびAl_2O_3ーCu系を除いた総ての系でぬれの時間依存性や温度依存性が認められた。Al_2O_3ーCuとAl_2O_3ーAl系では接触界面で反応層が形成されることが明らかになった。金属粉末の粒子径が小さくなるほどぬれ性が良くなることが明らかにされた。2)ぬれの時間依存性や温度依存性は粒子径依存性は接触界面における反応や成分元素の拡散とは直接的に関連しないことが示された。3)本研究から接合用金属粉末として微粉末金属の使用が推奨される。4)サブミクロンサイズのぬれ挙動についてはなお研究・検討中である。大約研究実施計画の項目に基づいた研究を行うことができた。1:装置の改修・・・本研究においては金属微粉末を研究対象とするため試料の酸化やオイルミストによる汚染を極力排除する必要があった。ターボ分子ポンプの設置により、従来より高真空度で実験を行なうことが出来た。また光学顕鏡の設置により、ぬれ測定の解像度並びに実験の能率向上を計ることができた。2:試料の作製(1)金属微粉末試料・・・加熱冷却二系統回転法により粒径約10μm数100μmのAl,Cu粉末を作製し、これらを実験に供した。(2)セラミックス試料・・・計画ではホットプレス(現有)を用いてセラミックス試料を作製する予定であったが、成形型等の制約のため、良好な試料を作製することが出来なかった。このため企業から供試された試料を実験に用いた。現在新しい成形法である真空粉末圧延機による試料作製を試みている。3:ぬれ測定および諸測定溶融Al,CuとSi_3N_4,SiC,ZrO_2のぬれ性の測定および接触面における組成調査や組織観察を行った。

これらのぬれ系のうち、AlーSi_3N_4系については、Alの粒径30μm600μmにわたって詳細な検討を行った。この結果、Alの粒径が小さくなる程ぬれ性が良好になる"ぬれ性の粒径依存性"並びにAlの表面酸化被膜を除去すると著しくぬれ性が改善することが判明した。今後、より微少な粒径を有する場合についてさらに検討する予定である。各ぬれ系のぬれ測定後の試料について、接触面をX線マイクロアナライザー、走査型電子顕微鏡により調べ、AlーSi_3N_4,CuーSi_3N_4,ZrO_2ーAl系では接触面に反応層は形成されないがAlーSiC系においてはSiを含有しない反応層の形成が見出された。本年度予定していた研究実施計画の項目について、大約研究を遂行することができた。1:装置の一部改修・・・装置内の試料加熱用の炉体が小型であるため、ONーOFF制御では制御範囲が±1020Kであった。加熱炉に小型シリコニット炉を用い、サイリスタ-制御を採用することによって±12Kに制御することが可能となった。2:金属微粉末試料の作製・・・加熱冷却二系統回転法により、粉径10数100μmのAl、AlーSi合金およびCu粉末を作製した。一方、セラミックス試料(Si_3N_4、ZrO_2、Al_2O_3)は企業から供試されたものを用いた。3:ぬれ測定金属試料として純Al、AlーSi合金(Si%:5,10,13,24mass%)および純Cuを用い、セラミックスにはSi_3N_4、Al_2O_3およびZrO_2を用い接触角の温度依存性、時間依存性を調べた。AlーSi_3N_4およびAlーZrO_2系では接触角(1273Kにおける)は加熱保持時間と共に漸時減少するが、AlーSi_3N_4系では初期に急激に減少し、その後漸時減少する。AlーZrO_2系やAl-Si_3N_4系におけるぬれ挙動は昨年度の結果と一致する。Cuとのぬれでは、いずれの場合も、接触角はぬれの初期に僅かに低下しその後ほとんど変化しない。(AlーSi合金)ーSi_3N_4系では、接触角の時間依存性や温度依存性が組成に無関係であった。従来それらの依存性を接触界面における反応が主要因子であると考えていたが、本研究によりその解釈は妥当でないことが明らかになった。各ぬれ系について、接触界面の断面をEPMAおよびSEMを用いて界面の組成や組織を調べた。Al_2O_3ーCu系にのみ反応層の形成が認められた。
骨粗鬆症における筋・骨・血管連関を担うエクソソームの役割の解明

本研究では、筋・骨・血管連関において、骨格筋より産生されるエクソソームに着目し、生理的あるいは病態における役割を解明することを目的とする。具体的には、メカニカルストレスを加えることで筋や骨量が増える状態や、サルコペニア・骨粗鬆症を惹起する病態における筋細胞由来エクソソーム(Myo-exo)を回収し、骨や血管におよぼす影響をin vitro、in vivoで詳細に解析する。さらに、網羅的解析を用いてMyo-exoに内包されるmiRNAの中から重要な因子を同定し、その因子の作用機序や病態における役割の解明を目指す。
アクティブタッチによる棒の長さ知覚に関する研究-物理計測を基礎として-

棒を振ることで,目を閉じていても棒の長さを知覚できることが知られている(ダイナミックタッチ)。それでは,人は,何を指標に,どのようにして知覚を行っているのであろうか。これまで多くの研究がなされ,種々のモデルが提案されてきた。しかしながら,メカニズムについては,静止保持するだけで長さを知覚できるとの主張も現れるなど,満足すべき理解が得られていないのが現状である。我々は,先行研究で欠けていた棒の挙動計測を行うことにより,知覚メカニズムの解明を進めた。本報告書は,これらの成果をまとめたものであり,研究1,2,3の三篇で構成されている。以下に概要を記す。(1)研究1:棒を振るという行為が知覚にとって本質的であるか否かを明確にすることは,知覚のメカニズムを理解する上で必須である。そこで,静止保持による長さ知覚の可否を明確にする実験から着手した。その結果,静止保持といえども,棒は微かに振れていること,そして,長さ知覚には一定レベルの振れ(加速度)が必要であることを明らかにした。(2)研究2:ダイナミックタッチによる知覚メカニズムの解明,モデル構築を進めた。従来モデルの検証から着手し,被験者が知覚に利用する主要な物理量が慣性モーメントであることを明確にした。それでは,人はどのようにして慣性モーメントを知覚し,長さを推定しているのであろうか。この問題に対して,棒の角加速度と慣性モーメントの積から被験者の手首に加わる筋トルクを求め,知覚との関連を調べた。その結果,人が一次的に知覚可能と思われるトルクを主要な説明変数とする筋トルクモデルを提案した。(3)研究3:筋トルクモデルを剛体だけでなく,「しなり」のある弾性体の棒にまで拡張・検証するには,筋トルクの直接検出が必要である。筋トルクと筋電位の関連を調べ,筋電位による長さ知覚の可能性を示唆する結果を得た。以下に概要を記す。1.スタティックタッチ棒を振ることで,目を閉じていても棒の長さを知覚できることが知られている(ダイナミックタッチ)。一方で,棒を振らなくても,静止保持することで長さ知覚が可能との報告がある(スタティックタッチ)。棒を振るということが知覚にとって本質的であるか否かを明確にすることは,知覚のメカニズムを理解する上で必須である。そこで,本研究では,知覚実験と棒の挙動計測を併せ行うことにより,スタティックタッチによる長さ知覚の可否を明確にする実験から着手した。結果の概要を以下に記す(学会誌への投稿準備中)。(1)静止保持にもかかわらず無意識に棒が大きく動いていた1名を除いて,被験者22名中21名が棒の長さを知覚できなかった。スタティックタッチでは棒の長さを知覚できないこと,そして,長さ知覚には一定レベルの棒の動きが必要であることがわかった。(2)実際の棒の長さとは異なるものの,被験者が回答した長さと,静止モーメントおよび慣性モーメントモデルの間に相関がみられた。棒の挙動解析により,棒の動き(角加速度)が比較的大きい被験者は慣性モーメントを,小さい被験者は静止モーメントを,長さ回答の指標としているとの知見を得た。2.ダイナミックタッチスタティックタッチの実験を通して,棒を振るということが知覚にとって本質的であることを確認した。

そこで,(A)手関節を中心に鉛直方向に棒を振る,(B)手関節を中心に水平方向に棒を振る,(C)肘関節を中心に垂直方向に棒を振るという3種類のダイナミックタッチを取り上げ,知覚メカニズムの解明を進めた。現在,被験者22名について,知覚実験と棒の挙動計測実験を完了したところである。今後,各被験者の棒の挙動計測データの解析を進め,人が一次的に知覚可能と考えられる筋トルクや棒の最大振り角などをパラメータとした知覚モデルの構築を目指す。今年度は、棒の挙動計測・解析をベースに、ダイナミックタッチによる長さ知覚メカニズムの解明、モデル構築を進めた。(1)知覚メカニズムについては、これまでいくつかのモデルが提案されているものの、研究者間で十分なコンセンサスが得られていない。本研究では、先ず、知覚実験により、従来モデルの検証を行った。その結果、被験者が長さ知覚に利用する主要な物理量は慣性モーメントであることを明確にした。(2)慣性モーメントが長さ知覚のもっとも重要な指標であることがわかった。それでは、人はどのようにして慣性モーメントを知覚し、長さを推定しているのであろうか。先行研究で欠けていた棒の挙動計測を行い、知覚との関連を検討した。棒の振れ角から角加速度を算出し、角加速度と慣性モーメントの積から被験者の手首に加わる筋トルクを求めた。その結果、被験者は、筋力に応じて角加速度を適度に制御しているものの、慣性モーメントと筋トルクの強い相関を維持しながら棒を振っていることを見出した。この結果は、トルクの大きさから、慣性モーメントの大きさ、言い換えると、棒の長さを知覚していることを強く示唆する。(3)上記の知見に基づき、人の知覚にとってより直接的なトルクと角加速度を説明変数とした筋トルクモデルを提案し、従来の慣性モーメントモデルと同等の知覚に対する説明力が得られることを示した。(4)筋トルクモデルを剛体だけでなく、「しなり」のある弾性体の棒にまで拡張・検証するには、筋トルクの直接検出が必要である。筋トルクと筋電位の関連を調べ、筋電位による長さ知覚の可能性を示唆する結果を得た。(5)棒の「しなり」が長さ知覚に及ぼす影響について、試料棒の準備、弾性特性の計測、知覚実験を進めたが、現段階で、剛体棒との明瞭な差異を検出するには至らなかった。今後、被験者数を増やすなど、さらなる検討が必要である。
飼料イネ連作水田における土壌機能の実態解明と適地適作を考慮した栽培法の提示

H30年度には、主に以下の知見が得られた。1)2018年5月中旬に定点水田圃場(39地点)から表層土壌試料を採取し、理化学性を分析した。既存の土壌分析結果と合わせて評価した結果、2014→2016→2018年の表層土壌特性値の飼料イネ水田/食用米水田比は、低い順に交換態K(0.54→0.54→0.28)、熱硝酸K(0.69→0.66→0.61)、可給態Si(0.73→0.72→0.69)、可給態N(0.80→0.84→0.76)、可給態P(0.80→0.79→0.77)となった。全Cと全Nは0.91.0で推移していた。さらに2018年に採取した土壌試料を用いてヒノヒカリを蒸留水潅水で無施肥栽培した結果、地上部乾物重と土壌特性値との相関係数は、0.85(可給態N)、0.74(交換態K)、0.72(可給態Si)となった。2)2018年10月に定点水田圃場(39地点)から水稲試料を採取し、圃場からの元素の持ち出し量を計算した。N, P, K, Siについて元素収支を計算した結果、食用米栽培ではいずれの元素も収支が正になったのに対して、飼料イネ栽培ではいずれの元素も負の収支となり、特にカリウムとケイ素の収支は大幅に負の値(<-10 g m-2)となった。3)地面の帯磁率測定値は、帯磁率計のセンサーと試料との接触程度によって値が増減しうるが、土壌水分含量の影響をほとんど受けないことを確認した。この結果を踏まえて、2018年11月と2019年5月に定点圃場のうち2圃場の帯磁率をくまなく測定した。さらに2019年1月には定点調査圃場の周辺圃場も含む128圃場で地面の帯磁率を測定し、より広域な範囲での測定を行った。いずれの測定でも地面の帯磁率は大きな空間変動と高い空間依存性を示し、高精度かつ高解像度のマッピングが可能であることが示唆された。土壌の帯磁率規定要因をさらに調べる予定である。熊本県上益城郡御船町では、飼料イネの栽培が2000年頃から取り組まれてきた。食用米と比べてより大きな地上部バイオマスを持ち出す飼料イネの栽培は地力をより減耗させると想定されるが、食用米と同様の管理が行われてきた。本研究の目的は、飼料イネ連作を行ってきた地域で、収量性・収益性・地力の持続性を評価し、低コスト多収栽培と地力維持を両立させる栽培法を提示するとともに、生産物と土壌の質を農家自らが評価できる手法を開発することである。H27年度には以下の知見が得られた。1)御船町の食用米水田と飼料イネ水田(各4筆)の作土の養分含量を評価した。その結果、飼料イネ水田の交換態カリウム含量は食用米水田よりも低い値を示した。そのうち2圃場では100 mg/kg未満であった。易分解性有機態窒素含量も交換態カリウム含量と強い正の相関(r=0.85, n=39)を示した。有効態リン含量は適切な範囲にあった。各圃場の砂含量は大きく変わらなかったため、この結果は飼料イネ水田での地上部の持ち出しによると推測された。2)上記の土壌を用いて、その有機物含量が試料の色から推定できるかどうかを評価した。土色計で測定された明度と全炭素含量の決定係数は0.10となり、明度から有機物含量を推定することはできなかった。そこで市販のオキシドール(過酸化水素を2.53.5%含有)を土壌に添加後に、室温(25°C)で40時間反応させた後に、簡易型の電気伝導度計を用いて、上澄み液の電気伝導度を測定した。その結果、上澄み液の電気伝導度との決定係数は全炭素が0.71、全窒素が0.68となり、高い推定精度を示した。この結果を踏まえて京都大学附属高槻農場の水田作土試料を供試した結果、同様の知見が得られた。3)作物収量と土壌肥沃度を改善できる土壌管理の一つとして、燻炭(バイオマス炭化物)の施用効果に対する学術界の反応を文献調査した。土壌の有機物含量は、環境条件や粘土鉱物種などの影響を受けるが、窒素供給能や養分保持能に大きな影響を及ぼすため、農耕地土壌の地力維持に関して最も重要な測定項目である。市販のオキシドールと電気伝導度計を用いて土壌の有機物含量を推定できたという知見は、土壌の質を農家自らが評価できる手法として役立つと考えられる。H28年度の主な知見は以下の通りである。1)裏作のコムギの生育量を5月中旬に評価した。2014年から継続してきた定点調査圃場(8圃場・39地点)のコムギの穂重は、61389 kg/10aと大きく変動した。調査時の作土の水分含量と5%有意な負の相関を示したことから、湿害の影響が示唆された。