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資本論から贈与論へ―利子の解像力に関する学際的研究―

ルターはヴィッテンベルク大学の神学生を助成する趣旨で後援者から500グルデンを託された。彼はできれば二人の神学生を支援したいがために、高利回りで安全な投資先を探すのに奔走した。その姿は現在の投資家を彷彿させ、善意の利息がルターの営利衝動を暗に刺激しているのが分る。最終的にルターはリンツ市に資金を預ける決心をしたのだが、リンツ市が資産を運用する際に営利の利息に関わった可能性も否定できない。宗教改革者の意向とは関係なく、慈善の利息は営利の利息を刺激した。宗教改革者、その他16世紀の宗教者の利息考は、どれもそのことに気を留めなかった。しかし17世紀になると利息考の論調は変化する。1616年にザクセン公国のある聖職者が書いた利息考は画期的で、従来断固否認された「高利」Wucherも「必要高利」Nothwucherであれば許されるという。ここで「必要高利」と言われているのは、まさしく慈善の利息である。そして「必要高利」を確保するために、これまで違法とされた「高利」も条件付きで認めざるを得ないというのが、この利息考の趣旨なのである。わたしは最初西洋では贈与慣行が営利衝動の緩衝材になっていると考えたが、両者に相乗効果もあったという側面が新たに浮上した。海外史料調査の成功、とくに今年3月に行った調査の成功が、研究を飛躍的に進展させた。新史料の発掘によって、研究課題も当初の課題をベースに大いに広がっている。ヘルツォーク・アウグスト図書館で、「利息」Zins/Wucherと入力しキーワード検索でヒットした史料200余点を、古い時代から順に片っ端から読んでいる。史料の量をこなすことで、利息をめぐる論調の変化をつかむことができた。営利の利息を真っ向批判するのが16世紀の宗教文献の論調であった。それは中世来の利子批判の延長であった。しかし16世紀の宗教家たちは「財団」Stiftungを運営するための善意の利息にはおしなべて肯定的である。否定されたのは営利の利息であった。しかし慈善の利息を上げるには資産運用が必要になる。むろん営利の利息とも関わらざるを得ない。16世紀の宗教者たちはこの点に思い至らなかった。17世紀、とくに三十年戦争期には、利息をめぐる論調に変化が生じる。中世来利息批判の議論は、債務者の保護に焦点があった。三十年戦争期になると債権者の保護という論点が新たに浮上する。債権者の手に無事戻れば公益の増進のために回される資金が、貸し倒れの状態になっていることを憂える論調が増える。慈善の利息を上げるために条件付きで営利の利息を容認する宗教文献も登場する。わたしは当初、近世以降の利息擁護の議論で問題になったのは、これまで考えられてきたような営利の利息ではなく、慈善の利息であったことを検証するという課題を立てた。利息擁護は資本主義の文脈ではなく、贈与主義の文脈で議論されるべきだというのが、本来の主旨であった。しかしいまは慈善の利息が営利の利息を刺激するという側面があることが見えてきた。贈与主義は資本主義の触媒にもなり得た。当初の課題をベースに新たな視点が開けたのを実感している。利息には主として二種類があった。
わが国における「医療情報開示」の進展とその国際比較

わが国でカルテ開示の議論が盛んになったのは、1998年頃からであった。厚労省の委員会の報告書を受けて、法制化が試みられたが、医師会の反対により見送られた。しかし、2003年の個人情報保護法の制定により、カルテ開示は事実上、患者の法的権利として認められることになった。しかし、われわれの調査によると、患者・市民は、カルテ開示が可能であることを認識しているものの実際にカルテ開示に踏み切るまでに至らない。臨床現場でも、インフォームド・コンセントを実施するケースは増えているが、カルテを患者に示すことはほとんど行われていない。われわれの調査結果によれば、医師会や看護協会の働きかけにも関わらず、現場での抵抗感は依然として根強いものがある。われわれが、比較の対象として海外の国々は、次のようであった。NHS制度を有するイギリスでは、90年代初頭には法制化がなされていたが、焦点は開示よりも秘密保護にあった。また、最近では、患者の権利よりも患者の責任を求める方向に変化しつつある。オーストラリアは、多民族社会であり、原則としてガン告知を行う場合でも、患者の民族性に配慮した説明が行われている。台湾は、電子カルテ化が日本より進み、患者は診療場面ではディスプレイに映る自分のカルテを閲覧することができる。ただ、ガン告知では以前の日本のように患者よりも家族の意向が優先されていた。日本では、むしろ、電子カルテ化にともなってこれから医療記録の開示が本格化していくであろう。その場合、重要なのは、開示によってどのような医療者-患者関係を作るかであり、この点についてまだまだ議論を重ねる必要がある。15年度は、まず国内での調査を行い、併せて次年度以降の海外研究のための予備調査として英国の医療機関を訪問した。1.国内調査の一環として、これまでの資料(県内)と比較する意味から、都市部(京都)を調査地域に選定し、医師、看護師を対象にした調査票調査と面接調査を実施した。調査票のデータは現在集計中であり、インタビューのデータも未整理であるが、「医療情報開示」について次のような新しい動向のいくつかを知ることができた。(1)患者からの情報開示請求は依然として多いとは言えないが、医療者側の抵抗感は少しずつ薄らいでいる。(2)その背景として、カルテ開示の法制化は見送られたものの、病院機能評価の開始や、やはり病院を中心とした電子カルテ化の急速な進展を指摘できる。ただし、電子カルテを導入したある病院医師からは、現状では電子カルテ化が患者への医療情報提供を促進しているとは言えないという評価がなされていた。(3)一方、開業医の中には独自の情報提供に取り組む人たちが散見できる。別に説明のための文書(を渡すいわゆる私のカルテ方式)という医師も増えている。カルテ開示を一つの契機に患者に対する医師の姿勢は変化しつつあると言えよう。2.1月5日より1週間ほど英国のリヴァプール大学病院と聖ジョンホスピス他を訪問した。本格的な調査は、16年度以降に豪州、英国等で実施する計画を立てているが、今回の訪問も一定の成果があったと感じている。(1)いわゆる英国の医療制度であるNHSは、その欠点が指摘されることが多かったが、何度かの制度改革を経て大きく変化していることが実感できた。特に、両施設で、医療全体をコーディネイトする権限を有する「医療マネージャー」という非医療職種が導入され重要な役割を果たしていたのは日本では予想していなかった。(2)医療情報開示に関しては、2005年までに電子化を進めて対応するとのことであったが、現場におけるD-Pコミュニケーションのありかたには大差がないのではという印象だった。(3)そのほか日本との大きな違いを感じたのは、地域社会が医療を支えている点であった。例えば、ホスピスには医療関係者だけでなく、経営や運営、日常活動に地域の住民が多数、ボランティアとして参加していた。

GPもまたこのような地域社会と密接に連携しながら運営されていることが診療所の訪問からうかがえた。16年度は、15年度と同様、国内および海外での調査を継続して実施した。1.国内調査では、前年度の医師、看護師に続いて、京都府の一般市民を対象に「カルテ開示に関するアンケート調査」を行った。現在のところ集計中であり、分析を待つ必要があるが、3年前に行った滋賀県の市民調査と比較することでこの間の経時的変化を覗うことができそうである。特に、市民の医療に対する関心は増しており、自分の医療情報について医師から説明を受けたい、あるいは自分の医療情報を自分で管理したいという意識は、都市部と郡部を問わず、強くなっている。この4月より個人情報保護法が施行されるが、その関連で医療情報についての開示請求が増加することを予感させる。2.前年度のインタビュー調査を継続させているが、今年度は特に看護師の方へのインタビューが多かった。日本看護協会は早くからガイドラインを作り開示に積極的であったが、現場では多様な対応がなされていることがわかってきた。その関連で、当初の計画にはあげていなかったが、電子カルテ化を進めている某病院の看護部と共同して「電子化に伴う看護記録の書き方の変化および開示」のアクション・リサーチに取り組んでいる。3.海外調査は、オーストラリアのアデレードにあるクイーンエリザベス病院とホスピスを訪問した。オーストラリアの医療システムはGPがあるなど英国に類似しているが、国民が多民族の移民から成り立っているため、医師や看護師は患者とのコミュニケーションに注意を払い、またそのノウハウを蓄積している。興味深かったのは、医療関係者が一様にカルテは医療機関に帰属すると強調していた点である。次年度もオーストラリアで調査を継続する予定である。17年度は、本研究課題の最終年度にあたる。前年度に引き続き、国内調査データの解析を進めるとともに新たな国外調査値として台湾での調査を実施した。1.国内調査では、前年度まで行った医師、看護師、市民の各データを引き続き分析した。特に市民調査は、個人情報保護法の施行と重なっていたこともあり、これまで以上に医療情報開示に対する関心が高まっているという結果が出ている。学会報告ではないが、個人情報保護法と医療情報開示の関連について、現場の人びとに講演する機会が何度かあった。2.前年度に引き続き、電子カルテ化を進めている県下の病院の看護部と共同して「電子化に伴う看護記録の書き方の変化および開示」のアクション・リサーチに取り組んだ。17年末には、主に看護記録の開示に関するシンポジウムを滋賀県立大学で開催し、現行の申請型ではなく、日常的な診療の中で患者とともにカルテを作成していく実践について当該病院の看護師も参加して話し合ったが、本アクション・リサーチも最終的にはそのような方向をめざしている。3.海外調査としては、台湾を訪れた。台湾は、急速な健在成長を背景に医療環境も整備されつつあり、おなじ東アジア圏の国として興味深く比較することができた。訪問したのは、高雄を中心とした南部にある3病院であったが、そのほか医療と連携している福祉企業の方とも話し合いをもった。
脳卒中後片麻痺患者における非麻痺側運動が麻痺側静脈還流へ与える影響

脳卒中後片麻痺患者における深部静脈血栓症(DVT)に対する各理学的予防法が麻痺側下肢静脈還流に与える影響について検討した.研究協力は男性19名から頂いた.測定課題は,機械的な予防法である間欠的空気圧迫法ならびに弾性ストッキング装着時,そして,自動運動による予防法である非麻痺側足関節運動とした.測定項目はエコーを用いて麻痺側大腿静脈の血流速度(cm/sec)や血流量(mL/min)を評価して,近赤外線分光法を用いて麻痺側下腿血流量を調べた.結果,非麻痺側足関節運動によって麻痺側大腿静脈血流が有意に増加した.このことより,非麻痺側足関節運動は麻痺側下肢のDVT予防に有効であることが示唆された.本研究は,脳卒中後片麻痺患者における深部静脈血栓症(以下DVT)を予防する方策として,非麻痺側下肢の足関節自動運動中における麻痺側下肢の静脈還流が増加するか否かを検証することを目的とした.本年度は,研究協力病院となっている2病院へ赴き,回復期病棟または同院デイケアを利用している脳卒中後片麻痺患者の合計8名(全て男性)から,研究被検者として協力を頂きデータ収集にあたることが出来た.測定に入る前に,対象の全身状態が安定していて,既に形成されていたDVTが肺へ飛散するのを防ぐため,静脈エコーによりDVTの有無を評価して,もし治療が必要なDVTがあった場合は測定を中止して治療を受けるように促すようにした.測定機器は静脈エコー測定機器,近赤外線分光法測定機器とした.測定項目は,Bモードエコーによる大腿静脈血管直径(cm),パルスドップラーモードによる最大血流速度(cm/sec)ならびに分時静脈血流量(ml/min)の他に,近赤外線分光法による脱酸素化ヘモグロビン量とした.手順は,安静背臥位にて麻痺側下腿後面にNIRSプローブを設置し,麻痺側総大腿静脈にエコーのプローブを当て,弾性ストッキングによる圧迫ならびに間欠的空気圧迫療法(以下IPC)の有無,深呼吸時における測定結果の差異を観察した.次に,非麻痺側における足関節の自動底背屈運動を20秒間,30回/分と50回/分の2通りの速さで同様に実施した.最後に背臥位から車いす坐位へ姿勢変化の後,同様に実施した.現段階では,他動的な方法である弾性ストッキングによる圧迫やIPCでは静脈還流の変化はほとんどみられないが,非麻痺側下肢の足関節底背屈運動中の麻痺側下肢の静脈還流は増加(最大血流速度,分時静脈血流量)する傾向があることがわかった.来年度は,継続してサンプル数を増やしていき統計解析を開始していく予定である.本研究は,脳卒中後片麻痺患者における深部静脈血栓症(以下DVT)を予防する方策として,非麻痺側下肢の足関節自動運動や間欠的空気圧迫法等の機械的予防法が,麻痺側下肢の静脈環流に与える影響について検証することを目的とするものである.平成27年度は,新たに6名からデータを収集した結果,サンプル数が14名となった.研究結果の内,機械的予防法が麻痺側下肢静脈環流に与える影響について学会発表ならびに論文作成を行うことができた.具体的な内容としては,対象は深部静脈血栓症を有していない麻痺が中等度重度の慢性期脳卒中後片麻痺患者11名として,方法は11名は間欠的空気圧迫療法施行,内6名は弾性ストッキング装着を行い,その際,下肢静脈環流の評価として,それぞれの麻痺側の大腿静脈の最大血流速度,平均血流速度,分時血流量,下腿局所の酸素化ヘモグロビン量,脱酸素化ヘモグロビン量,全ヘモグロビン量を安静時と比較したものである.研究結果は間欠的空気圧迫療法施行時における平均血流速度で有意な減少がみられたが,他の項目では有意差がみられなかった.そのため,間欠的空気圧迫療法施行と弾性ストッキング装着とも大きな変化がみられなかったことより,機械的予防法には限界があることが結論付けられた.今回の成果は,片麻痺患者のDVTを未然に防ぐ方法として今まで行われてきた機械的予防法の限界を明らかにしたことは意義深いものだと考えている.本年度は,被検者として協力を頂いている脳卒中後片麻痺の方から,新たに6名から協力を頂いた結果,合計14名からデータ収集を行うことができた.あと,数名から協力を頂けば十分なサンプル数を確保することができる.得られた途中経過の内,間欠的空気圧迫療法又は弾性ストッキング装着が麻痺側下肢静脈環流を増加させるか否かの結果を,日本脈管学会(2015年10月東京)で発表した.さらに,検討を加えた結果を,論文にして公表することができた(理学療法科学,2016年6月掲載予定).しかし,非麻痺側の足関節運動時における麻痺側下肢の静脈環流の変化についてのデータの発信が遅れており今年度の課題である.本研究は,脳卒中後片麻痺患者における深部静脈血栓症(以下DVT)を予防する方策として用いられている,機械的予防法である間欠的空気圧迫法(以下IPC)施行や弾性ストッキング(以下ES)装着の他,自動運動による予防法である非麻痺側の足関節の運動が麻痺側下肢の静脈還流に与える影響について検証することを目的とするものである.

静脈還流は,エコーを用いて麻痺側大腿静脈の最大血流速度,平均血流速度,分時血流量を,近赤外線分光法を用いて麻痺側下腿局所血流量(TotalHb,OxyHb,DeoxyHb)を測定することで評価した.最終年度は新たに5名から研究被検者として協力を頂き,計19名の方からデータを収集させて頂くことができた.結果,機械的な予防法はIPC施行ならびにES装着とも,麻痺側下肢静脈還流はベースラインと比較をしてほとんど変化がなかった.一方,非麻痺側足関節運動では,最大血流速度,平均血流速度,分時血流量はベースラインと比較をして有意に増加した.これらのことより,IPC施行やES装着の効果には限界があることが考えられた.一方,非麻痺側足関節運動は脳卒中後片麻痺患者における,麻痺側下肢の静脈還流を増加させるのに有効であることが示唆された.これらの結果は脳卒中後片麻痺患者に対して,DVT予防を実施する上で意義のあるものであると考えている.成果報告として,最終年度にはIPC施行とES装着の効果に関する論文を1本掲載して,非麻痺側下肢運動の効果に関する学会発表を2回行った.脳卒中後片麻痺患者における深部静脈血栓症(DVT)に対する各理学的予防法が麻痺側下肢静脈還流に与える影響について検討した.研究協力は男性19名から頂いた.測定課題は,機械的な予防法である間欠的空気圧迫法ならびに弾性ストッキング装着時,そして,自動運動による予防法である非麻痺側足関節運動とした.測定項目はエコーを用いて麻痺側大腿静脈の血流速度(cm/sec)や血流量(mL/min)を評価して,近赤外線分光法を用いて麻痺側下腿血流量を調べた.結果,非麻痺側足関節運動によって麻痺側大腿静脈血流が有意に増加した.このことより,非麻痺側足関節運動は麻痺側下肢のDVT予防に有効であることが示唆された.脳卒中後片麻痺患者8名からデータを収集することができた.当初の計画では,2030名より協力を頂く予定であったが,本研究の対象となっている意識障害や高次脳機能障害がない重度な片麻痺を有する方が少なかったことより,8名の方からのデータ収集に留まった.しかし,予定通り2病院とも研究倫理委員会での承認手続きを終えることができ,研究分担者ならびに研究協力者等とも協力体制がとれており,各病院から4名ずつのデータ収集を終了することができた.そのことより,おおむね順調に進展していると考えている.あと数名で十分なサンプル数が揃う予定である.今年度は,データ解析を行い成果を発信していく予定である.また,昨年度において成果を発信できなかった,非麻痺側の足関節運動時における麻痺側下肢の静脈環流の変化についてのデータをまとめて成果を発信していく予定である.理学療法学平成26年度に引き続いて,弾性ストッキングによる圧迫ならびにIPCの有無,深呼吸時,非麻痺側における足関節の自動底背屈運動(30回/分・50回/分,背臥位・車いす坐位)時における麻痺側下肢の静脈還流の変化を測定していくこととする.その際,今後データ収集を,よりスムーズで確実に実施するために,近赤外線分光法測定機器のメンテナンスとして,1)得られた脱酸素化ヘモグロビン量のデータを送るためのパソコンが老朽化して処理速度が遅くなってきているために取り換えの実施,2)機器から得られた脱酸素化ヘモグロビン量のデータを処理するためのソフトを最新のものへのアップデートの実施,3)機器とパソコンを繋ぐ信号ケーブルの交換,4)プローブを身体に固定する際に使用するホルダーやゲルシートの交換を行っていく必要がある.
水素磁気冷凍サイクルの基盤研究

水素磁気冷凍の高効率化を目指し、新たに対向型AMRサイクルが考案され、室温領域でその有効性を検証した。モンテカルロ法による磁性材料特性計算コードを開発し、比熱等の非線形特性について精度よく再現できるようになった。さらに、これをサイクルシミュレーションに組み込み、高い精度で実験を予測できるようになった。試作された装置の実験結果は計算結果をよく再現しており、その有効性が実証された。永久磁石という限られた磁場条件にも関わらず、AMRサイクルの温度幅として10度以上を容易に生成できることを実証した。本研究成果は水素磁気冷凍サイクルに適応することが可能である。今後は極低温領域での検証を進めていきたい。本研究は、これまでに不十分であった磁気冷凍の熱力学サイクルの解明に注力し、エネルギー効率のきわめて高い水素の液化や保持技術の確立を目的としている。50%を超える冷凍効率の実現を目指し、新しい磁気冷凍サイクルを検討・提案するとともに、その実証を試みる。水素液化磁気冷凍においては磁性材料や冷凍サイクルの研究が主要項目となるが、本研究では水素液化磁気冷凍サイクルの解析と実証に注力する。ここでは、水素予冷用蓄冷型サイクルと液化サイクルとを組み合わせた複合サイクルについて重点的に調べる。研究手法としては、冷凍サイクルシミュレーションを用いた磁気冷凍熱力学の理論的解明と、これに基づいた実験装置の構築・実証が柱となる。平成26年度においては、高精度な水素磁気冷凍サイクルシミュレーションコードの開発に注力した。従来、磁性材料の磁化や比熱等の諸特性の計算において、作動温度領域で平均化し、温度依存性や磁場依存性を大幅に簡略していた。これによる弊害は、特に非線形性の大きくなる磁気転移温度近傍の特性がうまく再現できず、結果として、サイクルシミュレーションに誤差の累積を招き、実験結果の解析や予想における精度に課題があった。そこで、モンテカルロ計算手法を取り入れ、単純立方格子からなる仮想磁性体において諸特性の計算を試みた。その結果、比熱の急峻な変化等の非線形性を高い精度で再現できることに成功した。この計算手法を冷凍サイクルシミュレーションにリンクさせ、磁性材料の特性を反映させるように、計算コードを開発中である。また、熱伝達特性を明らかにするため、磁場中での熱流変化を調べるための治具を作成し、シミュレーションに反映させるようにデータを取得中である。これらの結果の一部は、低温工学・超電導学会等で発表された。平成26年度においては、磁性材料の磁気転移温度近傍における熱力学特性を解明するため、モンテカルロ法を用いた新しい計算手法を開発し、磁性材料の特性を従来よりも精度よく見積もることができるようになった。また、これによって冷凍サイクルのシミュレーション精度が高められるようになった。平成27年度においては、高度化されたサイクルシミュレーションを用い、新しい冷凍サイクルについて検討を行った。特に、広い温度幅を実現するために使用されるAMR(能動的蓄冷器)サイクルについて、効率や冷凍能力の向上要因を探った。その結果、2つの対向するAMRによるサイクル駆動が有望であることがわかった。これについての検証を行うために、既存の装置の一部を流用、改良し、小型の実験装置を構築した。特に、極低温での実験は、温度環境の保持に困難をともなうため、室温で擬似的にサイクル検証を行うこととした。これには永久磁石を用い熱交換流体には水を使用したが、本質的なサイクル動作の実験条件は液体水素温度と同様である。実験の結果、きわめて安定なAMRサイクルを形成することが可能であり、また、その発生温度幅も大きく、%カルノー効率で40%以上を満足することがわかった。磁性材料の熱交換性能を向上させ、より高速な冷凍サイクルの構築を目指し、実験を継続中である。磁性材料の熱力学特性がより精度よく計算できるようになった結果、サイクルシミュレーション全体の精度が上がり、実験条件を絞り込むことが可能となった。特に、極低温である液体水素温度での実験は容易にできないため、サイクルシミュレーションによって最適なパラメータを特定することは必須である。このような手法を用い、新しい対向型AMRサイクルの開発が可能となった。このサイクルの検証は室温領域で行っているが、パラメータを適切に変化させることにより、水素温度での冷凍条件を予測できる。室温領域における冷凍サイクル性能は従来の結果を上回る可能性を示唆しており、大きな成果と考えられる。本研究はこれまでに不十分であった水素磁気冷凍における熱力学サイクルの解明に注力し、50%を超える冷凍効率の実現を目指し、新しい磁気冷凍サイクルを検討・提案すると共に、その実証を試みた。H26年では磁性材料の磁気転移温度近傍における熱力学特性を解明するため、モンテカルロ法を用いた新しい計算手法を開発し、磁性材料の諸特性を従来よりも精度よく見積もることができるようになった。さらに、これを取り込むことによって高度化されたサイクルシミュレーション計算コードを開発し、新しい冷凍サイクルについて検討を行った。H27年では、広い温度幅を実現するAMR(能動的蓄冷器)サイクルについて、効率や冷凍能力の向上要因を探った。その結果、2つの対向するAMRによるサイクルが有望であることがわかった。これについての検証を行うため、既存装置の一部を流用改良し、小型の実験装置を構築した。

しかし、極低温での実験は環境温度の保持に困難を伴うため、室温で擬似的にサイクルの検証を行うこととした。これには永久磁石および熱交換流体には水とアルコールの混合体を使用した。シミュレーションと基礎実験によって、このような実験システムのサイクル条件は水素磁気冷凍サイクルと変わらないことを検証した。H28年では、装置のリファインを行い作動条件の最適化から冷凍サイクルの高効率化条件を求めた。その結果、0.8Tの磁場で温度幅18度以上の生成に成功した。また、ヒーターによる冷凍能力および冷凍サイクル駆動消費電力の計測結果から、室温におけるCOPとして2以上を達成できることがわかった。これには、対向流型のAMRサイクルと磁性体の熱交換効率の向上がきわめて有効であることがわかった。本結果は直ちに水素磁気冷凍サイクルに適用できるものであり、永久磁石を用いた水素磁気冷凍装置の実現に展望を与えた。水素磁気冷凍の高効率化を目指し、新たに対向型AMRサイクルが考案され、室温領域でその有効性を検証した。モンテカルロ法による磁性材料特性計算コードを開発し、比熱等の非線形特性について精度よく再現できるようになった。さらに、これをサイクルシミュレーションに組み込み、高い精度で実験を予測できるようになった。試作された装置の実験結果は計算結果をよく再現しており、その有効性が実証された。永久磁石という限られた磁場条件にも関わらず、AMRサイクルの温度幅として10度以上を容易に生成できることを実証した。本研究成果は水素磁気冷凍サイクルに適応することが可能である。今後は極低温領域での検証を進めていきたい。モンテカルロ計算手法を取り入れた磁性材料のシミュレーションは、従来困難であった非線形性の再現を可能とし、予想を超える成功を収めつつある。これを実際のサイクルシミュレーションに取り入れる作業が進行中である。また、サイクルシミュレーションにおいて不明確であった磁場中の熱流特性を、新しい治具を用いて測定し、シミュレーションにフィードバックすることが可能となった。以上から、達成度としては総じて予定通りの進行と考えられる。平成28年度は、新開発冷凍サイクルの検証を進めるとともに、性能向上をはかる。さらに極低温領域への適用条件をサイクルシミュレーションによって求め、水素液化サイクルとしての性能を評価する。また、磁性材料については、新規材料の探索や既存材料の製造条件および加工条件を調べる。また、可能であれば、極低温領域での性能評価実験を試みる。低温工学、低温物理、物性、熱工学モンテカルロ計算手法は系を大きくすると計算量が膨大となるため、既存のワークステーションではかなりの時間がかかることがわかった。今後、複雑な構造の磁性材料に適合させるため、当機構で保有するスーパーコンピュータの活用を図る予定である。
コンピュータ支援による外国人学習者のための漢字用法練習プログラムの開発

平成8年度は、筑波大学留学生センターにおいて外国人学習者に漢字力テストを実施し、その分析結果から漢字用法練習の2項目の検討を行った。また、各練習項目の問題データの入力を開始した。平成9年度は、初級レベルのマッキントッシュベースで動く、CAIプログラムの開発を行った。初級漢字500字についての45課からなる読み練習プログラムであり、1)学習モード、2)練習モード、3)ラストモードの3つから成る。中級レベルの漢字用法練習の項目もさらに細かく検討された。平成10年度は、中級レベルの用法練習を折の形で練習問題集としてまとめた。筑波大学留学生センターにおいてその問題集を定期的に使用し、困難度の高い練習はさらに細分化した。分けると、1)漢字熟語の用法、2)語構成、3)品詞性、4)文中での共起関係、5)類義語の使い分け、などである。筑波大学留学生センターにおいて、外国人学習者に漢字力テスト(CAT-K)を試用し、その結果を分析して、学習者の困難点の分析を行った。同時に、捕講コースの漢字クラス(初中級および中上級レベル)において漢字の学習方法・学習過程に関するアンケート調査を行い、中級段階における漢字学習項目の確定を試みた。また、漢字および漢字熟語の用法(品詞別機能、文中での意味的共起関係、読み分け、使用頻度の高い熟語想起など)に関して文献調査を行い、ルール化のための準備作業を進めた。筑波大学留学生センターにおいて、前年度にひきつづき漢字の学習方法、学習過程に関するアンケート調査を行い、中級段階における外国人学習者の漢字学習項目の確定作業を行った。また、漢字の用法練習の様々なパターンを各種日本語教科書、漢字教材から抽出し、練習プログラム案を作成した。前年度にテキスト・ファイル形式で入力を済ませた初級漢字の練習用データを使用して、漢字用法練習プログラムの案を作り、マッキントッシュベースで動くCAIプログラムを作成した。前年度に行った漢字および漢字熟語の用法(品詞別機能、文中での意味的共起関係、読み分け、など)に関する文献調査の結果に基づき、漢字の運用練習プログラムのプロトタイプをデザインした。以下の7パターンの練習問題のプロトタイプが完成している。(1)漢語動詞となる熟語(2)漢語形容詞となる熟語(3)同音語・類音語(4)反義語・対義語(5)同義語・類義語(6)類型字による熟語(7)共起関係,音・訓の読み分けなどその他のバリエーション上記の7パターンごとに、漢字語彙の読み、意味・用法に関するデータを入力し、インターネット上で練習可能な4肢選択の練習プログラムの試用版を作成した。
歴史博物館の建築展示を活用した体験型住教育プログラムの構築

全国に約5800館ある博物館施設のうち約60%をしめる歴史博物館には、民家や町並みの模型や実物大の建築展示、昔の住生活の道具など、住教育に活用できる実物教材が豊富に展示されている。本研究では、歴史博物館の建築展示の実態を把握するとともに、江戸時代の町並みを実物大で再現した大阪市立住まいのミュージアムをモデルに、建築展示を活用した体験型住教育プログラムを実践した。建築展示の中で、スタッフが関与して建物の特色や住生活を解説したり、展示内で体験的な学習をすることは、伝統的な住まいや住生活の理解に効果的であることを示した。歴史博物館の建築展示を活用した住教育プログラムの応用事例として、平成24年度は、海外調査を含めて野外博物館の調査に力点を置き、1民家展示の建築的特色、2民家展示の活用方法、3民家展示を使った学習プログラムと学習教材について検討を進めた。また、大阪市立住まいのミュージアムの江戸時代の町並みを再現した建築展示ををモデルに、2種類の異なる見学方法のプログラムを作成し、その学習効果の検証を試みた。さらに、情景再現展示を持つ歴史博物館についても補足調査を行った。1.野外博物館の民家展示を活用した学習プログラムについては、わが国の野外博物館(44館)の民家展示、および歴史博物館の野外展示としての民家展示(9館)について、展示の内容とそれを活用した学習プログラムを検討した。民家展示の空間を活用した学習プログラムには、子ども向けのものづくりやお話が大半を占めること、また民家内部への立ち入りの自由度とプログラム内容には関連性があることなどが把握できた。2.スカンセン(スウエーデン)、フィン、フリーランドムセ、デン・ガムレ・ビュおよび(デンマーク)の野外博物館の視察調査によって、民家展示の教育活用には、当時の生活を演出する「人」の存在と、日常のさりげない生活の細やかな演出と展示がキーになっていることなどが確認できた。3.大阪市立住まいのミュージアムの町並みを再現した展示室をモデルにした見学プログラムは、学芸員が要所で解説しながら、見学者とともに展示室を巡る見学方法(解説型見学)と、各町家にその住人に扮したスタッフを配し、訪れる人に解説する方法(訪問型見学)を開発した。大学生を対象に見学方法の違いによる学習効果を検証したところ、訪問型見学は学習内容にムラが生じるが、見学者の理解が深まる傾向がみられた。最終年度となる平成25年は、江戸時代の町家と町並みの再現展示を持つ大阪市立住まいのミュージアムの常設展示室において、体験型住教育プログラムのモデル実践を行った。また、歴史博物館の建築展示や野外博物館の民家展示等について補足調査を実施し、研究全体のまとめを行った。1.歴史博物館の建築展示とそれを活用した学習支援1)都道府県立などの公立博物館72館のうち47館に、計108の実物大の建築展示が確認できた。実物大の建築展示には、地域固有の建築様式や既に見られなくなった過去の建築物なども含まれる。それらを展示室で学習できることに、歴史博物館での建築展示の役割があると考えられた。2)韓国の歴史博物館の建築展示:補足調査として、国立中央博物館、ソウル歴史博物館、国立民俗博物館韓国民俗村、ロッテワールド民俗村などの現地調査を行った。韓国の歴史博物館でも模型に加えて、実物大の建築展示がみられるが、北欧の博物館に比してスタッフによる人を介した学習支援が少なく、デジタル媒体による学習支援の導入が進んでいることが確認できた。2.大阪市立住まいのミュージアムをモデルにした住教育プログラムの実践と評価1)「夏休みまちなみ探偵団一日入門」(平成25年8月21日実施):小学校5・6年生を対象とした学習プログラムを実施した結果、展示室内での小学生の関心は町家などの建築よりも生活道具などの展示物に向かう傾向が窺えた。2)「町家の住人たちと体験する遊・職・住」(平成25年11月30日・12月1日実施):大学生が学習支援を行う側になり、一般来館者を対象に住まいと暮らしに関する学習を促すプログラムを試行した。また、学生の報告などから学習支援の評価を行った。3)大学生を対象とする学習支援:昨年度に引き続き、学習支援の方法の違いによって学生の建築展示への理解度が異なることを検証した。歴史博物館の建築展示を活用した住教育プログラム構築のための応用事例として、野外博物館と情景再現展示を持つ歴史博物館を調査対象に、(1)展示の建築的特色、(2)展示の活用方法、(3)建築展示を使った学習プログラムと学習教材について検討を進めた。なお、情景再現展示とは、民家や町並みの一部を実物大で復元し、その中に生活用具や人形等を配して、当時の住まいや住生活を再現する展示手法と定義している。平成23年度は情景再現展示の調査に力点をおいて研究を進めた。既調査も含め調査を行った公立の歴史博物館51館のうち、32館が合計73件の情景再現展示を持っていた。

再現の時代は近世が29件、近代が24件で、全体の3分の2を占めること、近世では農家や町家、近代では戦後の庶民住宅や商店など、住宅系の再現展示が多いことが明らかになった。全体的に、建物一棟全体を再現し、その内部空間に生活用品や人形を配して、暮らしぶりを詳細に再現するものが多い。しかし、観覧者が建物内部にまで自由に入れる情景再現展示は多くはなく、土間部分までの範囲で立ち入りが制限されているケ-スが少なくなかった。さらに、歴史博物館の常設展示のタイプを「分野展示」「通史展示」「主題展示」に分類して検討した結果、「主題展示」では展示室全体を使い、複数の建物によって町並みを再現する大型の情景再現展示が特徴的であった。歴史博物館での体験学習は研修室等で行う館が多く、常設展示室内の情景再現展示の空間を体験学習の場に積極的に活用している館は少ない傾向が見られた。一方、野外博物館については、民家の空間を活用し、ボランティアによる囲炉裏端体験、脱穀体験など、当時の生活を味わえる体験型プログラムの事例が収集できた。歴史博物館の常設展示室における建築展示の住教育への活用には、野外博物館で可能な内容と常設展示室内で可能な内容と課題を整理・検討する必要性が示唆された。歴史博物館の情景再現展示の建築的特色については、昨年度の補足調査を行い、その結果の一部を日本建築学会近畿支部研究報告集に投稿した(平成25年3月投稿)。これについては平成25年6月の近畿支部研究報告会で報告予定である。また、歴史博物館の情景再現展示を活用した学習プログラムについては、海外調査で得られた知見をもとに、江戸時代の町並みの再現展示を持つ大阪市立住まいのミュージアムをモデルに、2種類の見学プログラムを開発し、建築を専門とする学生と建築を専門としない学生を対象に評価実験を行った。本年度の評価実験の結果は精査中であるが、これに先だって行ったプレ実験の結果を、平成24年度の日本建築学会大会学術講演会(「歴史博物館の情景再現展示を住教育に活用するための学習支援の試みと評価」)で発表した。加えて、大阪市立住まいのミュージアムで本研究の成果の一部の応用となる企画やプロジェクトを行った成果を、住まいのミュージアム研究紀要に報告した。スウエーデンとデンマークの野外博物館の海外視察調査で得られた知見は、住まいのミュージアムをモデルとした訪問型見学の企画・開発やプログラム内容の考案に活かすことができた。しかしながら、短期間の海外視察調査であったので、学会発表につながるような精緻な研究データを得るものには至っていない。以上、研究成果は適宜、学会等で発表しており、本研究全体としてはおおむね順調に進展していると評価できる。本年度は、歴史博物館における情景再現展示と野外博物館の展示を対象に、その建築的特色と住教育への活用について調査研究を進めた。うち、歴史博物館の情景再現展示の建築的特色と住教育への活用実態については、全国の公立歴史博物館51館について実態調査を行った結果の中から、とくに常設展示室における情景再現展示の建築的特色を詳細に分析した知見をまとめ、大阪人間科学大学の紀要に報告した(「公立歴史博物館における情景再現展示の特性」)。
酸化ジルコニウムを用いたメタルフリークラスプデンチャーの開発

現在、多数歯欠損に対し、ブリッジによる治療が困難な場合、義歯による補綴治療を行っている。中でも部分床義歯の場合、残存歯にクラスプを用いることにより、義歯の支持、安定および維持を得ている。クラスプがこれら3要素を発現するためには、交合および咀嚼力に耐えうるための剛性および疲労強度、義歯の着脱時にアンダーカットを乗り越える際、永久変形を生じないための弾性エネルギーが必要とされている。したがって、これらの諸条件を満たしている材料は金属材料であり、口腔内環境では腐食の問題が避けて通れないことにより、耐食性に優れた非貴金属合金および貴金属合金がクラスプとして用いられている。しかしながら、金属材料をクラスプとして用いることは、金属アレルギーおよび審美性、さらにはコストなどの問題が生じている。これらの問題を解決するため、近年ではセラミックスやレジンとガラスファイバーの複合体などでクラスプを作製する研究が行われている。本研究では、上記問題点を踏まえ、ジルコニアを用いた既製クラスプの開発を試みている。本年度は、セラミックス繊維と歯科用高分子材料との複合体を用いてクラスプを作製するための検討を行った。クラスプがこれら3要素を発現するためには、咬合および咀嚼力に耐えうるための剛性および疲労強度、義歯の着脱時にアンダーカットを乗り越える際、永久変形を生じないための弾性エネルギーが必要とされている。したがって、これらの諸条件を満たしてる材料は金属材料であり、口腔内環境では腐食の問題が避けて通れないことより、耐食性の良い貴金属合金がクラスプとして用いられている。これらの問題を解決するため、近年ではセラミックスやレジンとガラスファイバーの複合体などでクラスプを作製する研究がなされている。本年度は、ジルコニアによるクラスプ作製に関するデザインおよび強度の評価を行った。通常、セラミックスは脆性材料であるため引張り応力に弱く、このことは一般的にクラスプに用いるには不利に働く。したがって、クラスプのデザインを考慮することにより、クラスプへの引張り応力を減少させることが可能であるかの検討を行った。また、歯科分野ではセラミックスを焼成することにより補綴物を作製しているが、本手法では補綴物の強度が低くなる。そこで、クラスプを作製する方法として、高密度焼結体ブロックからの切削加工もしくは高温高圧化での粉体焼結による作製を目指し、現在後者の手法による作製を試行している。本年度は、歯科用CAD/CAMを用いたジルコニアによるクラスプ作製の評価を行ったが、クラスプに求められる用件である、「義歯の着脱時にアンダーカットを乗り越える際、永久変形を生じないための弾性エネルギー」で問題がどうしても残ることが判明した。そこで、現在、セラミックス繊維を入手し、歯科用高分子材料との複合体として作製したクラスプの製作を行っている。歯科用CAD/CAMを用いたジルコニアによるクラスプ作製はデザインを工夫してもクラスプとして使用上の制限が多いことが判明したため、セラミックス繊維を入手し、歯科用高分子材料との複合体として作製したクラスプの製作への方向転換を図ることができた。

新規セラミックス繊維を入手し、歯科用高分子材料との複合体として作製したクラスプの製作および評価を行う予定である。今年度は、クラスプのデザインおよび作製法の評価を行うことができた。特にクラスプにかかる引張り応力を減少させることは、セラミックスをクラスプ材料として用いることへの可能性を示唆している。また、作製方法を高温高圧化での焼成で行うことにより、既製クラスプ開発への足がかりになると考えている。歯科用CAD/CAMを用いたジルコニアによるクラスプ作製が困難であったことから、新たな材料を探すために時間がかかり、また、新規セラミックス繊維は、歯科用CAD/CAMを用いたジルコニアによるクラスプ作製とは製造法が全く異なるため、新規評価を行うために次年度使用額が生じた。上記方法で作製したセラミックス製クラスプの機械的性質、特に、繰り返し疲労および靭性を評価することにより、クラスプのデザインや作製方法が適切か否か、もしくは部分床義歯に用る場合の義歯としてのデザイン構築や耐久年数の指標などのデータ収集が可能であると考えられる。新規セラミックス繊維ー歯科用高分子材料複合材料を用いた研究への、材料および設備投資を行う予定である。研究に供する測定用PCのサポートが来年度に切れるため、PCおよびソフトウェアの購入もしくはバージョンアップのため次年度使用額が生じた。測定用PCおよび必要なソフトウェアの購入およびバージョンアップを行う。
整形外科分野におけるCD-RAPの臨床応用

変形性関節症関節液中のCD-RAP値が関節リウマチ関節液と比べ高値を示すことが明らかとなった。また病期が進むほど逆にCD-RAP値が低値を示すことが明らかとなり、治療指針を決定する上でレントゲン、理学所見に加えてCD-RAP値がその評価に有用である可能性が示された。各種骨、軟部腫瘍患者におけるCD-RAPの血清中濃度をELISAにて解析した。骨肉腫、脊索腫において統計学的に有意に血中CD-RAP濃度が上昇しており、腫瘍マーカーとしての有用性が示唆された。CD-RAPの骨、軟部腫瘍組織における発現を骨肉腫、軟骨肉腫、脊索腫、悪性線維性組織球腫、滑膜肉腫、骨巨細胞腫などを対象にCD-RAPの蛋白発現、遺伝子発現を評価した。脊索腫、骨肉腫において血清中濃度結果と一致して、組織中での蛋白発現、遺伝子発現は増加しており、腫瘍自身が発現することで血清中の濃度が上昇している特異性が示された。半定量的RT-PCRにより、CD-RAP mRNA発現を解析したところ、骨肉腫間でも発現量が大きく異なることが明らかとなった。次にCD-RAPが腫瘍学的予後予測分子として有用であるかを調べるために、腫瘍学的予後とCD-RAPの血中濃度との関連を解析した。予後とCD-RAP値との間に有意差は認められなかった。しかし腫瘍のサイズとは有意に関連していた。CD-RAPの血清値と骨軟部腫瘍患者の予後との間に統計学的に有意な関係が見いだせなかったことから、他分子で予後を予測できる可能性を追究した。骨肉腫組織における転移と関連するタンパク分解酵素の発現と生命予後との関係を解析したところ、Membrane-type matrix metalloproteinase-1(MT1-MMP)の組織発現が生命予後を悪くすることが判明した。また、Matrix metalloproteinase-2(MMP-2)とMT1-MMPが一緒に局在す.ることで骨肉腫患者の予後を増悪させることも明らかとなった。以上より、骨肉腫の生検組織に対する免疫組織染色によりMT1-MMP、MMP-2の局在、染色性を評価することにで、より強力な治療を必要とする患者の抽出が可能となると予測される。骨軟部腫瘍におけるCD-RAPの意義まず各種骨、軟部腫瘍患者におけるCD-RAPの血清中濃度をELISAにて解析した。この結果を裏付けるためにCD-RAPの骨、軟部腫瘍組織における発現を生検組織、手術摘出標本にて解析した。骨肉腫、軟骨肉腫、脊索腫、悪性線維性組織球腫、滑膜肉腫、骨巨細胞腫などを対象に抗CD-RAP抗体を使用して免疫組織染色で蛋白発現を、抽出したtotal RNAをもとにCD-RAPに特異的な抗体を使用してRT-PCR法にて遺伝子発現を評価した。

次にCD-RAPが腫瘍学的予後予測分子として有用であるかを調べるために、腫瘍学的予後とCD-RAPの血中濃度との関連を解析した。個々の腫瘍数に限りがあるため、予後とCD-RAP値との間に有意差は認められなかった。しかし腫瘍のサイズとは有意に関連していた。年齢とCD-RAP値との関連を解析するために、骨肉腫患者を年齢で分けたところ、若年発症、成人発症ともに正常人よりは濃度が上昇していたが、若年者のほうがより高値を示した。変形性関節症におけるCD-RAPの意義変形性関節症関節液中のCD-RAP値が関節リウマチ関節液と比べ高値を示すことが明らかとなった。また病期が進むほど逆にCD-RAP値が低値を示すことが明らかとなり、治療指針を決定する上でレントゲン、理学所見に加えてCD-RAP値がその評価に有用である可能性が示された。骨、軟部腫瘍患者におけるCD-RAPの血清中濃度をELISAにて解析した。骨肉腫、脊索腫において統計学的に有意に血中CD-RAP濃度が上昇しており、腫瘍マーカーとしての有用性が示唆された。この結果を裏付けるためにCD-RAPの骨、軟部腫瘍組織における発現を生検組織、手術摘出標本にて解析した。抗CD-RAP抗体を使用して免疫組織染色で蛋白発現を、抽出したtotal RNAをもとにCD-RAPに特異的な抗体を使用してRT-PCR法にて遺伝子発現を評価した。脊索腫、骨肉腫において血清中濃度結果と一致して、組織中での蛋白発現、遺伝子発現は増加しており、腫瘍自身が発現することで血清中の濃度が上昇している特異性が示された。CD-RAPの血清値と骨軟部腫瘍患者の予後との間に統計学的に有意な関係が見いだせなかったことから、他分子で予後を予測できる可能性を追究した。整形外科の中で特に治療に難渋する悪性骨腫瘍である骨肉腫組織における転移と関連するタンパク分解酵素の発現と生命予後との関係を解析したところ、Membrane-type matrix metalloproteinase-1(MT1-MMP)の組織発現が生命予後を悪くすることが判明した。また、Matrix metalloproteinase-2(MMP-2)とMT1-MMPが一緒に局在することで骨肉腫患者の予後を増悪させることも明らかとなった。以上より、骨肉腫の生検組織に対する免疫組織染色によりMT1-MMP、MMP-2の局在、染色性を評価することにで、より強力な治療を必要とする患者の抽出が可能となると予測される。
植物の二つのリン獲得機構 : 菌根とクラスター根のコスト・ベネフィット比較

リンは植物の成長に必須な重要な元素である。地中海地方原産のマメ科植物シロバナルピナス(以下、シロバナ)とホソバルピナス(以下、ホソバ)は、どちらもリンが非常に少ない土壌で生育できる。シロバナは、リンが乏しい土壌に適応した植物種に特徴的な短い側根がボトルブラシ状に密集するクラスター根を作る。クラスター根の機能は,有機酸(例えばクエン酸)などを根圏に大量に分泌し,土壌粒子と結合している難溶性リン酸を可溶化して植物に利用可能にすることである。一方、ホソバは、クラスター根を作らない。本研究では、シロバナとホソバの成長速度、根の呼吸速度、根の構成コストを測定し、2種のルピナスの低リン酸環境に対する応答の違いを明らかにすることを目的とした。材料には、2段階のリン酸条件下で21日間水耕栽培したシロバナとホソバを用いた。低リン酸条件(以下、低P)において、シロバナでは根の乾燥重量の約19%がクラスター根であった。低Pのホソバは、長い側根をもつ太い根を作り、個体重量に対する根重量の割合を増加させた。クラスター根を含むシロバナの根系では、ホソバの根に比べ、重量あたりの呼吸速度と構成コストが高かった。さらに、シロバナの根系の中ではクラスター根の部分が特に構成コストが高かった。しかし、個体の相対成長速度は、ホソバの方がシロバナより大きかった。本研究から、低リン酸環境において、シロバナはコストの高いクラスター根を作ることにより効率よくリン酸を獲得するのに対し、ホソバは低コストの根を大量に作ることによりリン酸の吸収量を増やすことが明らかになった。低Pでシロバナの相対成長速度が低かったのは、本研究では難溶性のリン酸ではなく可溶性のリン酸のみを水耕栽培で植物に与えたために、有機酸を根圏に分泌してもリン酸の吸収できる効率が変わらなかったためと考えられる。リンは植物にとって重要な栄養塩である。リン酸吸収効率を高めるために、約82%の陸上植物の種が菌根を作るのに対し、少数の種はクラスター根を形成する。クラスター根はリン酸が極端に少ない環境では有効だが、それ以外の環境では、形成や維持にかかるコストが高いため、不利になる可能性がある。本年度は、クラスター根の形成と維持にかかるコストの定量をめざし、まず異なるリン酸条件で2種のルピナスを育て成長と根や葉の性質を調べた。シロバナルピナスLupinus albus(以下、シロバナ)はクラスター根を作るが、ホソバルピナスL.angustifolius(以下、ホソバ)は作らない。主な成果は以下の通りである。(1)根への物質分配とクラスター根形成:シロバナもホソバも、高リン酸条件(High phosphate,HP)に比べ、低リン酸条件(Low phosphate,LP)で根への物質分配が増加した。LPでもHPでも、シロバナの根への分配はホソバより多かった。LPのシロバナでは、多くのクラスター根が形成された。(2)葉の性質と個体の成長:シロバナは、LPで葉のクロロフィル量が減少した。ホソバのクロロフィル量は、HPでもLPでもシロバナより多かった。ホソバの相対成長速度は、HPでもLPでもシロバナより大きかった。以上から、シロバナは、成長や葉の光合成に関係する性質より、根のリン酸吸収を高める方を優先させている可能性が高いことが明らかになった。(3)リン酸量:HPとLPのシロバナ、ホソバの葉のリン酸量を測ったが、LPでは検出限界以下のサンプルがあった。リンは、植物内でリン酸だけでなく、様々な化合物(核酸、リン脂質、糖リン酸など)として存在する。(3)の結果をふまえ、本研究では、全リン量を測定する必要があると考えた。そのため、湿式分解装置を購入し、現在、全リン量測定のプロトコルを作成している。リンは植物にとって重要な元素である。しかし多くの土壌中のリン濃度は低く、野外では植物は恒常的にリン欠乏状態にある。多くの植物は、菌根やクラスター根というリン吸収効率を高める機構のどちらかを持っている。多くの陸上植物が菌根を作るのに対し、クラスター根形成する種は少ない。したがって、クラスター根はリンが極端に少ない環境では有効だが、それ以外では形成や維持にかかるコストが高いため不利になる可能性がある。現在までに、この可能性を検証した研究はほとんどない。マメ科シロバナルピナス(以下、シロバナ)はクラスター根を作るが、ホソバルピナス(以下、ホソバ)はクラスター根を作らない。本研究の目的は、シロバナとホソバの低リン環境に対する応答の違いと、クラスター根形成によってシロバナが得るベネフィットを明らかにすることである。2種を2段階のリン条件下で32日間水耕栽培し、成長と根の呼吸速度、葉と根のリン濃度を調べた。低リン条件(以下、低P)のシロバナでは、根の乾燥重量の約20%がクラスター根であった。低Pでは、シロバナもホソバも、個体重が高リン条件(以下、高P)に比べ減少した。低Pでも高Pでも、根の呼吸速度(重量あたり)はシロバナとホソバで差がなかった。一方、シアン耐性呼吸は、成熟したクラスター根で高く、ホソバの根で低かった。

低Pのシロバナの個体あたりのリン量は、低Pのホソバの約1.5倍だった。重量あたりの根およびシュートのリン濃度はシロバナとホソバでほぼ同じだったが、シロバナのクラスター根のリン濃度は高かった。以上から、シロバナとホソバは低リン環境に対する応答が大きく異なることが明らかになった。シロバナはクラスター根を作ることにより積極的にリンを多く獲得し、低リン環境での速い成長を実現していることが示唆された。それに対し、ホソバは低リン環境で吸収するリン量が少なく、成長が遅かった。リンは植物の成長に必須な重要な元素である。地中海地方原産のマメ科植物シロバナルピナス(以下、シロバナ)とホソバルピナス(以下、ホソバ)は、どちらもリンが非常に少ない土壌で生育できる。シロバナは、リンが乏しい土壌に適応した植物種に特徴的な短い側根がボトルブラシ状に密集するクラスター根を作る。クラスター根の機能は,有機酸(例えばクエン酸)などを根圏に大量に分泌し,土壌粒子と結合している難溶性リン酸を可溶化して植物に利用可能にすることである。一方、ホソバは、クラスター根を作らない。本研究では、シロバナとホソバの成長速度、根の呼吸速度、根の構成コストを測定し、2種のルピナスの低リン酸環境に対する応答の違いを明らかにすることを目的とした。材料には、2段階のリン酸条件下で21日間水耕栽培したシロバナとホソバを用いた。低リン酸条件(以下、低P)において、シロバナでは根の乾燥重量の約19%がクラスター根であった。低Pのホソバは、長い側根をもつ太い根を作り、個体重量に対する根重量の割合を増加させた。クラスター根を含むシロバナの根系では、ホソバの根に比べ、重量あたりの呼吸速度と構成コストが高かった。さらに、シロバナの根系の中ではクラスター根の部分が特に構成コストが高かった。しかし、個体の相対成長速度は、ホソバの方がシロバナより大きかった。本研究から、低リン酸環境において、シロバナはコストの高いクラスター根を作ることにより効率よくリン酸を獲得するのに対し、ホソバは低コストの根を大量に作ることによりリン酸の吸収量を増やすことが明らかになった。低Pでシロバナの相対成長速度が低かったのは、本研究では難溶性のリン酸ではなく可溶性のリン酸のみを水耕栽培で植物に与えたために、有機酸を根圏に分泌してもリン酸の吸収できる効率が変わらなかったためと考えられる。