hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メタボロミクスを用いた糖代謝の新規制御機構の解明

前年度の研究結果より、脂質代謝制御に重要なPPARαを活性化させた際の代謝物変動について網羅的解析(メタボロミクス解析)を行った結果、リゾホスファチジルコリン(Lysophosphatidylcholine, LPC)が、PPARα活性化により血中、肝臓中で増加することを見出した。そこで、本年度は、PPARαアンタゴニストを用いた実験及びsiRNAを用いたLPC合成酵素発現抑制実験を行い、肝臓中LPCの生合成経路及び機能解析を行った。また、脂肪細胞における炎症条件下でのLPC刺激による糖取り込み作用の解析を行った。肝臓に関する検討では、PPARαのアンタゴニストをマウス肝臓初代培養細胞に添加する実験を行い、培養細胞中のLPC合成酵素(ptag7)の発現量が減少するのと同時に、培養上清中のLPC量も減少することを見出した。また、Pla_2g7の発現量をsiRNA処理にて抑制したところ、培養上清中のLPC量が減少することを新たに見出した。これらのことから、PPARαの活性化及びPla_2g7の発現はLPCの生成に重要な役割を担っていることが示された。さらに、マウス肝臓初代培養細胞系においてLPC添加実験を行った結果、PPARα標的遺伝子発現量が増加することを見出した。以上の結果より、PPARα活性化により誘導されたLPCはポジティブフィードバック的に再びPPARαを活性化させる作用があることが示唆された。脂肪細胞に関する検討では、マクロファージ培養上清あるいは腫瘍壊死因子-α(TNF-α)を添加することでインスリン抵抗性を生じさせた培養脂肪細胞を用いて、LPCが有する糖取込作用について検討を行った。その結果・マクロファージ培養上清あるいは腫瘍壊死因子-α(TNF-α)添加で生じたインスリン抵抗性はLPC添加により一部回復することを見出した。本実験結果から、LPCはインスリン抵抗性によって低下した糖取込作用を一部回復させる能力を有することが示唆された。本年度の研究結果より、肝臓においてPPARα活性化及びPla_2g7が関与するLPC生成のメカニズムが解明されるのと同時に、脂肪細胞においてLPCが糖代謝異常の改善に寄与することが示唆された。(抄録なし)本研究では、脂質代謝制御に重要なペルオキシソーム増殖剤応答性受容体α(PPARα)を活性化させたマウス血中メタボローム解析により見出され、血糖値上昇抑制効果に重要な代謝物と考えられるリゾリン脂質に着目し、リゾリン脂質の生合成制御及びリゾリン脂質の糖取り込み作用による糖代謝改善のメカニズム解明を目的とした。まず、リゾリン脂質定量系の構築を、液体クロマトグラフィー・マススペクトロメトリー(LC-MS)を用いて分析条件検討を行い、高感度な定量系を確立することに成功した。PPARαは主に肝臓に発現しているため、肝臓が血中のリゾリン脂質の主たる供給源と考えられる。そこで、マウス肝臓初代培養細胞にPPARα活性化剤を添加し、培地中に放出されるリゾリン脂質を先に示したLC-MSを用いた方法で定量した。その結果、活性化剤の添加濃度依存的に細胞から放出されるリゾリン脂質量が増加することを見出した。また、リゾリン脂質を合成する酵素であるボスホリパーゼAについても、活性化剤添加により発現量が有意に増加することを見出した。次に、上記で検討した作用機序が動物個体レベルでも機能していることを明らかにするため、PPARα活性化剤を投与したマウスを用いて実験を行った。活性化剤投与によるリゾリン脂質の増加量が肝臓及び血中で同程度であることを見出した。また、肝臓でのボスホリパーゼAの発現量は活性化剤投与群マウスにおいて顕著に増加していることを見出した。さらに、肥満状態が悪化するに従い、血中リゾリン脂質濃度が低下し、両者の間には負の相関があることを見出した。以上の知見から、リゾリン脂質の主要供給源は肝臓であり、血中リゾリン脂質は血糖値の上昇抑制に重要な因子であることが示唆された。さらに、インスリン抵抗性が生じた脂肪細胞にリゾリン脂質を添加することで糖取り込み能が回復する予備実験結果を得ている。この現象について現在詳細を検討中である。

以上の結果より、PPARα活性化により誘導されたLPCはポジティブフィードバック的に再びPPARαを活性化させる作用があることが示唆された。脂肪細胞に関する検討では、マクロファージ培養上清あるいは腫瘍壊死因子-α(TNF-α)を添加することでインスリン抵抗性を生じさせた培養脂肪細胞を用いて、LPCが有する糖取込作用について検討を行った。その結果・マクロファージ培養上清あるいは腫瘍壊死因子-α(TNF-α)添加で生じたインスリン抵抗性はLPC添加により一部回復することを見出した。本実験結果から、LPCはインスリン抵抗性によって低下した糖取込作用を一部回復させる能力を有することが示唆された。本年度の研究結果より、肝臓においてPPARα活性化及びPla_2g7が関与するLPC生成のメカニズムが解明されるのと同時に、脂肪細胞においてLPCが糖代謝異常の改善に寄与することが示唆された。本年度の研究実施計画に挙げた「リゾリン脂質の検出・定量系の確立」、「培養細胞系における検討」及び「肥満糖尿病モデルマウスに対するPPARαリガンド投与実験」の全ての項目において、おおむね当初の予定通りに実験が進行し、各項目において要となる実験結果を既に本年度中に得ることができた。今後は、リゾリン脂質の供給源と考えられる肝臓及び作用組織である脂肪組織双方においてリゾリン脂質の生合成又は作用メカニズムを詳細に検討する。具体的には、肝臓においては、PPARαノックアウトマウスやボスホリパーゼAノックダウンマウス等を用いた実験を行い、リゾリン脂質の合成にはこれらの因子が重要であることを示す。また、脂肪組織においては、インスリン抵抗性を生じた状態でリゾリン脂質を添加することで糖取り込み能が回復する現象の詳細なメカニズムについて解明する。(抄録なし)
教育費負担と進路選択における学生支援の在り方に関する調査研究

本研究は高等教育の費用負担と学生に対する経済的支援について、米英仏中韓と日本との国際比較により、日本の現状と問題点を明らかにした。英仏など公財政が逼迫している国でも給付型の支援が手厚く行われている。また、中国や韓国でも近年公的支援を大幅に拡充している。これらに比較して、日本の公的支援の乏しさが顕著である。授業料減免は、多くの大学で実施されているものの、国立と公立と私立大学で公的な支援制度が異なる。また、専門学校では2つの道県を除いて公的な授業料減免制度はない。さらに給付型奨学金は2017年度に初めて創設された。また、特にアメリカでは支援の高等教育機会や休学・中退防止に対する効果の検証研究や情報ギャップの研究が多数なされているが日本での研究は進んでいない。また、学生生活調査やその他の調査統計の分析を実施し、とくに新たに実施した全国高校調査から、経済的な支援のみならず、進学に要する費用や支援に関する生徒や保護者の情報の認知度と、それに大きな影響を与える学校等の進路指導やガイダンスなどの実態を明らかにした。高校の奨学金担当者あるいは最も詳しい方を回答者としたにもかかわらず、日本学生支援機構奨学金制度がわかりにくく、保護者の理解も進んでいない。また、高校生活科の教科書の分析からも、情報提供が十分なされていないことが示された。今後、さらに学生支援制度が拡充することになれば、情報ギャップの問題はより深刻化することが懸念される。こうした状況に対して、今後の支援、さらに、学生や保護者への情報提供のあり方について、所得連動型奨学金返還制度の改善など具体的な政策的提言を行った。さらに、これらの研究活動を通じて得た知見を元に、米中韓の研究者と国内の研究者との学術交流を推進するため、国際ワークショップを開催するとともに、その成果をワーキングペーパーとして刊行した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度は、今後の調査研究の準備段階として、学生への経済的支援のあり方について、広く国内外の先行研究や改革動向資料を収集分析した。とくに、所得連動型学資ローンと情報ギャップについて、各国および日本の先行研究を収集、整理し、研究会で検討した。2017年度から導入が予定されている日本学生支援機構第1種奨学金の新所得連動型奨学金返還制度は、従来の定額返還型に比べ、格段に複雑性を増している上に、定額型と新所得連動型の選択制になるため、高校・大学関係者や高校生・大学生・その保護者等に周知がきわめて重要になる。しかし、こうした奨学金や学資ローンについて、情報を十分持たないために、学生への経済的支援が有効に効果をあげないことについては、アメリカ・イギリス・中国などで先行研究がなされており、それらを中心に検討した。その結果、日本でも大学進学以前に生徒や保護者に対するガイダンスや学生相談などを早急に充実させる必要があることが示された。また、経済的理由による大学生の休学や中途退学(除籍)などについて、文部科学省先導的大学改革推進委託事業と連携して、大学データを中心に分析するとともに、大学の訪問調査を実施した(一部は文部科学省先導的大学改革推進委託事業による)。その結果、中退や除籍について、大学によって規定が異なることや、家計急変者に対する経済的支援に関して、公的支援が十分でないことなど、課題が明らかにされた。日本学生支援機構と東京大学大学総合教育研究センター共催で2015年3月9日10日に国際シンポジウム「高等教育の費用負担と学生支援ー日本への示唆」を国際交流館と東京大学において実施した。その成果に加え、参加者から英語論文を新たに寄稿していただき、大学総合教育研究センターWorking PaperNo. 9として刊行した。学生への経済的支援や情報ギャップに関する先行研究や大学改革動向については、内外の資料を収集分析することができたが、科研費交付額の申請額に対する大幅な削減のため、計画していた海外実地調査については本年度は他の連携研究者の協力によって、実施することとした。また、既存調査統計の再分析に関しては、日本学生支援機構・国立教育政策研究所「学生生活調査」や平成27年度文部科学省先導的大学改革推進委託事業「経済的理由による学生等の中途退学の状況に関する実態把握・分析等及び学生等に対する経済的支援の在り方に関する調査研究」による全国大学アンケート調査や大学訪問調査などのデータを分析した。こうした調査データの分析から、情報ギャップに対する対応が不十分であることが明らかにされた。しかし、こうした調査データやその他の既存の調査データの利用は次第に制約を受けるようになっており、今後どのように利用できるか明らかでない。また、他の予定していた調査データの一部は利用することができなかった。教育費の負担については、既存資料の分析から、機関補助と個人補助の現在の公的負担の規模を推計するとともに、この問題を今後検証する基本的な枠組みを構築した。また、所得連動型奨学金の回収状況について,シミュレーションを行い,日本高等教育学会等で報告した。これらの作業により、次年度以降の中学校・高等学校の機関調査、高等学校の教員へのアンケート調査などの設計に関する基礎的な知見を得ることができた。前年度に引き続き、広く学生支援と情報ギャップと教育費負担に関する国内外の現状とりわけ、所得連動型学資ローンと情報ギャップについて、各国および日本の先行研究や資料を収集、整理し、検討した。

2017年度から導入される日本学生支援機構第1種奨学金の新所得連動型奨学金返還制度は、従来の定額返還型に比べ、格段に複雑性を増している上に、従来の定額型と新所得連動型の選択制になるため、高校・大学関係者や高校生・大学生・その保護者等に周知がきわめて重要になる。しかし、こうした奨学金や学資ローンについて、十分な情報を持たないために、学生への経済的支援が効果をあげないことは、アメリカ・イギリス・中国などで先行研究がなされており、それらを中心に、新制度の設計に資する知見を得るための検討をした。また、その結果、日本でも高等教育機関への進学以前に生徒や保護者に対するガイダンスや学生相談などを早急に充実させる必要性が示された。また、2017年度に創設される給付型奨学金の受給対象者は、とくに厳しい状況にある家庭の子どもが想定されている。このため、平成28年度文部科学省先導的大学改革推進委託事業「家庭の経済状況・社会状況に関する実態把握・分析及び学生等への経済的支援の在り方に関する調査研究」と連携して、ハローワーク、高校、関連NPOなどに訪問調査を行い、これに基づき高卒者保護者調査を実施し、情報ギャップと教育費負担の実態の把握に努めた。とくに、高校訪問調査から、生徒への学生支援のための情報提供ができにくいことなどが明らかになった。これらの知見に基づき、全国高校調査を実施した。全国国公私立高校5,123校から半数を無作為抽出し、1,245校から回答を得た(回収率57.6%)。回答は、「奨学金の担当者あるいは奨学金に最も詳しくご存じの方」に依頼した。このデータの入力、集計作業を行い、分析を進めた。学生への経済的支援や情報ギャップに関する先行研究や大学改革動向については、内外の資料を収集分析することができた。計画していた海外実地調査については、本年度は他の事業及び連携研究者の協力によって、イギリス・フランス・中国・韓国について、実施した調査の結果を基に検討を進めた。また、既存調査統計の再分析に関しては、日本学生支援機構・国立教育政策研究所「学生生活調査」や平成27年度文部科学省先導的大学改革推進委託事業「経済的理由による学生等の中途退学の状況に関する実態把握・分析等及び学生等に対する経済的支援の在り方に関する調査研究」による全国大学アンケート調査や大学訪問調査などのデータ及び平成28年度文部科学省先導的大学改革推進委託事業「家庭の経済状況・社会状況に関する実態把握・分析及び学生等への経済的支援の在り方に関する調査研究」のデータを分析した。こうした調査データの分析から、情報ギャップに対する高校や大学さらに政策の対応が不十分であり、情報提供の体制の構築が急務であることが明らかにされた。とくに、保護者の離死別・リストラなどの家計急変に対して支援が不十分であり、早急な対応が求められる。教育費の負担については、既存資料および高卒者保護者調査データを用いて、現在の家庭の負担状況について、所得階層別の推計を行った。低所得層ほど、ローンの返済が不安のために奨学金を申請しないことや情報不足であることが明らかにされた。また、機関補助と個人補助の現在の公的負担の規模を推計するとともに、この問題を今後検証する基本的な枠組みを構築した。
π共役系配位子錯体の積層構造制御により構築される磁性導電体の研究

13年度の成果は以下の通りである。・フタロシアニン(Pc)系:軸配位子を導入した一次元導電体であるTPP[Fe^<III>(Pc)(CN)_2]_2の巨大な負の磁気抵抗が見いだされ、その大きな異方性と、磁化率の異方性との相関から、特異なπ-d相互作用が働いていることが示唆されていたが、その起源はまだ明確になっていなかった。部分酸化塩のESR信号は検知することができなかったが、単純塩及びそのCo(III)との固溶体を用いることで、Fe(III)の信号の検知に成功し、そのg因子が非常に大きな異方性を持つことが初めて明らかになった。従って、磁気モーメントの大きな方向に外部磁場が印加されたとき、磁気モーメントの整列が顕著になり、伝導電子のスピン散乱が押さえられ、負の磁気抵抗が現れると解釈できる。この研究と平行して、π電子系の拡張についても検討し、ナフタロシアニン(Nc)系を取り上げた。異性体の分離が必要な1,2-Ncについては、単離法を開発し、軸配位子をもつCo(III)錯体の部分酸化塩の開発に成功した。また、2,3-Ncについては導電性の中性ラジカル結晶を得、その電気伝導度の圧力依存性を調べた。両系ともクーロン反発効果が物性に大きく影響することが明らかとなった。・Ni(dmit)_2及びET系:スピンラダー構造となる新たなNi(dmit)_2塩を見いだした。また、この系へのドーピングの可能性を調べるために水素結合型カチオンとの塩を合成し、カチオンがある構造で配列したときプロトン欠陥が生じ、電気伝導度が著しく向上することが明らかとなった。また、ET系に局在磁気モーメントを導入した新規導電性結晶を作成し、その電気物性が圧力により非常に敏感に変化することを明らかにした。周期的に配置した磁気モーメントを含む導電体として、中心金属がFe^<III>で、軸配位子としてCN基をもつフタロシアニン化合物の一次元部分酸化導電体、TPP[Fe(Pc)(CN)_2]_2を作成した(TPP=tetraphenylphosphonium)。結晶構造は非磁性のCo^<III>の化合物と同形で、反射スペクトルや熱電能から求められるバンド幅も等しい。しかし、伝導度の温度依存性は全く異なり、Coの場合緩やかな半導体的挙動であるのに対し、Fe化合物では特に低温では急速な絶縁化が起こる。同様に磁化率の挙動も全く異なり、Coの場合温度依存の無いPauli常磁性であるのに対して、Fe化合物では局在スピンと伝導電子のスピンが全てCurie的な振舞をする。さらに、20K付近に磁化率の極大が現われ、フタロシアニンのπ電子系を介在したd-π相互作用による反強磁性的な相互作用が働いていることが示された。磁化率の異方性や磁気抵抗の測定を現在進めている。上記の研究とは独立に、伝導電子源となるπラジカルを磁性源とした、Ni(dmit)_2を構成分子とするスピンラダーの構築も行なった。Ni(dmit)_2をニトロニルニトロキシドラジカルのピリジウム誘導体と組み合わせたとき、スピンラダー構造が形成されることを見い出したが、非磁性アニオンであるAu(dmit)_2と組み合わせると、一本鎖の構造にしかならないことが分かった。ラジカルであるNi(dmit)_2では分子面を重ねた方向でのπ電子系の重なり積分が大きく、この寄与が梯子型構造の形成を促進することが明らかとなった。周期的に配置した磁気モーメントを含む導電体の作成として、中心金属がFe^<III>で、軸配位子としてCN基をもつフタロシアニン化合物と種々のカチオンとの組み合わせについて検討した。その結果、既に得られているTPP(=tetrphenylphosphonium)塩に加え、PTMA(=phenyltrimethylammonium)や有機ドナーPXX(=6,12-dioxaanthanthrene)をカチオン成分とする部分酸化塩結晶が得られた。これらの結晶構造は全て中心金属がCo^<III>も得られ、またそれらはFe^<III>塩と同形である。高温部の熱電能の温度変化もまた、Co^<III>塩とFe^<III>塩で共通で、フタロシアニンπ電子系から成るバンド構造が等しいことを反映している。一方、伝導度の温度変化は中心金属によって大きく異なる。非磁性のCo^<III>の場合、高温部で金属的な挙動が見られ、温度低下で緩やかな半導体的な挙動となるが、磁気モーメントを持つFe^<III>の場合、低温部でさらに急激な比抵抗の増大が必ず起こる。この低温部で起こるFe^<III>塩の特徴的な伝導キャリアの散乱は外部磁場によって押さえられることを見い出し、これが巨大な負の磁気抵抗として観測されることを発表した。電子系が一次元性である物質の負の磁気抵抗は非常にめずらしいものである。また、Fe^<III>塩の磁化率は大きな異方性を示し、この異方性に対応する形で負の磁気抵抗が現れることから、Fe^<III>塩が新規π-d系物質であることが明らかとなった。この負の磁気抵抗の機構については、まだ不明な点が多く、角度依存性等の実験によってさらに詳細について調べる予定である。上記の研究とは独立に、πラジカルを磁性源とするNi(dmit)_

2塩の構造・物性研究を行い、新たにスピンラダー構造をもつ塩や、二量体-スピンラダー転移を示す塩が見い出された。さらにスピンラダーへのドーピングの可能性を水素結合系カチオンを用いて調べている。13年度の成果は以下の通りである。・フタロシアニン(Pc)系:軸配位子を導入した一次元導電体であるTPP[Fe^<III>(Pc)(CN)_2]_2の巨大な負の磁気抵抗が見いだされ、その大きな異方性と、磁化率の異方性との相関から、特異なπ-d相互作用が働いていることが示唆されていたが、その起源はまだ明確になっていなかった。部分酸化塩のESR信号は検知することができなかったが、単純塩及びそのCo(III)との固溶体を用いることで、Fe(III)の信号の検知に成功し、そのg因子が非常に大きな異方性を持つことが初めて明らかになった。従って、磁気モーメントの大きな方向に外部磁場が印加されたとき、磁気モーメントの整列が顕著になり、伝導電子のスピン散乱が押さえられ、負の磁気抵抗が現れると解釈できる。この研究と平行して、π電子系の拡張についても検討し、ナフタロシアニン(Nc)系を取り上げた。異性体の分離が必要な1,2-Ncについては、単離法を開発し、軸配位子をもつCo(III)錯体の部分酸化塩の開発に成功した。また、2,3-Ncについては導電性の中性ラジカル結晶を得、その電気伝導度の圧力依存性を調べた。両系ともクーロン反発効果が物性に大きく影響することが明らかとなった。・Ni(dmit)_2及びET系:スピンラダー構造となる新たなNi(dmit)_2塩を見いだした。また、この系へのドーピングの可能性を調べるために水素結合型カチオンとの塩を合成し、カチオンがある構造で配列したときプロトン欠陥が生じ、電気伝導度が著しく向上することが明らかとなった。また、ET系に局在磁気モーメントを導入した新規導電性結晶を作成し、その電気物性が圧力により非常に敏感に変化することを明らかにした。
二重ゲートを有するシリコン超微細構造デバイスの作製とその量子輸送現象に関する研究

半導体超LSIデバイスの微細化は,その高集積化にともない急ピッチで進んでおり,近い将来,量子効果や単一電子現象などの特異な現象がSiデバイスでも起こることが期待されている.本研究は,将来のLSIへの応用を目指してSiの超微細構造デバイスを作製しその量子輸送現象の基礎研究を行うことを目的としている.まず,Siの微細加工に関しては,リソグラフィに依らず制御性の良いSi量子細線作製プロセスの開発に成功した.本プロセスでは,Si結晶の面方位に依存する異方性エッチングと選択酸化をSOI基板に適用し,10nm以下の線幅を達成した.線幅は,SOI基板のSi膜厚のみに依存しリソグラフィに依存しない.また,結晶の面方位を出すことで,極めて均一に細線を形成できる.次に,上記プロセス等を用いて二重ゲートMOSFET及び量子細線MOSFETの作製を行った.チャネル幅は10nm以下,チャネル長は約100nmである.ドレイン電流のゲート電圧依存性を測定したところ,77Kで大きな振動が観測され,この振動は室温でも観測された.種々の測定から,この振動は単一電子現象に起因するクーロンブロッケード振動であるとの結論を得た.また,さらに低温では,振動が複数の鋭いピークに分裂することから,チャネルが複数の量子ドットに分裂していることを明らかにした.以上のように,本研究ではSiデバイスにおいて明瞭な単一電子現象の観測に成功し,将来の単一電子現象のLSIデバイスへの応用に関して重要な指針を得た.半導体超LSIデバイスの微細化は,その高集積化にともない急ピッチで進んでおり,近い将来,量子効果や単一電子現象などの特異な現象がSiデバイスでも起こることが期待されている.本研究は,将来のLSIへの応用を目指してSiの超微細構造デバイスを作製しその量子輸送現象の基礎研究を行うことを目的としている.まず,Siの微細加工に関しては,リソグラフィに依らず制御性の良いSi量子細線作製プロセスの開発に成功した.本プロセスでは,Si結晶の面方位に依存する異方性エッチングと選択酸化をSOI基板に適用し,10nm以下の線幅を達成した.線幅は,SOI基板のSi膜厚のみに依存しリソグラフィに依存しない.また,結晶の面方位を出すことで,極めて均一に細線を形成できる.次に,上記プロセス等を用いて二重ゲートMOSFET及び量子細線MOSFETの作製を行った.チャネル幅は10nm以下,チャネル長は約100nmである.ドレイン電流のゲート電圧依存性を測定したところ,77Kで大きな振動が観測され,この振動は室温でも観測された.種々の測定から,この振動は単一電子現象に起因するクーロンブロッケード振動であるとの結論を得た.また,さらに低温では,振動が複数の鋭いピークに分裂することから,チャネルが複数の量子ドットに分裂していることを明らかにした.以上のように,本研究ではSiデバイスにおいて明瞭な単一電子現象の観測に成功し,将来の単一電子現象のLSIデバイスへの応用に関して重要な指針を得た.
極短パルスレーザーによる生体分子認識イメージング法の開発と組織診断への応用

複雑系の中から所定の生体分子を非侵襲・非染色、生きたまま、かつリアルタイムで認識し、その形態・高次構造および変化をイメージングする技術の開発を目的としている。そこで我々は、高速レーザー誘起で現れる生体組織のフォトニクス現象を総合し、ミクロレベルでの細胞・組織の診断に利用することを試みた。具体的にはナノ秒蛍光と第二高調波光(SHG光)および非線形ラマン分光法に着目した。この中でフェムト秒レーザー光によってSHG光がコラーゲンから特異的に発生することに注目し、in situでコラーゲン分子の配向分布画像を観測できる顕微鏡システムを開発した。この成果の概要を記すと次のようになる。(1)フェムト秒レーザー光(波長810nm)をコラーゲン組織に照射し、波長405nmのSHG光を発生させた。(2)偏光レーザービームで誘起されたSHG光を検光子を通じて検出することで、線維配向の方位分布を知ることができた。(3)奥行き方向20μmの分解を持つ共焦点光学系顕微鏡システムを構築し、コラーゲン配向の3次元断層イメージング取得に成功した。(4)この計測システムを用いて、ヒト海綿骨および経皮測定による真皮のコラーゲン配向計測を試み、各組織のコラーゲン分子の配向方位マップ取得に成功した。次にナノ秒蛍光寿命分布画像取得システムを試作した。ここで得られた結果から、SHGと蛍光の情報を合わせて生体診断に寄与できるとの確証を得た。さらに非線形ラマン分光画像においては赤血球の周辺に存在するヒアルロン酸の分布像取得に成功した。また、フェムト秒レーザーを血糖値計測へ応用する試みに着手し、基本手法を論文として報告した。そこで我々は、フェムト秒レーザーなどの極短パルス光に誘起されるフォトニクス現象を統合し、ミクロレベルでの細胞・組織診断へ導入するための研究を進めた。具体的には高速レーザー誘起で現れる生体組織のナノ秒蛍光と第二高調波光(SHG光)および非線形ラマン分光法に着目した。今年度の成果は主にSHG光関係で得ており、その結果を論文にまとめ報告した(別記リスト参照)。(2)偏光レーザービームで誘起されたSHG光を検光子を通じて検出することで、繊維配向を知ることが出来た。(3)この手法で照射スポット径を10ミクロンにし、皮膚真皮のコラーゲン配向のマッピングを行った。(4)配向パラメター(PA)を定義し、距骨の骨梁にあるコラーゲン繊維配向のPA分布像を得た。(5)経皮測定の評価のため、奥行き方向の分解を求めた。そのために繊維方向が空間的に直交するモデルとして、アキレス腱を2枚重ねにしたものを用いた。その結果、奥行き方向20μmの分解を持つことがわかった。(6)組織のホルマリン固定や乾燥がSHG計測に与える影響を調査した。その結果、固定はSHG信号に影響しないこと、また乾燥によって信号強度は低下するが、PA値には関与しないことが明らかになった。

そこで我々は、高速レーザー誘起で現れる生体組織のナノ秒蛍光と第二高調波光(SHG光)および非線形ラマン分光法に着目した。この中でフェムト秒レーザー光によってSHG光がコラーゲンから特異的に発生することに着目し、in situでコラーゲン分子の配向分布画像を観測できる顕微鏡システムを開発した。この成果の概要を記すと次のようになる。(1)フェムト秒レーザー光(波長810nm)をコラーゲン組織に照射し、波長405nmのSHG光を発生させた。さらに偏光レーザービームで誘起されたSHG光を検光子を通じて検出することで、線維配向の方位分布を知ることが出来た。(2)奥行き方向20μmの分解を持つ共焦点光学系顕微鏡システムを構築し、コラーゲン配向の3次元断層イメージング取得に成功した。また生体試料として距骨の海綿骨部を測定し、骨梁にあるコラーゲン線維配向断層分布画像を得た。(3)この計測システムを用いて、経皮測定による真皮のコラーゲン配向計測を試みた。その結果、離散的測定ではあるが、ヒト皮膚真皮コラーゲン分子の配向方位取得に成功した。また、同時にナノ秒蛍光寿命分布画像取得システムの開発も行い、SHGと蛍光の情報を合わせて生体診断に寄与できるとの確証を得た。非線形ラマン分光画像においては赤血球の周辺に存在するヒアルロン酸の分布像取得に成功した。さらに、フェムト秒レーザーを血糖値計測へ応用する試みに着手し、基本手法を論文として報告した。
就学前児における言語質問を介したコミュニケーション能力の発達とそのプロセス

本研究では、就学前の子どもが大人(およびロボット)が聞く「はい」か「いいえ」で答えるさまざまな質問に対し、どのような回答傾向を示すか調べた。日本とハンガリーの2、3歳児は大人の質問に同意しがちであり、質問の内容にそれほど影響を受けないことが分かった。しかし年長児は質問者や質問内容によって同意することもあるが、否定することもあった。また日本とハンガリーの年長児は、英語圏の子ともど異なり、回答が分からないときには「分からない」と答えることもわかった。本研究は就学前児のコミュニケーション能力を明らかにするための一環として、就学前児がさまざまな「はい」「いいえ」で答える質問(以下、YN質問)に反応バイアス(回答の偏り)を示すかどうか検討している。本年度では、社会的圧力を増加した際の35歳児の反応バイアスの検討を行った。具体的には、たとえば赤でも緑でもないりんごといった2つの特徴を持つ物を用意し、この赤緑りんごについて「わたしはこれは赤と思うけど、これは赤い?」いう誘導質問を聞いた。これは赤いりんごを見せて「これは緑?」と聞くより社会的圧力が強く、年長児はこうした質問に肯定バイアスを示しやすいと予測した。しかしこの予測に反し、日本の4、5歳児は3歳児に比べるとより強い否定バイアス(「いいえ」と答えることが多い回答の偏り)を示すことが分かってきた。子どもの「いいえ」という短い反応には、実際にはどのような意味が含まれているのかについて今後、検討する必要があるだろう(本当に質問者の質問を間違っていると思って否定しているのか、その子どもなりの意見があるのかなど)。また、今後の研究計画では、まったく別の種類の社会的圧力の強い質問をし、その際に年少児、年長児がどのような反応バイアスを示すかについての検討も予定しているため、この課題の結果とも比較したい。次に、カナダの子どもと異なり(Fritzley & Lee, 2003)、日本とハンガリーの年長児が無意味語を含むYN質問に「分からない」と答える傾向を示すことも明らかにした。また、こうした傾向はそれぞれの国の大人の選好と一致した。YN質問にどのように答えるかについては、特に年長児については文化的な要因などさまざまな要因が混じり合っているのだろう。こうしたさまざまなYN質問に、どの国のどの年齢の子どもが反応バイアスを示すか調べることは、言語質問を用いることの多い発達心理学研究に非常に重要な示唆を与えるだろう。本研究は就学前児のコミュニケーション能力を明らかにするための一環として、就学前児が様々な「はい」か「いいえ」で答える質問(以下、YN質問)に回答の偏り(反応バイアス)を示すかどうか検討している。本年度では、子どもが公平な分配、不公平な分配に対して「これでいい?」「これはダメ?」と聞かれた際に反応バイアスを示すか検討した。このような分配に関する質問は子どもの利益に直接関係する質問であり、物の知識に関する質問よりも子どもが興味を持ちやすい質問である。また、2歳ごろの子どもは平等主義であるため(Brownell et al., 2009; Schmidt & Sommerville, 2011)、自分や相手に分配されたものがよりが多い場合に「これでいい?」と聞かれると拒否を示すことが予測された。結果はおおむね、この仮説を支持するものが得られているが、実験者が多い場合と参加児が多い場合で年齢や性別によって傾向の違いもあり、今後、より複雑な分析は必要となる。2、3歳頃の子どもは「イヤイヤ期」に見られるように、「いや」や「違う」ということは可能である。しかしYN質問には「うん」と頷いてしまう。これは質問の種類の問題によるものなのか、状況の問題によるものなのか、現時点ではよく分かっていない。本実験は、子どもの言う「うん」「違う」「いや」という回答が、子どもの心を真に反映しているかどうか、あるいは大人が子どものその反応をどう理解すべきかについて示唆を与えることができるものである。今後、データの分析等をさらに行い、この点についてより深く検討する。また、日本とハンガリーの子どもの回答傾向の違いについての検討と、それぞれの国の大人における回答の選好に関する検討については、現在、論文にまとめ、国際学術雑誌に投稿中である。前年度に続き、申請書の研究の目的で記載したものと実際の実験の順序は、実施する保育園や、同時に実施する実験の関係上、前後しているものもあるが、現時点で当初計画していた実験について、いくつかはすでに完成し、いくつかは現在遂行中であるため。本研究計画では就学前児のコミュニケーション能力を明らかにするための一環として、就学前児がさまざまな「はい」「いいえ」で答える質問(以下、YN質問)に反応バイアス(回答の偏り)を示すかどうか検討している。本年度では、第一に、前年度に引き続き、子どもが公平な分配、不公平な分配についてのYN質問に対し肯定バイアスを示すかどうかについて調べる研究を行い、予定通りの人数のデータを収集して完成させた。年少児はこれまでの研究において、様々なYN質問に肯定バイアスを示すことが明らかにされてきた。しかしこれらの質問は子どもの利益に無関係の質問であり、利益に関わるような質問については未検討であった。そして本研究は、自身の利益に関わる場合でも、年少児は変わらず強い肯定バイアスを示すことを明らかにした。現在、この結果について国際学術雑誌に投稿するため、論文にまとめている。

第二に、社会的圧力を強めた場合に子どもが肯定バイアスを示すかどうかについての検討のうち、誘導質問に関する子どもの回答傾向について調べた。子どもにAとBである曖昧な刺激(例えばシマウマ柄のキリン)を見せ、「私はこれはシマウマだと思うけど、これはシマウマ?」「私はこれはキリンだと思うけど、これはキリン?」などと聞く実験を行った。幾つか同様の刺激を準備したが、シマウマ柄のキリンについては、子どもにとっては形よりも色(パターン)の方が印象が強かったようで、この刺激についてのみ、「シマウマだ」と答える回答の偏り(否定バイアス)が見られた。そこで大人を対象に再度、予備調査を行い、現在、別の刺激を準備し、追加実験を行おうとしているところである。第三に、日本とハンガリーの子どものYN質問に対する回答の違い(主に「わからない」反応についての分析)についての検討は、前年度に引き続き、共同研究者と議論をした上で、国際学術雑誌に投稿している。本年度の研究課題の進捗状況は概ね順調である。予定していた実験のうち、いくつかの実験のデータの収集を終了させた。一方、上述したように、実験開始前の大人を対象とした予備調査の結果を元に、AとBである刺激として作成したものが、子どもにとってはAであった、というものが見つかった(シマウマキリン)。大人と子どもの認知は時にずれることもあるため、現在、新たな刺激を作成し、追加の実験を行う準備をしているところである。刺激を変更し、実験が無事に意図する通りに遂行できれば、この件は問題というよりは、新たな研究の萌芽になりうると考えている。その他の研究についてみ概ね順調に進んでいる。本研究計画では就学前児のコミュニケーション能力を明らかにするための一環として、就学前児がさまざまな「はい」か「いいえ」で答える質問(以下、YN質問)に反応バイアス(回答の偏り)を示すか検討した。本年度ではAとBの特徴を兼ね備えた対象物を、より曖昧度を高め(たとえば半分がりんご、半分がオレンジの対象物)、再度、3歳児と5歳児を対象に実験を行った。しかし、どちらの年齢の子どもも、こうした質問には肯定バイアスを示さなかった。日本の3歳児がYN質問に対し明らかな肯定バイアスを示さなかったのは、曖昧な対象物を示した場合のみであった。質問者も回答が分からないような情報探索型の質問に対しては、そもそも肯定バイアスが見られにくい可能性もある。前年度までの研究と合わせ、本研究結果は論文にまとめ、現在、国際学術雑誌に投稿中である。本年度はさらに、3歳児と5歳児において質問者(大人)に気を使った肯定バイアスが見られるかについて調べた。具体的には、下手な輪投げやお絵かきを示した後に「わたし、うまかった?」や、望まないプレゼントを渡した後に「うれしかった?」と聞いた。カナダの先行研究では、こうした文脈において、3歳ごろから相手のための嘘(白い嘘)をつく(はいと答える)傾向が見られることが報告されていたが(Talwer & Lee, 2002, Talwer, et al., 2007)、日本の3歳以上の子どもでは、ほとんどこうした傾向は見られなかった。日本における白い嘘は、欧米とは異なる可能性があり、今後の検討課題である。現在、本研究についても論文にまとめようとしているところである。
部活動改革動向をめぐる指導主事（教員）とスポーツ行政における「揺らぎ」の構造

平成30年度においては、九州内7県(沖縄県を除く)における県行政内スポーツ担当部局所属の指導主事(教員)を対象としたインタビュー調査を実施した。調査時期は以下のとおりである。大分県(2018年5月7月に4回)、福岡県(2018年7月に2回)、佐賀県(2019年2月に2回)、長崎県(2018年8月と12月の2回)、熊本県(2018年7月と10月の2回)、宮崎県(2018年5月、8月、12月の3回)、鹿児島県(2018年8月、10月の2回)の計15回である。調査内容は、「各県における部活動改革に関する動向」を基軸としつつ、1そのことに対する学校現場(教員)ならびに行政内の反応、2総合型地域スポーツクラブとの連携事例の有無、3連携事例がある場合、そこで生じている効果の内容、4スポーツ庁による「部活動の在り方ガイドライン」の方針を受け、各県教委内で生じている反応の状況、等を主に聴取した。なお、福岡県、佐賀県、長崎県の3県に関しては、スポーツ行政機構が一部首長部局に移管されている関係上、当該部局付き指導主事にも併せて調査を実施した。インタビュー調査において得られた新たな知見は概ね以下のように集約可能となる。すなわち、1)スポーツ行政に所属する指導主事(教員)の多くにおいては、部活動改革動向に対する葛藤、ディレンマが生じていること、2)葛藤、ディレンマの内容は「活動日数(時間)の制限に伴う生徒および顧問教師のモチベーション低下への懸念」「公立校と私立校の格差が生じる可能性が高いことから不公平感が創出されることへの懸念」であった、3)部活動改革に伴う学校外(地域)との連携動向に関しては、概ね賛同の意向ではあるものの、自らも含めた教員の多くが総合型クラブの諸事情を把握できていない状態に終始していることに対する懸念が抱かれていた。なお、調査対象7県間に大きな意識差は見いだせなかった。本研究課題計画作成時においては、スポーツ庁による「部活動の在り方に関するガイドライン」策定を想定していなかった。2018年に出されることになった「ガイドライン」およびそれに伴う各県における独自のガイドライン策定作業に関与することとなった指導主事の意識は、まさに「急ごしらえ」的なものにある観を強くした。しかるに、当初の想定していた作業仮説に見合う回答(インタビュー調査における言説)を抽出することが少なったように思われる。よって、進捗状況については「おおむね順調に進展している」とした。一方で、当該年度の研究活動においては別の視覚を見出すことにもなり得た。1つは、スポーツ庁による「ガイドライン」の公表に伴い、スポーツ行政機構においては、学校体育担当班に留まらない、いわば横断的な検討作業が為され始めていた状況を看取できた。そのことは、総合型クラブとの連携関係の促進を意図した「学校体育(班)と生涯スポーツ(班)」「学校体育(班)と競技力向上(班)」といった課内における強固な関係性の萌芽状態にほかならない。また、県独自の「ガイドライン」策定にあたっては、スポーツ・体育関係課と教育委員会内別部局(教職員課、総務課等)との緊密な関係性をも看取するに至った。このことは、部活動を取りまく教育行政全体における新たな「揺らぎ」の諸相とも理解でき、今後の検討課題と認識した。2つめには、スポーツ行政機構が首長部局に移管されている県をめぐる動向に対する注視の必要性を感じたことである。当該の事情にある県行政においては、学校教育活動である部活動の動向に対して、教育委員会以外の部局がおおいに関心を寄せ、意見交換および協働体制の構築気運が高まりつつある。このような動向に注目することは、部活動を取りまく指導主事およびスポーツ行政内の「揺らぎ」新たな意味性の検討に貢献する可能性が高いものと思われる。本研究課題の3年目における研究計画では、全国各都道府県ならびに政令指定都市における指導主事(主に部活動、総合型クラブ担当職員)に対する質問紙調査を実施し、平成30年度までに構築してきた知見の検証作業を試みることを意図してきた。無論、上記の調査研究活動は予定通り実施する計画であるが、3年目研究活動の前半期においては、もう少々、指導主事ならびに元指導主事に対するインタビュー調査を継続実施し、「変化の兆し」が顕著な状況を向けた部活動を取りまく意識の深層に迫ってみたいと考えている。なかでも、元指導主事で現在は教員である者、さらには管理職(教頭、校長)を対象とした調査活動からは、客観的視点からのスポーツ行政を取りまく「揺らぎ」の諸相およびその構造解明をめざしてみたい。それらの調査活動を踏まえ、メインに実施することとなる質問紙調査研究においては、部活動改革動向に伴う指導主事およびスポーツ行政内に生じることとなっている「揺らぎ」の本質に迫ってみたい。そこには、地域性(都道府県別の事情)が見出される可能性が高い。なかでも、平成30年度研究活動で一部見出されることになった「首長部局によるスポーツ行政の執行」体制にある都道府県および自治体をめぐる「揺らぎ」の諸相は、これまでの教育行政の中で見出されてきた内容とは趣きを異にする可能性が高い。そのことはいかなる意味を有しているのか、その点に関する社会学的検討を試みたい。また、上記した「ガイドライン」策定に伴う部活動評価も併せて実施する計画である。具体的には筆者の所在地である大分県

教委指導主事等に協力を願い、部員(生徒)、その保護者、顧問教員、管理職(校長)を対象とした質問紙調査を実施し、新たな活動形態に対する客観的評価の状態を理解することとしたい。本研究課題においては、部活動改革動向ー総合型クラブとの連携協力関係等がめざされている今日のスポーツ政策に関与する指導主事(教員)をめぐる「揺らぎ」の構造、さらには、スポーツ行政機関に存在する文化内容ー部活動改革動向に対する意識の深層を解釈することを目的として行われている。平成29年度においては、1「部活動の総合型クラブ化」事例を有する大分県内の元指導主事6名を対象としたインタビュー調査、2「部活動の総合型クラブ化」事例に関与した元教員3名に対するインタビュー調査を実施し、当該事例形成の過程に存在した「スポーツ行政との関係性(主にコンフリクト関係)」の内実を理解してきた。上記の調査活動からは以下のような、スポーツ行政を取りまく各種の諸相を確認することとなった。すなわち、元指導主事ならびに教員においては、【総合型クラブ政策との接点に伴う気づき】が惹起されながらも、指導主事として活動するなかで、【先の読めない関係性に対する躊躇・尻込み】【スポーツ行政における縦割り意識の存在】【教育行政におけるスポーツ振興への偏見存在】【トップダウン政策への無意識的順応】なる意識(概念)を見出すに至った。その後、指導主事においては、人事異動に伴い、教職に復帰するが、そこでは、【部活動を生かす総合型クラブ経営への期待】【顧問教員が活かされる制度整備への期待】【理想的動向への制約に係る葛藤】なる意識が惹起されており、部活動改革および総合型クラブとの有機的関係性構築に向けた動きは為されていないことがわかった。以上の内容から、当該地域スポーツ行政においては、<改革と踏襲をめぐる躊躇いの常態化>なる文化内容が存在している可能性が高いことを見出すに至った。なお、調査実施時期は、平成29年1月から7月の期間である。本研究計画は、科研費受託以前より構想されていたものであり、調査活動自体、当該の研究機関以前から実施されていた。得られた研究知見に関しては、学会発表済であること、また、発表後においては論文化を試み、現在学会誌への投稿、査読審査中の状態にある。指導主事(元指導主事)への調査活動については順調に進行したものの、「部活動の総合型クラブ化」事例に関与した教員への調査活動が少々遅れている状態である。但し、現時点(平成30年4月期)においては、当該対象者への調査が実施されている。平成30年度においては、九州内7県(沖縄県を除く)における県行政内スポーツ担当部局所属の指導主事(教員)を対象としたインタビュー調査を実施した。調査時期は以下のとおりである。大分県(2018年5月7月に4回)、福岡県(2018年7月に2回)、佐賀県(2019年2月に2回)、長崎県(2018年8月と12月の2回)、熊本県(2018年7月と10月の2回)、宮崎県(2018年5月、8月、12月の3回)、鹿児島県(2018年8月、10月の2回)の計15回である。調査内容は、「各県における部活動改革に関する動向」を基軸としつつ、1そのことに対する学校現場(教員)ならびに行政内の反応、2総合型地域スポーツクラブとの連携事例の有無、3連携事例がある場合、そこで生じている効果の内容、4スポーツ庁による「部活動の在り方ガイドライン」の方針を受け、各県教委内で生じている反応の状況、等を主に聴取した。
流雪溝ネットワークの設計法の開発研究

流雪溝ネットワークの設計法には流雪溝の基礎的要素である屈曲、分流、合流部の水理学的特性を十分に把握する必要がある。そこで、実験室内に屈曲、分・合流部を持つ実験装置を製作し、水理実験を行った。実験では流雪溝内の水の流動機構と雪の輸送機構を解明することを試みた。このため、屈曲部や分流、合流部がある場合の流水の流動機構を把握するため、流水の状況を詳細に測定した。また、このような水路での基本的特性として水面形を詳細に測定した。流雪溝内の流雪気候を把握するため、屈曲部、分・合流部をもつ開水路流れで実雪、模擬雪を用いて投雪実験を行った。実験では流水量を変化させ、雪の投入間隔を変えて実験を行った。その結果、投雪した雪塊が閉塞または流下する機構を詳細に調べた。屈曲部、合流部では投雪間隔によっては雪塊の閉塞があること、分流部ではほとんどの場合雪塊が閉塞することなどを明らかにした。流雪溝ネットワークの設計においてはこれらの結果を十分に考慮する必要があることを示した。流雪溝内での流水の状況を把握するため、水路側方からの雪の投入がある場合の水面影の解析法を提案した。この解析法では、水路幅が変化し、かつ分流、合流を含む場合も考慮される。通常、この種のモデルでは運動量保存則に基づいた解析法が採用される。今回の定式化では平均流の運動エネルギーの保存則に基づいた定式化を行った。これにより、横流入の効果や屈曲、分流、合流部での江ルギー損失を見積もることが可能である。提案した開水路流の解析法に基づき、流雪が無く流水のみの場合の屈曲、分流の水面形を解析し実験結果と比較したところ、エネルギー損失を適切に見積もることでかなりの精度で実験結果を説明できることを示した。また、流雪を伴う場合に対しても解析を行い、流水のみの場合と比較して精度は劣るものの実験結果を説明できることを示した。流雪溝ネットワークの設計法の開発を目的とし、以下の研究を行った流雪溝設計上の問題点、設計条件を把握するため、既存の流雪溝の現地調査を行った。対象は、小千谷市、小出町、六日町、十日町市、新井市(何れも新潟県)とし、水源、流末、流雪溝自身の特長に着目して調査を行った。さらに、主として新潟県内の市町村を対象として、流雪溝関係の資料を収集した。これらの結果、流雪溝はそれらが敷設されている地形や水源、降積雪状況など、地域的特徴が顕著であることが分かった。このように流雪溝はそれぞれの地域で地理的要因や降積雪などの気象要因と密接に関係しており、その設計においては、それら地域ごとの特性を十分に考慮することが必要であることが分かった。流雪溝ネットワークの設計では、流雪溝の分・合流部の水理特性を十分に反映する必要がある。このため、実験水路を設計、作成した水路は分流部と合流部をもち、水路勾配を任意に設定できる、可変勾配のアクリル製開水路であり、分流部及び合流部の流雪実験を行うことができるほか、仕切板により屈曲部の実験も可能である。分・合流部をもつ水路を用い流雪実験を行った。実験では、屈曲水路を用いて上流より連続的に雪塊を投入し、雪塊の挙動を調べた。すなわち、屈曲部での水と雪の流れをビデオカメラやデジタルカメラで撮影し、雪塊の閉塞とれに伴う上流側水深の増加などの状況を観察した。雪塊の閉塞時の水理条件(流量、水深、水路勾配)や投入した雪の特性(密度、大きさ、投雪量)などを詳細に調べた。さらに、分流部、合流部での流雪状況に関する実験を行う予定である。流雪溝ネットワークの設計を行うためには、水の流れの水位計算及び流雪計算を行う必要がある。ネットワークの要素として、分流や合流や様々な流末の条件があり、これらの地形条件、流末の境界条件を適切に評価できるモデルを開発する予定である。

通常、この種のモデルでは運動量保存則に基づいた解析法が採用される。今回の定式化では平均流の運動エネルギーの保存則に基づいた定式化を行った。これにより、横流入の効果や屈曲、分流、合流部での江ルギー損失を見積もることが可能である。提案した開水路流の解析法に基づき、流雪が無く流水のみの場合の屈曲、分流の水面形を解析し実験結果と比較したところ、エネルギー損失を適切に見積もることでかなりの精度で実験結果を説明できることを示した。また、流雪を伴う場合に対しても解析を行い、流水のみの場合と比較して精度は劣るものの実験結果を説明できることを示した。1.本研究機関の属する新潟県には多くの地域で流雪溝が建設され、実用に供されている。小千谷市、六日町、小出町、十日町市、新井市などである。これらの既存の流雪溝の現地調査、文献調査を行い、流雪溝設計上の問題点、設計条件を把握する。これによって流雪溝ネットワークのシステムを設計する為に考慮すべき点を抽出し、効率的な流雪溝の計画・設計・運用を行うための諸条件について検討した。2.流雪溝ネットワークの設計法には、流雪溝要素であるの屈曲、分・合流部の水理特性を十分に把握する必要がある。そこで、実験室内に屈曲部、分・合流部をもつ実験装置を制作し、水理実験を行った。実験では流雪溝内の水の流動機構と雪の輸送状態を解明する。このため、屈曲部や分流、合流がある場合の流水の流動機構を把握するため、水路内の流水の流速分布を詳細に測定した。また、このような水路での基本的特性として水面形を詳細に測定した。3.流雪溝内の流雪機構を把握するため、屈曲部、分・合流部をもつ開水路流れで投雪実験を行った。流量を変化させ、雪の投入間隔を変えて実験をおこななった。その結果、投雪した雪塊が閉塞または流下する機構を詳細に調べた。屈曲部、合流部では投雪間隔によって雪塊の閉塞があること、分流部ではほとんどの場合雪塊が閉塞することなどを明らかにし、設計の最考慮に入れる必要があることを示した。4.流雪溝内での流水の状況を把握するため、水路幅が変化し、かつ分・合流を考慮できる開水路流の改止法を新たに提案した。このモデルは平均流のエネルギー方程式に基づくもので、先に述べた水路の幾何形状を合理的にモデル中に取り込むことができる。この理論を屈曲水路の水面形計算に応用し、かなりの精度で水圏形を再現できることを示した。流雪溝ネットワークの設計法には流雪溝の基礎的要素である屈曲、分流、合流部の水理学的特性を十分に把握する必要がある。そこで、実験室内に屈曲、分・合流部を持つ実験装置を製作し、水理実験を行った。実験では流雪溝内の水の流動機構と雪の輸送機構を解明することを試みた。このため、屈曲部や分流、合流部がある場合の流水の流動機構を把握するため、流水の状況を詳細に測定した。流雪溝内の流雪機構を把握するため、屈曲部、分・合流部をもつ開水路流れで実雪、模擬雪を用いて投雪実験を行った。実験では流水量を変化させ、雪の投入間隔を変えて実験を行った。屈曲部、合流部では投雪間隔によっては雪塊の閉塞があること、分流部ではほとんどの場合雪塊が閉塞することなどを明らかにした。流雪溝ネットワークの設計においてはこれらの結果を十分に考慮する必要があることを示した。流雪溝内での流水の状況を把握するため、水路側方からの雪の投入がある場合の水面形の解析法を提案した。この解析法では、水路幅が変化し、かつ分流、合流を含む場合も考慮される。
黄砂の森林への影響評価と乾性降下物の起源・寄与率の推定

本研究では、黄砂の森林への影響を評価するとともに、硫黄同位体比の違いをマーカーとして硫黄酸化物を識別し、その起源の特定および酸性化の寄与率を推定することを目的とする。全期間の成果の概要は以下の通りである。1、雨水中の平均硫酸イオン濃度は,林外雨(1.6mg/L),林内雨(3.8mg/L),樹幹流(6.4mg/L)の順に高くなった。一方硫黄同位体比は林外雨(4.2‰),林内雨(3.6‰),樹幹流(2.4‰)の順に値が小さくなり、硫酸イオン濃度と硫黄同位体比は逆の傾向を示した。このことは森林内を流下する林内雨,樹幹流に硫黄同位体比の小さい硫酸イオンが徐々に負荷されることを示唆した。2、物質収支モデルを使って硫黄化合物の乾性沈着量を推定した結果、森林に負荷される酸性降下物(湿性+乾性)の約6割が乾性降下物由来であると推定された。3、このように乾性降下物の割合が高いことから、乾性降下物(エアロゾルおよびSO_2ガス)の硫黄同位体比を調べた所、それぞれ4.29‰、0.1‰となり、SO_2ガスの同位体比は非常に低い値を示した。このことは樹幹流、林内雨の硫酸イオンの起源は降水やエアロゾル以外にガス物質が大きく関与していることを示唆した。4、黄砂飛来は長期増加傾向が認められ、特に北京で最大の黄砂を観測した2002年春の黄砂飛来時には大気採取フィルターは黄色を呈した。黄砂飛来時のエアロゾルのCa^<2+>濃度は2070nmol/m^3となり、通年観測値(20nmol/m^3以下)より高い値を示した。さらに、黄砂時のエアロゾル濃度(重量基準)は夏の3倍高い濃度を示した。5、黄砂飛来時の林外雨、林内雨、樹幹流の成分濃度は全ての成分で非黄砂飛来時より高い値を示し、森林環境への影響が認められた。本研究では、黄砂の森林への影響を評価するとともに,硫黄同位体比の違いをマーカーとして硫黄酸化物を識別し、その起源の特定および酸性化の寄与率を推定することを目的とする。研究初年度である今年度は黄砂を含む乾性降下物採取とトレーサー試験を行う試験区を森林総合研究所九州支所立田山実験林(コジイ林)と本館屋上(所在地:熊本市)に設定し、大気採取装置などの改良などを行うと同時に計測を開始した。成果の概要は以下の通りである1.フィルターパック法による乾性降下物(エアロゾルとガス状物質)の採取をコジイ林で通年行った。今年度は黄砂の飛来が認められなかったため、2002年(最大の黄砂飛来年)の結果では、Ca濃度は黄砂時(3月下旬)には通常の7倍高い値をとる明確な季節変化を示した。2.乾性降下物がコジイ林の樹幹流と林内雨に及ぼす影響を4説明変数(エアロゾル濃度,降水量,無降雨期間,林外雨成分)で解析した結果,林内雨のCa成分はエアロゾル濃度と高い単相関(0.548)を示した。