hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新たなアルコール代謝酵素クラス3ADHのアルコール生体反応感受性における役割

近年、我々はアルコール脱水素酵素ADH3の体内アルコール(Alc)代謝への寄与を明らかにした。そこで、本ADHの血中Alc動態の性差、主要臓器におけるAlcおよびアセトアルデヒド(AcH)動態、Alc感受性、さらにAlc嗜好性における役割について、ノックアウトマウス(Adh1-/-、Adh3-/-)を用いてAlc代謝の鍵酵素であるADH1と比較検討した。その結果、ADH3のAlc代謝への寄与には性差が見られ、雄ではEtOHの投与量に依存して寄与の増大が見られるが、雌では中等量(2-3g/kg)での寄与が大きかった。一方、Wild、Adh3-/-の両マウス種で見られた血中Alc動態の性差は肝ADH1活性の性差とAlc体内分布率(γ)の性差によってほぼ説明が可能であった。さらに、主要臓器でのAcH産生に関しては、ADH1は肝および腎での寄与が見られたが、ADH3は肝でのみ見られた。また、ADH3はADH1と共に急性Alc中毒防御因子ならびにAlc嗜好因子の役割を果たすことがわかった。Wild、Adh1-/-、Adh3-/-の各系統マウス(雌雄)にエタノール(EtOH)1、2、3、4または4.5g/kg量を投与し、血中アルコール(Alc)動態と肝ADH活性との関係を検討した。肝ADH活性はWild>Adh3-/-≫Adh1-/-であった。WildはADH1+ADH3、Adh3-/-はADH1、Adh1-/-はADH3の活性を主に反映した。その活性の性差はAdh1-/-では見られず、WildとAdh3-/-で♀>♂であることから、ADH1の性差であることがわかった。BACはAdh1-/-が雌雄とも全投与量で他の2系統より高かった。その性差はWild(全投与量)とAdh3-/-(24g/kg)で♂>♀であった。血中Alc消失速度(β)および体内Alc消失速度(EDR)は雌雄ともAdh1-/-が他の2系統より著しく小さく(14g/kg)、また、Adh3-/-は雄34.5g/kgおよび雌2、3g/kgでWildより小さかった。βおよびEDRの性差は、Adh1-/-では見られないが、Wild(13g/kg)とAdh3-/-(34.5g/kg)で♀>♂であった。従って、BAC、β、EDRの性差は肝ADH1活性の性差が反映したものと考えられた。一方、肝ADH活性の性差がないAdh1-/-のBACと最高血中濃度(Cmax)は、ほぼ全投与量で♀>♂であり、これはAlc分布係数(γ)(13g/kgで♂>♀)の性差が反映したものと考えられた。血中濃度下面積(AUC)は雌雄ともAdh1-/-が他の2系統に比べ著しく大きかったが、Adh3-/-はWildとの差が見られなかった。その性差はWild(1、2g/kg)およびAdh3-/-(3、4/kg)で♂>♀で、βまたはEDRのAUCへの寄与が見られた。以上の結果から、これら各系統マウスの血中Alc動態は基本的には肝ADH活性を反映し、その性差はADH1活性またはγの性差で説明可能であった。しかし、Adh3-/-♂のBAC(13、4.5g/kg)がWildより低いこと、そして、そのγは投与量に依存して増大し、他の2系統より高い(34.5g/kg)ことから、ADH3がEtOHの吸収分布に関係することが示唆された。1.Wild、Adh1-/-、Adh3-/-の各系統雄マウス(n=911)にエタノール(EtOH)4.5g/kgを投与し、30分後の血中(心臓血、尾静脈血)、肝、腎、脳、筋の各臓器組織中のEtOHおよびアセトアルデヒド(AcH)濃度を測定した。その結果、肝のAcHはWildに比べAdh1-/-のみならずAdh3-/-も低値を示した。

心臓血と腎のAcHはAdh1-/-のみで低値であったが、脳のAcHはAdh3-/-のみで低値であった。EtOHに関しては、血液以外の臓器組織では3系統マウス間で有意な差は見られなかったが、Adh3-/-は尾静脈血で最も低値を、心臓血では逆に最も高値を示した。以上の結果から、EtOH代謝の鍵酵素ADH1は肝のみならず腎においても代謝に寄与しており、これらの臓器ならびに血中のAcH濃度を制御していることが示された。一方、ADH3はADH1と同様肝のEtOH代謝に寄与していることが明らかとなり、さらに、脳においてもこの臓器唯一のADHとして代謝に重要な役割を果たしていることが示唆された。加えて、尾静脈血と心臓血のEtOH濃度から、本ADH3は、そのメカニズムは現在のところ不明であるが、EtOHの体内分布を制御していることが示唆された。現在、EtOH投与後2、4、8の各時間後の各臓器組織のEtOHとAcH濃度を検討中である。2.マウスの各臓器組織中のADH1およびADH3の酵素量を各特異抗体を用いてELISA法で測定する準備を進めている。予備的に肝の両ADHの酵素量を測定した結果、ADH3は肝1g当たり約0.46mgであり、ADH1(約0.25mg/g肝)の2倍近く存在することがわかった。3.ADH3の特異的活性であるグルタチオン依存性ホルムアルデヒド脱水素酵素(GSH-dependent FDH)活性を臓器抽出液中で測定する条件を確立した。1.マウス(雄)の各臓器組織におけるADH1および3の含有量をElisa法で測定した結果、ADH1は肝(3.9±0.4mg/g)、腎(3.4±0.2)、小腸(2.1±0,8)で多く、他の臓器はその十分の一以下であった。ADH3は肝(0.35±0.0.02)で最も多く、心(0.08)、腎(0.07)がそれに続いた。2.Wild、Adh1-/-、Adh3-/-の各ADH遺伝子型マウス(雄)に4.5g/kgのEtoHを腹腔内に投与し、各臓器組織のEtOHおよびアセトアルデヒド(AcH)を4時間まで経時的に測定したところ、EtOHはAdh1-/-がその代謝能力の低さを反映して、尾静脈血、肝、腎、脳、筋のいずれでも他の遺伝子型マウスより高かった。なお、心臓血は投与0.5hのみで両ADH欠損マウスがWildより高かった。なお、ADH3-/-の尾静脈血はWildより低く、その体内アルコール分布の異常が示唆された。AcHはAdh1-/-がアルコール代謝能力を反映して肝、腎で低かった。ADH3-/-のAcHは肝で低く、ADH3の肝におけるアルコール代謝への寄与が認められた。3.2瓶選択法(5または10%EtOH水と水)によるアルコール嗜好性テストを各ADH遺伝子型マウスの雌雄に対して一週間行ったところ、いずれの濃度でも両ADH欠損マウスにおいて有意なアルコール嗜好性の低下が認められた。なお、Adh1-/-とAdh3-/-との比較ではアルコール嗜好性に有意な差は認められなかった。さらに、10%EtOH水のみを飲料水として1ケ月間与えたところ、死亡率はAdh1-/-(雄33.5%、雌56.3%)およびAdh3-/-(雄20.0%、雌18.2%)共にWild(両性とも0%)より高く、Adh1-/-とAdh3-/-の比較ではAdh1-/-が高かった。雌雄差に関しては両ADH欠損マウスにおいて雌が雄よりアルコール嗜好性が高い傾向が見られた。
粒界偏析エネルギーの算出方法に関する拡散レートモデルによる評価

構造材料における元素の粒界偏析エネルギーは粒界脆化機構を理解するうえで重要な物理量であるが、その値が実験による評価と第一原理計算による評価で大きく異なることが指摘されている。本研究では、その違いが実験による評価において粒界近傍の元素分布を適切に考慮していないことに起因するとの考えから、第一原理計算に基づく拡散レート方程式を用い元素の粒界拡散偏析を評価し、その仮説を検証することを目指している。前年度までにおいて、Σ3(111)対称傾角粒界近傍で、リンと鉄の混合ダンベル、八面体格子間リン原子、リン空孔複合体それぞれの欠陥のリン原子が置換型原子になり、空孔や格子間原子が粒界に吸収されることが分子動力学シミュレーションから明らかとした。本年度は、Σ5(100)対称傾角粒界でシミュレーションを実施し、Σ3の場合と同様の結果が得られた。Σ5はΣ3に比べ熱による揺らぎが小さく、各欠陥のリン原子はより粒界に近い位置で置換型になることが分かった。この結果、粒界近傍での各欠陥の挙動は、Σ3(111)に特有のものではないと思われる。また、粒界におけるトラップ・デトラップ過程を検討し、拡散レートモデルへの組み入れを再考したが、リンのデトラップ過程及び粒界領域内での拡散挙動についての詳細な理解が必要であることが明らかとなった。よって、そのような理解に必要な分子動力学シミュレーションについて検討した。このことから、拡散レート方程式へは、従来考えられているデトラップ過程のモデルを組み入れ、照射誘起粒界リン偏析の温度依存性の計算を試みた。その結果、McLeanの平衡偏析の拡散モデルでみられる高温での偏析量の増大を計算できたが、その妥当性については、さらなる検証が必要と思われる。構造材料における元素の粒界偏析エネルギーは粒界脆化機構を理解するうえで重要な物理量であるが、その値が実験による評価と第一原理計算による評価の間で大きく異なることが指摘されている。本研究では、その違いが実験による評価で粒界近傍の元素の分布を適切に考慮していないことに起因するとの考えから、第一原理計算に基づく拡散レートモデルを用い元素の粒界拡散偏析を評価し、その仮説を検証することを目指している。鉄鋼における脆化元素であるリンのbcc鉄中での移動拡散について、第一原理計算で得られた鉄原子とリン原子の混合格子間原子対(MID)の状態遷移に関する障壁エネルギーを組み入れたキネティックモンテカルロシミュレーションコードを開発し、それによってMIDによるリンの拡散係数を評価した。さらに、鉄の自己格子間原子対(SID)により格子間サイトに追い出され侵入型となったリン原子の拡散係数についても対応する障壁エネルギーを用いて評価した。その結果、どちらの係数も空孔との相互作用に起因する拡散係数よりかなり大きな値となった。上記の結果に基づき、置換型リン原子と侵入型リン原子を区別し、空孔やSIDとの相互作用によるそれぞれのリン原子の生成・消滅に基づく両者間の遷移を考慮し、これまで開発してきたリンの粒界拡散偏析コードを修正した。修正コードを用い従来の方法でリンの粒界偏析を計算したところ、置換型リン原子が侵入型リン原子に変わり粒界として設定した境界から計算領域外に出てしまうことにより、粒界リン偏析の適切な評価ができないことがわかった。このことを回避するにはリンの粒界によるトラップ・デトラップ過程の考慮が必要と考えられる。鉄リンの格子間原子対の状態遷移に関するキネティックモンテカルロコードの開発及びそれによるリンの拡散係数の評価、侵入型リン原子の拡散係数の評価、それらの拡散レートモデルへの組み込みは、当初の計画通りである。前年度、第一原理計算で得られたbcc鉄中のリンの移動モデルに基づくキネティックモンテカルロ計算で自己格子間原子対(SID)及び混合格子間対(MID)の拡散係数を評価した。また、MID、空孔、侵入型リン、それぞれの移動モードによる拡散を考慮した拡散レート方程式で粒界リン偏析を計算したところ、侵入型リンが粒界に偏析しないため、適切な粒界リン偏析量を評価できないことが明らかになり、その解決には、粒界におけるリンのトラップ・デトラップ過程の考慮が必要であることを明確にした。上記の結果に基づき、今年度は、分子動力学計算を使ってリンの粒界でのトラップ・デトラップ過程を詳細に考察することとした。分子動力学計算コードとしてLAMMPSを整備した後、分担研究者からΣ3(111)対応傾角粒界の原子配置の提供を受け、その粒界や近傍にリン原子を設定した状態から、空孔、MID、侵入型リン、それぞれの移動モードによるリン移動挙動をシミュレーションした。さらに、粒界上での移動についても考察した。その結果、粒界におけるリンのトラップ・デトラップのシナリオが概ね明確になってきた。粒界におけるリンのトラップ・デトラップ過程を拡散レートモデルに組み入れるためには、その過程の詳細な理解に基づくモデル化が必要であることが明らかとなったため、当初の研究計画では考えていなかった分子動力学計算を実施することとした。そのため、コードの整備や計算に時間を費やし、拡散レートモデルへのそれらの過程を組み入れるところまでいたっていない。

構造材料における元素の粒界偏析エネルギーは粒界脆化機構を理解するうえで重要な物理量であるが、その値が実験による評価と第一原理計算による評価で大きく異なることが指摘されている。本研究では、その違いが実験による評価において粒界近傍の元素分布を適切に考慮していないことに起因するとの考えから、第一原理計算に基づく拡散レート方程式を用い元素の粒界拡散偏析を評価し、その仮説を検証することを目指している。前年度に引き続き、分子動力学シミュレーションによって、リンと鉄の混合ダンベル、八面体格子間リン原子、リン-空孔複合体、それぞれの鉄のΣ3(111)対応傾角粒界への偏析プロセスを詳細に考察した。その結果、リンを輸送するそれぞれの欠陥は粒界に達することができず、粒界から1ナノメートル程度の範囲において、リン原子は安定な置換型リン原子となり、鉄の格子間原子や空孔が粒界に吸収されることが明らかとなった。この現象は、粒界の熱ゆらぎに加え、粒界近傍のひずみによるエネルギーの安定性の変化に起因することが分子静力学シミュレーションから分かった。さらに、限定的ではあるが、このひずみの影響は、分担研究者による第一原理計算によっても確認された。今回得られた結果は、粒界リン偏析過程の従来考えられているシナリオの修正を示唆するものである。この結果に基づき粒界におけるリンのトラップ・デトラップ過程をモデル化し、拡散レートモデルに組み入れることができた。粒界近傍でのリンの挙動の分子動力学での考察に時間を費やしたため、粒界でのリンのトラップ・デトラップ過程の拡散レートモデルへの組み込みへの着手が遅れたため。前年度までにおいて、Σ3(111)対称傾角粒界近傍で、リンと鉄の混合ダンベル、八面体格子間リン原子、リン空孔複合体それぞれの欠陥のリン原子が置換型原子になり、空孔や格子間原子が粒界に吸収されることが分子動力学シミュレーションから明らかとした。本年度は、Σ5(100)対称傾角粒界でシミュレーションを実施し、Σ3の場合と同様の結果が得られた。Σ5はΣ3に比べ熱による揺らぎが小さく、各欠陥のリン原子はより粒界に近い位置で置換型になることが分かった。この結果、粒界近傍での各欠陥の挙動は、Σ3(111)に特有のものではないと思われる。また、粒界におけるトラップ・デトラップ過程を検討し、拡散レートモデルへの組み入れを再考したが、リンのデトラップ過程及び粒界領域内での拡散挙動についての詳細な理解が必要であることが明らかとなった。よって、そのような理解に必要な分子動力学シミュレーションについて検討した。
自己TOF型中性子検出器の開発と中性子弾性・非弾性散乱断面積の評価

最近我が国では、20210MeVの広範囲において、陽子を薄い^7Liに当てることにより得られる準単色中性子場が東北大学サイクロトロンRIセンター、日本原子力研究所高崎研究所TIARAおよび理化学研究所の各サイクロトロン施設で整備された。本研究ではこれらの中性子場を用いて中性子散乱断面積の測定を行うことを目的とした自己TOF型検出器を開発した。自己TOF型検出器は、中性子によりラジエータで生成した反跳陽子のエネルギーを、2つの離れたシンチレータを用いて飛行時間法で測定することにより入射中性子エネルギースペクトルを求めるという原理であり、遮蔽物質を透過または散乱した高エネルギー中性子を測定するのに適した検出器である。本検出器は、入射粒子中の荷電粒子の検出するVETOシンチレータ、ポリエチレンラジエータそして粒子の飛行時間を決定するSTARTシンチレータおよびSTOPシンチレータで構成される。本研究では、各サイクロトロン施設における準単色中性子を用いて検出器応答測定を行い、中性子散乱断面積の測定に適した自己TOF検出器の体型や測定条件を求め、その応答特性を明らかにした。また、グラファイト散乱体における散乱中性子の測定を行い、炭素の二重微分断面積データの測定が可能であることを確認した。さらに、この検出器により、中性子による荷電粒子生成断面積の測定も可能である事が本研究で明らかとなり、C,Al,Cuの(n,px),(n,dx)反応断面積の測定データを得た。今後、この検出器を用いて様々な核種の中性子性子散乱断面積や荷電粒子生成断面積の測定が期待される。高エネルギー中性子スペクトロメータとして開発している自己TOF検出器を、本年度より中性子散乱断面積測定用応用して開発を進めた。今年度は、散乱断面積測定に最適な体系を求めるため、様々な体系で検出器の特性を試験した。これらの特性試験は、東北大学サイクロトロンRIセンターの40MeV-AVFサイクロトロン施設の中性子飛行実験室において2回、および日本原子力研究所高崎研究所の90MeV-AVFサイクロトロン施設の第3軽イオン実験室にて2回、いずれも加速陽子を薄い^7Liターゲットに当てることにより得られる準単色中性子を用いて行った。本自己TOF検出器は、ビーム中の荷電粒子を検出するVETOシンチレータ、ポリエチレンラジエータ、ラジエータで発生した荷電粒子を検出するCOINシンチレータ、そして粒子の飛行時間を決定するSTARTシンチレータおよびSTOPシンチレータで構成される。中性子によるラジエータからの反跳陽子のエネルギーをTOF法で測定することにより元の中性子エネルギーを決定するという原理である。今年度の実験では、散乱断面積において炭素の第1励起の4.3MeVが十分測定できるようなエネルギー分解能を得ることを目標として、ラジエータ自体の厚さを1mmと薄くし、反跳陽子エネルギー分解能を向上させた。また、COINおよびSTARTシンチレータ自体がラジエータとして作用することによる反跳陽子の寄与が大きいことが測定上の不確かさを増大させることが分かり、COINおよびSTARTシンチレータを一体型としてラジエータよりも薄い0.5mm厚とした。今年度の検出器特性試験により、散乱断面積測定用中性子検出器の体系が決まり、その特性および検出効率を実験的に評価することができた。数十MeVから数GeV領域の高エネルギー中性子スペクトロメータとして自己TOF検出器を開発している。このスペクトロメータは、加速器施設遮蔽外での中性子エネルギースペクトルの測定や物質の中性子散乱断面積の測定に応用することを目的として、改良および特性試験を進めている。本年度は、加速器施設での漏洩中性子の測定における自己TOF検出器の性能を試験するため、放射線医学研究所の重粒子線加速器施設HIMACにおいて、核子当たり400MeVの^<12>Cイオンによる厚いグラファイトターゲットからの生成中性子を線源とした数十MeVから数百MeV領域の検出器応答関数の測定を行った。さらに、その線源中性子を50,100,150

cm厚コンクリート遮蔽体を透過させ、遮蔽体外側での中性子の測定を行い、測定応答関数を用いたアンフォールディング解析によって透過中性子エネルギースペクトルを求めた。数百MeV領域において、従来まで非常に困難かつ信頼性の低いものであった遮蔽外でのスペクトル測定は、本検出器を用いることにより飛躍的に精度が向上した。また、高エネルギー重イオンターゲット生成中性子の遮蔽体透過中性子スペクトルが実験的に得られたのは他にほとんど例がなく、非常に貴重な遮蔽実験データを提供した。また、中性子散乱断面積測定用の自己TOF検出器は、エネルギー分解能向上のために、スタート検出器の厚さを0.5mmとしてラジエータからの生成荷電粒子のエネルギー損失を小さくし、さらに、両端に光電子増倍管を取り付けることで時間分解能の向上を計った。今年度は日本原子力研究所高崎研究所のTIARA 90MeV-AVFサイクロトロン施設の第3軽イオン照射室において3回の特性試験を行い、65MeV中性子に対し中性子エネルギー分解能3.5MeVを得た。自己TOF型中性子検出器を用いた散乱中性子測定を目的として、エネルギー分解能と検出効率の兼ね合いから実験と改良を行なってきた。昨年度までにスタート検出器の厚さと検出器の光信号の取り出し法、ラジエータの厚さなどの改良を重ね、最良の検出器体系を決定および整備した。今年度は、その検出器体系を用いて散乱中性子の測定を開始した。日本原子力研究所高崎研究所TIARAサイクロトロン施設の68MeV陽子を薄い^7LIターゲットに当てることにより得られる65MeV準単色中性子源を用いて、65MeV中性子のグラファイトターゲットでの散乱中性子を自己TOF検出器により測定した。まず、中性子ビームラインに自己TOF検出器を設置し、線源中性子を測定した。中性子エネルギースペクトルは下限30MeVまで得られ、また、65MeVピーク中性子収量は、他の手法による結果と5%以内で一致を得た。次に、中性子ビームラインに10×10×10cm^3のグラファイトターゲットを設置し、ビームラインに対し30,45度の2点で65MeV中性子のグラファイトでの散乱中性子を測定した。その結果、65MeV最大エネルギーから下限20MeVまでの散乱中性子エネルギースペクトルを得ることができ、炭素の中性子散乱二重微分断面積を得た。また、線源中性子測定と同様に中性子ビームラインに検出器を置き、ビームラインに対し0度の生成荷電粒子を測定した。ラジエータとして0.5mm厚のグラファイトを用い、C(n,px),C(n,dx)反応断面積を得た。中性子による0度方向の荷電粒子生成断面積の測定は、検出器自体が線源中性子ビームにさらされるため、極めて困難で現在まで実験データは存在せず、本研究により非常に貴重な実験データが与えられた。
乾燥地災害学の体系化

極端気象の多発時代において、社会の脆弱性ゆえに気象災害が甚大な乾燥地の人々に対して、日本の乾燥地科学の英知を結集した国際貢献が必要である。こうした背景から、われわれの学融合グループは「乾燥地災害学の体系化」に取り組み、災害に対する能動的対応の提言をした。ユーラシア乾燥地に特有な4種類の自然災害は、砂塵嵐、干ばつ、砂漠化、ゾドとよばれる寒雪害である。これらの頭文字をとって4D災害とよぶ。干ばつは自然災害のなかでも最も人的な被害が大きい災害である。4D災害を干ばつとそれから派生するものの災害群ととらえ、ひとつのリスク評価の枠組みのなかでとらえるというのが本研究のねらいである。本研究はユーラシア内陸部にある乾燥地特有の4種類の災害を発生機構と時間スケールから関係づけ、それらへの対応を体系化することを目的とする。最近の気候変動研究によると、将来には世界各地で極端な気象の増加が予測されている。これらは、外的インパクトとして4D災害(干ばつDrought,寒雪害Dzud,砂塵嵐Dust storm,砂漠化Desertification)を頻発させる可能性があるため、4D災害の発生機構を気候メモリという視点から統合的に理解し、それらの影響を災害のリスク=外的インパクトの規模x乾燥地自然-社会システムの脆弱性(暴露、感受性、復元力で構成)という新しい枠組みでとらえる。1災害別・国別死亡数データベース、家畜減少数・災害データベースの組み合わせにより、過去の4D災害による被害を順位付けした。これにより、ユーラシア乾燥地では寒雪害が家畜死に対して最も大きい影響があることがわかった。さらに、寒雪害に対する社会脆弱性評価のため、社会経済・保健医学データベースを作成した。また、20092010年の寒雪害における早期警戒情報の利用に関する報告書を作成している。2ダスト発生に関する現地観測をステップ地域、砂漠ステップ地域で実施した。3地表面観測衛星によって得られる昼夜地表面温度と反射率を用いた乾燥度指標(SbAI)を開発した。北東アジアでSbAIの閾値以上の占有率が増加すると、日本における黄砂観測回数が増加することがわかった。さらに、モンゴル南部においてモウコガゼル9頭にGPS+衛星電話システム搭載の首輪を装着し、8時間ごとの位置・温度データを取得中である。4地中レーダによる土壌水分の空間構造観測を鳥取大学・乾燥地研究センターの圃場でテストし、高精度ダスト観測を鳥取県米子市で開始した。1社会経済・保健医学解析:平成25年度に作成したモンゴル国の社会経済・保健医学データベースを用いて、2000年代以降の寒雪害に対する社会脆弱性を評価した。その結果、冬の備えに関する顕著な地域性(北東対南西地域)とその経年変化が発見した。また、寒雪害による家畜死亡は乳製品不足を通して乳児死亡を起こしている可能性を示した。2現地調査:牧養力が小さく冬が厳しかったため家畜死亡数が多かったウブルハンガイ県のなかで被害の多い郡とそうでない郡を選び、聞き取り調査を行った。その結果、上記の国スケールの解析結果として、県としては全体的に冬への備えがよくないにもかかわらず、被害の小さかった郡の遊牧民は、季節移動を活発に行い、冬への備えも整っていたことがわかった。3地中レーダによる土壌水分の空間構造観測をモンゴル現地で開始し、高精度ダスト観測を鳥取県米子市で継続している。4モンゴル南部においてモウコガゼル群が年々変動する積雪地域を避けて移動していることを示した。5寒雪害、砂塵嵐、気候の将来予測に関する3つの総括報告書を作成した。6本プロジェクトに関する国際シンポジウムを2回開催した。1.干ばつ・ゾドメモリの発見:今世紀最大級の2009/2010年ゾドの状況について詳細な解析を行った結果、夏の牧草不足と冬の厳しい天候がモンゴル中部・西部で家畜や乳児の大量死をもたらしたことを示した。ここで、家畜死は乳製品不足を通して乳児死を起こした可能性を示した。

2.これらの成果は、第3回オックスフォード学際砂漠会議の招待講演で発表し、“Climate Hazard Crises in Asian Societies and Environments"という書籍に招待論文として掲載される。このなかで、干ばつやゾドのメモリ効果がダスト発生、社会経済活動や人間の健康にまで及ぶことを指摘し、乾燥地のハザード→災害までの一連のメカニズムを解明したさきがけ研究となった。3.ゾドリスクマップ利用:モンゴル政府からの要請により、海外共同研究者(気象水文環境情報・研究所)がゾドリスクマップを作成し、議会の危機管理特別委員会、食料・農業常任委員会やドナー団体が参加するUNDPの会合で解説した。この地図は、危機管理庁などによるゾドへの多様な備えに利用された。1.リスクモデルの作成開始はH27年度と予定されていたが、H25年度終わりに衛星データによる東アジアの黄砂ハザード(リスク)マップが完成、一般公開し、常時データを更新している。また、早期警戒システムの構築開始は、H28年度と予定されていたが、海外共同研究者が在職するモンゴル気象水文環境情報・研究所と共同でゾドリスクマップをH27年度に作成、当研究所と本研究のHPに公開し(http://tsag-agaar.gov.mn、http://www.4d-disasters.jp/)、政府の政策決定(当初は最終年度H29年度に予定)に利用されるようになった。これらの進捗状況は研究計画調書より半年1年半前倒しとなっている。2.上記のような研究進捗にともなって、研究計画調書ではH27年度にシンポジウムを開催予定であったものが、実際にはH26年度から開催し始め、計5回の国際シンポジウムを開催した。2、3回目のシンポジウムはモンゴルで開催し、研究成果の現地への還元に努めている。3.上記のシンポジウム開催の前倒しに並行して、研究成果の世界の学会への発信のため、災害研究分野では世界有数のNatural Hazards誌への特集号掲載が採択された(H27年8月)。これは、研究計画調書には記述のない予想以上の研究成果である。本研究はユーラシア内陸部にある乾燥地特有の4種類の災害を発生機構と時間スケールから関係づけ、それらへの対応を体系化することを目的とする。最近の気候変動研究によると、将来には世界各地で極端な気象の増加が予測されている。これらは、外的インパクトとして4D災害(干ばつDrought,寒雪害Dzud,砂塵嵐Dust storm,砂漠化Desertification)を頻発させる可能性があるため、4D災害の発生機構を気候メモリという視点から統合的に理解し、それらの影響を災害のリスク=外的インパクト(気候ハザード)の規模x乾燥地自然-社会システムの脆弱性(暴露、感受性、復元力で構成)という新しい枠組みでとらえる。1.本研究の成果の紹介が、“Climate Hazard Crises in Asian Societies and Environments"という書籍に招待論文として掲載された。このなかで、干ばつやゾドのメモリ効果がダスト発生、社会経済活動や人間の健康にまで及ぶことを指摘し、乾燥地のハザード→災害までの一連のメカニズムをはじめて解明したことを指摘した。2.1999-2014年におけるゾド発生における気候ハザードと社会経済的脆弱性の役割
遺伝暗号とtRNA研究の新しい展開

遺伝暗号とtRNA研究を綜合的に推進するための組織作りが,本研究課題の目的である.最近この分野の発展は,わが国の研究者にあり,主導的に行われてきた.しかし,これまで部分的にしか交流のなかったメンバーを集め,この課題の研究体制を早急に整備し,組織的に研究を進めることは,世界にほこりうる分子生物学の一分野を日本で確立することを意味する.そのためには,昭和63年度の重点領域を申請し,成立させることがもっとも効果的であるとの結論をえた.本年度は,2回の班会議(名古屋・東京)を開催,さらに少人数による儉討会を頻繁に行い,重点領域申請は下次の四つの柱をたてて行うことに決定したI.遺伝暗号の多様性II.遺伝暗号解読のメカニズムIII.コドン選択申請書類の作成は既に完了し,現在申請の段階にある.また,昭和63年1月8日,公開シンポジウム"遺伝暗号の可変性"(東京)を開催し,この分野の重要性をアピールすると共に,わが国のレベルの高さを再認識した.このように重点研究申請に至るまでの準備研究及び調査は充分になされたものと考えるなお,公開シンポジウムでの話題提供は下次の通りであった.大沢省三:遺伝暗号は変化するーそのメカニズム;池村淑道:コドン選択の多様性を生む要因;横山茂之:コドン認識の分子機構;岡田典弘:tRNA像遺伝子による高等動物ゲノムの再編成;井口八郎:オルガネラの遺伝暗号遺伝暗号とtRNA研究を綜合的に推進するための組織作りが,本研究課題の目的である.最近この分野の発展は,わが国の研究者にあり,主導的に行われてきた.しかし,これまで部分的にしか交流のなかったメンバーを集め,この課題の研究体制を早急に整備し,組織的に研究を進めることは,世界にほこりうる分子生物学の一分野を日本で確立することを意味する.そのためには,昭和63年度の重点領域を申請し,成立させることがもっとも効果的であるとの結論をえた.本年度は,2回の班会議(名古屋・東京)を開催,さらに少人数による儉討会を頻繁に行い,重点領域申請は下次の四つの柱をたてて行うことに決定したI.遺伝暗号の多様性II.遺伝暗号解読のメカニズム申請書類の作成は既に完了し,現在申請の段階にある.また,昭和63年1月8日,公開シンポジウム"遺伝暗号の可変性"(東京)を開催し,この分野の重要性をアピールすると共に,わが国のレベルの高さを再認識した.このように重点研究申請に至るまでの準備研究及び調査は充分になされたものと考えるなお,公開シンポジウムでの話題提供は下次の通りであった.大沢省三:遺伝暗号は変化するーそのメカニズム;池村淑道:コドン選択の多様性を生む要因;横山茂之:コドン認識の分子機構;岡田典弘:tRNA像遺伝子による高等動物ゲノムの再編成;井口八郎:オルガネラの遺伝暗号
地球磁気圏尾部とその周辺で観測される静電波の統括的研究

GEOTAIL衛星に搭載されている波形観測受信機のデータをもとに磁気圏内外で観測される「広帯域静電ノイズ(BEN)」と「狭帯域静電ノイズ(NEN)」の解析を行った。その結果、BENは、同じような孤立波形(ESW)の状態でプラズマシート境界層、及び、マグネトシ-ズ領域で観測されることがわかった。そして、その伝搬方向はどちらの場合も外部磁場に平行方向であることが判明した。一方、NENについても、ロープ領域、及び、マグネトシース領域の両方で観測されることがわかり、しかもその波形はQuasi-sinusoidalであり、そしてその伝搬方向も外部磁場に平行方向であることがわかった。このように、BEN及びNENは、同じような波形をもった波動として、磁気圏の内部であるプラズマシート境界層、ロープ領域、及び、磁気圏の外部領域であるマグネトシース領域で観測されていることがわかる。しかし、一般に、プラズマ環境を考えたとき、磁気圏内部とマグネトシースとでは、極端に異なったものである。特に、マグネトシースは、バウショックで乱された乱気流なプラズマからなっており、外部磁場も大変不安定である。それに対し、磁気圏内部では、基本的に地球磁場の領域であることから、マグネトシースに比べれば、非常に安定した磁場構造の中にあるといえる。このように、まったく異なったプラズマ環境のもとで同じ性質をもつ静電波動が観測されることは非常に興味深いものであり、その発生原因を総括的に説明できる可能性をはらんでいる。また、その一方で、これらの波動は非常に速い時間変化を示すため、プラズマ粒子計測と比較するにはあまりにも、その時間分解能と現象の時間スケールがかけはなれているため、いわゆる波動・粒子相互作用を考える上での粒子観測との比較研究は困難な状態にあることもわかった。
接着性蛋白質を用いた組織保護ならびに癒着防止に関する研究

イガイから抽出した接着性蛋白質ーpolyphenolic protein(以下PPPと略す)ーおよびフェノ-ル派生体の組織保護作用を検討するために、以下の実験を行った。1)イガイ足部を採取し、各種protease inhitorの存在下に中性塩緩衝液中で組織ホモジネ-トとした後、沈殿物を酢酸緩衝液中に溶解した。さらに可溶性分画をホウ酸緩衝液中で透析した後濃縮し、HPLCを用いて最終的に精製した。また、フェノ-ル派生体として、αーmethyldapa,(+)ーcatechin,hesperitin,rutin,tannic acid,geraninを購入し、コントロ-ルとしてalbuminとfibronectinを用いた。2)精製したPPPを酢酸溶液中に,また、各種フェノ-ル派生体およびコントロ-ル群をdimethyl sulfoxide溶液中に溶解し、異なった濃度において,brightーred染料が結合した牛皮不溶性コラ-ゲン(以下Azocoll)を添加し反応を行った。反応溶液を常温で減圧乾燥した後、中性塩溶液中でprotease処理を行った。この結果、tannic acid,PPPおよび高濃度のgeraninでコ-ティングを行ったAzocollは、protease消化に対して強い低抗性を示した。一方、その他の派生体で処理を行ったAzcollは、proteaseの添加により完全に消化されていた。3)tannic acid,geraninおよびPPPによりコ-ティングを行ったAzocollの表面構造を走査電子顕微鏡で観察したところ、前者は無処理のAzocollと同様の縄状構造であったのに対し、後者は無構造な膜様組織に被われていた。4)精製したPPP,tannic acid,およびgeraninでコ-ティングしたAzocollを家兎の膝関節腔内に挿入し、経時的に表面構造の観察を行ったところ、挿入前と比べて殆んど変化は認められなかった。イガイから抽出した接着性蛋白質-polyphenolic protein-の組織保護作用を検討するために、以下の実験を行った。1.イガイ足部を採取し、各種protease inhibitorの存在下に中性塩緩衝液中で組織ホモジネ-トとした後、沈殿物を酢酸緩衝液中に溶解した。さらに可溶性分画をホウ酸緩衝液中で透析した後に濃縮し、イオン交換、ゲル瀘過クロマトグラフィ-およびHPLCを用いて精製した。精製したpolyphenolic proteinはHPLC上、単一のピ-クとして溶出され、SDS-polyーacrylamide gel電気泳動上、二重のバンドとして検出された。2.精製したpolyphenolic proteinを酢酸溶液中でコラ-ゲン線維にコ-ティングした後、これを家兎の膝関節腔内に挿入し、経時的に走査電子顕微鏡を用いて表面構造の観察を行ったところ、挿入前と比べて殆ど変化は認められなかった。以上の結果から、polyphenolic proteinは、関節液中に存在する各種proteaseの消化作用から組織を保護する作用を有することが強く示唆された。今後は、polyphenolic proteinが関節内靱帯再建術における移行腱、靱帯などの組織保護剤として有効であることを検討するために、家兎の膝関節内にpolyphenolic proteinをコ-ティングした自家腱を用いて膝前十字靱帯を再建し、経時的に再建靱帯の形態学的検索および生化学的分析を行う。特に、生化学的検索については、採取した組織から可溶性ならびに不溶性コラ-ゲンを調整し、以下の項目についての分析を行う。1.コラ-ゲンの含有量。2.コラ-ゲン分子のアミノ酸組成。3.コラ-ゲン線維の化学的安定性。4.コラ-ゲンの還元架橋結合量。イガイから抽出した接着性蛋白質ーpolyphenolic protein

(以下pppと略す)ーおよびフェノ-ル派生体の組織保護作用を検討するために、以下の実験を行った。1).イガイ足部を採取し、各種protease inhibitorの存在下に中性塩緩衝液中で組織ホモジネ-トとした後、沈殿物を酢酸緩衛液中に溶解した。さらに可溶性分画をホウ酸緩衝液中で透析した後に濃縮し、HPLCを用いて最終的に精製した。また、フェノ-ル派生体として、αーmethyldopa、(+)catechin,hesperitin,rutin,tannicacid geraninを購入し、コントロ-ルとしてalbuminとfibronectinを用いた。2).精製したpppを酢酸溶液中に、また、各種フェノ-ル派生体およびコントロ-ル群をdimethyl sulfoxide溶液中に溶解し、異なった濃度において、brightーred染料が結合した牛皮不溶化コラ-ゲン(以下Azocoll)を添加し反応を行った。反応溶液を常温で減圧乾燥した後、中性塩溶液中でprotease処理を行った。この結果、tannic acid,PPPおよび高濃度のgeraninでコンティングを行ったAzocollは、protease消化に対して強い抵抗性を示した。一方、その他の派生体で処理を行ったAzocollは、proteaseの添加により完全に消化された。3).tannicacid,geraninおよびPPPによりコ-ティングを行ったAzocollの表面構造を走査電子顕微鏡で観察したところ、無処理のAzocollと同様の縄状構造であったのに対して、後者は無構造な膜様組織に被われていた。4).PPP,tannic acidおよびgeraninでコ-ティングしたAzocollを家兎の膝関節腔内に挿入し、認められなカった。5).現在、家兎の膝関節内にPPP,tannic acidおよびgeraninでそれぞれコ-ティングを行った自家腱を用いて膝前十字靭帯を再建し、経時的に再建靭帯の形態学的検索および生化学的分析を行っている。
人工聴覚補償機器の語音聴取検査法の標準化

人工聴覚補償機器の進歩は目覚ましく、音の入力方法も多様化している。我々が開発した「人工内耳装用のための語音聴取評価検査CI-2004」は聴覚補償機器の適応や装用効果などを調べるために、臨床上多く使用されており、研究論文にも数多く引用されている。しかし試案であったため、今回これらの基準値を求めることを目的として研究をおこなった。対象は正常聴覚の成人(青年群、壮年群、中高年齢群)と成人人工内耳装用者である。静寂時下および雑音負荷で、いずれの対象においても語音の提示音圧は65dBで固定し、雑音はS/N0dB、S/N5dB,S/N10dBの各条件下で実施し、正常聴覚成人の単音節検査においては以下の結果が得られた。青年群における静寂時下98.8%、S/N+10dB 96.2%、S/N+5dB 93.9%、S/N±0dB 85.5%、壮年群においては同じく99.2%、94.2%、93.3%、86.9%、中高年群においては98.7%、94.7%、90.8%、81.0%であった。基準値が確定したことにより本検査法の信頼性と妥当性が検証された。【I成人用検査法の研究】については、既存の「語音聴取検査CI-2004(試案)」の1単音節及び2単語・日常文検査を語音60dBSPLに固定した上で、雑音をS/N比3パターンを各2リストに設定した1次実験用CDを新たに作成した。研究分担施設に同一の検査用スピーカを配置し、オージオメーターとの接続、呈示音圧の校正等を行い、実験環境の統一を確認した。また、研究代表機関において、この条件で予備実験を行い、研究方法の信頼性と妥当性を検証した。1研究協力機関においては、医療機関であるため健聴者を対象とした予備実験の施行という点で倫理委員会の承認が得られなかったため、研究協力機関を拡大して依頼した。【II幼小児用検査法の研究】については、予備実験を行うに当たり、使用する教材玩具の継続的な統一性において問題が生じたため、まずはこの開発を行った。また、対象児へのスクリーニング検査として、絵画語彙検査とReading testに流暢性課題を加えることとした。地域性の影響を避け、言語発達における段階性を細かく検討するため全国各地に協力依頼をし、承諾を受けつつある。【I成人用検査法の研究】においては、倫理委員会での承認、【II幼小児用検査法の研究】においては、使用する教材玩具の改訂が計画外に生じ、その対応のため1次実験への着手がやや遅れた。しかし、あらたな素材を使用した1次実験用のプロトコルを早急に完成し、早急にデータの収集に取りかかる予定である。【I成人用検査法の研究】については、虎の門病院においては医療機関であるため健聴者を対象とした予備実験を施行する点で倫理委員会の承認が得られないという問題が生じた。そのため、倫理委員会との交渉や、新たな研究協力施設の開拓に予想以上の時間を費やした。【II幼小児用検査法の研究】においては、使用する教材玩具の継続的な統一性について業者が困難を訴えたため、改訂の必要性が生じ、その対応のため1次実験への着手がやや遅れた。しかし、あらたな素材を使用した1次実験用のプロトコルを早急に完成し、データの収集に取りかかる予定である。以上のような当初予期しない問題が生じたが年度内には解決した。今後は、予定通りに1次実験を全国的に展開し、継続実施していく予定である。【I成人用検査法の研究】については、昨年度作成したCDは、S/N値固定でモノラル出力の設定予定であったが、ステレオ設定になっていた。そのため、一部の施設で使用に制限が生じてしまった。そこで、再度設定の確認と再作成を行った。また、スピーカについては、現在の実験施設においてはプリアンプ機能を搭載するオージオメータと接続するためアンプを必要としない。そこでスピーカとCDプレイヤーの接続条件においては、アンプの使用を必要とする種類のスピーカを使用中である。しかし、今後臨床応用上での利便性を考慮すると、アンプの使用を必要としないアクティブスピーカの使用も視野に入れ統制をはかっている段階である。これに関しては重大な問題ではないので、早急に解消され、再度実験に取り掛かれる予定である。【II幼小児用検査法の研究】については、使用する教材玩具の問題は解消され、一部の施設で研究が開始されている。今後は研究協力施設を地域的に拡大し、標準化に必要なデータを集める予定である。全体的にコントロールに予想以上の時間を要したが、今後はデータの収集に専念できる予定である。【I成人用検査法の研究】については、新たに作成したCDが一部予定と異なっていることが判明した。そのため施設によっては、使用に制限が生じた。【II幼小児用検査法の研究】については、教材玩具の準備に時間を要していたが、完成したのでデータの収集を開始した。【I成人用検査法の研究】についてはCDを再作成することにより遅れの原因は解決した。今後は、積極的にデータの収集が展開できる予定である。【I成人用検査法の研究】については、各施設のオージオメータが異なりアンプを統一することが困難であったため、スピーカ出力に関して各周波数で校正値のずれを規定し、検査環境を新たに統一した。

本研究の目的はCI-2004の標準値を求めることであるが、最終的には人工聴覚補償機器使用者の装用効果を確認することにあるため、中途失聴覚の人工内耳装用者を対象とした実験も開始した。人工内耳装用者は語音の呈示音圧が60dBでは聴取が困難であったので、65dBとし固定のS/N比で検査を実施した。そのため、健聴成人の検査条件は語音の呈示音圧は60dBとしていたが、人工内耳装用者との比較も検討するため実験条件に呈示音圧65dBを追加した。現在も、人工内耳使用者、健聴成人の若者群の実験を継続している。【II幼小児用検査法の研究】については、研究協力機関の拡大交渉は終了し、成人用検査法と同様に、人工内耳及び補聴器装用児を対象とした実験も開始した。呈示音圧は65dBとし、低年齢の児に対しては肉声で実施した。各年齢群に応じた言語検査も併せて実施した。I・IIともにデータを整理入力している。【I成人用検査法の研究】については、音場法で実験を実施するため、検査環境の統一に時間を要した。【II幼児用検査法の研究】については、成人の環境設定に時間を取られ、同時進行する時間的・人的なゆとりに欠けた。人工聴覚補償機器の進歩は目覚ましく、音の入力方法も多様化している。我々が開発した「人工内耳装用のための語音聴取評価検査CI-2004」は聴覚補償機器の適応や装用効果などを調べるために、臨床上多く使用されており、研究論文にも数多く引用されている。しかし試案であったため、今回これらの基準値を求めることを目的として研究をおこなった。対象は正常聴覚の成人(青年群、壮年群、中高年齢群)と成人人工内耳装用者である。静寂時下および雑音負荷で、いずれの対象においても語音の提示音圧は65dBで固定し、雑音はS/N0dB、S/N5dB,S/N10dBの各条件下で実施し、正常聴覚成人の単音節検査においては以下の結果が得られた。青年群における静寂時下98.8%、S/N+10dB 96.2%、S/N+5dB 93.9%、S/N±0dB 85.5%、壮年群においては同じく99.2%、94.2%、93.3%、86.9%、中高年群においては98.7%、94.7%、90.8%、81.0%であった。基準値が確定したことにより本検査法の信頼性と妥当性が検証された。【I成人用検査法の研究】については、青年群、壮年群、中高年群を対象とした1次実験を早急に進め、結果を解析する。そして、実施方法を再検討して追加の2次検査を実施する。各年齢群100名以上を対象とする。それぞれの年齢群における各S/N比の条件下の標準値を算出し、日常的な医学臨床上簡便に使用できる固定したS/N比の検査法のCDと、研究用のS/N比を自由に変化できるCDを作成する。平成28年度中、もしくは平成29年度に、作成したCDを用いて、裸耳難聴者、補聴器・人工内耳・EAS・BAHA装用者などを対象として同様の検査を実施し、臨床応用上の問題点を明らかにし実際の運用に関する妥当性と信頼性を確認する。【II幼小児用検査法の研究】については、1次実験を早急に進め、結果を解析する。実施方法と課題を整理・検討して追加の2次検査を実施する。2次検査は各年齢群100名以上、のべ人数約500名に実施し、各年齢群における標準値を算出する。並行して実施した絵画語彙検査、流暢語検査、Reading Testとの相関について検討する。
エネルギーフローに着目した流域水・熱・物質循環モデルの開発

本研究では河川生態系内のエネルギーのフローに着目した新しい河川生態評価モデルを構築した.本モデルを山口県の佐波川流域に適用したところ,佐波川の複数地点間の生態系の健全性の違いを有効エネルギー効率で表現可能であることがわかった.本モデルと流域水・物質循環モデルとの結合によって,長期間の有効エネルギー効率の推移を予測可能であることがわかった.自然と社会構造の基本組織体である流域において,河川はその大動脈として流域の水・物質循環を担っている.しかし,我が国のほぼすべての河川はダムや堰などの構造物によってその連続性が分断され,陸域からの負荷を河川内にも蓄積し易い状態にある.したがって,流域の水・物質循環(エネルギーフロー)の健全化を図ることによってこれらの人間活動による負荷を低減し,河川・流域生態系に与える負荷を最小限に抑えることが必要とされている.そこで,本研究では河川生態系内のエネルギーのフローに着目した新しい河川生態評価モデルを構築した.山口県の佐波川流域を対象として上流から下流の4地点に約一ヶ月毎の物理環境および生物環境の調査を2年間にわたって実施し,各地点の河川生態系内の有効エネルギー効率を明らかにした.また,有効エネルギー効率の長期的推移を算出し,長期間の佐波川の健全性を評価するために,有効エネルギー効率の予測モデルを構築した.このモデルでは地形データ,気象データ,日射量・栄養塩・水温,生物パラメーターを入力データとして,「流域水物質循環モデル」,「藻類増殖モデル」,「底生動物成長モデル」の各要素モデルを用いて,流量・水深,付着藻類量,底生動物量を算出する.本モデルを用いて調査対象の4地点における有効エネルギー効率の長期的推移を明らかにした.その結果,佐波川の複数地点間の生態系の健全性の違いを有効エネルギー効率で表現可能であることがわかった.また,現地調査に基づいた予測モデルによって,長期間の有効エネルギー効率の推移を予測可能であることがわかった.さらに,有効エネルギー効率による河川環境評価によって水質・底質環境から判断不可能な河川の健全性を評価可能であることが示された.本研究では河川生態系内のエネルギーのフローに着目した新しい河川生態評価モデルを構築した.本モデルを山口県の佐波川流域に適用したところ,佐波川の複数地点間の生態系の健全性の違いを有効エネルギー効率で表現可能であることがわかった.本モデルと流域水・物質循環モデルとの結合によって,長期間の有効エネルギー効率の推移を予測可能であることがわかった.本年度は佐波川流域を対象とした水・熱・物質動態に関する現地調査および佐波川流域環境GISデータベース構築と分布流出モデルの検証を中心に実施した。佐波川における現地調査では上流から下流の8地点において水質・底質の調査を約一か月間隔で実施した。また、同地点において水温の連続観測を行った。さらに、4地点においては河床堆積有機物量、付着藻類量、底生動物量の調査も約一か月間隔で実施した。これらの調査結果をもとに各地点での河川生態系内のエネルギー効率を算出した。水質・底質の調査結果では各地点で大きな違いはなかったものの、エネルギー効率に関しては明確な違いがみられ、堰撤去下流の土砂移動が活発な地点においてエクセルギー効率が高く、河川の健全性が高いことが明らかとなった。さらに、水循環モデル、藻類増殖モデル、底生動物の成長モデルから成るエネルギー効率を予測するための新たなモデルを構築し、そのモデルによって長期間のエクセルギー効率の推移を予測可能であることを確認した。次に、佐波川における土地利用、植生、地質、河川水質、河川底質を統合した独自のGISデータベースを構築した。さらに、これらのデータを用いて本研究で構築する予定のエネルギーフローに着目した流域水・熱・物質循環モデルの基礎となる分布型流出モデルの検証を進めた。H23年度は予定通りに佐波川での現地調査を実施した。また、GISを用いた佐波川流域環境データベースの構築もほぼ予定通り完了した。エネルギーフローに着目した流域水・熱・物質循環モデルのベースとなるモデルをH23年度中に構築予定であったが、これに関してはH24年度に重点的に進めることした。H24年度はH23年度に行った現地調査を継続して行うとともに、主にエネルギーフローに着目した流域水・熱・物質循環モデルの構築と検証を行う。H23年度は当初購入予定であったボックス炉や水位計を他の研究助成によって購入したため、50万程度の次年度使用額が生じた。H24年度は当初の予定通り現地調査および学会発表に主に研究費を使用する。次年度使用額に関してはGIS解析と数値シミュレーションに必要となる解析用パソコンの購入に充てる予定である。