hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
阿波踊りを活用した健康体操の開発とその機能・効用に関する研究

56%が「楽しく行えた」と回答し、67%が「阿波踊りが少しできるようになった」と回答した。ウォーキングとの組み合わせにより83%が「運動量が増えた」と回答し、体重は2.76kg有意に減少した。阿波踊りの経験のない人にも有効なプログラムとなることが示唆された。ボランティアリーダーの組織作りにも取り組み、「阿波踊り体操リーダー連絡協議会」を発足させ、全体会を開催し、登録事業を開始した。また、成果発表用のWEBサイト「That's阿波踊り体操」も随時更新した。
熱帯海上の水蒸気変動が降水に与えるインパクト

2015年11月から12月にかけて海洋地球研究船「みらい」の航海(MR15-04)で得られたライダー観測による水蒸気データについて、品質管理作業とラジオゾンデによる精度検証が完了した。また、データ同化を目的とした1時間値の作成および鉛直レベルの間引き、観測誤差情報の作成を行い、アンサンブルデータ同化システム(ALEDAS2)を用いた同化テストを実施した。計算が途中で中断してしまう期間が見つかったため、原因となるデータを特定し、その特徴を把握する作業を進めるとともに、空間解像度を上げた実験の準備を行なった。一方で、同期間に「みらい」で得られたラジオゾンデ観測データの同化実験を実施し、ライダー同化の比較対象として設定した実験が用意できた。このラジオゾンデ同化実験の結果、アンサンブルスプレッドの減少率で評価した同化インパクトの大きな領域が、MJOの対流活発域の東進に伴いインドネシア海大陸の西側から東側へ移動し、特に熱帯低気圧へ発達しつつある対流システムの周辺で大きく現れることが示された。この成果について学会発表を行なった。また、対象期間より後の観測プロジェクトによって、より高精度のライダー観測による水蒸気データが得られていることから、このデータを活用した更なる精度検証を進めているところである。これにより、より信頼性のあるデータを選別して同化することが可能となり、同化実験の進展が期待できる。ライダー観測データの品質管理作業および精度検証を終え、観測誤差情報の作成など同化のための準備を終えることができた。テスト実験に着手し問題が見つかったものの、その対策の一つとして解像度を変更した実験等の準備も整えることができた。更にラジオゾンデ観測を用いた比較実験についても実施しており、解析に着手することができた。概ね計画どおり進展している。ALEDAS2を用いてライダー観測データの同化インパクト実験を開始する。ライダーおよびラジオゾンデ観測の有無による複数の感度実験を実施し、インパクトの違いについて比較解析を行う。特に日変化降水の再現性やMJOの通過に伴う水蒸気場の変化に注目して同化のインパクトを評価する。また、夜間から早朝の海洋上における降水システムの発達に伴う大気下層の水蒸気の変化とその役割について、取得したライダー観測データと同化した解析データを用いて解析を進める。
北方ルネサンス政治思想の再評価-エラスムスとトマス・モアを中心として-

1.(1)モアにおける政治と宗教との関係は、いずれか一方が他方に優越するものでなく、両者の性格に基づく機能分担であり、前者が後者の条件を整備し、後者の精神が前者の質を高めるという意味で相補的である。したがって、政治が宗教を管轄するヘンリ8世の政策をモアは承認し得なかった。(2)宗教と社会についてモアは、異端が公然としかも非理性的にロ-マ・カトリック教会を批難し、大衆運動となって社会秩序を破壊して人々の救済の社会的条件を危くすることに反対して正統信仰を擁護したのであり、個人的に異説を持つことがそれを聖職者らと議論することまで禁止してはいない。この意味で、前期の改革的立場から後期には保守主義者にモアが変化したという通説的理解は、批判される。2.(1)エラスムスの平和思想と宗教寛容思想には、内的なつながりがある。即ち、彼が伝統的な正戦論を否定して、人間の幸福な生活の観点から一切の戦争を正当視せず、自衛戦争だけを止むを得ず容認したのは、宗教上の真理が理性的、学問的な検討によって明らかになるという考えとともに、宗教上の争いが社会秩序を混乱させ、その前提条件を失わせると同時に、人々の有徳で幸福な生活と救済を損うと見る立場による。それゆえ、両者はエラスムスの中で内的に結合している。(2)彼がルタ-を時には支持し、1524年に至るまで公然と批判しなかったのは、よく言われるように彼が新旧両陣営からの攻撃を避けて逃げ回ったのではなく、何よりも、いつ、どうすることがキリスト教世界のためになるのかを慎重に考えたことによるものと解される。3.モアのユ-トピア思想を後期の思想と対比し、カムパネッラやベ-コンのそれと比較する時、彼の独自性(複眼的、重層的思考法)と一貫性が明らかとなる。ただし、彼の場合異端判定の手続、エラスムスの場合は、自由意志論の十全な思想史的考察が本研究の最終目的のために今後の課題として残されている。
生体超分子構造解析を可能にする表面修飾技術応用コヒーレントX線回折顕微法の開発

本研究では、新世代のX線光源であるX線自由電子レーザーとコヒーレントX線回折顕微法を組み合わせた、溶液中試料イメージング技術の高度化を目指した。電子ビームリソグラフィ法を利用して、試料ホルダとなる窒化ケイ素薄膜上に自己組織化単分子膜のドットパターンを作製、30 nmサイズのパターン上へのタンパク質分子の特異的な修飾に成功した。X線自由電子レーザー施設SACLAにおいて溶液中試料の計測実験を行い、試料からのコヒーレントX線回折パターンの計測し、位相回復計算による試料像再構成を行った。平成26年度は、研究計画に沿って窒化ケイ素(SiN)薄膜上への生体分子修飾・パターニング条件の検討、試料像再構成アルゴリズムの開発とその原理検証を行った。SiN薄膜上へのタンパク分子の修飾では、タンパク分子と結合するリンカーを有した自己組織化単分子膜をSiN薄膜上に作製することを試みた。SiN薄膜上にスパッタリングや低圧プラズマによる表面処理を施した後、生体分子を結合させるリンカーとなるビオチンタグやNi-NTAタグの修飾を行った。蛍光顕微鏡による修飾タンパク分子の評価を行い、生体分子を均一にSiN薄膜上へ修飾可能なことを確認した。また、修飾分子のパターニングにも取り組んだ。北大クリーンルーム施設の半導体プロセス設備を利用し、フォトリソグラフィによりリンカーをドット状に配置し、SiN薄膜上に生体分子を正確にパターニング可能であることを確認した。また同様に、電子ビームリソグラフィ装置を使用して、より微小なパターンを作製可能であることも確認している。さらに、X線自由電子レーザー施設のSACLA(SPring-8 angstrom complact free-electron laser)において、テストパターンを利用した原理検証実験を行った。想定通りの回折強度の増強を検出するとともに、開発した新規アルゴリズムによっての試料像の再構成が可能であることを確認した。これら以上の結果から、当初計画通りに順調に研究が進展している。本研究では、パルス状コヒーレントX線溶液散乱法(Pulsed Coherent X-ray Solution Scattering: PCXSS)の高度化を目的とした、数十nm精度以下での生体分子パターニング技術の確立に成功した。PCXSS法は、フェムト秒のパルス幅を持つX線自由電子レーザーと、真空中でも試料溶液を保持可能なサンプルホルダである環境セルアレイを組み合わせることによって、放射線損傷の生じる前の自然な状態の溶液中試料の観察を可能にする新しいX線計測技術である。今年度は、PCXSS法の高度化を目指した、環境セルアレイへの生体分子のパターニング技術の確立および、X線自由電子レーザーでの試料計測実験に取り組んだ。生体分子のパターニング技術の確立では、前年度に引き続きリソグラフィ技術を利用して実験を行い、窒化ケイ素薄膜上へのホスホン酸誘導体自己組織化単分子膜のパターン形成に成功した。さらに、電子ビームリソグラフィ装置(ELIONIX ELS-F125-U)により作製した3040 nmの酸化アルミニウムドットパターン上に、タンパク質分子が特異的に吸着している様子を液中試料の観察が可能な、高速原子間力顕微鏡(生体分子計測研究所SS-NEX-07S)によって確認することにも成功した。また、生体分子をパターニングした環境セルアレイの計測も試み、兵庫県播磨のX線自由電子レーザー施設SACLAを利用したPCXSS実験を行った。光子エネルギー4 keV (波長: 0.31 nm)のX線自由電子レーザーを1パルス照射し、クーロン爆発により試料が破壊される前の溶液中パターンからのシングルショットコヒーレントX線回折パターンの取得に成功するとともに、パターン化した試料からの回折X線の強度増強を確認した。平成26年度の研究実施計画に挙げていた三項目、1窒化ケイ素薄膜上への生体超分子修飾・パターニング条件の検討、2新規試料像再構成アルゴリズムの開発、3テストパターンによる原理検証のいずれも達成しており、平成27年度の研究基盤の構築に成功している。以上から、本研究課題の進捗状況は順調であると考えている。X線イメージング研究実施計画に沿って、SACLAでの無機試料・有機試料の計測を試みると同時に、基板修飾技術の一層の精度向上にも取り組む。無機の計測試料としては、SiN薄膜上のリンカーと結合する有機分子を付着させたナノ粒子を考えている。また有機の計測試料としては、当初予定のリボソーム分子の他に、ビオチン修飾を表面に施したファージの計測も想定している。基板修飾技術向上の施策としては、より低分子のリンカーの開発や基板表面のプラズマ処理のパラメータ最適化による、分子吸着の一層の特異化を目指す。SiN薄膜の表面粗さは、試料から得られる回折X線の計測精度に大きな影響を与えるため、可能な限り低減された状態であることが望ましい。当初計画では、平成26年度に自動でチップのエッチング・洗浄を行う、特注の装置の購入を予定していた。

しかし研究の進展に伴い、SiN薄膜の新たな作製方法の導入や洗浄ノウハウの蓄積により、既存の装置を使用して十分に低減された表面粗さを有するチップの作製に成功した。そのため当該装置の購入を取りやめ、既存の装置を利用しての研究計画に切り替えた。剰余分は、既存の装置を利用してチップのエッチング・洗浄を行う際に必要なテフロン製のジグ及び薬品を購入する際に使用する予定である。
プラズマ駆動水素透過に対するコーティング効果

本研究では、プラズマ対向材料での水素透過に及ぼす表面コーティングの効果を調べることを目的とした。純鉄とバナジウム試料の片側または両側に、金、パラジウム、モリブデンまたは酸化膜を被覆し、プラズマ駆動水素の透過量を測定した。プラズマ駆動水素透過の律速過程を明らかにするとともに、表面での再結合反応について検討した。入射側での再結合係数は、材料だけでなく、表面状態(表面欠陥の生成または不純物原子の吸着など)に強く依存していることがわかった。透過スパイクや入射イオンエネルギー依存性のような実験現象には、材料のバルク性質より、表面状態のほうが深く関わっているため、本研究は、コーティングにより、表面状態を変え、プラズマ駆動透過に及ぼす影響を調べることを特徴とした。コーティング法で、水素の透過量をコントロールすることができるのは、核融合炉の安全性の面で大きい意味を持っている。本研究の一部は、Fusion Engineering and Design(in press)、J.Nuclear Materials(in press)に発表する。また、本研究者はプラズマ駆動水素透過における表面反応モデルについての論文をJ.Appled Physics(Vol.75,No.11,75317537,1994)に発表した。このモデルでは、入射側においてノーマルな表面サイト照射により生成した表面欠陥サイトを考慮して再結合係数の計算式を導出し、また不純物の吸着により再結合サイトの面密度の変化について解析した。一方、裏側において、酸化膜の表面サイトを考慮し、再結合係数の式を導いた。プラズマ対向材料に入射した水素は入射側に再放出したり、裏側に透過したりする。水素の透過過程は、入射側と裏側において、それぞれ材料中の拡散あるいは表面での再結合に律速される。さらに、本研究者は、定常状態での律速について一般的なモデルを提出し、Philosophical Magazine(in press)に発表する。
X線結晶構造解析に基づく改変型チャネルロドプシンの創出

一昨年度に解明したチャネルロドプシンの閉状態における結晶構造を元に、「発色団であるレチナール分子のβイオノン環を回転させることでチャネルロドプシンの吸収波長を短波長側にシフトさせる」という新規設計法を提唱した。変異体を実際に作製し、その吸収・励起スペクトルの測定を行うことで設計通りの変異体を作製することに成功、この変異体を用いて実際に生きたマウスの神経細胞を興奮させることにも成功した。更に、この変異体の構造解析を行うことで実際にレチナール分子のβイオノン環が捻れていることを明らかにし、作製した変異体の波長シフトの原因が、理論通りレチナール分子の捻れによって引き起こされていることを証明した。更に、チャネルロドプシン以外の他のロドプシンについても同設計法が適用出来ることを実証し、本手法が広くロドプシンの波長シフト変異体を作製する際の普遍的な方法として利用可能であることを示した。現在これらの結果をまとめて投稿準備中である。また、チャネルロドプシンとは逆に、光を照射するとナトリウムイオンを細胞外に排出するKrokinobacter rhodopsin2 (KR2)についてもその構造解析を行い、2.3Åという高分解能でその立体構造を決定することに成功した。得られた結晶構造と分光学的解析を組み合わせることで、このKR2とよばれるタンパク質がどのようにしてナトリウムイオンポンプという機能を獲得することが出来たのか、その分子基盤を解明することに成功した(現在投稿準備中。)当初3年目の目的であったチャネルロドプシンの吸収波長変異体の作成に付いても論文にまとめるだけの成果が得られているのみならず、チャネルロドプシンと類縁の新規微生物型ロドプシンであるKR2についても、その構造解析に成功し、光駆動性ナトリウムイオンポンプという新規機能の構造基盤を解明することが出来た。そのため、本年度が最終年度であるが、当初の計画以上に進展したと判断した。本年度が最終年度ではあるが、今度の研究の推進方策としては、立体構造情報を元に吸収波長以外のプロパティを変化させたチャネルロドプシンやKR2、例えばイオン選択性の変化したチャネルロドプシンやKR2の創製を試みるということが考えられる。特に今回、KR2の結晶構造からプロトンポンプ以外の陽イオンポンプを可能とするのに必要な構造モチーフが明らかになった為、この情報を元に、未だ自然界から発見されていない光駆動性カリウムイオンポンプの創製を試みるということを方策として掲げる。特別研究員採用時にはチャネルロドプシン(ChR)の結晶こそ出ていたものの、構造解析が可能な分解能の反射は得られずにいた。そこで申請書に記したように、LCP法と呼ばれる結晶化法を導入し、この結晶化法で得られた結晶を大型放射光施設SPring-8に持って行き測定を行った。リファインを重ねた結果、最終的に2.3Å分解能のデータセットを取得することに成功した。ネイティブデータセットの取得後は水銀、金、白金、鉛など多数の重原子を用い、共結晶法によって重原子を導入し、重原子の異常分散から位相決定を行おうと試みた。30以上もの重原子化合物をスクリーニングした結果、塩化メチル水銀を添加した時にサンプルの色が変化したことから、この化合物がタンパク質と強固に結合していると予測し、この化合物の添加濃度や結晶化条件等をスクリーニングし、最終的に3.4Å分解能でこれのデータセットを取得することに成功、多波長異常分散法により位相決定を行うことが出来た。得られた閉状態の結晶構造から発色団周りの構造を含め、ChRの詳細構造を得ることが出来た。また、従来型微生物ロドプシンとは異なり、ChRがダイマー構造を形成していることや、チャネル活性に重要な対イオンの存在を同定することが出来た。何より特筆すべき点としては、空間充填モデルと表面電荷の分布からChRのイオン輸送経路を推定し、電気生理学的解析からその推定を裏付けることが出来た点である。これら一連の結果はChRの分子メカニズムを今までに無い程詳細に明らかにしたというだけでなく、神経生物学への発展にも通じる大きな一歩であるという点で国内外の学会で高く評価された。これらの結果を論文にまとめたところ、学術雑誌Natureにアクセプトされ、2012年2月16日号の表紙を飾るに至った。前年度に解明したチャネルロドプシンの閉状態における結晶構造を元に、チャネルロドプシンの開状態の構造解析に取り組んだ。閉状態の構造解析に用いたチャネルロドプシンのキメラ体は光サイクル全体における開状態の寿命が非常に短く、そのままでは開状態の結晶化に適さない可能性が高かった。そのため、電気生理学的解析によって、開状態の寿命が著しく延長する変異体を探索した。開状態の延長が確認された変異体に付いては昆虫細胞を用いて少量培養、精製を行い、その安定性と発現量を評価した。得られた新規チャネルロドプシンキメラ変異体は元のキメラと比較して10,000倍以上の開状態寿命を示したため、現在、光照射下でこのキメラ体を結晶化することにより、開状態の結晶構造解明に取り組んでいる。また、チャネルロドプシンの吸収波長シフト変異体のデザインにも着手しており、前年度で得られたチャネルロドプシンキメラの結晶構造を用いて量子力学的シミュレーションを行い、チャネルロドプシンの吸収波長を決定するのに重要なアミノ酸残基を予測した。

そして、予測された残基が実際に吸収波長に与えている寄与を見積もるため、予測されたアミノ酸残基に変異を導入したチャネルロドプシン変異体を調製し、その吸収波長を測定し、シミュレーションによって予測された残基が実際に吸収波長へ影響を与えることを確認した。これら一連のin silico,in vitro解析により研究員は最大で40nmの吸収波長シフトを示す変異体の調製に成功している。これらの結果の一部はChemical Physics Letter誌に掲載され、現在も吸収波長シフトを更に伸ばすため、シミュレーションと変異体調製を行っている。一昨年度に解明したチャネルロドプシンの閉状態における結晶構造を元に、「発色団であるレチナール分子のβイオノン環を回転させることでチャネルロドプシンの吸収波長を短波長側にシフトさせる」という新規設計法を提唱した。変異体を実際に作製し、その吸収・励起スペクトルの測定を行うことで設計通りの変異体を作製することに成功、この変異体を用いて実際に生きたマウスの神経細胞を興奮させることにも成功した。更に、この変異体の構造解析を行うことで実際にレチナール分子のβイオノン環が捻れていることを明らかにし、作製した変異体の波長シフトの原因が、理論通りレチナール分子の捻れによって引き起こされていることを証明した。更に、チャネルロドプシン以外の他のロドプシンについても同設計法が適用出来ることを実証し、本手法が広くロドプシンの波長シフト変異体を作製する際の普遍的な方法として利用可能であることを示した。現在これらの結果をまとめて投稿準備中である。また、チャネルロドプシンとは逆に、光を照射するとナトリウムイオンを細胞外に排出するKrokinobacter rhodopsin2 (KR2)についてもその構造解析を行い、2.3Åという高分解能でその立体構造を決定することに成功した。得られた結晶構造と分光学的解析を組み合わせることで、このKR2とよばれるタンパク質がどのようにしてナトリウムイオンポンプという機能を獲得することが出来たのか、その分子基盤を解明することに成功した(現在投稿準備中。)当初1年目の予定であったチャネルロドプシンの結晶構造解析に実際に成功し、その結果を論文にまとめ発表することが出来たため。また、2年目以降の予定である中間体の構造解析や、構造情報を元にした変異体の作製に関しても、現在実際にプロジェクトが進展を見せているため。当初2年目の目的であった開状態の構造解析に付いて一定の結果が得られており、また本来は3年目の目的であったチャネルロドプシンの吸収波長変異体の作成に付いても既にいくつかの変異体が得られており、その結果の一部を論文にまとめて報告することが出来たため。当初3年目の目的であったチャネルロドプシンの吸収波長変異体の作成に付いても論文にまとめるだけの成果が得られているのみならず、チャネルロドプシンと類縁の新規微生物型ロドプシンであるKR2についても、その構造解析に成功し、光駆動性ナトリウムイオンポンプという新規機能の構造基盤を解明することが出来た。そのため、本年度が最終年度であるが、当初の計画以上に進展したと判断した。今後は当初の予定通り、開状態が長くなる変異体を用いて、ChRの開状態の構造決定に向け一層の努力をする所存である。また、既に今回得られた閉状態の構造を元に量子力学計算を行うことで、吸収波長に影響を与えそうなアミノ残基の候補がいくつか得られてきているため、今度はそれらのアミノ酸残基に変異を導入することで、実際に吸収波長が変化するか検証を行う。
機動強震アレイ観測のための軽量小型強震系の制作と観測・解析マニュアルの作成

本研究所は,大地震直後あるいは地震発生が危惧された時点で速やかに強震観測が実現されることを目標として,機動性を確保するための諸条件を勘案し,適切な観測機器の開発と観測方法の改善を主眼とした.平成7年度において各種現有機器の比較検討結果をもとに,開発する機動強震観測のための仕様目標を決定し,一部試作を含めた検討を行った.平成8年度では試作品の試験結果を検討するとともに,製品化が可能な仕様を決定し,センサー部と記録部(データロガー)を用意した.開発した機器の主な特徴は,センサーは電力供給を必要としない動電型の加速度計で,150cm/sの大地震動から微動まで,周波数帯域は15秒から100Hzまでを観測範囲とする.また,ロガーは24ビットA/D変換機を用い,記録の実質精度として130dB以上が実現され,しかも消費電力が少ないため,電池による長時間観測が可能となった.本研究計画の最終年度にあたる本年度は,これら開発した機器を実際の観測に適用して,幾つかの改善を行った.遠地地震の観測を通じてこれまで開発されている長周期専用の地震計と比較して,周期20秒程度までは本製品に遜色がないことを確認した.強震観測のみならず,微動観測への適応を通じて地下構造調査の試験観測を行った.使用例としては国内だけではなく,海外(ギリシャ・米国)でも観測の実績を得た.また,強震観測は連続観測ではなく地震時のみに記録するが,測定にかかわる地震の判定について数値実験を含む検討を行い実用方法を提案した.本研究所は,大地震直後あるいは地震発生が危惧された時点で速やかに強震観測が実現されることを目標として,機動性を確保するための諸条件を勘案し,適切な観測機器の開発と観測方法の改善を主眼とした.平成7年度において各種現有機器の比較検討結果をもとに,開発する機動強震観測のための仕様目標を決定し,一部試作を含めた検討を行った.平成8年度では試作品の試験結果を検討するとともに,製品化が可能な仕様を決定し,センサー部と記録部(データロガー)を用意した.開発した機器の主な特徴は,センサーは電力供給を必要としない動電型の加速度計で,150cm/sの大地震動から微動まで,周波数帯域は15秒から100Hzまでを観測範囲とする.また,ロガーは24ビットA/D変換機を用い,記録の実質精度として130dB以上が実現され,しかも消費電力が少ないため,電池による長時間観測が可能となった.本研究計画の最終年度にあたる本年度は,これら開発した機器を実際の観測に適用して,幾つかの改善を行った.遠地地震の観測を通じてこれまで開発されている長周期専用の地震計と比較して,周期20秒程度までは本製品に遜色がないことを確認した.強震観測のみならず,微動観測への適応を通じて地下構造調査の試験観測を行った.使用例としては国内だけではなく,海外(ギリシャ・米国)でも観測の実績を得た.また,強震観測は連続観測ではなく地震時のみに記録するが,測定にかかわる地震の判定について数値実験を含む検討を行い実用方法を提案した.機動用強震計に要請されることは,火急的速やかに,任意の場所で一定期間の観測を可能にすることにある.本年度は3年計画の初年度として,機動用強震計として適用可能性のある市販品の調査および性能比較等を行い,実現の可能性を重視しながら仕様の概略を決定した.以下に計器各部に関する調査結果,次年度に実現すべき仕様等を記す.1)センサー部:高感度・広帯域の動電型地震計をリファレンスとして市販のサーボ型加速度計・速度計の比較観測を行い,いずれも要請されるノイズレベル以下(1μg,1μkine)でありまた観測の上限(2g,100kine)を満たす.但し,サーボ型加速度計は3成分で30-100mA程度の消費電力を必要とし,一定期間(最低2週間程度)の観測には商用電源あるいは大容量の電池を必要とする.また,サーボ型速度計は長周期成分に対する精度が最も良いが同様に電源の問題がありかつ重量・容積などに難点がある.そこで電源を必要としない小型の動電型加速度計を試作し,基本性能に関して確認した.2)記録部(ロガー):火山構造探査・小地震観測に開発されたロガーが最も軽量で消費電力が少ないないため,これを中心に検討した.現在の観測範囲が16ビットのA/Dコンバータ-で既定されており,広ダイナッミックレンジが要請される強震観測のために20ビットの分解能を持つ仕様とし,かつ細部の仕様を確定したのち次年度に実現を図る.また,ロガーに内蔵されているGPS時計は神戸における人工地震探査などの実験を通して強震アレイ観測に十分な精度があることを確認した.平成7年度において各種現有機器の比較検討結果をもとに,現実的技術レベルを考慮した仕様を決定し,機動用強震計を制作した.具体的には、火山構造探査を中心とする研究の機動観測に用いられているデータロガー(LS-8000)が基本的機能において最も本研究の目的に近いことが分かり,弱震から強震までを解析できる広ダイナミックレンジ化への改善と長期間観測を可能にするための機能追加等を検討し,最終仕様を決定した.A/D変換器は24ビットを用い,実効の分解能は20-21ビット,126dBが確保され,使用電力も16ビット器と大差なく,自動車用電池で2-3週間の連続観測が可能である.なお,商用電源が使用できる場合への対処をも可能としている.

また,地震計は電源を必要としない過減衰の動電型を採用し,広帯域・高ダイナミックレンジ化を図った.試験観測において性能テストを行った所,策定した仕様をほぼ満足する結果を得た.つまり,長周期側はほぼ20秒まで,短周期は0.02秒まで平坦な周波数特性が得られ,またほぼ100cm/sまでの大地震動が観測可能である.さらに,高感度の地震計と微動の比較観測を行い,センサーノイズに問題がないことを確認した.強震観測は基本的にトリガー方式を用いるため,短周期のノイズで誤動作をさせないための検討を行った.その結果,簡便法による速度値を収録の判断に用いる有効性を確認した.本研究は,大地震直後あるいは地震発生が危惧された時点で速やかに強震観測が実現されることを目標として,機動性を確保するための諸条件を勘案し,適切な観測機器の開発と観測方法の改善を主眼とした.平成7年度において各種現有機器の比較検討結果をもとに,開発する機動強震観測のための仕様目標を決定し,一部試作を含めた検討を行った.平成8年度では試作品の試験結果を検討するとともに,製品化が可能な仕様を決定し,センサー部と記録部(テ-タロガー)を用意した.開発した機器の主な特徴は,センサーは電力供給を必要としない動電型の加速度計で,150cm/sの大地震動から微動まで,周波数帯域は15秒から100Hzまでを観測範囲とする.また,ロガーは24ビットA/D変換器を用い,記録の実質精度として130dB以上が実現され,しかも消費電力が少ないため,電池による長時間観測が可能となった.本研究計画の最終年度にあたる本年度は,これら開発した機器を実際の観測に適用して,幾つかの改善を行った.遠地地震の観測を通じてこれまで開発されている長周期専用の地震計と比較して,周期20秒程度までは本製品に遜色がないことを確認した.強震観測のみならず,微動観測への適用を通じて地下構造調査の試験観測をおこなった.使用例として国内だけでなく,海外(ギリシャ,米国)でも観測の実績を得た.また,強震観測は連続観測でなく地震時のみに記録するが,測定にかかわる地震の判定について数値実験を含む検討を行い実用方法を提案した.
ハイブリッド低分子抗体による胃がん幹細胞標的強制的オートファジー誘導療法の開発

H. pylori感染細胞におけるオートファジー発現は本菌由来がん蛋白質CagA分解を担うため、癌化抑制に寄与する重要な宿主応答である。しかし、CD44v9発現癌幹細胞では、このオートファジーが発現せず細胞内CagAが分解されずに蓄積するため、胃癌発生・再発に関連する癌幹細胞となると考えられた。CagAのオートファジー分解はautophagosome形成だけでなくLAMP1依存性autophagolysosome形成にも必須であり、我々はアクチン重合制御因子CAPZA1が核内でLRP1-ICDと結合しLAMP1発現を阻害することを明らかにし、かつ、オートファジー発現不全のCAPZA1過剰発現細胞にCagAが装填されるとCagAは分解されずにCD44v9発現が亢進することを示し、CD44v9発現癌幹細胞を標的するためにCD44v9発現の標的に加え核内移行した大量のCAPZA1を標的する必要があると考えた。そこで、CD44v9を標的しCD44v9陽性細胞特異的自殺因子を細胞質内送達する目的で、ヒトSyncytin1由来膜透過促進ペプチドS19とTATとを組み合わせたところ、細胞質内送達効率を数十倍に向上しえた。さらに初期エンドソーム(EE)と後期エンドソーム(LE)の脂質膜組成模倣リポソームを調製しS19-TATペプチドを作用させたところ、S19-TATはEEではなくLEから細胞質に離脱し、S19-TATは、細胞内異物分解機構から離脱可能であることが示された。次に、CD44v9陽性細胞に標的物質を特異的送達するためmRNAディスプレイ法で取得した抗CD44v9一本鎖抗体とヒト由来膜透過促進ペプチドを融合した蛍光タンパクを大量精製しCD44v9陽性細胞選択的な細胞内取り込みを確認した。以上から、CD44v9発現細胞標的療法の基盤が構築された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。CD44v9発現はH. pylori癌蛋白質CagAの蓄積と胃癌再発に関与することが明らかとなり、本研究の癌幹細胞標的型創薬の標的分子として検討を進めているが、感染宿主においては、如何にCD44v9が発現されるかは不明であった。我々は、新たに、アクチン重合調節因子、CAPZA1がLRP1-ICDと結合し、autophagy誘導を阻害すること、さらにCAPZA1過剰発現細胞へのH. pylori感染系ではCD44v9発現が惹起されることを見出した(論文準備中)。また、H. pylori感染胃粘膜上皮細胞の中にはCAPZA1を強発現する細胞も認められ、CD44v9発現癌幹細胞発生を抑制する標的として有効と考えられた。一方、新規に同定したヒト由来膜透過促進ペプチドS19によるバイオ医薬の細胞質内デリバリーを目指し、S19融合GFPの細胞質送達効率を核移行シグナルで定量し、従来の膜透過性TATペプチドより数十倍効率よく送達できることを明らかにした(J. Control. Release, 2017)。次に、S19とCD44v9に対する抗体を組み合わせ、CD44v9陽性癌幹細胞を標的するバイオ医薬のDDSを実証するため、CD44に対する一本鎖抗体遺伝子を取得し、S19融合蛋白質の大量発現・精製条件を検討し、融合蛋白質のCD44・CD44v9の細胞外ドメインへの結合を確認した。また、このときに利用する膜抗原に対する一本鎖抗体は、細胞表面の中性pHで膜抗原に結合し、エンドサイトーシスで細胞内に取り込まれた後、エンドソーム内酸性pHで膜抗原から解離して効率よくエンドソーム離脱することが期待できるため、mRNAディスプレイ法とpHグラジエント生成マイクロ流体デバイスを組み合わせたpH応答性一本鎖抗体の試験管内進化について検討し、pH応答性結合活性を示す一本鎖抗体を取得する手法を確立した。CD44v9発現はH. pylori由来癌蛋白質CagAの蓄積と胃癌の再発・進展に関与することが明らかとなり、本研究にて、創薬標的分子として検討を進めているが、一方で、H. pylori感染宿主胃粘膜細胞において、どの様にCD44v9が発現誘導されるかについては、わかっていなかった。我々は、新たに、アクチン重合調節因子であるCAPZA1がLRP1-ICDと結合し、そのautophagy誘導活性を阻害すること、さらに、CAPZA1過剰発現細胞へのH. pylori感染ではCD44v9発現が惹起されることを見出した。また、H. pylori感染胃粘膜上皮細胞の中にはCAPZA1が強発現している細胞も認められ、CD44v9発現がん幹細胞の発生を抑制する標的分子として有効である可能性が考えられた。一方で、低分子抗体の細胞質へのデリバリーを目指し、新規に同定したヒト由来膜透過促進ペプチドS19によるS19融合GFPの細胞質送達効率を核移行シグナルで定量し、従来の膜透過性のTATペプチドより数十倍効率よく送達できることを確認した。次に、S19とCD44v9に対する抗体を組み合わせ、CD44v9陽性癌幹細胞を標的したバイオ医薬のDDSを実証するため、CD44に対する一本鎖抗体遺伝子を取得し、S19融合蛋白質の大量発現・精製条件を検討し、この融合蛋白質のCD44・CD44v9の細胞外ドメインへの結合性を確認した。今後は、以上の基盤技術を応用し、ハイブリッド低分子抗体による胃癌幹細胞標的型オートファジー強制誘導療法の開発に応用する。

CD44v9発現細胞は、H. pylori由来のがん蛋白質CagAのオートファジー分解が起こらず、胃癌発生や再発に関連する癌幹細胞である。オートファジー完結には、autophagosome形成だけでなく、LAMP-1依存性のautophagolysosome形成も必須で、アクチン重合調節因子CAPZA1は、LRP1-ICDと結合しLAMP-1発現を阻害するために、オートファジーを抑制することがわかり、CAPZA1発現がオートファジー阻害に重要と考えられた。しかし、これまで、H. pylori感染胃粘膜で如何にCD44v9細胞が誘導されるかは未知であった。我々は、in vivo H. pylori感染胃粘膜や酸化ストレスがCAPZA1発現を誘導し、この細胞にCagAが装填されるとCagAが蓄積しCD44v9発現が亢進することを示した。以上からもCD44v9を標的し強制的にオートファジーを誘導することが胃癌幹細胞殲滅に重要と考えられた。一方、前年度までに我々が同定したヒトSyncytin1由来膜透過促進ペプチドS19は、従来の膜透過性ペプチドであるTATと組み合わせることで融合タンパク質の細胞質送達を数十倍向上させるが、その機構は不明であった。そこで、初期エンドソーム(EE)および後期エンドソーム(LE)の脂質膜組成を模倣したリポソームを調製し、S19-TATペプチドのCD測定および漏出アッセイを行なった結果、S19-TATはLE模倣リポソーム共存下でβ構造を形成し、LE模倣脂質膜に結合し内包した蛍光色素の漏出活性を示した。また、培養細胞でEEからLEへの成熟を阻害するとS19-TATによる細胞質送達も阻害された。以上から、S19-TATはEEではなくLEから細胞質に離脱している可能性が示唆された。次に、CD44v9陽性細胞に標的物質を細胞内送達するために、前年度にmRNAディスプレイ法で取得した抗CD44v9一本鎖抗体とヒト由来膜透過促進ペプチドとを融合した蛍光タンパク質を大量発現・精製し、CD44v9陽性細胞の培地に添加した結果、CD44v9陽性細胞選択的な細胞内取り込みを確認できた。CD44v9発現は、アクチン重合調節因子CAPZA1陽性細胞でのオートファジー抑制によるH. pylori由来癌蛋白質CagAの蓄積により、さらに亢進し、感染胃粘膜での段階的な前がん病変進展の機序が明らかになった。以上の知見をもとに、本研究では、胃癌の難治化、再発を制御する、癌幹細胞の性質をもつ、このCD44v9あるいはその前段階とも考えられるCAPZA1陽性細胞を標的する方法の基盤を構築するものである。これまでに、CAPZA1と、VacAのレセプターでもあるLRP1の細胞内ドメイン(LRP1-ICD)との結合が、核内移行LRP1-ICDによるLAMP-1発現誘導を転写レベルで阻害し、オートファジーが抑制されることを明らかにした。つまり、CAPZA1過剰発現細胞では、H. pyloriが感染してもautophagolysosome形成が起こらないことを示し、なおかつ、CAPZA1過剰発現細胞に対するH. pylori感染により、CagAが蓄積することで、CD44v9発現が惹起されることを見出した。
ナノスケールショットキー接合による金属-化合物半導体界面の物性制御と応用

本研究の目的は、化合物半導体上にナノスケールでサイズ制御された微細ショットキー接合を形成する手法により、フェルミ準位ピンニングを除去し、金属-半導体界面の物性を制御する技術を創り出すこと、および、そのデバイス応用にある。本研究の成果を以下に示す。1.電気化学プロセスにより形成した化合物半導体ショットキー界面は、ナノ金属ドットの集合体により形成されること、および、印加パルス条件により、ドット粒径、ドット数を制御可能であることを示した。さらに、各々の金属ドットが小さく均一性が高くなるに従い、金属-半導体界面のフェルミ準位ピンニングが緩和し、障壁高さの金属仕事関数依存性が増大することを実験的に見出し、ショットキー極限の実現による障壁高制御が可能であることを示した。2.電気化学プロセスと電子線露光法により、ゲート長数十nmのナノショットキーゲート、および、数十nmのドット径を有する高均一ナノ金属ドットアレイの形成に成功した。3.単一金属ドットナノショットキー接合の電気的特性を、導電性プローブ原子間力顕微鏡を用いて評価すると共に、ナノショットキー特性解析シミュレーターを開発し、その電流輸送機構を明らかにした。同時に、単一金属ドット・半導体界面においても、ドットサイズの縮小に伴い障壁高さの金属仕事関数依存性が高まること、および、電極周囲の表面フェルミ準位ピンニングがナノショットキー接合の電流輸送やポテンシャル制御性に大きく影響することを見出した。4.電気化学プロセスによるナノショットキーゲートとナノ金属ドット形成技術を用い、GaAsおよびInGaAs量子細線トランジスタ、単電子トランジスタ、単電子メモリ回路などの量子デバイスを試作・評価した。各素子は、制御されたショットキー界面を反映した動作を実現し、本技術の有効性が実証された。本研究は、「パルス駆動電気化学的その場プロセス」を用いて、化合物半導体材料上にナノスケールショットキー接合およびそのアレイを形成することにより、フェルミ準位ピンニングを除去し、金属-半導体界面の物性制御を行ない、かつ、それを電子デバイスに応用することを目的としている。本年度の成果を以下にまとめる。(1)電気化学プロセスと電子ビーム露光法を組み合わせることにより、位置制御された直径50nm以下のPtドット-半導体接合を再現性良く、かつ、均一に形成可能となった。(2)金属ドット-半導体接合において、金属ドットの粒径分布が均一でしかも粒径のより小さなドットほど、大きなショットキー障壁高を持つという相関を見い出した。以上の結果は、粒径が小さい場合ほど金属-半導体界面の歪が少なく、半導体表面のボンドの乱れが少ないため、界面におけるフェルミ準位のピンニングが緩和し、金属の仕事関数に強く依存した障壁高が実現されたものと解釈される。これは、本研究グループが表面・界面準位の起源として提唱している「統一DIGSモデル」を支持する結果である。(3)ナノ金属ドット-半導体接合では、ショットキー界面が作るポテンシャルが周囲の半導体自由表面のフェルミ準位ピンニングの影響を受け、電流輸送やゲート制御性が劣化すること、および、この解決には周囲の半導体表面のフェルミ準位ピンニングの緩和が必須であることを示した。また、フェルミ順位ピンニング緩和の手段として、超薄膜シリコン界面制御技術を検討し、これがナノスケール領域においても有効である事を示した。(4)本グループで提案したショットキーインプレーンゲート(IPG)およびラップゲート(WPG)構造と、ナノ金属ドットによる単電子メモリ回路を提案し、そのデバイスプロセスを確立した。また、WPG単電子トランジスタを用いたインバータ回路を試作し、明確な信号反転動作を確認した。

1.電気化学プロセスにより形成した化合物半導体ショットキー界面は、ナノ金属ドットの集合体により形成されること、および、印加パルス条件により、ドット粒径、ドット数を制御可能であることを示した。さらに、各々の金属ドットが小さく均一性が高くなるに従い、金属-半導体界面のフェルミ準位ピンニングが緩和し、障壁高さの金属仕事関数依存性が増大することを実験的に見出し、ショットキー極限の実現による障壁高制御が可能であることを示した。2.電気化学プロセスと電子線露光法により、ゲート長数十nmのナノショットキーゲート、および、数十nmのドット径を有する高均一ナノ金属ドットアレイの形成に成功した。3.単一金属ドットナノショットキー接合の電気的特性を、導電性プローブ原子間力顕微鏡を用いて評価すると共に、ナノショットキー特性解析シミュレーターを開発し、その電流輸送機構を明らかにした。同時に、単一金属ドット・半導体界面においても、ドットサイズの縮小に伴い障壁高さの金属仕事関数依存性が高まること、および、電極周囲の表面フェルミ準位ピンニングがナノショットキー接合の電流輸送やポテンシャル制御性に大きく影響することを見出した。4.電気化学プロセスによるナノショットキーゲートとナノ金属ドット形成技術を用い、GaAsおよびInGaAs量子細線トランジスタ、単電子トランジスタ、単電子メモリ回路などの量子デバイスを試作・評価した。各素子は、制御されたショットキー界面を反映した動作を実現し、本技術の有効性が実証された。
記述的プログラミングとプロパティーテスティング

プロパティーテスティングとは帰納法の応用の一つであり、何かグラフやデータベース等の大規模なストラクチャーの中から小さなサンプルをランダムに選びそのサンプルだけに基づき全体なストラクチャーについて確率的な近似を行う。特に何かのプロパティーを満たすものとそのプロパティーから遠く離れているものの区別が目的になる。データベース等を考えるとプロパティーは形式言語のクエリーで定義される。本研究の目的の一つは一階述語論理の文法的なサブクラスをテスティング可能な部分とテスティング不可能な部分に分類することである。この問題は関係データベースや記述的プログラミング環境でテスティングを実用する時重要になる。今年度の成果は昨年度の成果の続きになり、エコールありの一回述語論理に限って考えると現在の分類が完全なものに近い。今年度の主な成果は次のようになる。まずは論理学で古典的に有名なKahr-Moore-Wangクラスが検査不可能だと証明している。この成果が去年度の成果の一部を拡張し、エコールありの一回述語論理に限って考えると、分類を完全にするためゲーデルクラスしか残っていない。Kahr-Moore-Wangクラスはエコールなしでも検査不可能である。プロパティーテスティングだけではなく、記述的プログラミング環境も開発している。記述的プログラミングとは記述計算量理論の応用で、計算したい問題を形式言語で定義するだけで計算される。この課題は何年前から研究しているが、今年度は記述計算量理論等で有名なイマーマン先生と共同で拡張し、発表している。現在はこの環境を記述計算量理論の研究と授業で使っている。まずは論理学で古典的に有名なエコールありのアッカマーンクラスがすべてテスティング可能である。このクラスはクエリーの文法からテスター(確率的近似アルゴリズム)は自動的に作成できるので、データベースや記述的プログラミング環境で実装することは可能である。従来はテスティング性と一階述語論理のサブクラスについて研究した論文はグラフ等に限っていたがこの結果はその拡張になる関係ストラクチャーで議論している。次は従来より簡単に表現できるテスティング不可能なプロパティーを探しいくつかのクラスがテスティング不可能だと証明している。例としてテスティング不可能なプロパティーを定義するため全称記号の最小十分な数が2であると分かった。この場合は実装するのが不可能であるということだが、完全な分類を得るためテスティング不可能なクラスを最小にすることが必要なのでより簡単に表現できるテスティング不可能なプロパティーは重要である。今年度の主の成果は次のようになる。まずは論理学で古典的に有名なラムジークラスが全て検査可能だと証明した。従来はグラフに限るサブクラスは検査可能だと知られたがこの拡張は最近のハイパグラフに関する研究と関係が強い。このクラスは昨年のクラスと同様にクエリーの文法からテスター(確率的近似アルゴリズム)は自動的に作成できるので、データベースや記述的プログラミング環境で実装することは可能である。現在はこのクラスのクエリー計算量(必要なサンプルサイズ)が良くないかもしれないが改良はサブクラスに限ってしか可能ではない。次は昨年度の成果の発表の一部や現在査読中の論文になる。来年度発表する見込みの成果についても考えると現在のエコールありの分類は完全な分類に近い。よって来年度はこの完全な(サブ)分類が明らかにしたい。

まずは論理学で古典的に有名なKahr-Moore-Wangクラスが検査不可能だと証明している。この成果が去年度の成果の一部を拡張し、エコールありの一回述語論理に限って考えると、分類を完全にするためゲーデルクラスしか残っていない。Kahr-Moore-Wangクラスはエコールなしでも検査不可能である。プロパティーテスティングだけではなく、記述的プログラミング環境も開発している。記述的プログラミングとは記述計算量理論の応用で、計算したい問題を形式言語で定義するだけで計算される。この課題は何年前から研究しているが、今年度は記述計算量理論等で有名なイマーマン先生と共同で拡張し、発表している。現在はこの環境を記述計算量理論の研究と授業で使っている。
福祉国家変容下の社会保障政策ネットワーク比較研究

本研究の目的は、福祉国家再編期における社会保障政策の展開過程について、政策ネットワーク論の視角から分析を行うことにある。研究対象国は日本とし、1990年代以後の医療・年金・社会福祉の各政策の展開過程の相違を分析した。その研究成果の一部はすでに、学術論文(「福祉国家再編のメゾ・レベル分析に向けて」)、共著書(「少子化社会とガバナンス」岩崎正洋編『ガバナンスの課題』所収)、研究報告(「比較福祉国家の中の医療政策」)として、順次発表してきた。90年代以後の日本の社会保障政策の動向を概観すると、年金や医療分野などにおいては制度の抜本的改革は行われていない一方、社会福祉分野では基礎構造改革が進められている。政策領域ごとに異なる軌跡を捉えるには、政策セクターを対象としたメゾ・レベルの分析が必要である。そこで、メゾ・レベル分析において有用であると思われる政策ネットワーク論、その中でとくにローズ=マーシュ・モデルを主に参照して分析を進めた。本研究から以下の知見が得られた。医療政策ネットワークおよび年金政策ネットワークにおいては、参加アクターが比較的少数でかつアクター間の関係が緊密な「政策共同体」が形成されているために、政策変化が起こりにくかった。ただし、両者を比較した場合、医療政策ネットワークにおいては日本医師会という強力な拒否権プレイヤーの存在ゆえに、年金政策に比べても変化する可能性がさらに低いという特性が見られた。他方、社会福祉政策ネットワークについては、多数のアクターが存在し、アクター間の関係も緊密ではない「イシュー・ネットワーク」の状態にあるため、介護保険制度の創設、育児支援制度の充実化、社会福祉基礎構造改革といった大きな政策変化が起きた。以上が本研究の結論である。今年度の研究では、福祉国家研究と政策ネットワーク論について主として理論的に考察を行い、近年の最新動向の検討を進める中で、第一に「再編」期にある福祉国家の研究にはメゾ・レベルに焦点を当てた研究が必要であること、第二にその分析用具として政策ネットワーク論が有用であること、第三に90年代後半以後政策ネットワーク論は新たな展開を見せ理論的進化を遂げていること、以上三点について知見を得ることができ、その研究成果を論文「福祉国家再編のメゾ・レベル分析に向けて」(近刊)にまとめた。福祉国家研究は福祉国家形成の要因分析として出発し、経済的・杜会的要因論から政治的要因論へと展開した後、1990年代には、福祉国家を杜会民主主義・保守主義・自由主義の各福祉レジームによって類型化した、G・エスピン=アンデルセンの福祉レジーム類型論が提出され、その後の福祉国家研究を決定付けた。また80年代の福祉削減期の福祉政治を分析したP・ピアソンは、福祉制度の成熟化と福祉受益者層の拡大が福祉削減を抑制する要因として捉え、「福祉国家の新しい政治」論を展開した。しかしながら、90年代以後の福祉国家の福祉政策は縮小(年金政策等)と拡大(保育政策等)が重層化しており、単なる拡大とも削減とも異なる「再編」の時期に入っている。そのため、政策領域ごとの展開の相違を説明するためのメゾ・レベルの分析が必要であることが確認された。メゾ・レベル分析に有用であるのが政策ネットワーク論であり、その理論的動向を把握することに努めた。政策ネットワーク論は政治学や組織論の成果をもとに80年代以後発展した理論であり、とくにイギリスでは、R・A・W・ローズらにより政策ネットワーク構造と政策結果との相関関係が分析された。90年代後半以後、政策ネットワーク論は新たな展開・転回を遂げ、(1)合理的選択論的、(2)解釈論的、(3)弁証法的、の3つのアプローチが提示されている。日本の政策ネットワーク研究は、主に90年代初頭までのイギリスの政策ネットワーク論を土台にしているが、本研究ではそれ以後の新しい研究動向を把握・検討した。
地形・土壌・植生の入れ子構造的発達をふまえた流域水流出特性の変動予測

研究成果の概要(和文):降雨流出応答に対して流域条件の及ぼす影響について検討した。その結果、この影響は、基岩から生成される土粒子が植生根系とパイプ状水みちの形成によって土壌層として発達するという長期過程によって制御されることを、森林水文学と地形学の学際的な野外観測に基づいて明らかにした。また、その影響を理論的に定量評価する手法や流域水文データから抽出する手法の開発を行った。研究実績は下記のようである。1)花崗岩山地小流域において、電気探査や土壌内・風化基岩内の地下水位・水分量の観測を実施するとともに、各種溶存物質、水の同位体、ストロンチウム同位体などを計測して、地下の流出機構について解析した。その結果、流域内部での水移動・地下水の入れ替わりに要する時間が長く、マツ枯れ発生から15年以上経過した時点でもその影響が持続したこと、小流域内部でもサブ流域間で地下流出経路の差によって水質変動が異なることなどが明らかになった。また、堆積岩と花崗岩山地で基岩地下水の変動を比較した結果、前者の変動が大きくかつ局所的であること、地下浸食によって流れの特性が時間変化することなどが示唆された。2)堆積岩流域における林齢の異なる流域の流出特性を観測解析する予定であったが、台風12号により試験地へのアクセス道路の崩壊があり、次年度に延期された。3)崩壊輪廻の予測シミュレーション改良に向け、地形量と土層厚さの空間分布を三次元雨水浸透流計算に導入した結果、飽和帯の拡大が詳しく予測できるようになった。4)崩壊が多数発生した試験地を設定し、地形・地質・植生データを収集し、空中写真による崩壊抽出作業を実施した。5)崩壊に及ぼす根系分布の三次元的広がりの影響を評価するため、ヒノキ、カラマツ林で根系分布調査を行い、崩壊防止力のもっとも弱くなる部位を特定した。また、樹種毎の引き抜き抵抗力の差が細胞壁率に基づくことが明らかになった。6)流域間流出特性の比較水文学的解析においては、降雨がすべて洪水流出になる傾向が多くの流域で認められ、そうした損失降雨の消失する大規模出水では単純な貯留関数が適用しやすくなることが示された。このことから、大規模出水での流域間比較が流域特性の指標として重要であることが示唆された。7)熱帯雨林、多雪の小流域では、比較解析のためのデータベース化を進めた。本研究は、「流域条件の流出への影響予測」という水文学における古典的な課題について、「流出空間の複雑性と流出応答の単純性との因果関係に、時間入れ子的な発達・変化が大きくかかわっていることにある」との作業仮説をたて研究を展開させてきた。25年度は、次のような成果が得られた。1)ゼロ次谷の尾根と谷部での土壌水分と蒸散を調査し、蒸散応答が単純に環境条件に応答するのではなく、それぞれの場に制約された個体成長過程によって応答特性が異なる観測結果が得られた。2)花崗岩山地、堆積岩山地の両方の水文試験地において、基岩ボーリング観測、土壌水文観測、流量観測を実施した。その結果、圧力水頭の連続した流出場での水圧伝播が流出応答変動をコントロールしていることが明らかになった。3)降水や流出水のストロンチウム安定同位体比、溶存有機態炭素(DOC)の計測を行い、流出経路、滞留時間を推定した。4)宇宙線核種を利用する手法により、斜面上で削剥されて河川へ供給される土砂流出の速度、ゼロ次谷での土壌生成の速度、土層厚さの分布を調べ、土壌の生成・侵食プロセスについて考察した。5)土壌の崩壊に対する広葉樹の根系による補強効果を調査し、これまで得られたヒノキの場合との違いなどを明らかにした。6)平行斜面における土壌内の水移動に関する水理学的解析を行い、地下水を速やかに排水させるパイプ状水みちの役割を評価した。7)ゼロ次谷における拡散移動による土壌移動と崩壊発生にかかわる斜面安定計算を組み合わせたシミュレーションモデルを試作した。8)日本各地の山地流域の河川流出データを比較水文学的手法によって解析し、降雨の多い流域、流域平均幅が大きい流域で洪水の流出率が小さい傾向を見いだした。9)9月に科研メンバーによる研究会と現地調査を行い,ゼロ次谷における土壌発達に調和した流出機構の解明に努力すべきことが確認された。以下の成果が得られた。1)山地流域の流出予測における基岩の役割について、水質・安定同位体比特性から検討を加えた。基岩地下水が経路・滞留時間の観点から分離できること、小流域毎の洪水期間中の流出成分構成が明らかになった。2)土層形成メカニズムに関して調査を行い、崩壊発生後に形成される土層厚さの最大値を勾配等の地形量から推定した。3)急斜面崩壊危険性について、小流域地形土壌条件との関係や地下水の時間変動の影響を解析した。4)堆積岩小流域において、土壌水分・地下水変動の長期観測、水の同位体比測定を行った結果、深部地下水の変動が洪水流出変動に影響を及ぼすこと、圧力伝播と亀裂などのバイパスがともにかかわっていることがわかった。5)土層発達崩壊の長期シミュレーションに必要な土壌年代や侵食速度調査を、花崗岩山地で実施した。起伏等の地形条件が異なるにもかかわらず、共通した土壌形成速度が推定されるなどの成果を得た。6)ヒノキ林での根系掘削調査から崩壊防止力分布の特性を把握し、樹木根系の崩壊防止力を表す粘着力増加成分の2次元マップを作成した。