hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低酸素環境を利用した呼吸筋トレーニングの開発と持久的パフォーマンスへの効果

呼吸筋の持久的トレーニングは,呼吸筋由来の代謝受容器反射を低下させるが,低酸素環境でのトレーニング実施による付加効果はないことが示唆される.本年度の目的は,呼吸筋トレーニングプログラム作成のための基礎データを収集することであった.四肢の骨格筋で認められるように,呼吸筋においても低酸素環境ではその活動が大きくなることを確認することができた.作成した呼吸筋トレーニングデバイスを用いた基礎データを取得すること.このトレーニングデバイスを用いて,長距離選手を対象としたトレーニング実験を行う予定である.運動生理学低酸素環境では呼吸筋の活動が大きくなることが確認できた.次のステップとして,常酸素環境にて早く深い呼吸を行うための呼吸筋トレーニング装置の作成に取りかかる.動脈血中の二酸化炭素分圧を一定に保てるよう,半自動で吸気に炭酸ガスを吸入できるシステムを開発する.さらに,低酸素環境での呼吸筋トレーニングの実施のため,過換気中に動脈血酸素飽和度の値を一定に維持できるよう,吸気への窒素ガス吸入システムを構築する.27年度に予定していた研究打ち合わせが28年度に延期になったため.呼吸筋トレーニングデバイス作成および予備実験を実施する予定であったが,炭酸ガス分圧および動脈血酸素飽和度を調節するための装置作成に時間を要した.27年度に継続して実施するため,次年度使用額が生じた.27年度末に取得したデータについて28年度に打ち合わせを行う予定である.呼吸筋トレーニングを実施する際に必要な炭酸ガス分圧および動脈血酸素飽和度の調節のため,パルスオキシメータを購入し,新たなデバイスを作成する.この装置を用いて呼吸筋トレーニングの予備実験を行う.
小脳ミュ-タントマウスを用いたシナプスにおけるインパルス伝達機構の解析

Ca^<2+>を中心とする情報伝達系が高次神経機能の発現に重要な役割を果たすことが最近明らかにされつつある。しかしながらその分子機構については全くわかっていない。今回、我々は小胞体からのCa^<2+>遊離に直接関与するIP_3受容体についてマウス小脳より精製を行ない以下の知見を得たので報告する。1.ddYマウス小脳のP_2/P_3画分を1%trtonX-100で可溶化した上清について、DE-52,Heparin agarose,Lentillection Sepharoee,Hydroxylapatiteの各カラムクロマトグラフィ-を行なうことによりIP_3受容体をSDS電気泳動で単一蛋白質として精製することに成功した。精製した受容体のIP_3に対するKD値は83nM、Bmaxは2.1pmol/μgproteinであった。2.精製したIP_3受容体を架橋剤で架橋し、電気泳動で分析したところ二、三、四量体の形成が認められた。架橋剤の濃度を上げても四量体以上の重合体の産生はみられなかったのでnativeな受容体は四量体として存在するものと考えられる。3.精製したIP_3受容体の存在状態をネガティブ染色後電子顕微鏡を用いて調べたところ、一辺25nmの四葉クロ-バ-状の構造を示すことが認められた。この構造は骨格筋の筋小胞体からのCa^<2+>動員に関わるライアノジンレセプタ-と酷似しており、共通の機能を持つ蛋白質として一次構造上の類似が示唆される。以上の結果は、中枢神経系におけるCa^<2+>動員に関与する物質を分子レベルで始めてとらえることが出きたもので、高次神経機能に果たすCa^<2+>の役割をより基本的なレベルで明らかにする可能性があるものとして期待出きる。
ベイポクロミズムの多段階化に基づく蒸気定量可能性の探索

本研究では、蒸気の吸脱着に伴って色や発光色が変化する事で、物質の存在を可視化可能な物性「ベイポクロミズム」について、従来研究の主眼であった蒸気の種類の検出のみならず、蒸気の量を定量できる可能性を探索する。蒸気の吸脱着を色や発光色変化として出力可能な金属錯体に対して、様々な分子間相互作用を形成可能な官能基を導入する事で、溶媒和数の異なった複数の超分子構造の構築が可能かどうか調査する。そして、蒸気曝露によってこの複数の結晶構造間の転移が可能かどうか調べるとともに、蒸気曝露時の分光学的性質の変化を調べ、多段階の蒸気応答性及びベイポクロミック応答性の定量化可能性について探索する。
サルモネラSipCたん白質の機能解析とワクチン開発への応用

Salmonellaの上皮細胞侵入性は、本菌が感染を成立させるための重要なビルレンス形質の一つである。本研究では、トランスロケーターとしてのSipCの疎水性アミノ酸領域の機能発現に対する重要性を明らかにするとともに、変異型SipCを利用したワクチン開発の可能性について検討し、以下の結果を得た。2)疎水性アミノ酸領域での溶血活性に関与する機能的なアミノ酸を、PCRを用いたランダム変異導入法によって分離同定し、得られた点変異型SipC-S165Pを用いて、ビルレンス形質への影響を明らかにしたところ、Sipc-Sl65Pは、sipC変異株のビルレンス形質を回復できなかった。4)ストレプトマイシン処理マウス(C57BL/6,♀,8週齢)を用いて、各変異のSipC機能への影響をin vivoで検討した結果、野生型SipCを相補したsipC変異株のみ、野生株と同様に盲腸粘膜での炎症反応が惹起された。以上のことから、SipCの疎水性アミノ酸領域はSipCの機能発現に重要であり、また、165番目のセリンは、SipCが宿主細胞膜へ挿入するために必要なアミノ酸であることを明らかにした。現在、ストレプトマイシン処理マウスを用いた感染モデルを用いて、Sipc-S165Pがワクチン成分として感染防御機能を持つかどうか検討中である。本研究では、トランスロケーターとしてのSipCの機能活性に必要な最小領域および機能アミノ酸の決定、特に、疎水性アミノ酸領域の機能発現に対する重要性を明らかにした。SipC膜貫通領域の機能を調べるために、S.Typhimurium sipC変異株を作製した。sipC変異株に野生型sipCを有するプラスミドpsipCを形質転換するとビルレンス形質を回復したが、SipCたん白質の疎水性アミノ酸領域(120200アミノ酸)を欠失した変異SipCをコードするpsipCΔHを有するプラスミドを形質転換するとビルレンス形質を回復することができなかった。すなわち、膜貫通領域を欠失することによりSipCたん白質は機能を喪失することが明らかとなった。そこで、さらに、機能発現のために必要なアミノ酸領域を明確にするために、SipC疎水性領域における915アミノ酸を欠失した変異SipCたん白質を構築し、SipC変異株にこれらの変異たん白質をコードするプラスミドを形質転換後、HeLa細胞に対する細胞侵入性およびヒツジ赤血球に対する溶血活性について、それぞれ比較した。その結果、細胞侵入性および溶血活性は、いずれのSipC変異体でも野生型まで回復しなかった。次に、疎水性アミノ酸領域での溶血活性に関与する機能的なアミノ酸を、PCRを用いたランダム変異導入法によって分離同定し、得られた点変異型SipC-S165Pを用いて、ビルレンス形質への影響を明らかにしたところ、SipC-S165Pは、溶血活性および細胞侵入性を回復することはできなかった。したがって、SipCたん白質におけるS165P点変異は、SipCの持つ機能を発揮する上で重要なアミノ酸であることが明らかとなった。Salmonellaの上皮細胞侵入性に関わるビルレンス形質の一つであるSipCにおける疎水性アミノ酸領域の機能を明らかにする目的で、昨年度に分離同定したアミノ酸点変異体SipC-Sl65Pの性状解析とこの変異型SipCを利用したワクチン開発の可能性について検討した。点変異型SipC-S165PはsipC変異株の細胞侵入性を相補できないことから、この変異型SipCは宿主細胞膜に移行または挿入できないことが予測された。そこで、精製したSipC-S165P-FLAGを、HeLa細胞の培養液中に加え、共焦点顕微鏡で観察したところ、SipC-FLAGとは異なり、SipC-S165P-FLAGの細胞膜への挿入はみられなかった。

次に、pFLAG-sipCおよびpFLAG-sipC-S165Pを発現するSalmonella野生株を、HeLa細胞に感染させ、感染細胞を核、細胞質、膜成分および細胞骨格成分に分画し、宿主細胞内に挿入されたSipCの局在を調べた結果、SipC-FLAGは、細胞膜画分に局在するのに対して、SipC-S165P-FLAGの膜画分への局在はみられなかった。したがって、165番目のセリンはSipCが宿主細胞膜に貫通するために重要なアミノ酸であることが明らかとなった。また、点変異型SipC-S165Pが、野生型SipCの機能を競合阻害できるかどうか調べるために、Salmonella野生株を用いた細胞侵入性試験で点変異型SipC-S165PをHeLa細胞に前処理し、その効果について調べた。野生型SipCを、HeLa細胞に前処理するとSalmonella野生株の細胞侵入率は増加したが、SipC-S165Pの前処理では、細胞侵入率に対する影響はみられなかった。現在、マウス感染モデルを用いて、点変異型SipC-S165Pのin vivoにおける免疫効果について検討中である。
ゼオライト／アパタイト複合体による放射性セシウムの回収・長期安定化技術の開発

本研究はゼオライト/アパタイト複合体を用いた放射性Csの回収及び安定化技術の開発を目的に行った。80°Cでのリン酸アンモニウムを用いたアルカリ水熱処理によって合成モルデナイト(MOR)/アパタイト複合体を作製した。得られた複合体はMORと同等の高いCs吸着能を保持していることが明らかになった。またCs吸着後の複合体とアパタイトマトリックスとの950°C及び1050°Cにおけるパルス通電加圧焼結及び1200°Cでの常圧焼結では、割れのない緻密な焼結体が得られ、0.6MNaCl中におけるCs溶出率は、いずれの焼結体も1.0%以下の低い値を示した。本技術は、放射性Csの回収および安定化法として期待できる。本研究は蓄積してきたヨウ素固定化に関する研究成果を、セシウム(Cs)の固定化へ応用するため、プロセスの最適化を図り、福島第一原子力発電所及びその周辺における放射性Csの回収・長期安定化技術としての実用化に結び付けることを目的としている。本年度は、過去の研究成果から見出された一定の条件で、一連のCs回収・長期安定化技術の試行研究を行った。主な研究成果を以下に示す。1.Ca型合成モルデナイト(MOR)表面への水酸アパタイト(HA)形成をリン酸アンモニウム水溶液を用いて80°C、8時間で行った。その結果、合成MOR柱状結晶の表面に約50 nmのHAリン片状結晶が多孔質かつ均一に形成されていることが明らかになった。純水及び0.6 M NaCl中におけるHA-MOR複合体のCs最大吸着量は、MOR単体と比較して減少するものの高い値を保持していた(純水中:0.99 mmol/g、NaCl中: 0.89 mmol/g)。また0.6M NaCl中における1000°Cで焼成後の複合体のCs溶出率は、MORの一部が非晶質化したため、焼成前と比較して大幅に減少した(2.5%以下)。2.アパタイトとのパルス通電加圧焼結法での複合焼結(圧力:50MPa,焼結温度:950°C,複合体量15 wt%)では、割れのない緻密な焼結体が得られ、MOR表面をアパタイトが覆っている様子が観察された。また常圧焼結法((50 MPaで一軸成型、反応温度:1200°C、有機バインダー5 %含有複合体量20 wt%))においては、パルス通電加圧焼結と比較して焼結体の密度は低いものの、割れのない緻密な焼結体が得られることが明らかになった。得られた複合焼結体の0.6 MNaCl中におけるCs溶出試験では、いずれの複合焼結体も焼成体と比較して大幅に溶出率が減少し、特にパルス通電加圧焼結した複合焼結体の溶液安定性が高いことが明らかになった(0.3 %以下)。以上の一連のCs回収・長期安定化技術の試行研究の結果から、本技術がCsの固定化にも有用であることが明らかになった。昨年度はそれぞれのプロセスを一定条件で行い、本技術がCs回収・長期安定化技術として有用であることを明らかにした。今年度はそれぞれのプロセスの最適化を目指し、(2)モルデナイト(MOR)表面への水酸アパタイト(HA)形成とそのCs回収能の評価、及び(3)すでに使用されたゼオライトを想定したCs吸着天然MORのHA形成に関する評価を行った。(2)Ca型合成MORを用いたHA形成の時間、温度、及び処理回数依存実験を行い、HA形成量と複合体のCs吸着率の評価を行った。1時間処理においてMOR表面に約5%のHAが形成し、その後処理時間が経過しても形成量に変化は見られなかった。また処理温度による変化も見られなかった。処理回数依存では、処理回数の増加と共にHA形成量は増加した(5回処理HA形成率:約17%)。24時間、80°C、処理回数1回で得られた複合体のCs吸着率はMOR単体と比較して高濃度域で低下するが、Cs濃度100 mg/L以下では、純水中および0.6MNaCl中においてもMOR単体と同等の吸着率(純水中99%以上、0.6M NaCl中85%以上)を保持した。また5回処理の複合体も100 mg/L以下では、純水中で99%以上の吸着率を示し、MORの吸着性能を保持していることが明らかになった。(3)Csを10 mg/g、約1000 mg/g吸着させた粉末及び粒状Ca型天然MORを水熱合成法、リン酸カルシウム飽和溶液(SBF溶液)、交互浸漬法で処理し、処理過程におけるCs溶出量を評価した。いずれの方法においても10 mg/gCs吸着MORの溶出が1000 mg/gCs吸着MORと比較して低かった。特に10 mg/gCs吸着MOR粉末のSBF溶液処理が低い溶出率を示した(4.6%)。この結果は10 mg/gの吸着ではMOR構造中の安定なサイトのみにCsが吸着したことなどに起因すると考えられる。しかし、4.6%と高い溶出率であったため、あらかじめ焼成してからHA化するなど今後改善が必要である。

本年度は、(2)モルデナイト(MOR)表面への水酸アパタイト(HA)形成とそのセシウム(Cs)回収能の評価、及び(3)すでに使用されたゼオライトを想定したCs吸着天然MORのHA形成に関する評価を目的に実施し、一定の成果が得られた。おおむね順調に進展している。本年度は水溶液中で安定な緻密固化体を作製することを目的に、昨年度までに作製したセシウム(Cs)吸着モルデナイト(MOR)/水酸アパタイト(HA)複合体とアパタイトマトリックスとの焼結を常圧焼結法とパルス通電加圧焼結(PECS)法で行った。PECS法では950°Cと1050°Cでの50MPaの焼結において割れのない緻密な焼結体が得られ、常圧焼結においてもPECS法と比較して密度が低いものの割れのない焼結体が得られた。0.6MNaCl中における溶出実験では、いずれの焼結体も1.0%以下の低いCs溶出率を示した。以上より、汚染水中でのCs保持率99%以上を達成でき、実用性の高い安心・安全なCs回収・安定化技術を構築できることが明らかになった。本研究を踏まえて、さらに本複合体のCsとストロンチウム(Sr)の吸着実験を行った結果、CsとSrの同時吸着が可能なことが明らかになった。そのためCs及びSr吸着MOR/HA複合体の常圧焼結とPECS焼結を行った。PECS法を用いて1000°Cで作製した焼結体は、常圧焼結体と比較して加圧焼結の効果により低温で緻密な焼結体が得られた。常圧焼結体のXRDパターンから、900°CまではMOR構造を保持し、1000°CではMORの回折線が減少しブロードな回折線(非晶質化)が見られ、さらにHA由来と思われるβ-TCPの回折線が見られた。1100°C及び1200°CではMORの回折線は消滅し、クリストバライト及び長石の回折線が見られた。TEM-EDX分析結果からは1200°Cで作製した常圧焼結体は多数の結晶が局在し、Csは長石または非晶質相、Srはβ-TCP相に保持されていた。1000°Cで作製したPECS焼結体では、CsはMOR相(一部非晶質化)、Srは表面のβ-TCP相に保持されていた。今後は得られた焼結体の溶出挙動を詳細に検討する予定である。本年度は水溶液中で安定な緻密固化体を作製し、溶出挙動を評価した。当初の目標Cs保持率99%以上を達成でき、おおむね順調に進展している。本年度はH28年度の結果を踏まえ、緻密固化体の安定性を評価することを目的に、セシウム(Cs)及びストロンチウム(Sr)吸着モルデナイト(MOR)/水酸アパタイト(HA)複合焼結体の溶液安定性評価を行った。溶出実験は、800°C1200°Cで常圧焼成した複合焼結体及びパルス通電加圧焼結で1000°Cで焼成した複合焼結体(2.0g)と0.6 M塩化ナトリウム水溶液を1168時間接触させることで行った。800°C1000°Cの常圧焼結体は、焼成温度の増加に伴いCs溶出速度は遅くなった。Cs溶出率は800°Cと900°Cの常圧焼結体では、処理前と比較して高くなり、900°Cで最大値を示した。また1000°Cの常圧焼結体では13%まで低下した。1100°C、1200°Cの常圧焼結体及び1000°Cのパルス通電加圧焼結体では1%以下のCs溶出率を示した。これらの結果は800°C、900°C、1000°Cではゼオライトの一部が非晶質化し、イオン交換と溶出が起き、反応速度が遅くなったことを示している。またCs溶出率は、非晶質化が進んだ900°Cで最も高くなり、SiO2や長石への再結晶化が進むにつれて低下し、1100°C、1200°Cの常圧焼結体ではほとんど溶出しなかったと考えられる。さらにパルス通電加圧焼結で1000°Cで得られた焼結体は、常圧焼結体と比較して緻密化が進み、Cs溶出を抑制できたと考えられる。
マタニティベルトによる自動車乗員傷害予防効果の医学・工学的検証

妊婦がマタニティーベルトを使用して自動車に乗車することがある。しかし、マタニティベルトの安全性や有効性、さらに着用時に事故に遭遇した際の傷害発生機序に関しては検討されていない。そこで、自動車衝突試験用妊婦ダミーを用いたスレッド試験を実施する。マタニティベルトを着用した状態で時速40kmの前面衝突に遭遇した際に全身にかかる加速度や変位量、子宮内圧力変化を計測する。そして、3点式シートベルトを正しく着用した際に得られる値と比較検討する。本研究成果は、自動車事故の発生機序や乗員拘束装置の影響を明確にすることで法医実務に貢献するとともに、妊婦の安全に直接寄与することになる。
心室筋のATP感受性Kチャネルに及ぼすアシドーシス,低酸素,麻酔薬の相互作用

ランゲンドルフ法にて採取したラットの単一心筋細胞を使用し、ATP感受性Kチャネル(K_<ATP>チャネル)に及ぼす麻酔薬の影響をパッチクランプ法により検討した。K_<ATP>チャネルは心筋虚血時に出現するチャネルであるため、DNP(ミトコンドリアのATP合成阻害剤)を加えた溶掖、あるいはATP濃度の低い溶液で標本を灌流した。Cell-attached patch法とinside-out patch法にて静脈麻酔薬であるthiamylalの影響を検討した結果、thiamylalは両方において濃度依存性にK_<ATP>チャネルを抑制することがわかった。このことよりthiamylalの抑制作用は、細胞内伝達物質によるものではなくチャネルへの直接作用であることが示唆された。またwash-out後K_<ATP>チャネル活性は元に戻ることによりthiamylalの影響は可逆的抑制であることがわかった。さらにアシドーシス下において出現するK_<ATP>チャネルにおいてもthiamylalは活性抑制作用を示した。同様の手技を用いてK_<ATP>チャネルに及ぼす他の静脈麻酔薬(propofol)、吸入麻酔薬(halothane、isoflurane、sevoflurane)の影響を検討した。今回検討した全ての吸入麻酔薬はthiamylalと同様K_<ATP>チャネル活性を抑制したが、propofolはK_<ATP>チャネル抑制効果を示さなかった。今回の研究での麻酔薬の濃度は、臨床麻酔における血漿濃度に十分還元できるものであり、以上の結果からthiamylal、halothane、isoflurane、sevofluraneはK_<ATP>チャネルのもつ心筋保護作用を抑制する可能性が示唆された。単一心室筋細胞を使用し、ATP感受性Kチャンネル(K_<ATP>)に及ぼす麻酔薬の影響をパッチクランプ法により検討した。K_<ATP>チャンネルは心筋虚血時に出現するチャンネルであるため、DNP(ミトコンドリアのATP合成阻害剤)かpinacidil(K_<ATP>チャンネル活性薬)を使用した。Cell-attached patch法にてketamineの影響を検討した結果、ketamineは濃度依存性にK_<ATP>チャンネルを抑制することがわかった。さらにwash-out後K_<ATP>チャンネル活性は元に戻ることによりketamineの影響は可逆的抑制であることがわかった。また、pinacidilにより活性化されたK_<ATP>チャンネルketamine、glibenclamide(K_<ATP>阻害剤)により共に抑制されため両者が標的とするK_<ATP>チャンネルは同様のものと思われた。今回の研究でのketamine濃度は、臨床麻酔における血漿濃度に十分還元できるものであり、以上の結果からketamineはK_<ATP>チャンネルのもつ心筋保護作用を抑制する可能性が示唆された。今後の結果を踏まえてさらに他の静脈麻酔薬(barbiturate,propofol,fentanylなど)がK_<ATP>チャンネルにどう影響するかを検討する予定である。またinside-out patch法により上記各々麻酔薬についての細胞膜の内側からの影響も併せて検討する予定である。さらに心筋虚血時の不整脈の発生におけるK_<ATP>チャンネルの役割、あるいはK_<ATP>チャンネル活性に及ぼすlysophosphatidylcholine(心筋虚血時に蓄積し不整脈の原因と考えられる)の影響についても検討する予定である。K_<ATP>チャネルは心筋虚血時に出現するチャネルであるため、DNP(ミトコンドリアのATP合成阻害剤)を加えた溶液、あるいはATP濃度の低い溶液で標本を灌流した。

このことよりthiamylalの抑制作用は、細胞内伝達物質によるものではなくチャネルへの直接作用であることが示唆された。またwash-out後K_<ATP>チャネル活性は元に戻ることによりthiamylalの影響は可逆的抑制であることがわかった。さらにアシドーシス下において出現するK_<ATP>チャネルにおいてもthiamylalは活性抑制作用を示した。同様の手技を用いてK_<ATP>チャネルに及ぼす他の静脈麻酔薬(propofol)、吸入麻酔薬(halothane、isoflurane、sevoflurane)の影響を検討した。今回検討した全ての吸入麻酔薬はthiamylalと同様K_<ATP>チャネル活性を抑制したが、propofolはK_<ATP>チャネル抑制効果を示さなかった。今回の研究での麻酔薬の濃度は、臨床麻酔における血漿濃度に十分還元できるものであり、以上の結果からthiamylal、halothane、isoflurane、sevoflraneはK_<ATP>チャネルのもつ心筋保護作用を抑制する可能性が示唆された。
階層的マトリクス構造を基盤とした都市環境計画方法論に関する研究

大都市圏都心部では、地球温暖化現象やヒートアイランド現象による居住環境の急速な悪化や集中豪雨の増加に伴う内水氾濫被害といった都市環境問題が顕著である。本研究では、下記の5点の成果を得た。(1)東京・名古屋都心部を対象に、自然立地を基盤とした計画単位(マトリクス構造)の設定。(2)熱・風・水環境に有意なマトリクス指標の抽出。(3)将来シナリオの設定・評価による計画論への展開。(4)日米独研究機関との研究交流による都市環境計画の比較検証。(5)地区スケールでの具体の対象地における多主体参加型都市環境マネジメント方法論の実践。以上より、自然共生型の都市環境計画手法論への知見が得られた。H26年度は、(1)マトリクス類型:研究対象地である東京・名古屋大都市圏都心部を対象に、経年的なデータ整備により、自然的・都市的基盤に基づく計画単位としてのランドスケープ・ユニットの有効性の検証と精緻化を行った。具体的には、名古屋市を対象に国土数値情報地形(5mDEM)・都市計画基礎調査・緑の実態調査のGISデータを整備した。さらに、街区を単位とし、その三次元的な分布と占有率、混合形態による指標を設定し、マトリクス類型として、ランドスケープ・ユニット(微地形と土地被覆の代表的な組み合わせ)の設定を行った。さらに、二地域間の比較分析を行い、都市環境計画の基礎的単位としてのランドスケープ・ユニットの有効性を検証した。以上の成果を、国際学会IASUR(査読付きアブストラクト)において発表した。(2)マトリクス構造に対する熱・風・水環境評価と階層間の相互関係性の解明を行った。海洋研究開発機構との共同研究により、東京都心部を対象に夏季昼間のヒートアイランド日を対象に、熱・風環境シミュレーションにより、上空との熱交換・水平方向の移流効果による気温低減効果の有意性を検証した。以上の成果はH26年日本都市計画学会にて論文集(査読付き)に採用され、発表を行った。また、ドイツIOER研究所に訪問し、マトリクスを基盤とした都市環境計画方法論について発表し、意見交換を行うと共に、3月には国連大学において開催された公開シンポジウムにおいて成果発表を行った。(3)名古屋大学周辺部では、マトリクス分類に基づく多主体参加型緑地環境マネジメント法方法論の構築として、名東区藤巻町を対象に、住民参加型の緑地管理手法について約15回にわたりワークショップ・意見交換を行った。平成27年度は26年度の成果に基づいて、名古屋都心部における土地被覆・微地形分類によりマトリクス構造の類型化を行うとともに、雨水涵養機能の実測値に基づくシミュレーション解析を行うことにより、有意なマトリクス指標を抽出した。これと平成26年度までの東京都心部における熱・風環境指標の成果とを合わせ、時間スケールの検討も行い、都市環境計画の基礎的単位としての有効性を検証した。さらに、上記の成果を基に、将来のあるべき都市構造・地区構造を評価・策定する手法を考案し、多主体参加型まちづくりへの実践を図った。具体的には、名古屋市東部丘陵地に位置する名東区藤巻町において、地域住民と共同にてワークショップを総計約10回開催し、地区スケールでの関連するステイクホルダーを整理した植えで、上記の都市開発・緑地保全の両面からのマトリクスを基盤とした複数シナリオの評価・検討を行った。これらの成果は実際のまちづくり報告書として名古屋市に提案され、展開が行われている。以上について、ドイツ、ライプニッツ生態都市・地域開発研究所、ポートランド州立大学、トリノ工科大学の研究者とのシンポジウム・意見交換を開催し、国際的な視点での有効性を確認した。また、これらの成果について、ポートランドで行われた国際景観生態学会・日本都市計画学会等の国内外の学会発表を行った。東京・名古屋大都市圏都心部におけるマトリクス類型と評価に関しては、データ整備・類型・熱風環境評価までは大きく進展した。しかしながら、以下の二点が達成されておらず、平成27年度の課題である。[1]東京都心部における熱・風環境評価の妥当性(海風侵入の方向や夜間の評価)、[2]名古屋市における雨水涵養機能に関する評価と、[1]による指標と統合し、マトリクスの評価手法の体系化による、他都市へ適用可能とすること。一方、国内におけるマトリクス構造を基盤とした都市環境マネジメント手法に関して、諸外国との情報交換・連携については、ドイツIOER研究所、またドルトムント工科大学を訪問し、今後の計画論へ導入する上での可能性や課題について、有意義な意見交換を行うことができ、平成27年度も継続して連携していくこととなった。また具体的な対象地における多主体参加型の都市環境マネジメント手法に関しては、藤巻町を始めとして地域住民や行政に対して、研究成果を発表し、計画論を実践へと応用することが可能となったことから、大きく成果が挙げられたと考えている。

27年度が最終年度であるため、記入しない。都市計画・緑地計画・土地利用計画平成27年度では、以下の三点を継続・進展させる。[1]マトリクス構造に対する熱・風・水環境評価と階層間の相互関係性の解明:主に名古屋大都市圏都心部を対象に、マトリクス構造の都市環境計画に対する有効性を明らかとする。これまで行ってきた熱・風環境評価に加え、雨水涵養に有意なマトリクス指標を抽出し、計画原単位としての有効性を論じる。さらに、自然的基盤に基づく段階的・適切な対策案としてのシナリオ検討と、時間スケールの検討(季節・日変動)を踏まえたシミュレーション評価をArcGISを用いて行う。これにより、マトリクス構造を基盤とする都市環境計画論を体系化する。[2]都市環境計画体系の日独比較:ドイツIOER研究所との研究交流を継続し、日独の都市環境計画の比較検証を行う。ドイツIOER研究所には熱・風環境評価を都市計画に展開する研究の蓄積がある。9月にはIOER研究所の研究者と名古屋大学にて共同シンポジウムを企画・開催し、日独諸都市における都市形成の過程や土地被覆変化の際を踏まえた都市環境計画の今後の展開についての比較分析を行う。さらに、共同講義の実施等の研究体制を整備しながら、広域・都市・地区スケールでの計画論に対する議論を深め、国内の緑地計画制度の課題を明確にする。[3]多主体参加型の都市環境マネジメントの可能性の検証:[2]までで得られた成果を元に、名古屋都心部で地区スケールでの具体の対象地(都心・郊外部)を選定し、実践面での方法論の検証を行う。具体的には、名古屋市東部丘陵地に位置づく名東区藤巻町、低地部の荒子地区を対象とし、マトリクス類型と評価を提示した上で、地区スケールで関連するステイクホルダーを整理し、都市開発・緑地保全の両面から、複数シナリオを実施し、意見交換を行う。このように、既存の緑地制度体系の課題抽出と合わせ、マトリクス構造を基盤とした計画論を展開する。
ＪＡＫ２変異陽性白血病における新規治療標的に関する研究

JAK2V617F陽性真性多血症患者のCD34陽性細胞の網羅的遺伝子発現のトランスクリプトーム解析をGSE47018を用いてを行ったところ、JAK2V617F陽性CD34陽性細胞では正常のCD34陽性細胞に比較してp53およびp53の制御に関連する遺伝子のmRNA発現量の有意な変化は認められず、GSEAでもp53 signalingpathwayの活性化は認められなかったが、JAK-STAT経路およびAKT-mTOR経路の活性化が認められ、特にCyclin D1関連遺伝子のenrichmentが明らかになった。以上の解析結果からp53経路とJAK-STAT経路は相加的に白血病原性に対して作用していることが示唆された。マウス造血幹細胞にJAK2V617Fを強制発現させたin vitroの系で、各シグナル蛋白の変化を確認し、AKT-mTOR経路の下流であるオートファジー活性の変化を解析したがこちらについては変化が認められなかった。ここで、JAK2V617F p53-/-白血病マウスモデルではJAK2阻害薬を投与しても白血病幹細胞分画の一つであるKSL細胞が減少しない一方で白血病細胞にp53を過剰発現させて二次移植した場合には白血病発症を抑制できたことから、本分画ではp53依存的な白血病幹細胞維持機構が想定された。またJAK2阻害薬投与によりCD71陽性白血病幹細胞分画は減少することから、JAK2V617F陽性白血病に対する新規治療標的を探索する上ではCD71陽性白血病幹細胞分画を用いた解析が有用と考えられた。各々の白血病幹細胞分画を用いたトランスクリプトーム解析を行うことでそれぞれの経路の白血病幹細胞の維持機構を抽出でき、治療標的の同定が可能と考えられ、今後解析を行う。JAK2V617F変異陽性白血病マウスモデルの背景であるJAK2V617F陽性真性多血症の患者検体を用いたトランスクリプトーム解析を行いJAK2V617F陽性造血幹細胞における主要なシグナル経路を同定し、JAK2V617F変異を過剰発現させたマウス造血幹細胞のin vitroの系においてシグナル下流にみられる変化について確認を行った。これらの解析によりJAK2V617F変異陽性白血病マウスモデルにおけるp53経路の役割がより明らかになり、幹細胞分画を用いた今後のトランスクリプトーム解析および治療標的の絞り込みに有用な知見が得られた。本年度得られた結果に基づきJAK2V617F変異陽性白血病マウスモデルの幹細胞分画を用いたトランスクリプトーム解析を実施することでJAK2経路依存的な白血病幹細胞維持機構とp53経路依存的な白血病幹細胞維持機構を担う遺伝子群をそれぞれ同定する。更にこれらの遺伝子群に対するノックダウンまたはノックアウトの系を用いて白血病幹細胞能に対する効果を骨髄移植の系を用いて確認し、治療標的としての可能性を解析するとともにそれらの遺伝子群が関与する分子機序について探索を行う。

本年度得られた結果に基づきJAK2V617F変異陽性白血病マウスモデルの幹細胞分画を用いたトランスクリプトーム解析を実施することでJAK2経路依存的な白血病幹細胞維持機構とp53経路依存的な白血病幹細胞維持機構を担う遺伝子群をそれぞれ同定する。更にこれらの遺伝子群に対するノックダウンまたはノックアウトの系を用いて白血病幹細胞能に対する効果を骨髄移植の系を用いて確認し、治療標的としての可能性を解析するとともにそれらの遺伝子群が関与する分子機序について探索を行う。
有機結晶工学

本研究は、科学研究費補助金平成6年度発足重点領域研究の申請を目的として、以下の(A)(E)の研究グループを組織し、それぞれの研究項目を進展させるための最適方法を検討すると同時に、グループ間の研究成果達成のための方法について検討した。(A)構造解析グループ:有機結晶物質の特性発現条件下での構造解析に行うことにより、動的特性を直接構造変化として捕えることを目的とした研究方法の開発について検討した。(B)理論解析グループ:結晶場に束縛された分子の特性発現機構を理論的に解析し、新しい系の設計に役立つ構造化学的予測を行うための研究方法の開発について検討した。(C)動的特性解析グループ:有機結晶物質の光・電気・磁気等に対する動的特性の評価及び新らしい機能結晶材料の開発を目的として、そのための新しい方法論の開発について検討した。(D)分子認識解析グループ:分子間の水素結合相互作用に着目し、化学反応または包接現象に基づいた異種結晶間の相互変換及び有機結晶の構造を制御する因子の解明を目的として、新しい研究方法の検討を行った。(E)反応設計グループ:溶媒の存在しない結晶中で進行する高収率・高選択的反応の開発を目的として、新しい研究方法の開発について検討した。以上の各研究グループの成果を基に、平成4年11月大阪においてシンポジウムを開催し、またその前後数回にわたる研究打合せの結果、新しく愛媛大学工学部・戸田芙三夫教授を領域代表者とする重点領域研究「結晶環境下での反応設計」を申請した。新しく申請した重点領域研究の基本的な考え方は、これまで溶液中で行われてきた有機化学反応を結晶中で能率良くしかも選択的に行わせようとするもので、化学反応といと研究分野ではこれまでに見られなかった全く新しい視点からの研究である。
SEM環境下での超高速マイクロマシニングの研究

本研究では本年度は、立体視可能型電子顕微鏡下で観察しながら加工や測定が行なえる機械を用いて、シリコンの結晶方位性を考慮した延性切削の可能性を検討した。まず、単結晶シリコンの結晶方位性を調べるために単結晶ダイヤモンド圧子を用いたひっかき実験を行なった。ひっかき方向は{100}〈100〉、{100}〈110〉、{110}〈100〉、{110}〈110〉の4方向である。実験の結果、{100}〈100〉の場合に他の場合よりも摩擦係数が大きくなり、切り込み量についても{100}〈100〉方向に引っかいた場合に、同じ面を〈110〉方向に引っかいた場合より大きくなることがわかった。単結晶シリコンのすべり系は{111}〈110〉であり、一つのすべり面に対して3種類のすべり方向が存在する。〈110〉方向に引っかいた場合には3種類すべり面が活動的であり、〈100〉方向に引っかいた場合には2種類のすべり面のみが活動的である。このため〈100〉に引っかいた場合に方が大きくなると考えられる。以上で解析した結晶方位依存性に基づいて、単結晶ダイヤモンドの切削を行なった。切り込み量を小さくし、結晶方位に注目することで延性モードの加工が実現できた。さらに、本システムを光ファイバ、および、コンピュータ・ネットワークを用いた情報ネットワークを用いて遠隔地からでも操作可能とした。遠隔地からジョイスティックを用いて立体視しながら加工可能である。情報機器に関連する技術、すなわち、コンピュータの実装技術や半導体製造技術、磁気ディスクや光ディスク装置等に必要な技術は超精密で微細なものになってきている。このような中で、シリコンやガラスなどそれらの技術に密接に関わる材料の加工技術が必要とされている。本研究では、本年度は、電子顕微鏡下で観察しながら加工や測定が行なえる機械を用いて、硬脆材料の圧子による引っかきに関する実験を行なった。硬脆材料として非晶質であるガラスをダイヤモンド圧子で引っかいた時の脆性破壊の様子を動的観察に基づく実験を行なった。また、真空中と大気中での環境の違いによるクラックの発生状態の変化を調べた。さらに、クラックの発生について応力場に注目することでクラックの進展特性を調べ、応力場を変化させることによるクラック進展を制御することを試みた。ガラスの場合、発生するクラックは3種類あった。クラック1は引っかき中に圧子の進行方向に対して、前方もしくは斜め前方に発生する線状の縦割れである。クラック2は引っかき中に、圧子の進行方向に対して横方向に発生し、比較的短時間のうちに試料表面から欠落してします円弧状の割れである。クラック3は、引っかき中あるいは引っかき停止後に、圧子の進行方向に対して横方向に徐々に発生、成長し欠落せずに残っている貝殻状の割れである。単結晶酸化マグネシウム(MgO)に関しては{100}<100>、{110}<100>の2方向についておこなったが、{100}<100>に関して特徴のあるクラックの生じ方となった。試料表面に平行なクラックは、MgOのへき開面によるものと考えられる。また、真空中と大気中での環境の違いによるクラックの発生状態の変化を調べ、実験により、真空中の方が摩擦係数が大きくなっていることを確かめた。さらに、応力場に注目することで、引っかき方向前方に引張り応力を与えることでクラックを制御することを提案した。ひっかき方向は{

100}〈100〉、{100}〈110〉、{110}〈100〉、{110}〈110〉の4方向である。実験の結果、{100}〈100〉の場合に他の場合よりも摩擦係数が大きくなり、切り込み量についても{100}〈100〉方向に引っかいた場合に、同じ面を〈110〉方向に引っかいた場合より大きくなることがわかった。単結晶シリコンのすべり系は{111}〈110〉であり、一つのすべり面に対して3種類のすべり方向が存在する。〈110〉方向に引っかいた場合には3種類すべり面が活動的であり、〈100〉方向に引っかいた場合には2種類のすべり面のみが活動的である。このため〈100〉に引っかいた場合に方が大きくなると考えられる。以上で解析した結晶方位依存性に基づいて、単結晶ダイヤモンドの切削を行なった。切り込み量を小さくし、結晶方位に注目することで延性モードの加工が実現できた。さらに、本システムを光ファイバ、および、コンピュータ・ネットワークを用いた情報ネットワークを用いて遠隔地からでも操作可能とした。遠隔地からジョイスティックを用いて立体視しながら加工可能である。
卓球のプレー中におけるラケットの運動に関するバイオメカニクス的研究

ナック社のハイスピードビデオを2台使い、全日本学生卓球選手権上位選手を被験者として各種条件で行われる試技を毎秒200コマで3次元撮影しVHSビデオテープに記録した。この映像資料からラケット各部に装着されたマークを及びボールをデジタイズし、D,L,T,法にて座標変換しバイオメカニクス的分析を行った。実戦的な条件(ロボットマシン等から送球されるボールでなく被験者のサービスから始まる試合形式の練習)内での極めてボールスピードの速い成功試技から、コースをきめ100球連続してミスなく打球する練習時の確率最優先の打球試技まで被験者の打ち出す球速とそのインパクト時のラケット角度について重点的にデーターを集めた。ラケット角度については、鉛直軸上方をさすベクトルとラケット面を打球方向に垂直に貫くベクトルのなす角度をもって定義した。1)インパクト時のラケット角度は各被験者とも高速のボールを打ち出す時ほど小さい値を示す傾向があった。しかし、同じドライブ系ボールの打球に関しては、確率重視の打球と最高速の打球時のインパクトのラケット角度の差は最も大きい被験者でも5度以内であった。2)インパクト0.1秒前からインパクトにかけて各被験者ともラケット角度を減少させながらスイングしインパクトをむかえるが、ラケット先端の速度を上げ高速のドライブボールを打ち出そうとすほどこのインパクトへ向けて速度を上げ高速のドライブボールを打ち出そうとするほどこのインパクトへ向けてのラケット角度の減少は著しいものになる。(最高の球速を記録した被験者の試技では37.9度の減少を示した。)この他、詳しい結果を含めドライブ系ボールの打球のインパクト時のラケット角度の調整力の向上が重要であることが示唆された。
退化した割線多様体をもつ非特異射影多様体の研究

本年度は,前年度に得られた結果を精密化して,次の結果を得ることができた:XをP^r内の非退化な(即ち,超平面に含まれていない)n次元複素射影代数多様体とし,Sing(X)をXの特異点集合,Xo=X\Sing(X)とする.NxをX⊂P^rの法層とし,π:P(Nx)→Xを標準的射影,ζ=H(Nx【cross product】O(-1))をtautological層とする.b=dim Sing(X)(SingX=0のときは,b=-1)とし,c=min{2(r-n-1)+b+1, n},e=min{r-n+b, n}とする.また,以下であらわれるベクトル束は,すべて,P^rのFubini-Study計量から誘導される計量によってエルミート正則ベクトル束と考えるものとする.このとき,1.(Nx【cross product】Ox(-1))|uが高々c-positiveとなるような,Xoの稠密なザリスキ開集合Uがある.2.ζ|π^<-1>(U)が高々e-positiveとなるような,Xoの稠密なザリスキ開集合Uがある.この結果を,九州大学における,2001年度の日本数学会秋季総合分科会代数学分科会で,「射影空間内の余次元の小さい多様体の法束のpositivityについて」という講演題目で,2001年10月に研究発表した.また,横浜国立大学における,代数幾何セミナー「射影多様体の埋め込みと定義方程式」で,「On normal bundles of projective varieties with small codimension」という講演題目で,2002年1月に研究発表した.完全交叉に関するHartshorne予想によると,余次元N-nがn/2より小さいなら,N【cross product】O_X(-1)はXの任意の点でO-positiveにならないといけない.この予想されるベストの結果に,上記の結果は及ばない.そこで,この改良が今後の課題となる.この結果は,J.M.Landsbergの第二基本形式に関する結果に基づいており,また,Landsbergの結果は,Fulton-Hansenの連結性定理に基づいているので,連結性定理を精密化することにより,改良できるのかどうかを調べていきたいと考えている.当初,平成12年度に計画していた,トーリック多様体に対してDouble point formulaを計算し,わかりやすい式に直して,そこから退化した割線多様体をもつものを分類するということは,未だ成功していない.この課題は来年度も引き続き取り組む予定である.トーリック多様体の場合はまだ途中であるが,A.J.Sommese等による偏極多様体の随伴理論で現れるいくつかの特殊な多様体については,Double point formulaを計算し,簡単にすることが出来た.本年度は,前年度に得られた結果を精密化して,次の結果を得ることができた:XをP^r内の非退化な(即ち,超平面に含まれていない)n次元複素射影代数多様体とし,Sing(X)をXの特異点集合,Xo=X\Sing(X)とする.NxをX⊂P^rの法層とし,π:P(Nx)→Xを標準的射影,ζ=H(Nx【cross product】O(-1))をtautological層とする.b=dim Sing(X)(SingX=0のときは,b=-1)とし,c=min{2(r-n-1)+b+1, n},e=min{r-n+b, n}とする.また,以下であらわれるベクトル束は,すべて,P^rのFubini-Study計量から誘導される計量によってエルミート正則ベクトル束と考えるものとする.このとき,1.(Nx【cross product】Ox(-1))|uが高々c-positiveとなるような,Xoの稠密なザリスキ開集合Uがある.2.ζ|π^<-1>(U)が高々e-positiveとなるような,Xoの稠密なザリスキ開集合Uがある.この結果を,九州大学における,2001年度の日本数学会秋季総合分科会代数学分科会で,「射影空間内の余次元の小さい多様体の法束のpositivityについて」という講演題目で,2001年10月に研究発表した.また,横浜国立大学における,代数幾何セミナー「射影多様体の埋め込みと定義方程式」で,「On normal bundles of projective varieties with small codimension」という講演題目で,2002年1月に研究発表した.
下等動物食細胞における食作用の分子メカニズムの解析

1.マボヤ血球の食作用と凝集反応を阻害するA74抗体が認識する血球膜抗原(A74蛋白質)の全構造を決定した。A74蛋白質N末端部分アミノ酸配列をもとにプライマーを作製し、マボヤ血球cDNAライブラリーを鋳型にしてPCRを行った。得られた50bpのDNA断片をプローブとしてマボヤ血球cDNAライブラリーから、A74蛋白質をコードするcDNAのスクリーニングを行い、最もインサートの長い3.4Kbのクローンについて全塩基配列を決定した。A74蛋白質cDNAクローンは、全長3390bpでpolyAテイルを含み、722アミノ酸をコードする一回膜貫通型の蛋白質で、全体としては既知の蛋白質とのホモロジーはなく、新規の膜蛋白質であった。細胞外ドメインに5つNグルコシド型糖鎖のコンセンサス配列と5つのシステイン残基があり、また、細胞内ドメインには、チロシンリン酸化を介するシグナル伝達に働くと考えられるモチーフ(ARAMモチーフ、SH2/SH3ドメイン結合配列)が存在した。特にARAMモチーフは、哺乳動物のT細胞やB細胞の抗原レセプターに特徴的なモチーフで、本研究により、脊椎動物以外の血球で初めて見い出された。さらに、A74蛋白質がマボヤ血球の凝集に伴いチロシンリン酸化されること、A74抗体と共沈する90Kと75Kの蛋白質もチロシンリン酸化されていることから、ARAMモチーフを介した細胞内蛋白質のチロシンリン酸化による情報伝達系が、原索動物の血球にも存在することが明らかになり、高等動物の免疫担当細胞の進化を探る上で貴重な情報が得られた。S-1B2抗体が認識するマボヤプラズマ中のCu-Zn型S0Dはマボヤ血球の食作用を促進することが明らかとなった。また、血球の非オプソニン依存性システムの食作用を阻害するRA5抗体が認識する抗原は、200Kの膜蛋白質である可能性が示唆された。
土砂流出ポテンシャルパワーを用いた小規模流域における土砂流出特性の評価

山地小流域の多数の砂防堰堤の測量資料から年平均土砂流出量を推算した.一方,流域の年平均降水質量(降雪も含む)と堰堤までの標高差および重力加速度との積で表わされる年平均降水位置エネルギーを,土砂を流出させる潜在的な駆動力の意味から土砂流出ポテンシャルパワーと定義して比較した.大規模流域の経験式に一致するものの,小規模流域ではポテンシャルパワーに対する土砂流出量の応答が弱いという結果を得た.山地小流域の多数の砂防堰堤の測量資料から年平均土砂流出量を推算した.一方,流域の年平均降水質量(降雪も含む)と堰堤までの標高差および重力加速度との積で表わされる年平均降水位置エネルギーを,土砂を流出させる潜在的な駆動力の意味から土砂流出ポテンシャルパワーと定義して比較した.大規模流域の経験式に一致するものの,小規模流域ではポテンシャルパワーに対する土砂流出量の応答が弱いという結果を得た.本研究課題では,小流域での土砂流出量の実態把握,および,流域降雨の位置エネルギー(土砂流出ポテンシャル)を起源とし河床へ作用する水流の仕事率(ストリームパワー)のうち土砂流送として消費される効率を調べ,ここから流域毎の土砂流出特性を見出そうとするものである.研究初年度のH21には110km^2程度の流域土砂流出量を調べるため,資料と現地踏査から定期観測する砂防堰堤を選定した,候補となる堰堤は揖斐川流域における越美山系砂防事務所管轄の約100基の中から,観測可能な立地条件を有して堆砂が進行しておらず,且つ,降雨の程度によっては大きな堆積が見込める堰堤として5基を選び,写真測量による堆積過程のモニタリングを開始した.一方,過去に堆積した土砂流出量を堰堤の堆砂資料から見積もり,降雨記録から堰堤集水域における雨水流出解析を実施したうえで,簡易な掃流砂量計算による堰堤堆砂域の堆砂過程の再現を実施した.解析対象堰堤は堆砂資料が整っている約80基であり,このうち20基について実測堆砂量に概ね近い再現結果を得ることができた.この流砂量計算には粒度分布の情報が必要であるため,砂防堰堤において計測した代表的な粒度分布を支川毎に与えている.加えて,調査の効率化を図るため画像処理による粒度分布調査法も並行して開発している.この流砂量計算の結果から,各砂防堰堤におけるストリームパワーが土砂流送に消費されるエネルギー効率を得た.この効率と実測による比堆砂量を比較すると良い相関が得られ,土砂の移動しやすさの評価指標として有用であることが示唆された.しかし,流砂量計算と実測堆砂量の結果が大きく異なる堰堤も多く存在することから,代表粒度分布として与えているものと現地粒度分布との相違や,河床変動を考慮し,より現実に即した計算モデルに変更するなどの点が今後の課題として確かめられた.本研究課題では,小流域での土砂流出量の実態把握,および,流域降雨の位置エネルギー(土砂流出ポテンシャル)を起源とし河床へ作用する水流の仕事率(ストリームパワー)のうち土砂流送として消費される効率を調べ,ここから流域毎の土砂流出特性を見出そうとするものである.H22年度は調査対象の砂防堰堤流域の通年の堆砂形状変化とは別に,調査対象の揖斐川流域を通過した台風9号による出水前後の砂防堰堤の堆砂形状および粒度分布変化の観測を実施した.この観測によって1回の出水イベント前後で砂防堰堤堆砂区間の堆砂形状が大きく変化する様子を記録できた.粒度分布調査はH21年度後半から導入した画像処理による方法を用い,調査効率が飛躍的に上がったことで流路の調査点数を増やすことが可能になった.画像処理にはAGS (Automated Grain Sizing)と呼ばれる自動処理とMSG (Manual Grain Sizing)と呼ばれる手動処理が存在するが,砂防堰堤堆砂区間は石礫形状が球とかけ離れたものが多いため,石礫検出が確実である手動処理を採用している.また,画像処理で対応しきれない細粒分については,ふるい分け試験を使った従来の方法によって補完している.また,画像処理段階で発生する歪みを光学的な計算によって補正する方法を提案し,現地石礫についても分析精度が改善できる結果が得られている.現在は,これら河川地形,河床粒度分布,流出解析による推定流量からストリームパワーを計算し,実測の流路内の地形変動量との関係を整理している段階である.本研究課題は,小流域での土砂流出量の実態把握,および,流域降雨の位置エネルギー(土砂流出ポテンシャル)を起源とし河床へ作用する水流の仕事率(ストリームパワー)のうち土砂流送として消費される効率を調べ,ここから小流域の土砂流出特性を見出そうとするものである.今年度は,H22に揖斐川流域を通過した台風9号による出水前後の砂防堰堤の堆砂形状および粒度分布変化の観測結果に基づいて水理計算を行い,現地で計測された平均粒径と水理計算から推定された移動限界粒径との比較を行った.出水ピーク流量は,砂防堰堤に残された洪水痕跡線によって予想された越流水深から算定した.対象河道は山間地の急勾配水路であるため,常射流が混在する1次元水位計算を実施した.そして,その条件下で流送されうる移動限界粒径を求めるとともに,実際に計測された粒度分布と比較した.その結果,計算された移動限界粒径は断面によって変動が大きい反面,計測された粒度分布は縦断的に滑らかに変位をしている事が分かった.

これは,単に掃流力のみによる評価と,上流側から大きい粒子から順に堆積する実際の現象との相異が現れたと考えられる.なお,計測された平均粒径は,移動限界粒径の変動のほぼ中央値付近に分布していた.この対象河道は蛇行を伴っていて流路が右岸側へ偏っているが,これは出水後半の水位低下時に流路が右に寄りに形成されたと考えられる.その証拠として,掃流砂と考えられる大きさの粒子は横断方向に均一に分布していた事が挙げられる.すなわち,水位が低下した後の細粒成分の堆積が最終的な粒度分布の違いを生み出したと推察できる.このことから,観測時の粒度分布から流況(ストリームパワー),或いは,より長期的指標である土砂流出ポテンシャルパワーを算定することは事実を見誤る危険性があり,対象とする粒径が運搬・堆積する過程について慎重に考察することが重要であると言える.