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地球温暖化が水田土壌の地力窒素に与える長期的影響とそのメカニズムの解明

地球温暖化を模倣した原位置加温、高CO2処理、窒素無施用処理を6年行った実験水田圃場の土壌を調査した結果、統計的有意な地力窒素の減少は見られなかった。一方、易分解性の土壌炭素は、高CO2処理が継続すると減少すると判明した。これは、大気CO2濃度の上昇が土壌炭素の蓄積に対して、負の影響を及ぼすことを示唆していると考えられた。また、圃場の有機物管理は、土壌炭素や窒素無機化に対し大気CO2濃度や窒素肥料などよりも大きな影響を持つことが示唆された。地球温暖化に伴う地温の上昇は地力窒素発現量を増加するが、その量は従来の反応速度論や有効積算温度に基づく式により、十分な精度で予測可能なことが分かった。本研究は、モジュール1:地力窒素の給源と微生物を介した窒素動態に与える温暖化影響の解明、モジュール2:温暖化環境下における無機化予測モデルの検証と精緻化を同時並行的に遂行している。モジュール1:処理1:加温(+2°C)と、処理2:高濃度大気二酸化炭素(+200ppm)、それぞれの組み合わせ処理を行った合計4試験区で水稲栽培を4回繰り返した開放系水田圃場より土壌採取を行い、地力窒素を測定した。地力窒素は1) 30°C、湛水状態で培養した湿潤状態の土壌から供給される無機態窒素量、2)風乾処理後に1)で測定される無機態窒素量、3)アルカリ処理後に1)で測定される無機態窒素量、の3種類を採用した。結果、長期的な加温処理によって地力窒素量はほぼ変化しないことが確認された。一方、高濃度大気二酸化炭素区においては、いずれの方法によって測定される地力窒素量においても増加傾向が認められ、将来の高二酸化炭素環境が植物の光合成を通して間接的に土壌の地力窒素に対して影響を与える可能性が示唆された。平成27年度においては、この影響が生じるメカニズムの解明、また増加した地力窒素の実態についてさらなる解析を行っていく方針である。モジュール2:同圃場の窒素無機化に関するアーカイブデータ整理を開始した。さらに、予測モデルを樹立するための室内培養を行った。圃場における窒素無機化測定方法の簡易化のため、Plant Root Simulator (以下PRS)プローブ(イオン交換樹脂膜が装着されたペグ状の器具)の使用について検討を開始した。平成26年度に行った予備実験においては、過去に適用例が限られていた水田土壌において、公定法の結果とPRSプローブによって測定されたavailable mineral Nの量が有意に正の相関関係を持つことが分かった。平成27年度においては、PRSプローブを圃場において試用する。平成27年度に行われたモジュール1の研究結果より、高濃度大気二酸化炭素が土壌中の地力窒素にプラスの影響を与える可能性が示唆された。これを検証するため、高濃度大気二酸化炭素処理を行った圃場(以下、FACE圃場)の経年アーカイブサンプルの分析を行った。結果として、5年の高濃度二酸化炭素処理はプラスではなく、むしろマイナス、すなわち地力窒素を収奪する方向に働いていることが示唆された。この結果は、窒素肥料を毎年施用している土壌で見られた傾向であるため、平成28年度は窒素肥料を施用していない処理区の土壌サンプルを分析することにより、将来の大気二酸化炭素濃度上昇が地力窒素を収奪するかについて、さらなる検証を行うことが必要であると考えられた。平成27年度に行われたモジュール2の研究成果として、FACE圃場における窒素無機化予測モデルのパラメーター計算を行った。圃場における実測温度を当てはめることにより、窒素無機化量が予測可能になった。この際、反応速度論的手法における予測が、積算温度論的予測よりもより正確に予測できることが明らかとなった。さらに、地力窒素測定の手法について、平成27年度に行った検討において、培養の際、還元状態の作成方法(気相の窒素置換や充填する水の精製方法)により、異なった結果が導かれることが示唆されたため、さらにサンプル土壌数を増やして平成28年度でも引き続き検討を行うこととした。また、Plant Root Simulator (PRS-probe)の水田での適用性について調べた結果、従来法との正の相関関係が見出され、ある一定の精度を持ってavailable nitrogenを測定できることが示唆された。実験やデータの収集、収集したデータの解析に関しては昨年度の計画通りに進んでいる。とくに、当初目的としていた地力窒素の温暖化影響やその予測に関しては一定の成果が得られた。研究遂行上、更なる検討が必要となった項目があるため、研究期間を延長することとした。成果の発表に関しては遅れが見られる。理由として、昨年度代表者の出産と育児休暇が重なったことがあげられる。本研究は、モジュール1:地力窒素の給源と微生物を介した窒素動態に与える温暖化影響の解明、モジュール2:温暖化環境下における無機化予測モデルの検証と精緻化を同時並行的に遂行してきた。平成28年度はモジュール1における残りの課題に取り組んできた。

平成27年度の結果として、高濃度二酸化炭素実験圃場(以下FACE圃場)の経年アーカイブ土壌サンプルの分析を行った結果、全炭素、全窒素量はFACE区で減少している結果であったが、平成28年度に行った統計分析の結果、初期値の違いが大きく影響したことが分かり、実際のFACE処理が肥沃度に与えた影響は確認できなかった。窒素無機化量についても、再現性を求めるため、平成27年度に行った実験を再度行ったが、窒素無機化量に大きく影響を与えたのは年次であり、二酸化炭素処理はほとんど影響しなかった。また、平成28年度は窒素無施肥区からのアーカイブ土壌の分析を新たに行ったが、窒素性肥料の有無は、土壌炭素、窒素量、窒素無機化量にはほとんど影響を与えないことが分かった。一方、培養を行った際に発生した炭素量(二酸化炭素とメタンの合計量)を分析した結果、年次を追うごとに高濃度二酸化炭素処理区において、有意に量が減少していることが明らかになった。すなわち、高濃度二酸化炭素処理は、土壌窒素ではなく、炭素、しかも易分解性画分をまず減少させることが示唆された。さらに、発生した二酸化炭素とメタンの炭素安定同位体比を分析した。その結果、FACE区において発生した炭素の13Cは対照区よりも低く、FACE由来炭素が土壌有機物に入り、その後分解されたことが示唆された。この値を用いて、今後、炭素動態の解析をさらに行っていくこととした。また、無施肥区における易分解性炭素の13Cシグナルは通常施肥区のそれよりも低い傾向が見られ、この原因についても解析していく予定である。地球温暖化を模倣した原位置加温、高CO2処理、窒素無施用処理を6年行った実験水田圃場の土壌を調査した結果、統計的有意な地力窒素の減少は見られなかった。一方、易分解性の土壌炭素は、高CO2処理が継続すると減少すると判明した。これは、大気CO2濃度の上昇が土壌炭素の蓄積に対して、負の影響を及ぼすことを示唆していると考えられた。また、圃場の有機物管理は、土壌炭素や窒素無機化に対し大気CO2濃度や窒素肥料などよりも大きな影響を持つことが示唆された。地球温暖化に伴う地温の上昇は地力窒素発現量を増加するが、その量は従来の反応速度論や有効積算温度に基づく式により、十分な精度で予測可能なことが分かった。平成26年度において、モジュール2で予定していた周年開放系温暖化施設における窒素無機化量の圃場データ採取について、準備不足のため、行うことが出来なかった。よって、圃場データ1年分について欠如が生じてしまった。しかし、平成27年度においてはデータ採取の準備が万端に整っているため、当年データは回収が可能であると考えている。また、圃場データ採取が出来なかった分、アーカイブデータの回収、室内培養によるモデル樹立のプロセスは順調に進めることが出来ている。平成28年度は窒素肥料を施用していない処理区の土壌サンプルを分析することにより、将来の大気二酸化炭素濃度上昇が地力窒素を収奪するかについて、さらなる検証を行うことが必要である。また、地力窒素測定の手法について、培養の際の還元状態の作成方法(気相の窒素置換や充填する水の精製方法)について、平成27年度に得られた結果を再現するため、サンプル土壌数を増やして平成28年度でも引き続き検討を行う。土壌肥料学平成27年度において、モジュール1では、周年開放系温暖化施設において、温暖化と高濃度大気二酸化炭素条件に影響された窒素無機化量の実測データ採取を行う。
プロテインアレイによるプリオン結合タンパク質の網羅的解析

[目的]プリオン病は脳に異常型プリオンタンパク質(PrPSc)が蓄積し、神経細胞死を来す難病である。未知分子シャペロンXの仲介で正常型プリオンタンパク質(PrPC)が高次構造変換されてPrPScを生ずる。Xの本体を解明出来れば、PrPC-PrPSc変換阻害薬の開発が可能となる。本研究では、新しいタンパク質間相互作用解析法プロテインマイクロアレイを用いて、ヒトPrPC結合タンパク質(PrPC-interacting proteins;PrPIPs:X候補)を網羅的に解析、結合部位を同定、プリオン病病態解明・早期診断法・分子標的薬開発に役立てる。[結論]PrPCは神経細胞の生存や分化に関連する多数の重要なシグナル伝達因子と結合することを発見した。PrPCインターラクトームの異常は、プリオン病脳で見られる広汎な神経細胞死を誘導する可能性がある。[目的]プリオン病は脳に異常プリオン(PrPSc)が蓄積し神経細胞死を来す難病である。未知分子シャペロンXの仲介で正常プリオン(PrPC)が高次構造変換されてPrPScを生ずる。Xの正体を解明出来れば、PrPC-PrPSc変換阻害薬の開発が可能となる。本研究(研究期間2年)は、新しいタンパク質問相互作用解析法プロテインマイクロアレイ(protein microarray)を用いて、ヒトPrPCに結合するタンパク質(PrPC-interacting proteins ; PIP : X候補)を網羅的に解析、結合部位を同定、プリオン病病態解明・早期診断法・分子標的薬開発に役立てることを目標とする。[結論]プロテインマイクロアレイ解析で50種類のPIPを同定した。現在、ヒト中枢神経系組織におけるPIPの発現分布および機能を解析中である。[目的]プリオン病は脳に異常型プリオンタンパク質(PrPSc)が蓄積し,神経細胞死を来す難病である。Xの本体を解明出来れば,PrPC-PrPSc変換阻害薬の開発が可能となる。本研究では,新しいタンパク質問相互作用解析法プロテインマイクロアレイを用いて,ヒトPrPC結合タンパク質(PrPC-interactingproteins;PrPIPs:X候補)を網羅的に解析,結合部位を同定,プリオン病病態解明・早期診断法・分子標的薬開発に役立てる。PrPσインターラクトームの異常は,プリオン病脳で見られる広汎な神経細胞死を誘導する可能性がある。
文化とフロンティア精神:相互独立的エートスの起源に関する実験研究

選択課題、影響調節志向性課題、声の調子に対する敏感性課題を行ったところ、北海道においては、アメリカ同様、個人の独立性を重んじる社会規範があり、この点において日本の本州とは異なるが、アメリカ人とは異なり、北海道人は独立性を内発的には希求しない、むしろ、他者との協調性を希求しているという点において本州の日本人と同様であることが示唆された。これまでの一連の研究は、独立的自己観の起源が「経済的に動機づけられた自発的移住」という歴史的事実にあるという仮説に一致し、協調的自己観が優勢な日本文化にあっても、そのような歴史的事実が認められる北海道においては、北米と同様に、独立的自己観が見いだされることを示している。ただし、その独立性の特徴は、アメリカと北海道においては異なることも指摘されている。具体的には、北海道においては、アメリカ同様、個人の独立性を重んじる社会規範があり、この点において日本の本州とは異なる。しかしアメリカ人とは異なり、北海道人は独立性を内発的には希求しない、むしろ、他者との協調性を希求しているという点において本州の日本人と同様であることが示唆されている。本年度は、社会規範が関与していると考えられる選択課題を北海道、京都、アメリカで実施するための研究打ち合わせを行い、マテリアルを作成した。それに加えて本年度は、北海道大学およびミシガン大学の学生128名に対し質問紙調査を行い、独立性の社会規範を測定するための尺度を開発した。特にこの尺度では、独立性をなす要素のうち、自分自身および他者の行為にどの程度影響を与えたいかに注目した。そして、その程度に対する自分自身の信念と人一般が持っていると考えられる信念を測定した。その結果、自分自身が影響を与えたいかの程度は、アメリカ人のほうが北海道人よりも高かったが、しかし人一般の信念に対して差異は見られなかった。このことは、北海道には独立性の社会規範が存在するが、しかしそれは内発的ではないとする予測と一貫するものである。これまでの一連の研究は、独立的自己観の起源が「経済的に動機づけられた自発的移住」という歴史的事実にあるという仮説に一致し、協調的自己観が優勢な日本文化にあっても、そのような歴史的事実が認められる北海道においては、北米と同様に、独立的自己観に符合した行動が見いだされることを示している。例えば、北米人は他者の存在と無関係に自己の選択の結果として認知的不協和を経験しやすいのに対し、本州の日本人は他者を想起することで初めてそのような不協和を経験しやすい。そして興味深いことに、道内在住の日本人の結果はその北米人のパターンと類似していることが示されている。この知見を踏まえ、今年度は、ある課題を選択する際の他者の存在の有無が選択した課題に対する動機づけにどのような影響を与えるかを北海道において調べた。そして同様の手続きを用いて米韓で行われた実験との比較を試みた。さらに、独立性の1つの指標である行動に対するコントロール願望の尺度を用い、関連を調べた。上記の認知的不協和の知見に基づくと、北米人は他者が存在しないときに選択した課題に対してより動機づけられるのに対し、韓国人は他者の存在が喚起されたときに選択した課題に対してより動機づけられることが予測される。実際、米韓実験の結果はそれに符合した。一方北海道における結果は、予測と一致し、道内・道外出身者のいずれにおいても、他者の存在が喚起されない場合により動機づけられており、北米人との間に差はなかったのに対し、韓国人との間には有意差が見られた。さらに、他者の存在が喚起されない条件においてのみ、コントロール願望との間に有意な相関が見られ、北海道における人々のうち、コントロール願望が高い人ほど、他者の存在がない場合に、自分の選択したものに強く動機づけられる傾向がより顕著であった。
ソフト界面における動的構造解析法の確立と界面拡散現象解明への展開

非溶媒と接触した高分子界面は濡れ性、選択透過性や生体適合性等といった機能性と密接に関連している。このため、非溶媒と接触した高分子鎖の凝集状態および熱運動特性の理解は重要であるが、これらをin-situで評価する手法が限定されているため、現状ではほとんど検討されていない。これまでに中性子反射率(NR)測定に基づき、非溶媒中におけるポリメタクリル酸メチル(PMMA)薄膜の凝集構造について検討してきた。その結果、高分子は非溶媒中においてさえも膨潤することを明らかにしている。NR測定は薄膜の深さ方向における組成分布を精密に評価可能であるが、現状では、測定に数時間から数十時間を必要とする。一方、可視光を用いた表面プラズモン共鳴(SPR)および光導波路(GWM)反射率測定の場合、精度はNRに劣るが、測定に要する時間は数秒程度であるため、膜の凝集構造変化をin-situで追跡可能である。本年度は、SPRおよびGWM測定に基づき、メタノール中におけるPMMA膜の厚化挙動を追跡することで、非溶媒中における高分子膜の膨潤挙動を明らかにした。種々の時間メタノールと接触したPMMA膜のSPRおよびGWM反射率曲線は、接触時間の増加とともに共鳴角が高角度側にシフトし、また、共鳴角における反射率が減少した。詳細な解析の結果、メタノールと接触後、Case II拡散で記述出来る膨潤挙動が観測された。厚膜においては、一成分の拡散係数が得られ、その値はバルク値とほぼ同じであった。拡散係数は膜厚250nm以下の領域では減少し始めた。薄膜領域においては二成分の拡散係数が導出され、早い成分(D_<fast>)に関しては膜厚に依存しなかったが、遅い成分(D_<slow>)は膜厚に依存した。しかしながら、薄膜領域におけるD_<fast>およびD_<slow>はいずれもバルクと比較して著しく小さかった。基板との相互作用について検討した結果、D_<slow>は基板に依存して変化した。以上の結果から、薄膜領域におけるPMMA膜の膨潤挙動は、基板界面における分子鎖熱運動性が支配的であることが明らかになった。このため、非溶媒と接触した高分子鎖の凝集状態および熱運動特性の解明は重要である。一方、可視光を用いた表面プラズモン共鳴(SPR)および光導波路(GWM)反射率測定は、精密さという観点ではNRに劣るが、測定に要する時間は数秒程度であるため、膜の凝集構造変化をin-situで追跡することが可能である。本年度は、メタノール中におけるPMMA膜の厚化挙動を追跡することで、高分子膜の膨潤挙動を明らかにすることを目的とした。PMMA中におけるメタノールの拡散挙動は、Fick則ではなくCase IIモデルで記述出来ることが知られている。このモデルでは、非溶媒で膨潤した領域とガラス相の境界に拡散フロントと呼ばれる層が形成され、一定の速度でガラス相側へ移動する。Case II拡散におけるメタノールの拡散係数(D)は、拡散フロントの進行速度(V)、メタノールの体積分率(φ)、膨潤層が形成される瞬間におけるメタノールの体積分率(φc)を用いて表される。厚膜領域において得られたDは文献値(D_<bulk>=2.0×10-14cm^2・s^<-1>)と同程度であった。一方、初期膜厚が70nm以下の薄膜領域では、2種類の7が観測された。速い成分(D_<fast>)は非溶媒界面近傍における拡散に対応するため、初期膜厚に依存せずほぼ一定であった。遅い成分(D_<slow>)は膜内部における拡散に対応し、初期膜厚とともに減少した。薄膜領域におけるD_<fast>もD_<bulk>より著しく小さかった。膜が薄くなると試料全体積に対する界面積が著しく増大することを考えると、上述の結果はPMMA薄膜へのメタノールの拡散は、基板界面の効果により抑制されたと推測できる。基板による分子鎖の束縛効果がメタノールの拡散に影響を与えるか検討するために、Au、AgおよびSiO_x基板を用いて実験を行った。D_<fast>、D_<slow>の値どちらもAu、Ag、SiO_x基板の順に小さくなった。この結果は、基板によるPMMA分子鎖の束縛の程度と対応している。従って、PMMA薄膜中へのメタノール分子の浸入は、基板界面における分子鎖の運動性が影響していると結論できる。

その結果、高分子は非溶媒中においてさえも膨潤することを明らかにしている。NR測定は薄膜の深さ方向における組成分布を精密に評価可能であるが、現状では、測定に数時間から数十時間を必要とする。一方、可視光を用いた表面プラズモン共鳴(SPR)および光導波路(GWM)反射率測定の場合、精度はNRに劣るが、測定に要する時間は数秒程度であるため、膜の凝集構造変化をin-situで追跡可能である。本年度は、SPRおよびGWM測定に基づき、メタノール中におけるPMMA膜の厚化挙動を追跡することで、非溶媒中における高分子膜の膨潤挙動を明らかにした。種々の時間メタノールと接触したPMMA膜のSPRおよびGWM反射率曲線は、接触時間の増加とともに共鳴角が高角度側にシフトし、また、共鳴角における反射率が減少した。詳細な解析の結果、メタノールと接触後、Case II拡散で記述出来る膨潤挙動が観測された。厚膜においては、一成分の拡散係数が得られ、その値はバルク値とほぼ同じであった。拡散係数は膜厚250nm以下の領域では減少し始めた。薄膜領域においては二成分の拡散係数が導出され、早い成分(D_<fast>)に関しては膜厚に依存しなかったが、遅い成分(D_<slow>)は膜厚に依存した。しかしながら、薄膜領域におけるD_<fast>およびD_<slow>はいずれもバルクと比較して著しく小さかった。基板との相互作用について検討した結果、D_<slow>は基板に依存して変化した。以上の結果から、薄膜領域におけるPMMA膜の膨潤挙動は、基板界面における分子鎖熱運動性が支配的であることが明らかになった。
生体適合型放電による浮遊汚染ナノ粒子の捕集と表面反応浄化システムの開発

本研究は、省エネ放電により管内で空気プラズマ流を発生させる小型のプラズマチューブを製作し、高電圧印加での放電特性やオゾン濃度特性、管内微粒子搬送挙動を実験的に明らかにした。さらに、数値解析により二重螺旋電極を有する管内の三次元電界分布から微粒子に働く静電気力やプラズマ誘起流を求め、粒子搬送・撹拌機構を明らかにした。また、プラズマチューブ内にメチレンブルー液滴を導入し、管内オゾンとの反応によりほぼ脱色分解を検証した。本研究では、誘電体バリア放電による空気プラズマ流を発生させる管内での微粒子撹絆および搬送の基礎特性として、管内に誘電体バリア放電を発生させるDBDプラズマチューブを製作し、流れがない状態でのプラズマ生成実験を行い、高電圧印加時における基礎放電特性やオゾン濃度生成特性、管内での微粒子搬送挙動を明らかにした。さらに、数値解析により二重螺旋電極を有する管内の3次元電位および電界分布かち微粒子に働く静電気力を求め、プラズマアクチュエータ効果による誘起流を考慮し、管内での微粒子挙動を明らかにした。得られた結論を以下に要約する。(1)DBDプラズマチューブは流れのない状態からの電圧印加により、プラズマアクチュエータ効果による流れを誘起することができる。微粒子は、DBD放電により管内に誘起される流れおよび静電気力との相乗効果により撹拌されつつ搬送される。PIV計測により印加電圧Vpp=14.3kV、周波数f=1.0kHzの作動条件の下で、管出口において最大で0.56m/sの誘起流が観測された。(2)二重螺旋電極を有する管内の3次元電位および電界分布から、微粒子に働く静電気力を解析し、さらにプラズマアクチュエータ効果を考慮した近似的な速度分布を与えることによって、微粒子の搬送挙動を示した。管壁近傍の粒子は、電極近傍の電界強度の大きい領域において半径方向に激しく振動しながら、誘起流によって軸方向に搬送される。さらに、粒径が10μm以上の粒子は、振動しながら管中心に移動し、螺旋状に旋回しながら搬送される。(3)粒子の初期位置が管壁に近く、粒径が小さい場合では慣性力が小さく、流れと静電気力の影響を受けやすいため、軌道が変化しやすく、管中心近傍まで搬送されるため、粒子の軸方向排出速度は増加する。一方、粒子径が大きい場合、帯電量が大きく、粒子に働く静電気力が増加し、慣性力および重力も大きいため、緩やかに大きく振動しながら管中心近傍に輸送されるため、主流により粒子が加速されやすく、粒子の軸方向排出速度が増加する。本研究では、誘電体バリア放電による空気プラズマ流を発生させる管内での微粒子や液滴の撹拌、搬送および反応特性の基礎実験として、管内に誘電体バリア放電を発生させるDBDプラズマチューブを製作し、流動下でプラズマ生成実験を行い、高電圧印加時における基礎放電特性やオゾン濃度生成特性、管内での微粒子搬送挙動と液滴浄化特性を明らかにした。(1)平成22年度の改良版として、微粒子やマイクロ液滴表面の浄化も想定して、管内壁面に微小スケールのメッシュ型電極空間を有したDBDプラズマチューブを新たに試作した。作動気体が空気の場合、消費電力が2W程度でもDBD放電が可能で、ミストを流すと消費電力は、約35倍に増加した。酸化力の強い汚れの浄化作用のあるオゾンの発生量は、印加電圧に対して直線的に増加し、また、高い印加周波数に対しても増加し、印加電圧V_<pp>=12kV、印加周波数f=1,500Hzで、最大150ppmのオゾンが発生した。また、オゾン生成効率は、V_<pp>=8kV、f=500Hzで最大値を示した。(2)数ミクロン程度のメチレンブルー液滴をDBDプラズマチューブ内に流動させた場合、管内に発生したオゾンと液滴界面反応により、一度の処理でほぼ脱色分解することを確認した。500Hz1,500Hzの周波数で、印加電圧が6kVの場合、単位エネルギーあたりの分解効率が最大となり、流動液滴の分解量が小さくとも管内に液滴が流動状態下で放電可能な投入エネルギーを極力小さくすることが重要である。
物理的刺激が哺乳類の骨格筋収縮機能にどのような影響を与えるのか

本研究では、哺乳動物であるラット用の実験システムを立ち上げた後に、物理的刺激である温度刺激がラットの骨格筋収縮機能に与える影響について検討した。ラットのヒラメ筋に生体内で直接刺激および神経刺激を行い、それぞれの単収縮張力および強縮張力を6温度条件下で測定をした。その結果、すべての温度条件間において神経刺激による単収縮張力に差はなかった。このことは、哺乳類の神経-筋接合部の伝達効率は温度に依存しないことを示していた。本年度では、哺乳類であるラットを用いて、生体内で筋収縮張力測定するための実験システム構築および実験に用いるラットの筋標本検索を行った。(1)機械的実験システムの構築。機械刺激装置を用いた張力測定システム立ち上げのために、現在標本固定システムが確立している両棲類のカエルを用いた予備実験(張力が測定できるのか、および筋の伸長(ストレッチ)が行えるのか)を行って、長さ-張力関係を測定するシステムを構築した。(2)ラットの標本筋の検索。当初本研究の標本として大腿二頭筋を使用する予定であったが、その筋は本実験システムにおいては解剖学上張力測定には不向きであることが検索過程で判明したため、解剖を重ねて実験に用いる標本にヒラメ筋を選定した。(3)ラット固定システムの構築。張力測定システムで筋標本の張力測定には、標本固定が重要となるので、ラットの体幹と下肢の固定をするための治具を作成し特別な固定システムを構築した。(4)電気刺激システムの構築。筋標本を直接刺激するための刺激電極と神経を介して筋を間接的に刺激するための神経刺激電極の2種類を作成し電気刺激システムを構築した。(5)筋長測定システムの構築。筋収縮張力測定時の筋の長さを正確に測定するために、デジタルカメラを用いたシステムを構築した。以上の4つのシステムにより、ラットの生体内における筋収縮張力測定が可能となった。来年度は(6)恒温水循環装置を用いて温度条件を任意に設定できる実験温度設定システムの構築を行ってすべての実験システムを完成させる。これは物理的条件である温度が筋収縮張力にどのような影響を与えるのかを測定するために必要な実験システムであり、筋の温度を変化させてそのときの張力変化を測定するために用いる。来年度においてこれらの実験システムを用いてストレッチと発生張力関係および温度と発生張力の関係について測定を行う予定である。本年度では、昨年度に生体内で筋収縮張力測定のために構築した実験システムを用いて、ラットの筋標本から基礎的な機械的収縮特性のデータ取得を実験温度条件37度にて行った。1,最大収縮張力の測定。刺激間隔の異なる刺激を与えて強縮(複数回電気刺激を与えて生じた収縮のこと)による張力測定を行った。その結果、100Hz以上の刺激により収縮張力曲線の最大が融合した。2,筋を直接刺激する直接刺激および神経刺激による単収縮張力(1回刺激)および強縮張力(100Hz、0.5s)を測定した。静止長における単収縮、強縮ともに直接刺激および神経刺激による収縮張力にはほとんど違いがなかった。3,直接刺激および神経刺激による単収縮張力および強縮張力(100Hz、0.5s)を様々な筋長で測定し、長さ-張力関係を作成した。(1)単収縮張力では両刺激方法ともに筋長を伸張するに従い徐々に張力が増大し最大に達した後張力は減少した。しかし、一般的な長さ-張力関係ではなく2,3回張力が減少する現象が見られた。(2)強縮張力では両刺激方法ともに筋長を伸張するに従い徐々に張力が増大し最大に達した後張力は減少し、一般的な長さ-張力関係が見られた。しかし、神経刺激による張力の減少率が直接刺激よりも大きかった。哺乳類の場合、恒温動物であるために体温が外界よりも高いため神経-筋接合部の伝達効率は高いのかもしれないということ、また、用いた筋標本の筋形が長さ-張力関係に影響を与えている可能性があることなどが、本研究結果より考えられる。来年度はよりデータ量を増やして詳しく解析をし、さらに温度条件を変えて神経-筋接合部の伝達効率がどう変化するのかも検討をする予定である。本研究において、ラットのヒラメ筋の筋収縮張力を生体内で測定するために、新しく実験システムを構築した。その実験システムを用いて、本年度は神経-筋接合部の伝達効率が温度によってどのように変化するのかを検討した。直接刺激および神経刺激を用いてラットヒラメ筋の単収縮張力および強縮張力(100Hz、0.5s)を静止長で測定した。直接刺激による発生張力はヒラメ筋の筋線維すべてが収縮した発生張力とみなすことができる。そこで、神経刺激による発生張力を直接刺激による発生張力で除した値を神経-筋接合部の伝達効率として評価した。

張力測定は、22°C、26°C、30°C、34°C、37°C、40°Cの6つの温度条件下で行った。その結果、(1)単収縮張力では、それぞれの温度条件間で有意な差が見られなかった。(2)強縮張力では、それぞれの温度条件においても神経刺激による発生張力が直接刺激よりもより大きくなった。変温動物の両棲類(トノサマガエル)を用いた先行研究では、神経-筋接合部の伝達効率には温度依存性があり、外気温の変化にとても敏感であることが明らかになった。一方、恒温動物である哺乳類(ラット)を用いて単収縮張力を測定した本研究結果は、神経-筋接合部の伝達効率は温度に影響を受けないことを示していた。ラットでは多少外気温が低下し筋温に影響を及ぼしても、中枢から神経を伝導してきたシグナルは効率よく骨格筋に伝達されることを示唆している。しかし、直接刺激による強縮張力が、神経刺激のそれよりも小さいことは、直接刺激がすべての筋線維を刺激していないことを示唆している。そのために、温度変化により神経-筋接合部の伝達効率に差が出なかった可能性もある。今後、直接刺激の実験システムの改良を行ってこの疑問を解決し、神経-筋接合部の伝達効率の温度依存性が、動物種に関係なく普遍的な現象であるかどうかを検討していく。カエルを用いた予備実験ではほとんど問題なくデータが取得できた。しかし、哺乳類の筋組織と神経組織は両棲類とは異なり阻血状態にとても繊細であるためか、あるいは標本を作成する段階で術者の手技になんらかの問題があったのか理由がはっきりと分からないが、測定を開始した時点で収縮張力が不良のケースが多かった。24年度が最終年度であるため、記入しない。実験開始時の収縮張力不良のケースが目立った問題を解決するために、実験をさらに重ねて客観的なデータを取りつつ問題が生じた原因も解決をしていくつもりである。
広域成長管理政策における私人の「損益適正化」手法に関する国際比較研究

本研究は、諸外国において、地方政府と私的セクターが連携しながら進める様々なまちづくり制度を分析し、私的セクターが実施する事業を公共政策の方向性に沿って実施させるためにどのようなインセンティブ又はディスインセンティブが導入されているかを検証するものである。それによって、これまで集権的な意思決定と応能的な財源調達を特徴としてきた日本のまちづくり事業制度に、意思決定と財源調達の面で地域が自立的な計画システムの概念を提示することを目的としている。研究代表者は、平成16年度、環境保全・財政効率化等の観点から広域計画の策定およびそれに基づく事業が進められている米国を事例として、15年度から実施している州・広域レベルのスマートグロース政策の調査を調査対象となる州を広げて実施すると共に、都市圏レベルの成長管理の仕組みの中で、民間による都市再開発・整備がどのように誘導されているかを分析してきた。また、米国においては、このような政策及び事業が民間側から提案され、地域内で議論された上で導入・実施されていることに注目し、そのプロセスを「自治のまちづくり」と名付けて、分析を加えている。上記の成果は、主に研究代表者が執筆中の書籍(2005年秋出版予定で進行中)において発表する。書籍は、アメリカにおける地方自治・住民自治の仕組みを概説し、それをベースに発達した都市基盤整備の仕組み-例えば、ダウンタウン再活性化に寄与しているとされるBID、TIF等-を取り上げ、これらの制度及びその運用を分析の上、日本への適用を検討する。その上で、日本における地方分権・規制緩和の流れを確認し、アメリカの成功・失敗から学ぶことを示し、今後のまちづくりの考え方に対して提言を行うことを目的としている。研究代表者は、平成15年度、米国におけるスマートグロースのムーブメントを検証し、都市圏レベルの成長管理の仕組みの中で、民間による都市再開発がどのように誘導されているかを分析してきた他、同様の仕組みをヨーロッパ諸国において検索し、2004年23月には、近年、都市計画における地方分権が進んでいるイタリアにおいて、広域レベルにおける計画づくりと民間の投資誘導の手法がどのように進められているかを調査した。上記の成果は、その一部を、研究代表者の博士論文(2003年10月学位授与)の中において発表すると共に、3本の論文として雑誌・共著の中で公表した。博士論文においては、主に、第3部「『負担者受益』型まちづくりの新たな展開」において、本研究実績を発表している。ここでは、原則として負担者が事業を主導し、地区レベルで事業が運営されるまちづくり事業に、いかにして広域的な都市計画の観点及び近隣住民の視点も取り入れるかを、米国における先進的な取組みの分析を通じて検討している。本論文の結論では、米国において民間が主導して行う様々なタイプのまちづくり事業制度に見られる「負担」・「受益」及び地域にもたらす便益の内容、制度の中での政府と私人の関係を整理し、米国においては、「負担」を行う者に対し、自発的な負担を促すために、様々な利害との調整をはかりながら、地方政府がインセンティブを創出する仕組みと位置づけ、負担を行った者が事業の意思決定にも関与する点が、大きな特徴であるとした。
出雲国造北島家文書の総合的研究

昭和31年村田正志氏が調査された出雲国造北島家の古文書は、429通を精選し、『出雲国造家文書』として昭和47年に刊行されている。その中で、306通の文書が重要文化財に指定され、同時に文化庁の斡旋により表装成巻された。当初、この表装された巻子本を再度調査し、当時の技術では解読しえなかった紙背文書などを明らかにしようとして、本研究を始めた。しかし、原則当主以外立ち入りを禁じられていた蔵を、現当主北島健孝氏と共に、調べてみたところが、未調査の箪笥があることが分かった。平成30年8月23日から3同月26日かけての調査で、新出の鎌倉時代から戦国時代にかけての文書150通が発見された。平成31年3月5日から7日の調査で、更に100通の写しを含む中世文書が発見されたのである。これは想定外の事態で、村田氏が『出雲国造家文書』跋文で429通がほぼその全容である、と記されていたからである。この度発見された古文書は「六波羅下知状」などの鎌倉時代の文書から戦国時代に及ぶ。特に尼子氏の出雲支配や、その支配を継承した毛利氏関係のものが多い。出雲の中世史を一変させるのではないか、と推測されるものが多数である。尼子氏を通じての幕府関係のもの、毛利氏を通じての豊臣政権関係のものなど多岐にわたる。その特徴は、宗教関係文書というより、在地を統括する武家文書を彷彿させるものである。戦国時代後期には本願など大社造営関係の宗教者の動きを示す文書も散見するようになるが、決定的に少ない。聖教や祝詞など寺社文書を特徴づけるものは、皆無とは言えないが、今回の調査では、あまり目に触れなかった。老中奉書などでの祈祷依頼などは、むしろ近世文書に多く視られる。いずれにしても、新出の中世文書が想定外の分量で発見されたことは、今回の研究の大きな業績といえよう。出雲国造家の文書は村田正志氏により、昭和31年精緻な調査が行われている。国の重要文化財に306通が指定されているが、現当主北島健孝氏より、再度の調査を依頼されたのが、本研究の始まりである。マイクロフィルムで撮影したものを東京大学史料編纂所で村田氏以下が解読したため,誤読や判読不可能なところがあったものを、修正することを主な目的として平成30年8月23日から26日にかけて第一回目の調査を行った。そのさい未調査の箪笥があることが判明し、中を開いてみたところ、この時点で150通の鎌倉時代から戦国時代にかけての中世文書が発見されたのである。平成31年3月5日から7日にかけて2回目の調査を行ったところ、更に100通の中世文書が発見された。現在研究分担者や協力者と、文書の解読を行っており、これらの史料の整理に努力しているところである。今回の研究では、想定外の中世文書の発見があったため、研究方法を大幅に改めざるを得なくなった。当初の予定では、近世文書まで研究の対象にする予定であったが、中世文書が250通発見されたため、中世までを研究の対象とし、近世文書は別に扱わざるを得なくなった。

国の重要文化財に306通が指定されているが、現当主北島健孝氏より、再度の調査を依頼されたのが、本研究の始まりである。マイクロフィルムで撮影したものを東京大学史料編纂所で村田氏以下が解読したため,誤読や判読不可能なところがあったものを、修正することを主な目的として平成30年8月23日から26日にかけて第一回目の調査を行った。そのさい未調査の箪笥があることが判明し、中を開いてみたところ、この時点で150通の鎌倉時代から戦国時代にかけての中世文書が発見されたのである。平成31年3月5日から7日にかけて2回目の調査を行ったところ、更に100通の中世文書が発見された。現在研究分担者や協力者と、文書の解読を行っており、これらの史料の整理に努力しているところである。今回の研究では、想定外の中世文書の発見があったため、研究方法を大幅に改めざるを得なくなった。当初の予定では、近世文書まで研究の対象にする予定であったが、中世文書が250通発見されたため、中世までを研究の対象とし、近世文書は別に扱わざるを得なくなった。文具の節約により残額が発生した。
血小板活性時におけるα顆粒膜糖蛋白の機能の免疫電顕的研究

血小板の細胞膜には10種類以上の糖蛋白(glycoprotein:GP)が同定されている。なかでも、GPIIb/IIIa複合体は血小板1個当たり40,00050,000分子存在する最もメジャーな糖蛋白で、フィブリノゲンの受容体として機能する。本複合体は、α顆粒膜上にも存在するが、表面膜のものに対してその機能についてはほとんど知られていない。一方、モノクローナル抗体の結合実験により、血小板活性時、その結合が増加することが知られている。この理由として、α顆粒膜GPIIb/IIIaが放出反応に伴って表面膜へ移動するためと考えられている。そこで本研究では、血小板活性時におけるα顆粒膜GPIIb/IIIaの移動の有無と、その機能、特にα顆粒内フィブリノゲンとの関連について免疫電顕的に検討した。GPIIb/IIIaは元々表面膜に多量に存在するために、α顆粒膜GPIIb/IIIaのみを識別するには困難が伴うことから、EDTA前処理血小板を用いた。EDTA前処理血小板では、表面膜のGPIIb/IIIaがGPIIbとGPIIIaとに解離するために、抗GPIIb/IIIa抗体で免疫反応した時、GPIIb/IIIaはα顆粒膜にのみ検出された。この血小板をトロンビンで刺激し、α顆粒膜と開放小管系が融合すると、GPIIb/IIIaは開放小管系の膜上ばかりでなく、表面膜にも検出されるようになった。すなわち、α顆粒膜GPIIb/IIIaは放出反応に伴って、表面膜に移動することを確認した。一方、α顆粒膜GPIIb/IIIaと顆粒内フィブリノゲンの相互関係を知るために、二重染色による免疫電顕法で検討した。トロンビン刺激後、フィブリノゲンはα顆粒膜に沿うように変化し、α顆粒膜GPIIb/IIIaと一緒に分布するようになった。このフィブリノゲンとGPIIb/IIIaの複合体は、放出反応後における開放小管系の膜上および表面膜上でも検出された。すなわち、α顆粒膜GPIIb/IIIaはフィブリノゲンのキャリアーとして機能すると結論された。血小板α顆粒には10種類以上の蛋白が存在し、血小板活性時に放出される。なかでもフィブリノゲン、von Willebrand因子およびフィブロネクチンは、血小板表面膜の膜糖蛋白(GP)IIb/IIIa複合体に結合する。一方、GPIIb/IIIaはα顆粒膜上にも存在するが、その存在意義についてはほとんど知られていない。そこで、トロンビン刺激時におけるα顆粒膜GPIIb/IIIaとα顆粒内蛋白の相互関係を知るために、GPIIb/IIIaと各蛋白との分布を二重染色による免疫電顕法で検討した。無刺激血小板のフィブリノゲンはα顆粒の基質に均等に分布するが、トロンビン刺激後、α顆粒膜に沿うように変化し、α顆粒膜GPIIb/IIIaと一緒に分布したするようになった。このフィブリノゲンとGPIIb/IIIaの共存は、顆粒放出後における開放小管系の膜上および表面膜上でも検出された。

von Willebrand因子はフィブリノゲンと比べると少量しか検出できなかったが、トロンビン刺激時の動態は、フィブリノゲンと同様な分布を示し、GPIIb/IIIaと一緒に分布した。すなわち、フィブリノゲンとvon Willebrand因子は、顆粒に放出過程でα顆粒膜GPIIb/IIIaに結合し、この結合体のまま表面膜に出現することが示唆された。一方、トロンビン刺激後のアルブミンは、α顆粒中、開放小管系または表面膜のGPIIb/IIIaと共存することなく単独に検出され、さらに放出反応が進行した時点ではほとんど検出されなかった。すなわち、アルブミンは胞体外に単に放出されると考えられた。トロンボスポンジンも血小板活性化直後、アルブミンと同様にGPIIb/IIIaとは別々に存在したが、放出反応が進行しても開放小管系中に残存し、表面膜では検出されなかった。以上の所見から、α顆粒内蛋白の放出反応における動態には三種類が存在し、フィブリンノゲンおよびvon Willebrand因子はα顆粒膜GPIIb/IIIaと結合後、この結合体のまま表面膜に移動すると結論された。血小板の細胞膜には10種類以上の糖蛋白(glycoprotein:GP)が同定されている。なかでも、GPIIb/IIIa複合体は血小板1個当たり40,00050,000分子存在する最もメジャーな糖蛋白で、フィブリノゲンの受容体として機能する。本複合体は、alpha顆粒膜上にも存在するが、表面膜のものに対してその機能についてはほとんど知られていない。一方、モノクローナル抗体の結合実験より、血小板活性時、その結合が増加することが知られている。この理由として、alpha顆粒膜GPIIb/IIIaが放出反応に伴って表面膜へ移動するためと考えられている。そこで本研究では、血小板活性時におけるalpha顆粒膜GPIIb/IIIaの移動の有無と、その機能、特にalpha顆粒内フィブリノゲンとの関連について免疫電顕的に検討した。GPIIb/IIIaは元々表面膜に多量に存在するために、alpha顆粒膜GPIIb/IIIaのみを識別するには困難が伴うことから、EDTA前処理血小板を用いた。EDTA前処理血小板では、表面膜のGPIIb/IIIaがGPIIbとGPIIIaとに解離するために、抗GPIIb/IIIa抗体で免疫反応した時、GPIIb/IIIaはalpha顆粒膜にのみ検出された。この血小板をトロンビンで刺激し、alpha顆粒膜と開放小管系が融合すると、GPIIb/IIIaは開放小管系の膜上ばかりでなく、表面膜にも検出されるようになった。すなわち、alpha顆粒膜GPIIb/IIIaは放出反応に伴って、表面膜に移動することを確認した。一方、alpha顆粒膜GPIIb/IIIaと顆粒内フィブリノゲンの相互関係を知るために、二重染色による免疫電顕法で検討した。トロンビン刺激後、フィブリノゲンはalpha顆粒膜に沿うように変化し、alpha顆粒膜GPIIb/IIIaと一緒に分布したするようになった。このフィブリノゲンとGPIIb/IIIaの複合体は、放出反応後における開放小管系の膜上および表面膜上でも検出された。すなわち、alpha顆粒膜GPIIb/IIIaはフィブリノゲンのキャリアーとして機能すると結論された。
乱流拡散燃焼過程における可視長波長域発光現象と燃焼生成物

1〕目的:本研究は火炎の分光スペクトルをもとに、色彩学的取扱いにより火炎色を数量にして表現し、火炎色と燃焼過程の関連性を解明することにある。対象として可視長波長域発光現象を取上げた。2〕手法:水素、メタノール、炭火水素の各種火炎を対象とし、(1)分光スペクトルの測定、(2)等色関数を用い、色刺激に相当する三刺激値および刺激和を求める。(3)これらの色度座標を決定する。3〕知見:火炎色の数量化手法により、水素火炎およびメタノール火炎にみられる可視長波長域発光現象の解析を行なった。その結果、H┣_<2┫>O分子による700nm域の赤色発光の寄与は少なく、むしろ、燃焼用空気中あるいは燃料中に含まれる微量Naによる線スペクトルと、Co炎バンドによる連続スペクトルとの混色発光が主因であることを明らかにできた。また、炭化水素予混合火炎に対して、火炎色と当量比の関連を色度図上に表すことを試み、当量比土0.010.05の精度で識別が可能であることを見出した。4〕検討中の事項および今後の課題:(1)火炎色のより詳細な基礎特性の把握(2)カラー画像処理による火炎色の実時間測定(3)発光強度を考慮した火炎色の表現(4)反応機構と火炎色との関連性の解明(5)工学的応用を含めた火炎色彩学の確立5〕まとめ:本研究の成果は次のようにまとめられる。(1)火炎色を色度座標で数値的に表現した。(2)水素およびメタノール火炎にみられる可視長波長域発光現象には、空気中および燃料中に含まれるNaの熱発光が重要な役割を果している。(3)火炎色数値比の工学的応用の第一歩として、炭化水素予混合火炎における当量比計測の可能性を示した。(4)火炎色彩学という新分野を拓くことの可能性が認められた。
空間相関を考慮した地震及び強風危険度解析に基づく建築物群のリスクマネージメント

2003年9月から2004年8月までスイス連邦工科大学チューリッヒのFaber教授の下で、建築物ポートフォリオのリスクマネジメントに関する研究の応用例としての日本における地震保険料に関する検討を行った。地震保険料を定量的に設定するためには、工学的な観点から、地震ハザード関数の評価、地震フラジリティ曲線・地震ロス関数の評価が必要である。本検討では、前年度より行ってきた空間相関を考慮した地震ハザード解析モデルを用い、工学的な観点から期待保険支払額および予想最大損失(PML)を評価した。なお、一般住宅の地震フラジリティ曲線・地震ロス関数については、1995年兵庫県南部地震についての既往の被害調査・研究を参考に設定した。検討の結果、すべての地域で現行の地震保険料が、工学的に算出された期待保険支払額を上回っており、北海道・九州等、工学的に地震危険度が低いと考えられている地域では、現行の地震保険料が工学的な期待保険支払額の10倍以上になる場合があることが明らかになった。また、地域ごとの予想最大損失も算出し、保険会社・政府が備えるべき支払いについても定量的に示した。また、免震構造物については実被害データが皆無であることから、工学的な知見に基づき、地震フラジリティ曲線・地震ロス関数を設定する必要があるが、この問題に対してベイズ意思決定理論の枠組みを用いてこれらを工学的に構成する可能性について、基礎的な検討を行った。2003年9月から現在まで、スイス連邦工科大学チューリヒのFaber教授のもとで、建築物ポートフォリオのリスクマネージメントに必要不可欠な問題に関して基礎的な研究を行った。本年度を通して、具体的な検討課題は、1.建築物ポートフォリオの最適設計原理2.工学的問題における最適化すべき目的関数の具体的構成方法3.多変量極値分布を用いた多地点強風危険度解析の3点である。1.の問題に関して、多地点での荷重相関あるいは意思決定者の経済状況、リスクに対する態度等を反映し得るひとつの設計原理を提案した。また提案した原理を用いて、具体的に建物の設計耐力を設定する手順も示した。これらの成果は、日本建築学会構造系論文集に採用が決定した。2.の問題に関して、建築物あるいは社会構造物を設計する際に考慮すべきことは、建設費用、維持管理費用のみならず、損壊したときの金銭的損害さらには人的被害、またそれらが存在することによる便益など多岐にわたる。これらすべてを考慮した目的関数を、ゲーム理論で用いられる期待効用関数の考え方を応用して構築する方法について考察している。部分的な成果は、海洋構造物および海洋工学に関する国際会議(OMAE2004)で発表予定である。3.の問題に関して、台風による被害を確率的に評価することを念頭において、台風モデルと気象庁提供の観測値を用いて、極値統計理論の枠組みの中で、台風時の高空の風速をGPDモデルおよびパラメトリックな従属関数を用いて構成する手法について検討している。この部分的な成果は、自然現象および杜会現象の解析に関するワークショップ(Cherry Bud Workshop)で発表予定である。これら、建築物に関わる自然災害危険度、平常時の便益・被害時の損失解析、そして最終的な意思決定問題はそれぞれ、建築物ポートフォリオに関するリスクマネージメントの中で重要な役割を果たすものである。
子どもの外遊びを促進するための公園環境の提案

本研究課題は、3年間の計画に基づいて遂行した。初年度では、主に公園の遊具等の設置状況や利用状況や、住宅環境と放課後の過ごし方について調査した。また、2年目では、公園遊具(主にアスレッチク遊具)の利用時の生理的負荷特性を筋活動量とネエルギー消費量の視点から評価した。最終年度では、遊具条件や空間条件の異なる公園環境下での児童の運動強度、身体活動量、気分・感情などの心理状態について比較検討した。その結果、自然環境が多く、アスレチック遊具を設置している公園(B)では、単体遊具と広場のみの一般的な街区公園(A)と比較して身体活動量(歩数や中高強度時間)が有意に低値を示した。また、生理的運動強度である心拍数や、GPSによる総移動距離および平均移動速度においても公園(B)が公園(A)と比較して有意に低値を示した。しかしながら、心理的側面である遊びへの意欲は公園(B)が公園(A)と比較して有意に高値を示した。また、GPSの位置座標から公園(B)では木製の複合遊具を拠点として長時間に亘って遊びが展開されていたことが確認でき、身体活動量や運動強度が比較的低値を示した原因の1つであると推察された。以上の結果から、公園環境の相違によって、児童の生理的負荷や身体活動量に差異が生じることが明らかとなり、これは遊具条件(木製+複合)や自然条件(樹木が多いこと)によって影響を受けた可能性がある。本研究の結果から、子どもの行動目的や意欲に応じて公園環境を選択できる仕掛けは、公園利用の継続性や外遊びの促進において重要となることが考えられる。そのためには、従来より指摘してきた子どもの生活圏内で利用できる自宅周辺の複数の街区公園の在り方(類似性から特異性へ)を見直す必要がある。初年度(平成28年度)の当初予定は、公園遊具を揺れ型、支持型、昇降型、創造型、複合型に類型化し、様々な遊具を使用した活動時の身体的負荷特性を明らかにすることであった。この課題における現時点での進捗状況は、対象公園ならびに遊具の選定および測定機器であるワイヤレス電極式筋電図計測システムならびに携帯型呼吸代謝装置の試験的操作を完了している。一方、2つ目の課題である異なる街区公園の環境条件(遊具の種類や素材、グランドサーフェイス、空間構成)下での、低学年児童における身体活動の質的ならびに量的評価では予備実験を行った。その結果、男子では単体遊具のみでその種類が少ない場合(Type 1)には、広場空間を利用した自走行動(主に鬼ごっこやリレー)に従事した時間が多かったが、複合遊具やチャレンジ遊具(例えばターザンロープ)などを有する場合(Type 2)には、自走行動の時間が減少し、遊具を使用する時間や遊具や植栽を利用した遊び(主にかくれんぼ)に従事する時間が増加した。そのため、実験中の身体活動量は遊具の種類が少なかったType 1の方が、Type 2と比較して中高強度身体活動(MVPA)の時間が有意に高値を示した。一方、女子の場合、Type 1とType 2におけるMVPAの平均所要時間には有意差は認められなかったが、身体活動の質的評価(遊び内容)にはType間での相違が認められた。例えばType 1では、時間経過に伴い、主な遊びの内容が「リレー」などの自走行動から「おしゃべり」や「お絵かき」などの静的行動へと変化しており、身体活動量も後半かけて減少していった。一方、Type 2では、遊びの内容は終始遊具スペースの利用に偏っており、身体活動量も終始維持されている傾向にあった。このように公園環境条件に対する身体活動の反応の仕方には性差が認められた。平成28年度は、測定機器であるワイヤレス電極式筋電図計測システムと携帯型呼吸代謝装置の整備が遅れたことや、2つ目の課題(『異なる街区公園の環境条件下での、身体活動の質的および量的評価』)の予備実験の準備、実施ならびにデータ解析などに時間を要したため、当初の予定よりもやや遅れている。街区公園に設置してある遊具には使用方法や注意事項が提示されているケースはあるが,その遊具を使用した際の生理的負荷については明らかにされていない.各遊具の特性として,発達が期待できる身体能力や,負担度(運動強度),難易度(使用する身体的部位)などの新たな情報を提示することができれば,利用者だけでなく保護者における街区公園での外遊びへの関心が高まる可能性がある.そこで本研究では,子どもの外遊びの促進をねらいとする街区公園設計や遊具設計に関する有益な基礎情報の収集を目的として,児童の遊具使用時における筋活動量ならびにエネルギー消費量の測定を行った.被験者は,実験遂行が可能で健常な小学校低学年男子5名(年齢810歳)を対象とした.主な測定項目は、筋活動量、酸素摂取量、心拍数とし、筋電計測用の表面電極および心拍計をそれぞれ装着した。さらに、携帯型呼吸代謝計測装置ならびにその専用マスクを装着した。その後、5分間の座位安静状態をとらせ,安定した最後の1分間の安静時代謝量を測定した。アスレチック遊具6種目,運動遊び2種目の計8つの運動課題に対し、1種目あたりの測定時間は3分間とし、種目間の休憩は3分間とした。本実験において測定を行った8種目の筋活動量を総合型(均一型),上肢型,下肢型に分類したところ,総合型が3課題、上肢型が3課題、下肢型が2課題であった。