hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中国新石器時代長江下流域における農耕適応戦略の自然人類学的研究

その結果、当初の目標であった2010年度出土人骨については、整理作業が完了し、現在、基礎分析の結果をまとめている。また、今後の再調査に備えてこれらの資料の収蔵環境を整えた。個体数は、計183体(崧沢文化期129体、良渚文化期30体、広富林文化期1体)になった。年齢別にみると、未成人、特に周産期もしくは乳児期の個体比率が非常に低く、これらの年齢群は成人とは異なる墓域に埋葬されたと考えられた。性別でみると、壮年期(2040歳)では、女性の死亡率が男性の2倍となり、出産という女性特有の因子が関与している可能性が浮上した。放射性炭素年代測定に関しては、研究分担者らによって、炭化物15点、動物骨4点、人骨(散乱骨)3点の年代値が示され、考古学的年代と概ね一致することが分かった。昨年度に確認された結核症例については、より詳細な考古・人類学的情報を確認もしくは再分析し、6月にボストン大学で開催された国際学会The 6th Worldwide Conference for the Society of East Asian Archaeologyにおけるシンポジウムにて発表した。また、2月に日中国際共同研究成果講演会を下関市と東京都で開催し、海外研究協力者らと共に現時点の成果を発表した。上海市広富林遺跡出土の新石器時代人骨183体をクリーニング・整理した。その結果、若い成人女性の死亡率が比較的高い傾向がみられた。頭蓋計測値に基づく形態距離は、地理的に近いWeidun新石器集団に近似するが、河姆渡新石器頭蓋骨と華南新石器集団からは離れていた。これは、人骨のSr同位体比に基づく出自推定の結果とも矛盾しない。しかしながら、Weidun新石器集団とは、成人儀礼として施工された抜歯様式に大きな差異がみられ、新石器長江下流域における人類史が複雑であったことを示唆する。女性1個体において結核症例が認められ、当時、結核菌の生存に必要な人口規模と密度を擁していたことが分かった。人骨の取り出し作業が想像以上に困難であることが分かったが、水洗を用いて粘土質土壌を溶解させることによって、作業効率が大幅に上がり、着実に整理作業が進むようになった。当初の目標である全個体数の50%には若干届かないものの、今後、十分に挽回できる範囲である。未だ整理途中であるものの、過去に調査してきた華北の新石器時代集団とは異なる特徴が明らかになりつつある。試験的に行った化学分析については、人骨中のコラーゲンの保存状態が不良であったものの、土壌からの汚染を比較的受けにくい歯牙を用いることで対応している。海外研究協力者との連携も良好であり、現地での整理作業の合間に互いの分析データを突き合わせながら学際的な検討を行っている。最終年度は、8-9月の現地調査で人骨の整理作業を完了させ、3月の現地調査で基礎分析に区切りをつけ、データ解析の結果をまとめる。広富林遺跡出土の脊椎カリエスについて雑誌論文に投稿すると共に、人骨全体の報告書の作成準備に取りかかる。2月後半に、海外研究協力者2名を日本に招聘し、東京と下関で公開シンポジウムを開催する予定である。人類学平成27年度も引き続き現地での整理作業を行う。水洗を用いた人骨クリーニング法の場合、破片骨の部位同定や接合作業に専門知識と経験が必要になるため、骨の専門家をさらに12人増員させ、整理作業を加速させたい。年代測定と安定同位体分析については、今後、個体数を大幅に増加させ、集団内での変異を明らかにする。
量子化学計算による不安定物質と金属イオンの反応機構の検討

本研究では、不安定物質の化学構造がどのように反応機構に影響を及ぼすか、を量子化学計算ソフトGaussianを用いて検討した。対象はヒドロキシルアミン(NH2OH)と鉄(III)イオンの反応である。水溶液中での反応を模擬するため、通常6配位錯体である鉄(III)イオンに5つの水分子と1つのNH2OH分子が配位した構造について構造最適化,エネルギー計算を行った。その結果、NH2OHが分解してアンモニア分子を発生する反応機構が示唆された。これは、NH2OHと鉄イオンを混合するとアンモニアが発生するという実験的事実と合致する。本研究の目的は、不安定物質と遷移金属イオンの反応に影響を与える化学構造を把握するため、量子化学計算用プログラムGAUSSIANを用いて分子レベルでの相互作用の様子を調査することを目的としている。本年度ではその準備として、不安定物質としてヒドロキシルアミン(NH20H)を用いて最安定構造を探索すると共に、計算の理論的方法や基底関数を検討した。計算方法はHartree-Fock法,2次の摂動法,Kohn-Sham密度汎関数法を用い、分子軌道は分極関数を加えたもの、diffuse関数を加えたものを用いてそれぞれ計算し、その結果を比較することとした。またヒドロキミルアミンは水溶液中で弱塩基性を示し一部水素化(NH20H2+あるいはNH30H+)されているため、中性分子のほか水素化されたイオンについて最安定構造を求めた。最安定構造は中性イオンについてはトランス型(分子内の水素原子がそれぞれもっとも互いに離れている構造)がもっとも安定であった。これは既往の研究によるヒドロキシルアミンの結晶内での構造と一致する。プロトン化されたイオン状態では、分子内にプロトン受容点として窒素と酸素原子が存在するが窒素上に水素イオンが存在する場合に安定である事が分かった。また、いずれのイオンも中性分子よりも安定であることがわかった。仮に酸素上に存在する場合は中性分子よりもエネルギーが低いものの、分子軌道の形が中性の分子軌道と殆ど変わらなかった。とくにHartree-Fock法でも計算結果では、酸素と水素の間に相互作用の存在が認められなかった。以上の検討は、次年度に行う遷移金属との相互作用について検討していくための基礎的知見を得る意義があり、得られた構造はシミュレーションの初期構造として用いるため重要なデータとなる不安定物質は金属との接触で容易に発熱反応する。対象としたのはヒドロキシルアミン(NH20H)と鉄(III)イオンの反応である。水溶液中での反応を模擬するため、通常6配位錯体である鉄(III)イオンに5つの水分子と1つのMI20H分子が配位した構造について構造最適化,エネルギー計算を行った。計算は3種類の理論的方法(HF,MP2,B3LYP),3種の基底関数(6-31G(d),6-311G(d,p),6-311G+(d,p))を用い、「1.NH20Hが窒素原子で配位した状態」「2.NH20Hが酸素原子で配位した状態」「3.水素原子が窒素へ移動した後(NH30)の酸素原子で配位した状態」について計算を行った。B3LYPでは構造2がうまく収束できなかった。HF法ではエネルギーから見た安定性は1<2<<3であり、MP2法では2<1<<3であった。基底関数による違いは見られず、構造1と構造2の差はHF法で1kcal/mol程度,MP2法で3kcal程度でほとんど違いはなかった。計算コストの観点から、計算方法にHF法,酸素,窒素,水素の基底関数に6-311G(d,p)(鉄に対してはTZV)を用いて、遷移状態のエネルギーと構造の計算を行った。その結果、NH20Hが分解してアンモニア分子を発生する反応機構が示唆された。これは、NH20Hと鉄イオンを混合するとアンモニアが発生するという実験的事実と合致する。これまで遷移金属を含んだ量子化学計算は行われてきたが、化学物質の分解を含む反応を対象とした点,実験的研究の結果と合致した点で、反応予測手法の確立に貢献するといえる。この結果は、火薬学会秋季大会で発表する予定である。
核酸塩基による異方的な水素結合を利用した外場応答性配位高分子の集積制御と機能創出

実際に、サレン型錯体の添加に伴ったDNA二重鎖の安定化や錯体由来のCDピークの観測、およびESI-MSスペクトルによる錯体を包接したDNA二重鎖の分子量の直接的な確認により錯体の導入を裏付けた。Abasic siteの数を増やしたところ、それに伴うサレン型錯体の分子量の増加も観測できたことから、abasic siteの増加により包接分子数を制御できたと考える。また、金属にPt(II)イオンを用いたところ、abasic siteを有する場合のみ強い発光挙動が見られた。これは、abasic siteを持たないDNA二重鎖では、仮にDNA二重鎖表面上に錯体が付加しても酸素によって発光がクエンチされるためと考えられる。すなわち、abasic siteへの導入を示唆する結果となった。今後は、分子数や配列制御に伴う発光特性の精密制御を行う。当初の計画では、すでにある程度配向性が揃っている配位高分子を用いる予定であったが、無塩基部位を利用することで単核金属錯体であっても、分子数・配向性を容易に制御できると考え研究に着手した。無塩基部位の有無による金属錯体の発光特性の変化を観測できたことから、分子の設計等は妥当であり、研究自体も順調に進展している。DNA内での金属錯体の集積における定量的な議論を深めていく。また、金属錯体の種類やターゲットとする物性も変え、汎用性を高めていく。また、DNAー金属錯体複合体の結晶化による錯体集積の直接的な観測を試みる。
壁面乱流の自己再生メカニズム

本研究では,壁面乱流の自己再生メカニズムに対して実験,理論の両面でのアプローチを試みた.実験では,正方形断面を有する管路内の壁面乱流に関して乱流の再生,維持において重要な役割を果たすレイノルズ応力の発生メカニズムをLDV(レーザドップラ流速計)を用いた乱流計測によって明らかにした.管壁面付近では,流れの方向に回転軸を有する縦渦が誘導するイジェクション(低速流体の壁面からの上昇)及びスウィープ(高速流体の壁面への接近)の両方によって強いレイノルズ応力が発生し,その結果乱流が維持される.一方,管の角部付近では,縦渦が隣り合う各壁面上の流体を一つの壁面からもう一つの壁面に向けて輸送するため,スウィープが選択的に弱められ,主に縦渦が誘導するイジェクションを通じて乱流が維持されることが明らかとなった.この角部における縦渦の管断面における寸法や循環などの特性量を示した.さらに,工学的に重要となる局所壁面剪断応力について,その壁面での応力分布の状況を明らかにした.理論においては,乱流の再生,維持に重要となるレイノルズ応力を発生させる縦渦の生成メカニズムを明らかにした.壁面乱流のストリーク構造(流れ方向に引き伸ばされた高速あるいは低速の流体)の流体力学的不安定を解析し,乱流中のストリークがその湾曲モードに対して不安定となることを示した.ストリークは主流の存在により壁面垂直方向に剪断されるため,ストリークの不安定モードは壁垂直方向から流れ方向への傾きを有する.そのため,ストリークが不安定化してスパン方向へ湾曲すると,その結果直接流れ方向渦度が生成され,これにより縦渦が生み出されることが明らかになった.さらに,壁面乱流の最小構成単位であるミニマル流の直接数値シミュレーションを行い,自己再生サイクル全体を表現する時間周期解を求め,縦渦及びストリークからなる秩序構造の乱流における役割を明らかにした(論文投稿準備中).本研究では,壁面乱流の自己再生メカニズムに対して実験,理論の両面でのアプローチを試みた.実験では,正方形断面を有する管路内の壁面乱流に関して乱流の再生,維持において重要な役割を果たすレイノルズ応力の発生メカニズムをLDV(レーザドップラ流速計)を用いた乱流計測によって明らかにした.管壁面付近では,流れの方向に回転軸を有する縦渦が誘導するイジェクション(低速流体の壁面からの上昇)及びスウィープ(高速流体の壁面への接近)の両方によって強いレイノルズ応力が発生し,その結果乱流が維持される.一方,管の角部付近では,縦渦が隣り合う各壁面上の流体を一つの壁面からもう一つの壁面に向けて輸送するため,スウィープが選択的に弱められ,主に縦渦が誘導するイジェクションを通じて乱流が維持されることが明らかとなった.この角部における縦渦の管断面における寸法や循環などの特性量を示した.さらに,工学的に重要となる局所壁面剪断応力について,その壁面での応力分布の状況を明らかにした.理論においては,乱流の再生,維持に重要となるレイノルズ応力を発生させる縦渦の生成メカニズムを明らかにした.壁面乱流のストリーク構造(流れ方向に引き伸ばされた高速あるいは低速の流体)の流体力学的不安定を解析し,乱流中のストリークがその湾曲モードに対して不安定となることを示した.ストリークは主流の存在により壁面垂直方向に剪断されるため,ストリークの不安定モードは壁垂直方向から流れ方向への傾きを有する.そのため,ストリークが不安定化してスパン方向へ湾曲すると,その結果直接流れ方向渦度が生成され,これにより縦渦が生み出されることが明らかになった.さらに,壁面乱流の最小構成単位であるミニマル流の直接数値シミュレーションを行い,自己再生サイクル全体を表現する時間周期解を求め,縦渦及びストリークからなる秩序構造の乱流における役割を明らかにした(論文投稿準備中).本研究の主眼は,壁乱流の自己再生サイクルに着目して,その乱れの生成・維持のメカニズムを解明することである.本研究の初年度である平成10年度には,以下の点に取り組んだ.まず,壁乱流の直接数値シミュレーションを行い,乱流の生成と維持を支配するストリーク構造と縦渦構造の時間発展を綿密に調べた.その結果,縦渦運動が主流速度分布を歪ませることによってストリークが形成され,さらに形成されたストリークが流体力学的な不安定を起こし,その不安定モードが流れ方向の渦度を発生させ,その渦度がストリークとの非線形相互作用によって縦渦構造へと成長することが明らかになった.以上の結果は,壁乱流が,縦渦とストリークとが互いに互いを交互に生成し合う閉じたサイクルによって生成・維持されていることを意味する.そこで次に,ストリークの線形安定性を理論的に調べ,ストリークの不安定化の条件と,どのようにストリークの不安定が流れ方向の渦度を生成するのかを明らかにした.ストリークが湾曲するモード(sinuous mode)とストリークがソーセージ状に変形するモード(varicose mode)の2つのモードのうち,ストリークが不安定になり得るのは,湾曲モードのみである.この湾曲モードの不安定化は,後流不安定と類似しており,ストリークの速度振幅が摩擦速度の3.5倍以上になる場合にストリークは不安定となる.ストリークが不安定化すると,流れ方向から壁に垂直な方向へわずかに立ち上がったリボン状の不安定モードが現れる.

このモードは,ストリークの湾曲運動から直接に流れ方向渦度を生成すると同時に,壁に垂直な方向の渦度も生成し,この渦度は主流の剪断運動によって流れ方向に向けられる.これらの過程によってつくられた流れ方向渦度はストリークの湾曲運動を増長させ,不安定モードの増幅ループを構成する.本研究の主眼は,壁乱流の自己再生サイクルに着目して,その乱れの生成・維持のメカニズムを解明することである。本研究の2年度目である平成11年度には,以下の点に取り組んだ。まず,自己再生サイクルの主要過程であるストリークの不安定性を線形安定性理論により調べ,ストリークの不安定化の条件,不安定モードの空間構造,及びその不安定による流れ方向渦度の生成メカニズムを明らかにした。さらに,ストリークを模擬した波状渦面の線形安定性を解析的に調べ,ストリークの不安定化の機構を理論的に説明した。次に,壁面乱流の自己再生サイクルを表す定常解及び時間周期解の存在の有無を調べるため,平面クエット乱流の直接数値シミュレーションを行った。乱流状態を強く拘束し,可能な限り秩序が現れる流れを得るため,流れ方向とスパン方向の計算領域寸法L_x,L_zを乱流が維持される限界まで小さくすると同時に,レイノルズ数Re=U_wh/v(U_w:2壁面の速度差の半分,h:流路高さの半分,v:動粘性率)もできる限り下げた。その結果,乱流状態はおよそRe<370では存在せず,Re=370においてはL_x=3.2π,L_z=1.6πで準周期的な秩序だった乱流変動が実現された。現在は,相空間においてこの準周期解近傍の解の時空間構造を直接数値シミュレーションによって調べており,得られた結果からは平衡解及び時間周期解の存在が示唆されている。そこで,これらの平衡解及び時間周期解を数値的に求めるため,Newton法による平衡解計算プログラムを作成すると同時に,直接数値シミュレーションによって時間周期解の探索も進めている。本研究では,壁面乱流の自己再生メカニズムに対して実験,理論の両面でのアプローチを試みた.実験では,正方形断面を有する管路内の壁面乱流に関して乱流の再生,維持において重要な役割を果たすレイノルズ応力の発生メカニズムをLDV(レーザドップラ流速計)を用いた乱流計測によって明らかにした.管壁面付近では,流れの方向に回転軸を有する縦渦が誘導するイジェクション(低速流体の壁面からの上昇)及びスウィープ(高速流体の壁面への接近)の両方によって強いレイノルズ応力が発生し,その結果乱流が維持される.一方,管の角部付近では,縦渦が隣り合う各壁面上の流体を一つの壁面からもう一つの壁面に向けて輸送するため,スウィープが選択的に弱められ,主に縦渦が誘導するイジェクションを通じて乱流が維持されることが明らかとなった.この角部における縦渦の管断面における寸法や循環などの特性量を示した.さらに,工学的に重要となる局所壁面剪断応力について,その壁面での応力分布の状況を明らかにした.理論においては,乱流の再生,維持に重要となるレイノルズ応力を発生させる縦渦の生成メカニズムを明らかにした.壁面乱流のストリーク構造(流れ方向に引き伸ばされた高速あるいは低速の流体)の流体力学的不安定を解析し,乱流中のストリークがその湾曲モードに対して不安定となることを示した.ストリークは主流の存在により壁面垂直方向に剪断されるため,ストリークの不安定モードは壁垂直方向から流れ方向への傾きを有する.そのため,ストリークが不安定化してスパン方向へ湾曲すると,その結果直接流れ方向渦度が生成され,これにより縦渦が生み出されることが明らかになった.
神経因性疼痛における神経幹細胞移植による脊髄の細胞再生と機能再建

末梢神経損傷に虫来する神経因性疼痛の治療は極めて難治性である.最近の多くの報告や我々の研究結果から、末梢-中枢知覚神経系のシグナル変調,とくに脊髄神経可塑性に加え、今回は、1)障害部位の神経細胞死とサイトカイン、ラジカルのほかグリア反応、隣接部での神経可塑性とグリア反応などの解明、2)神経再生・修復能を高めうる神経栄養因子の果たす役割、3)栄養因子の合成誘導をもたらす臨床応用可能な薬剤や電磁波刺激による治療法の論理的基盤を得ることを目的鬼検討した。実験成果を包括的に述べると以下のようになる。1)骨髄細胞(BMCs)は、まず増殖能力を旺盛に有する神経幹/前駆細胞であるneurosphereを誘導したことから自己移植が可能となった。脊髄障害ラットへこれらBMCs由来neurosphre移植を行い、運動機能に加え、知覚機能の著しい改善がみられ、電気生理学的な評価でcortico-spinalでのlong tract再生が起こる可能性も確認した。神経因性疼痛において、グリア反応-シナプス再生へapoptosisと遺伝子発現、また神経栄養因子、サイトカインとの相互作用が軽微ながら判明した。2)間葉細胞移植は、アストロサイトへの影響で軸作伸展により機能再建に拘わることが分かった。3)神経因性疼痛で,障害カスケード,シグナリングや細胞障害性が緩やかに起き,選択的脆弱細胞(介在ニューロン)では、障害・修復過程でグリア増殖とシナプス関連蛋白が増加し、シナプス再生の可能性が分かった。この遺伝子発現が治療のマーカーになるか,グルタメート神経阻害関連の薬物治療やサイトカイン阻害薬などの作用の結果により評価する。4)神経栄養因子の合成誘導をもたらす4-methyl cathechjol amineはapoptosisの制御、シナプス再構築を増強し慢性疼痛を軽減した。(1)脊髄髄腔内TNF-a注入や末梢4methylcatechol投与で痛覚過敏が起き、その作用はそれぞれ抗TNF-a、抗NGF投与で軽減しうること、(2)末梢神経損傷部への電磁波刺激(交感神経刺激および知覚神経細胞の賦活、分化誘導効果)が痛覚過敏を軽減し、その作用は局所抗NGF投与で軽減されること、などが判明した。以上から、神経因性痛覚は末梢神経損傷で起き、その後求心性入力の持続的増加(脊髄glutamate増加)を引き金とする後角ニューロンの持続発火が起き、遺伝情報の変調も今回判明した.さらに慢性期における治療では、電磁波治療や栄養因子とマクロファージ、グリアなど、細胞外マトリックスの修復過程における関与が示唆され、それを誘導するかさらに検討が必要である。bFGFや,BDNFの安定した注入方法、免疫抑制の技術的問題の改善など、臨床応用に向け今後の課題である。

神経因性疼痛の治療は極めて難治性である.最近の多くの報告や我々の研究結果から、末梢-中枢知覚神経系のシグナル変調,とくに脊髄神経可塑性の関与が強く指摘され、その変調は傷害された脊髄細胞の再生・分化誘導に密接に関与することから、細胞再生能をいかに高めるかが治療の重要な裸題とされている.本年度は神経因性疼痛の末梢性・中枢性機序における細胞分子生物学的解明、特に神経成長因子関連の役割を主に検討した。また、栄養因子による臨床応用可能な治療法の確立に向けた理論的基盤を得ることを目的とした。実験成果を包括的に述べると以下のことが判明した。1)脊髄神経の可塑性と化学的伝達変調:(1)坐骨神経損傷後、比較的早期に脊髄グルタメートが過剰に放出されることが引き金となり、WDRニューロンの興奮、細胞応答(過敏症発現)が起きる、(2)脊髄表層細胞でc-fos蛋白誘導およびアポトーシスが発現する、(3)抑制性介在ニューロンが遅発生に傷害される、(4)これらに対し、アデノシンやN型Ca channel阻害薬(シナプス前抑制)、末梢5HT2A阻害の他、磁気刺激(末梢神経の変調を改善)など伝達物質放出の阻害作用を有するなど各種薬物が有効であることが分かった。2)神経栄養因子と細胞再生:細胞外マトリックスの果たす役割に注目した。(1)脊髄髄腔内TNF-a注入や末梢4methylcatechol投与で痛覚過敏が起き、その作用はそれぞれ抗TNF-a、抗NGF投与で軽減しうること、(2)坐骨神経損傷部への磁気刺激(交感神経刺激および知覚神経細胞の賦活、分化誘導効果)が痛覚過敏を軽減し、その作用は局所抗NGF投与で軽減されたが、N型Ca channel阻害では変化しなかった。以上から、神経因性疼痛は末梢神経の損傷が外傷、感染などの誘因で起き、その後、求心性入力の持続的増加(脊髄glutamate増加)を引き金とする後角ニューロンの持続発火が起き、遺伝情報の変調も伴い、このような一連の生化学的反応によりシナプス伝導は可能となりもたらされることが明らかとなった。さらに、慢性期における治療では、磁気刺激や栄養因子とマクロファージ、グリアなど、細胞外マトリックスの修復過程における関与が判明し、それを如何に適切に誘導するかさらに検討している。今後、bFGFや,BDNFの安定した注入方法、神経幹細胞移植における免疫抑制、副腎髄質注入の技術的問題を改善することなど、臨床応用に向けさらに今後の課題である。神経因性疼痛の治療は極めて難治性である.末梢-中枢知覚神経系のシグナル変調,とくに脊髄神経可塑性の変調は傷害された脊髄細胞の再生・分化誘導に密接に関与することから、細胞再生能をいかに高めるかが治療の重要な課題とされる。本年度は、細胞移植を含む細胞分子生物学的解明に向けた理論的基盤を得ることを目的に検討した。その結果、1)神経栄養因子と細胞再生:細胞外マトリックスの果たす役割:(1)脊髄髄腔内TNF-a注入や末梢4methylcatechol投与で痛覚過敏が起き、その作用はそれぞれ抗TNF-a、抗NGF投与で軽減しうる、(2)坐骨神経損傷部への磁気刺激が痛覚過敏を軽減し、その作用は局所抗NGF投与で軽減された。2)胎児性脳
てんかんをもつ人への臨床ソーシャルワークに関する研究

てんかん相談を受けている相談員15名にインタビューを行い、ワーカー・クライエント間の現象について分析した。その結果、ニーズを沈潜化させてパワレス状態になっているクライエントに対してワーカーが行うエンパワメントのプロセスとともに、ワーカーがクライエントの姿に力づけられるという双方向のエンパワメントのプロセスが生じおり、プロセスの進展とともに両者が非対称性から対称性の関係へと移行していくことが明らかになった。今年度は,Epilepsiaやてんかん治療研究等内外のてんかんのソーシャルワークに関する先行研究をレビューし,てんかんの医療ソーシャルワークの基盤となる要素の関連図(epilepsy social work web,眞砂2007)を作成し,てんかんをもつ人への相談援助における様々な要素の関係について明らかにした。この成果は第55回日本社会福祉学会(平成19年9月22日大阪市立大学)で「てんかんをもつ人へのソーシャルワーク実践に関する研究-てんかん相談におけるソーシャルワークの基盤-」というテーマで報告した。また,日本てんかん協会が実施したてんかん患者の生活の質の測定と患者、医師の認識の差について大規模アンケートの調査結果(日本てんかん学会2006年,てんかんメディアセミナー2007年報告久保田英幹氏、粟屋豊氏)をもとに,医師と患者の意識の差異を考慮した効果的なソーシャルワークについて考察をすすめている。また,今年度は,てんかん協会所属の会員等でてんかんをもつ人の相談に習熟している専門職等にインタビューをを行ったが,来年度さらにインタビューを追加し,修正版グラウンデッド、セオリー、アプローチ(M-GTA)による分析をすすめる予定である。さらに,てんかんをもつ女性の相談における医療ソーシャルワーカーの視点については,Gibson,P.A.らの文献やビデオ等から考察し,論文にまとめているところである。尚,研究に係る個人情報保護のため,本人を特定できない方法の厳守以外に,インターネットに接続しないパソコンの導入やパスワードによるセキュリディ管理とデータの保管を行った。平成20年度は、前年に引き続き、てんかん相談を行っている医療ソーシャルワーカー等の相談員にてんかん相談についてのインタビューを行い、延15名のデータを収集した。尚、インタビュー調査データに関しては、日本社会福祉学会の倫理規定を遵守し、インターネットに繋がないパソコンを使用し、鍵付きの保管庫でデータ管理した。このインタビューを元に、てんかん相談における現象、クライエントと家族、相談員の間の相互作用、相談のプロセス等について修正版グラウンデッド・セオリー・アプローチ(M-GTA)による分析を行った。また、てんかんの相談記録60事例を、SPSSのText分析ツールを用い、てんかん相談における因子・要素の抽出を行い、てんかん相談記録フォーマットに入れるべき基本項目等について整理しているところである。詳細については成果報告書に記載する。また、てんかんの典型事例を構成し、てんかん相談における着眼点、制度利用との関係、援助の方法、てんかん特有の問題点、クライエントのもつストレングスへの気づき等について記した。(『実践に学ぶ医療ソーシャルワーク』2009年)平成20年10月の第56回日本社会福祉学会全国大会(岡山県立大学)にて、「てんかんケアに期待される医療ソーシャルワーク-黎明期のてんかん運動と近年の当事者への調査結果からの考察-」を行うとともに、この発表をもとに、てんかん相談における医療的課題、社会的な課題、ソーシャルワーク技術の各課題について整理した論文「てんかん事例における医療ソーシャルワークの今日的課題」を執筆し、『社会医学研究』に投稿した。
気管支喘息におけるアウトグローの成立に関するT細胞の活性化制御機構の解析

気管支喘息の病態形成に重要であるIgE抗体産生は、各種のサイトカインによって制御されている。一方、気管支喘息の病態は妊娠の前後で変化する事、また小児喘息が思春期にアウトグローという自然治癒を起こすという興味ある現象が存在する。そこで第一に卵胞液から分離され、種々の血液細胞にも作用する事が明かになったアクチビンAのIgE抗体産生に対する作用を検討した。アクチビンAはIgE抗体産生を増強するが、これは単球のIL-6産生を介する増強効果である事が明かになった。この事は、妊娠中に気管支喘息が悪化する症例の機序を知る糸口となる事が示唆された。次にダニ抗原特異的T細胞株を作成し、サイトカイン産生性の制御機構を解析し、病態を修飾する事を試みた。アトピー性気管支喘息患者の末梢血リンパ球より、ダニ抗原特異的T細胞株を限界希釈法を用いて作成した。サイトカインの産生はRT-PCR法により検出した。得られた細胞株は、ダニ抗原特異的に増殖し、IL-4、IL-5、IL-6を産生し、IFN-gammaを産生しないTh2型のサイトカイン産生性を示した。しかし、このクローンをPMA+抗CD3抗体で刺激を加えるとIFN-gammaおよびIL-2も産生するTh0型のサイトカイン産生パターンを示した。この事はダニ抗原刺激ではTh2型サイトカイン産生性を示すが、Th1型サイトカインを産生する潜在能力も保持しており、この潜在能力を生体内で誘導できれば治療につながると示唆された。さらにアウト-グローした患者のダニ抗原特異的T細胞株のサイトカイン産生性について検討を勧めている。
高脂肪食摂取による肥満と脳の炎症～マクロファージに着目して～

高脂肪食の摂取は肥満のみならず過食などの行動異常にも関連している。高脂肪食を与えて肥満にしたマウスでは脳で炎症が起きるが、なぜ脳で炎症が生じるのかまた神経組織にどんな損傷を与えているかは不明である。申請者は、高脂肪食を与えた動物の脳に白血球が肥満に先行して集積することを見出した。本研究は白血球が炎症や肥満や行動異常に与える影響を明らかにしようとするものである。
超対称性理論における高次補正効果の研究

高エネルギー加速器研究機構のわれわれグループは、大学の研究者と共同で高エネルギー反応の自動計算プログラムの開発を長年おこなってきた。その一環として、3年前に超対称性理論MSSMのボルン反応の断面積を自動計算するプログラムGRACE/SUSYを開発した。しかしながら、ヒッグス粒子に関しては輻射補正が非常に大きいことがわかってきたため、自動計算によって輻射補正を評価することが急務になってきた。本研究では、電弱相互作用の標準模型における輻射補正の自動計算プログラムの開発において培ってきたノウハウを駆使して、MSSM模型における一次輻射補正の自動計算の開発をおこなった。一般に超対称性理論では、理論の対称性が高い分、模型に現れる自由変数の個数が粒子の個数よりすくなくなる。したがって、すべての粒子にオンシェル繰り込み条件を課することができないといった問題が生じる。また、超対称性粒子が一個も見つかっていない現状では、粒子の伝播子の極において繰り込み条件を設定するオンシェル繰り込み理論を構築することは非現実的であるということもできよう。しかし、近い将来、超対称性粒子が見つかることを想定して、本研究ではオンシェル繰り込み理論を採用した。このような問題をひとつづつ解決して出来上がったのがMSSMの1次の輻射補正を含む反応断面積の自動計算パッケージ、GRACE/SUSY/Lである。実際応用として、5つの電子・陽電子SUSYヒッグス生成散乱課程について、詳細な解析を行った。GRACE/SUSYシステムには最小超対称性標準理論のファインマン則約3800個が全て導入されており、これに基づくファインマン振幅の自動生成ならびに崩壊確率、生成断面積を計算するプログラムの自動生成を行う。こうした自動計算システムにおける最も重要な点は自己検証機能を有することである。GRACE/SUSYシステムではゲージボソンの伝搬関数においてユニタリーゲージもしくはコバリアントゲージを選択することができる。これまでに電子、陽電子衝突反応における全4体生成過程を用いて上記のゲージ非依存性を確認してきた。今年度はさらに検証を徹底するため、あらゆる粒子および超対称性粒子を始状態とする2体→4体の全583,102過程を生成し、そのゲージ非依存性を確認した。この結果すべてのファインマン則が正しく導入されていることが確認された。高次補正効果を組織的に計算するは1ループ計算に必要な相殺項のファインマン則の導入が不可欠である。その総数は最低次のファインマン則の数を上回る。このため、数式処理を用いて全相殺項の導入を行った。相殺項の検証は今後の実際の1ループを含む反応過程の計算における、紫外発散項の相殺の確認によって行う。高次補正効果の具体的な計算として、荷電ヒッグス粒子がトップクォーク及びボトムクォークに崩壊する確率を計算した。その結果はAIHENP99で報告された。また、ウイーン大学のグループと研究交流を行い議論を行った。1ループ補正計算の自己検証機能として有効であると考えられている非線形ゲージ固定項の導入の理論的側面および、GRACEシステムでの有効性を確認した。現在のところ標準理論の範囲でしか導入されていないが、1ループ補正計算の精度を制御できるという大きな長所があり、超対称理論への適用および、GRACE/SUSYシステムへの導入が今後の課題となる。本年度は緊急課題としてあげられていたe^+e^-→W^+W^-過程に対する超対称性理論に対するO(α)補正を計算した。CERNで実験解析が続けられているLEP-II実験では、Wボソン粒子の生成断面積が1%の実験精度で測られようとしている。このため、実験結果から超対称性理論の兆候を引き出すことができる上記の計算が強く望まれていた。昨年度までに整備されてきた超対称性理論における高次補正(1ループ)の自動計算システム、GRACE/SUSY/1LOOPによるとこの補正計算に必要なファインマングラフの数は916個であった。紫外発散の処理にはDimensional Reductionスキームを用い、赤外発散の処理は光子に仮想質量を持たせてファインマン積分を正則化した。

これらの発散は2つのパラメタとして数値計算上で保持され、それぞれが計算精度内で相殺されていることを確認した。また、2つの繰り込み処方を適用することで計算の検証も行った。その結果LEP-II実験のエネルギー領域では超対称性粒子からの高次補正の寄与は1%以下であることがわかった。このためLEP-II実験では超対称性理論を無視する近似が十分よく、この過程が標準理論の精密検証に適していることが確認された。さらに電子、陽電子の衝突エネルギーが高くなる線形加速器実験では、次第に超対称性粒子からの高次補正効果が増大し、JLC-1実験の領域では数%の寄与があることもわかった。JLC-1実験では超精密測定が期待されているのでこの計算から超対称性理論のパラメタに関し重要な情報を引きだすことが可能となる。実際には超対称性理論のパラメタは多様であるため、多次元パラメタ空間をスキャンし解析する必要がある。前述のように916個のグラフを計算するため、1エネルギーポイントにおける計算に約数分かかる。パラメタ空間のスキャンを行うためには計算時間の短縮が要求される。このため、自動計算システムをスーパーコンピュータに効率的にのせる準備を行っている。最終年度は、自動計算システムGRACE/SUSY/1LOOPが正しく動作することを確認するために、更にe^-e^+→tt^^-過程にたいする輻射補正を計算した。この過程は将来の線形加速器による衝突実験でもっとも物理的に重要なもののひとつである。また、この過程ではSUSY-QCDによる補正計算も不可欠であり、システムの検証にも欠かせない。システムによって得られたファインマン図の総数は、SUSY-QCDによるものが20個、SUSY-ELWKによるものが540個であった。SUSY-QCDにおける輻射補正計算は既に過去においていくつかなされており、それら文献の計算をよく再現した。また、SUSY-ELWKの輻射補正の計算はドイツのグループにより1999年に計算されており、その計算をよく再現した。前年度までに計算したH^+→tb^^-、e^-e^+→W^-W^+、及び最終年度当初におこなったe^-e^+→tt^^-の各過程の高次補正計算の成功に基づき自動計算システムGRACE/SUSY/1LOOPの細部の調整と、利用者の便宜を考えた全体的整理を行った。具体的には、繰り込み定数の組織的導入に必要となる2点関数を自動計算システムそのものを用いて整備・作成を行ない、全ての2点関数が用意されている。さらに、これら2点関数に繰り込み条件を適用して得られる繰り込み定数も整備された。また、SUSYの理論には一般に、質量にオンシェルのくりこみ条件がつけられない粒子が含まれる。このような粒子が外線にあらわれると外線の質量には、はじめから摂動の高次補正が入っているので厳密な摂動論に基づいて構築されているGRACE/SUSY/1LOOPではゲージ不変性のチェック等において困難の生じる可能性がある。
戦後国立大学における研究組織の構造と機能に関する研究

戦後の国立大学の研究組織(研究組織体系)の構造およびその変化は、学問の内在的論理のみによるのではなく、日本の経済社会状況、学術政策、社会の大学に対する期待といった社会的コンテクストに影響され、大学の社会的機能・役割と密接に関係する。本年度は、こうした観点から大学組織の構造と機能を明らかにしていくための基礎的な作業を行った。まず第一に、研究組織関連資料の収集と整理を行った。組織分析の枠組みに関わる文献(科学論、科学史、大学組織論等)、政府刊行の統計資料(日本学術振興会等の資料も含む)、個別研究機関の資料等を収集した。個別機関の資料については、幾つかの大学に訪問し、インタビュー等も行った。第二に、その資料の分析を行った。研究組織のタイポロジー、大学の研究組織(講座・学部、研究所・研究センター等)の大学組織全体の中での位置づけに関する理論的枠組みの構築、この枠組みに沿った戦後国立大学の研究組織の構造的変化とその背景の分析、などの作業を行ったが、現在も分析の途中である。研究組織のタイポロジーについては「アカデミック・コアからの距離」なる概念、大学組織の位置づけに関する枠組みについては「コア組織と機能的組織」なる概念を考えた。
シングルナノ粒子の高効率イオン化によるエアロゾル解析

直径が10ナノメートル以下の気中に浮遊するナノ粒子(シングルナノ粒子)の荷電(イオン化)に関して,マイクロプラズマ素子をイオン源として採用した新たな荷電装置を開発し,直径3nmの粒子に対して約50%,10nmでは80%以上と極めて高い荷電効率を得ることに成功し,当初の目標値(2nmで10%)をほぼ達成した。また本装置を種々のナノ粒子の大気中での挙動解析に応用することで静電分級や荷電粒子の検出効率を大幅に向上した。マイクロプラズマ素子をイオン源として採用した新たな荷電装置を開発し、ナノ粒子の大気中での挙動に関する知見を得ることを目的として、本年度は、微細加工(エッチング)によって最適化された微細パターンを有するマイクロプラズマ素子を作製し、エアロゾル荷電装置への適用性を基礎的に検討した。まず、ナノ粒子に対する荷電効率を詳細に検討するための計測系を構築し、(1)全荷電粒子数、(2)装置内部での拡散・沈着による捕捉粒子数、及び(3)静電気力による装置内部での捕捉粒子数をそれぞれ独立に評価した。まず、(1)全荷電粒子数に関して、イオン発生電極へ印加する高電圧波形を制御することで、副生成物であるオゾンを低減した条件下において、目標であるイオン濃度N>5×10^<12>[m^<-3>]となる条件を得ることができた。その結果として従来報告されているナノ粒子の荷電効率を上回る世界最高性能のナノ粒子荷電効率を得ることに成功した。本成果を現在論文としてまとめているところである。次に、上記(3)の捕捉粒子数を詳細に評価したところ、装置内部では非常に高い荷電効率が得られているものの、装置内部で静電気力によって多くの粒子が損失していることが明らかとなった。そこで、装置内部のイオンおよびナノ粒子の輸送状態及び混合状態を厳密に制御し、装置内部の粒子損失を低減するために、イオン及びナノ粒子の輸送制御を最適化した新規装置の設計を行っている。以上より、本年度はイオン濃度に対する目標値をクリアすることに成功し、次年度以降行うナノ粒子の気相中での動力学的挙動の解析を行うための計測システムの基礎を構築することができた。本研究で新たに開発した、マイクロプラズマイオン化素子を用いたエアロゾルイオン化装置を用いて、10nm以下のシングルナノ粒子に対するイオン化効率を種々のパラメータを変えて評価するとともに、イオン化装置内部において生じるイオンの輸送現象などの解析を行った。まず、粒径10nm以下の試験ナノ粒子を調整し、本装置に導入することで、粒子の荷電効率を実験的に評価した。装置内部の損失を含めた実質的な荷電効率では、粒径2nmで約20%と、従来報告されている荷電装置よりも高い荷電効率が得られた。しかしながら装置出口での粒子荷電効率は5nmで10%、2nmでは数%以下であり、目標値である2nmで10%を達成することができなかった。そこで、十分なイオン濃度N及びイオンとエアロゾルの混合時間tを得るために、装置構造、イオン化素子形状などを変えて、静電拡散によるイオンの散逸や、荷電粒子の電界による捕捉を低減するための装置改良を行っている。新たに試作したエアロゾル荷電装置およびその荷電効率に関しては、これまでの成果をまとめ、米国エアロゾル学会(AAAR)で口頭発表を行うとともに、J.Aerosol Sci.誌に投稿中である。また、イオン化装置の内部におけるブラウン拡散や静電気力による粒子の捕捉を低減するために、イオン化装置内部におけるナノ粒子の動力学的挙動の解析を試みた。プラズマ素子からのイオンの生成及びその空間分布を計測し、エアロゾルとイオンの輸送・混合過程を解析することで、装置の改良設計に反映させた。また、装置内部の沈着損失を実験的に評価するために、装置の透過率を計測し、5nmの粒子では約半数がブラウン拡散によって装置内壁に沈着損失していることが明らかとなった。今後はこれらの結果をさらなる装置改良に応用していく予定である。直径が10ナノメートル以下の気中に浮遊するナノ粒子(シングルナノ粒子)の荷電(イオン化)は、その静電気力による分級操作やハンドリング、計測などにおいて重要なプロセスである。従来提案されている荷電装置において、荷電効率(=荷電粒子数/全粒子数)はシングルナノ粒子に対して数%が限界であり、このことがプロセス中のナノ粒子の生産性や制御性を低下させる要因の一つとなっている。そこで本研究では、マイクロプラズマ素子をイオン源として採用した新たな荷電装置を開発するとともに、ナノ粒子の大気中での挙動解析に応用した。最終年度である本年度は、昨年度までに開発した高効率エアロゾル荷電装置を用いて、10nm以下のシングルナノ粒子に対するイオン化効率を種々のパラメータを変えて評価するとともに、イオン化装置内部において生じる、イオンの輸送現象など、動力学的挙動の解析を進めた。特に、イオン発生と荷電粒子の輸送制御のための高電圧波形の最適化を行い、高効率荷電、高スループット荷電が得られる条件を見いだすことに成功した。

結果として、直径3nmの粒子に対して約50%、10nmでは80%以上と、極めて高い荷電効率を得ることに成功し、当初の目標値(2nmで10%)をほぼ達成した。さらに印加する電圧の波形を制御することで装置内での粒子損失の低減も可能となり、出口基準の荷電効率(=出口荷電粒子数/全粒子数)においても、3nmで約10%、10nmで約50%と従来報告されている荷電装置を超える高い荷電効率を達成した。これらの結果は化学工学会第76年会にて報告を行った。さらに微小な粒子に対する荷電効率を評価するためのナノ粒子検出器を新規開発し、米国エアロゾル学会誌(Aerosol Sci.Tech)にその論文が受理された。
思春期の子育て支援における認知行動論的親教育プログラム

中学生の母親を対象に,週1回計5回の認知行動理論に基づいた子育て支援プログラムを実施し,その前後で親の養育スキル,ストレス反応,子どもに与える家庭ストレッサー,ソーシャルサポートの測定を行った。各変数についてt検定を行ったところ,家庭ストレッサー,望ましくない養育態度,およびストレス反応の一部が減少した。また,望ましい養育スキルや子どもへのサポート期待が高まった。さらに,子どもへの接し方に関する行動記録から,望ましくない行動の減少と望ましい行動の増加がうかがわれた。近年,児童虐待や不登校など子どもをめぐる問題は大きな社会問題となっており,行政をはじめ様々な子育て支援システムの整備が緊急の課題とされている。しかし,これらの事業は幼児期の親を対象としたものが主流であり,小学校高学年から中学生という思春期の子どもの親を対象とした支援プログラムはほとんど見当たらない.そこで本研究では,不登校等の不適応行動が多くみられ,かつ接し方が難しくなる思春期の子どもを持つ親に着目し,(1)親集団を対象とした子育て支援プログラムを作成し,(1)親の養育スキルやストレス反応,子どものストレス反応や家庭ストレッサー等への効果を検討することを目的とした.平成19年度は情報収集および具体的な親支援プログラムの開発を行った.情報収集を行った結果,親支援プログラムに関する従来の研究の多くは,不登校などの問題を抱えた子どもや乳幼児の親を対象としたものであった.また,認知行動療法を基盤としたプログラムとしては,健常の児童生徒を対象としたものはほとんど見当たらないものの,幼児や自閉症をはじめとした発達障害児の親を対象としたものがいくつか見受けられた.そこで,これらを参考にして,(1)思春期の心理的特徴および子どもへの上手な接し方に関する心理教育(認知行動論に基づいた内容),(2)子どもへの接し方に関するセルフモニタリングおよび行動変容のための目標設定と実施(ホームワーク),(3)子育てに関する親同士のグループディスカッションから構成されたプログラム(計5セッション)が開発された.小中学生の子どもを持つ母親2グループ(10名, 7名)を対象に,認知行動論的親教育プログラム(計5セッション)を以下のとおり行った.1.プログラム内容:親の子どもに対する不適切な接し方を減少させ,適切な接し方を増加させることを目標としており,(1)学習理論の基本的な考え方を学び子どもに強化的にかかわる,(2)HWを取り入れて「自分の行動が変わると子どもの反応が変わる」ことを実際に体験する,(3)仲間の助言や経験談を効果的に活用するといった柱から構成された.各セッションの具体的内容は, (1)心理教育およびセルフ・モニタリングに関する説明(HW),(2)心理教育,セルフ・モニタリング記録を基に子どもへの接し方の自己分析,および具体的な目標行動の設定(HW), (3)HWの報告とフィードバックおよび自己分析の続き,(4)HWの報告およびフィードバック,(5)HWの報告,フィードバック,および全体のまとめであった.2.効果測定の内容:プログラム実施の効果を検証するために,下記の測定尺度等を実施した.(1)ストレス反応: SRS-18(鈴木他, 1997).(2)ソーシャルサポート:三浦(2002)のソーシャルサポート尺度(サポート源:配偶者,子ども,友人).(3)養育スキル:佐藤ら(2001)の養育スキル尺度(6下位尺度41項目).(4)家庭ストレッサー:平原(2000)の中学生用家庭ストレッサー尺度(2下位尺度14項目:項目表現を修正し,親が子どもに与えている家庭ストレッサーの程度を測定).(5)子どもへのかかわりに関するセルフ・モニタリング:日常生活における子どもとのかかわりについて,状況,自分(親)の言動,子どもの言動,自分(親)の言動に対する評価を記録した.なお,上記(1)(4)は第1, 5セッションに配布し,郵送法で回収された.上記(5)は,プログラム期間を通して実施した.全5回の本プログラムに4回以上参加し,実施前後の調査で有効回答の得られた中学生の母親計9-10名を分析対象とした。プログラム実施前後における各変数の尺度得点の変化各尺度得点を用いてt検定を行った。その結果,家庭ストレッサーの"不承認",養育スキルの"一貫性のないしつけ"と"体罰"で有意差,ストレス反応の"抑うつ・不安"と"無気力"でそれぞれ有意傾向が示され,いずれもプログラム後の得点が低かった。一方,養育スキルの"関与"と子どもからのサポート期待では有意な得点の上昇が認められた。すなわち,プログラム後には"子どもの話を聞かない"等のストレッサーを子どもに与える頻度,あるいは一貫性のないかかわり方や罰を与えるしっけ方が減少し,子どもと一緒に冗談や学校のことを話す等のかかわりが増加したと考えられる。また,母親の抑うつ感情や無気力感が軽減し,子どもが援助してくれるという期待感が高まったといえよう。プログラム実施による親のかかわり行動の変化子どもに対するかかわり行動の変化を検討するため,セルフ・モニタリング記録に記載された母親のかかわり行動を肯定的行動,否定的行動,中性的行動の3種類に分類した。

各行動の平均出現数を1週間単位で算出したところ,プログラム開始日から1週間後までは3種類の行動を同程度行っていたが,プログラムの進行(2-4週目)に伴い,肯定的行動は維持あるいは増加の傾向にあり,否定的行動と中性的行動は減少した。以上から,本プログラムによって,母親の子どもに対する不適切な接し方が減少し,適切な接し方が増加することが示唆された。また,母親自身のストレス反応を軽減する可能性も考えられる。
山地源頭流域における森林の成長に伴う渓流生態系、流出有機物の変化

平成19年度は前年度までにフィールド調査で得られた膨大な渓流の水質、生物、物理データを整理するとともに、関係資料の収集整理を行い当研究で得られた結果についての位置づけや一般性を確かめ、また論文にまとめ関連分野の海外誌への投稿を行った。本研究は、森林における伐採と植生の回復過程での動態が、渓流生態系にとってどういったインパクトのあるものかを明らかにすることが主要な目的であった。事例研究を整理することで、森林が渓流に影響を及ぼすメカニズムとして、光、栄養塩、有機物といったエネルギーの観点で議論されることがほとんどであることが分かった。当研究で明らかとなった1つである「森林伐採から数年数十年後に起こる土石流の発生が渓流生態系に及ぼす大きな変化」は、森林と渓流のつながりにおいてこれまでにない新しい知見であり、森林と渓流生態系の関係を理解する上でエネルギー資源と同様に渓流の土砂動態と物理生息場の観点が重要であることを示すものであった。また、海外事例と照らし会わせることで、このような土砂動態や物理生息場が重要となる背景には、日本に多い急峻な渓流の特徴が大きく関わっていることもわかった。本研究の結果をもとに、森林の伐採に始まる植生の回復過程に伴い渓流生態系においてどのような変化が起こるかを図式化するとともに、源頭渓流の生態系を健全に保つための伐採頻度といった森林管理手法についての提案を行い、またこれらの成果を海外誌に投稿した。森林の伐採および人工林の成長に伴い渓流生態系に生じる変化について、斜面の崩壊および渓流での土石流発生を考慮して明らかにするため、林齢の異なる人工林(1-90年生)の集水域と天然林の集水域(計10集水域)において渓流の土石流発生履歴、物理環境、底生動物群集、流下有機物の調査を行った。土石流発生履歴を過去の航空写真より特定した。物理環境として樹冠開空度、河道内土砂量、水温、水質について一年を通して調べた。底生動物群集および流下有機物も一年を通して一月間隔で調査した。過去最近の土石流発生は中間の林齢(14-30年生)の渓流で確認された。渓流の物理環境は林齢とともに単調に変化するもの(開空度、水中NO3濃度)、林齢との対応関係が小さいもの(土砂量、水温、NO3以外の水質)が見られた。一方、底生動物群集及び流下有機物は林齢との関係は単調ではなく、若齢林と高齢林では違いはないものの、これらと中齢林で大きく異なっていた。底生動物と有機物で見られた渓流間での変異は、土石流発生履歴と対応するものであった。これらの結果は、山地源頭部において渓流生態系に大きな影響を及ぼすイベントとして森林の伐採それ自体ではなく、伐採数年後から数十年間に発生しやすくなる土石流が重要である可能性を示すものであった。土石流が渓流生態系に及ぼす影響はこれまでには報告例がなく、これらの研究成果を日本生態学会および日本森林学会で発表した。本年度は現地調査により源頭渓流内の有機物プロセス、生息場物理構造に関するデータを収集、解析した。1有機物プロセス春と秋の2回に渓流内に滞留する落ち葉の分解速度の測定と分解に関わる底生動物を、流域のスギ林林齢や土石流発生履歴の異なる10渓流間で比較した。いずれの季節においても、若齢林(1-2年)と高齢林(>42年)の渓流では、中齢林(16-31年)の渓流に比べて分解速度が大きかった。若齢林と高齢林の渓流では過去30年以上土石流は発生していないが、中齢林の渓流では過去20年以内に土石流が発生しており、渓流における分解速度は土石流発生履歴と関係することが明らかとなった。中齢林の渓流では落ち葉を分解する底生動物の1種の生息数が極めて少ないことが分解速度の遅い理由と推察された。前年度の研究で、渓流水における微細有機物量は、中齢林に比べて若齢林と高齢林で高いことが分かっている。これらのことから土石流によって落ち葉を分解する底生動物が少なくなると微細な有機物の生産が減り、結果的に流水中の微細有機物量も減少することが考えられた。2生息場物理構造林齢と土石流発生履歴の異なる42渓流で、河道土砂量、倒木、枝ダム、淵の出現頻度と、微生息場構造の評価を行った。河道土砂量は渓流間で大きなばらつきがあったが、林齢や土石流発生との関係はみられなかった。一方、倒木や枝ダムは土石流発生が古い渓流ほど多い傾向が明らかとなった。また、土石流発生が最近の渓流では、止水的環境に特徴的な微生息場タイプが欠けていることも明らかとなった。前年度の研究と合わせて、土石流によって倒木や枝ダムが取り払われると、微生息場が流水的から止水的なものに変わり底生動物群集に影響することが示された。

事例研究を整理することで、森林が渓流に影響を及ぼすメカニズムとして、光、栄養塩、有機物といったエネルギーの観点で議論されることがほとんどであることが分かった。当研究で明らかとなった1つである「森林伐採から数年数十年後に起こる土石流の発生が渓流生態系に及ぼす大きな変化」は、森林と渓流のつながりにおいてこれまでにない新しい知見であり、森林と渓流生態系の関係を理解する上でエネルギー資源と同様に渓流の土砂動態と物理生息場の観点が重要であることを示すものであった。また、海外事例と照らし会わせることで、このような土砂動態や物理生息場が重要となる背景には、日本に多い急峻な渓流の特徴が大きく関わっていることもわかった。本研究の結果をもとに、森林の伐採に始まる植生の回復過程に伴い渓流生態系においてどのような変化が起こるかを図式化するとともに、源頭渓流の生態系を健全に保つための伐採頻度といった森林管理手法についての提案を行い、またこれらの成果を海外誌に投稿した。