hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
英文速読能力を向上させるチャンク音声提示法の研究

本研究は英文の速読能力の向上を目指し、CALL環境においてチャンク切れした英文をソフトウェアにおいて音声と同期した提示方法を用いて、大学生の実授業で速読・音読訓練を行ってその成果を見るものである。その結果、あらゆるクラスで一定の読解効率(読解速度と内容理解率を乗じたもの)の伸長を見た。また特に音読を行ったクラスでは、読解速度が有意に向上して読解効率を押し上げたと考えられる。なお、併せて実施した情意アンケートでは、動機付け効果も確認できた。また課題であった処遇やプレポスト試験のフィードバックは、新規開発のソフトウェアによってより、瞬時にまた簡易に行えるようになり、その形成的評価まで行えた。本研究課題の目的である英語速読能力の向上を加速させる方途として、CALLソフトウェアによる音声付チャンク(フレージング)提示を利用した音声トレーニングが有効であることを示すために、以下の実際の授業での処遇を行った。実験群としては、一つは音読を多く行った群と、黙読のみの統制群に大別される。それら全ての群では、読解及びリスニングプレ・ポスト試験と情意アンケートを実施した。2013年度に日本人EFL大学生に対して行われた上記処遇の効果(読解効率・WPM・読解スコア・リスニングスコア・自らの英語学習観など)について、一斉音読あり・なしといった変数、学習者の英語力の高・低といった変数の観点から、比較した結果、チャンク音読群は、高英語力群に対して、読解スコアやWPMの上昇効果を引き起こし、その結果読解効率の上昇も招いた。英語力が低い場合、WPMは有意に上昇し、さらにアンケートの結果、WPM上昇実感効果・チャンク意識効果・直読直解効果・音声化自覚効果・音読を得意と思わせる効果が見られた。他方上記では統制群である黙読チャンク速読については、業績一覧で示した海外での発表等でその価値を見直しの必要を感じ、新たな処遇について検討した。その結果としてプレポストテスト及び処遇に最適化した新たなソフトウェアを開発して次年度に本格運用するところまでに至った。つまりチャンク又は全文表示でWPMを測定して、同時に内容理解問題も解け、読解効率も自動的に算出されるものである。これにより黙読処遇及び全群でのプレポストテストを統合的に正確に迅速に実験が進められることが期待される。実験群としては、一つは音読を多く行った群と、黙読のみの群に大別される。それら全ての実験群・統制群では、読解及びリスニングプレ・ポスト試験と情意アンケートを実施した。その結果、音読群では英文内容理解後に,チャンク単位で音声と文字を同期して提示しながらの一斉音読訓練を継続することで,読解速度と読解効率を向上させる可能性が示された。ただし,読解理解度の向上は認められなかった。しかしながら、理解度を下げることなくWPMが上昇したことは,同じ理解度を得るための時間が短縮されたと言える。また,チャンク読みは,内容理解前であっても後であっても同様に読解効率の向上に効果が期待できる教授法であると言える。さらに,一斉チャンク音読は他の方式に比べて,学習者の満足感を高める一例が示されたことで,従来から言われてきたCALLによる個別訓練が常に最良の効果をもたらすとは言えず,一斉方式の教授法にも学習者の満足度を高める要素が存在することが分かった。しかしながら、今後の課題としては,チャンク一斉音読による読解効率とWPMの向上効果を認めた上で,(1) WPMをさらに効率的に伸ばす訓練方法を模索することと,(2)速度だけでなく正確さも担保する読みを可能にする訓練方法やCALL教材の開発,さらに,(3)どれだけ訓練を行えば理解の度合いを高めつつ同時にスピードを高められる段階に到達するか,すなわち,どれだけ訓練を行えば,理解と速度とのバランスのよい読解指導が成就するのか,という点に焦点を当てた研究も必要になるであろう。3年の研究期間の最終年になり、研究成果の公表に努めた。一つは授業において英語読み上げ音声と同期的に、また動的に表示されるチャンク提示の英文を黙読もしくは音読する訓練を繰り返すことで、WPM(Words per Minute)での読み速度の向上および、内容理解を乗じた読解効率の向上、さらに転移効果としての聴解能力の向上を目指したものの結果である。音読グループでは音声チャンクを提示しながら、クラス一斉で音読する処遇を行い、黙読グループは音声チャンク提示で一斉に黙読を行った。その結果あらゆるグループで読解効率の向上を見て、特に音声一斉音読のグループはWPMの有意な向上を見た。これらの結果を外国語教育メディア学会の会誌に発表し、各種学会でも発表した。

本年度はさらにこれまでの処遇やプレポスト試験の環境を見直し、まず毎回の処遇においてこれまで欠けていた即時フィードバックを可能にすることと、次に速読処遇とプレポスト試験を同じ環境で行えるソフトウェアを開発して、試験的に運用してみた。具体的にはチャンク提示画面を黙読で読み進め、読了後即内容理解問題を解き、WPM、内容理解正解率及び読解効率を自動計測・計算し、その結果を即時学習者にフィードバックするソフトウェアである。黙読グループでは毎回の速読処遇と、プレポスト試験を全く同じ環境で行えるものであり、音読グループでも黙読の時間を設けて、読解能力に関する自己内省や自己調整の機会を設けられた。これらの試験運用の様子は、海外雑誌に掲載された(2015年度)。さて、課題としてはチャンク音読・速読による聴解能力への転移効果が未確認であることである。これについては次期にさらに音声・発話訓練を工夫してさらなる処遇を行いたい。また上記の新開発のソフトウェアの本格的運用と、それとは別に音声処遇におけるフィードバックの方法について検討したい。英語教育予定していた実授業での処遇実験が事故なく順調に実施でき、年間を通じたデータも採取できた。さらに処遇するクラス数も増加してデータとしての信頼性も増したと言える。また統計的処理も精度を増したと言え、チャンク提示法による音読訓練の効果がさらに確認できた。しかしながら、所期の研究目的であるチャンク提示のテキストと音声の同期表示による音読または速読処遇における読解効率の伸びが、リスニング能力に転移する効果については前年度同様有意な結果を得ていないので、処遇の質・量を高めていく方策を考え行かねばならない。予定していた実授業での処遇実験が事故なく順調に実施でき、年間を通じたデータも採取できた。しかしながら、所期の研究目的であるチャンク提示のテキストと音声の同期表示による音読または速読処遇における読解効率の伸びが、リスニング能力に転移する効果については有意な結果を得ていないので、処遇の質・量を高めていく方策を考え行かねばならない。また研究発表の予定は以前よりまして頻繁になり、処遇結果を様々な側面から分析して、多様な学会・雑誌等で発表・投稿できるようになった。今後はさらに国際学会に発表を計画している。前掲のようにチャンク提示を利用したクラス一斉音読の処遇に個別音読を組み合わせることは成果を見たが、それぞれの授業での、音読活動が年間を通じて様々な工夫をしながらも、学習者にそれ以上の効果を求めるのに、今後もさらに音読処遇の多様な取り組みを工夫する。一つは集団での一斉音読ばかりでなく、個別音読も多様性を持ちつつ、各授業に合った形で変化を持たせ、さらなる読解効率の向上に資する方法を考案したい。それにより実授業での処遇が多くの大学やクラスが関わるようになるので、連携をして処遇の統制を取れるようにする。また、学習者への音読処遇についてのフィードバックも何らかの形で行えるような方法を検討したい。また研究成果の精度を上げるため、新たに開発された速読測定用のソフトウェアを実授業及びプレポスト試験で運用してみる。
法則・原理の知覚を担う脳神経情報機構

ヒトは「因果関係」「自然界の物理諸法則や原理」「事象の関係性」「時間経過」など、エネルギーを持たずにその検出が特定の受容器に帰着され得ない、アモーダルで抽象的な象徴作用の知覚を経験することが出来る。この機能はサルからヒトへの連続的な進化の過程で発生してきたものと見なされる。そこにはヒトを含む霊長類脳に共通の思考パタンが存在するに違いなく、その萌芽はニホンザルなどの霊長類脳に見出すことが出来るものと想定した。ヒトの子供の発達過程では、身体行為における手段-目的関係の理解による、計画的問題解決能力、自己の行為とその帰結の論理的関係性の理解による因果性の知覚、物品操作時の空間における事物の関係性の把握・構成などの認知機能は、言語機能と平行して発達していく。これらの能力の基礎となるのは、身体行為に関連した推論や予測に基づいた高次認知機能である。我々はこれまでの研究で、一般的には道具を使わないとされるニホンザルを訓練して、多様な道具使用課題を習得させ、その機能に対応する大脳皮質神経活動を記録することに成功した。この過程で、上記の様な高次機能の前兆をニホンザルなどの実験可能な霊長類を訓練して習得させ、「知性」の科学的メカニズムの解明に迫った。具体的には、以下の各種身体行為に注目して、行動学的および神経生理学的手法を用い比較・検討することによって機能の脳内メカニズムを明らかにした。1.頭頂葉における手口協調行為の「意味」の情報表現。2.意図が複合道具行為の法則的表現に反映される神経機構。3.名称の知覚に基づく言語的「命名行為」の萌芽の獲得。4.共同注意の獲得による模倣行動の発現誘導。5.行為の運動要素としての身体部位の「動き」の脳内表象。6.身体行為に立脚した空間構造の理解様式の解明。7.第二体制感覚野における身体と外界および行為との関係知覚。8.大脳皮質頭頂葉における行為の分節化/構造化の情報表現。1)行動学的・運動学的解析事物間の関係認知、因果性、「量、数」の概念、結果の「予測」による選択的行動、それぞれの道具のもつ機能の「因果関係」,道具使用行為の「時系列」の理解、結果の「推測」プロセスをどのように発達させるかについて、ニホンザルを用いた行動学的観察を行い、運動の所要時間、軌跡などを経時的に追うことにより、「問題解決能力」、「推論能力」の発達を定量的に解析した。まず、手の届かないところに与えられた報酬を、T字型の道具操作により直接道得ることができるようニホンザルに訓練し、種々の道具を提示した時に発現される運動パターンを、動画像解析装置を用いて定量化した結果、行為の結果を予測して推論的に行動を計画して遂行する能力があることが判った。2)動的脳機能画像解析:覚醒ニホンザルの道具操作中の局所脳血流をポジトロンCT(PET)により計測することで、学習に伴う脳内変化が、頭頂間溝周囲、運動前野、運動補足野、基底核、小脳で観察された、さらに、道具操作課題のみにとどまらず、上記と同一の、理解・予測・計画・推論を必要とする各課題遂行中の脳内変化を経時的に観察し、前頭前野などの連合野に焦点をあて、特異的活動領域の特定を試みた。3)神経生理・形態学的解析:上記の機能画像解析により各課題遂行中に特異的に活動する脳内領域を絞り込んだ上、これまでの一連の研究かち道具使用行動に関連することが判明している頭頂葉皮質との対応関係に焦点を当てて、各課題遂行中の特徴的思考過程や判断の発生過程とニューロン活動様式との相関を検討した。また、注目領域に神経標識物質を実験を行い、各領域間の経結合の様式が上記高次機能学習前後で変化するか否かを調べた。

5.行為の運動要素としての身体部位の「動き」の脳内表象。6.身体行為に立脚した空間構造の理解様式の解明。7.第二体制感覚野における身体と外界および行為との関係知覚。8.大脳皮質頭頂葉における行為の分節化/構造化の情報表現。今年度は、道具の使途理解、目的達成のために推論に基づく道具使用計画を要する課題をニホンザルに課し、その課題遂行前後の行動・運動の様式の変化を経時的に定量化することで、高次認知・運動機能の習得過程を行動学的に検討した。これらの機能に関わる脳内領域は、課題遂行中の脳内活動を機能画像的解析により特定した。概念的道具操作:コインをいれるとフードディスペンサーから報酬となるエサが出るという課題を行うシステムを構築し、この操作に必要とされる、法則原理、抽象的概念、因果関係の理解の発達過程を、課題の成功率・所要時間を指標に計測・検討する実験に着手した。(1)因果事象の法則性理解:フードディスペンサーに入れるコインの形状や性状により、得られる報酬の量を変えるという課題により、事物と量とを連合させることを手掛かりに、コインの選択ができるようになるかということを、行動学的に観察し学習曲線などの指標を用いて評価しようと試みている。さらに、「数」や「量」の概念、その間の法則の知覚の獲得過程についても検討を開始した。(2)動作原理の抽象的理解:この装置のメカニズムについての「論理的抽象的概念」の理解、原因となる「事象(コイン投入)」と発生する「結果(エサ獲得)」の因果関係の理解や、原理についての知識の獲得過程の様式を検討している。上記課題を駆使して、事物間の関係認知、因果性、「量、数」の概念、結果の「予測」による選択的行動、それぞれの道具のもつ機能の「因果関係」、道具使用行為の「時系列」の理解、結果の「推測」プロセスをどのように発達させるかについて、行動学的観察を行い、「問題解決能力」、「推論能力」の発達を定量化する。さらに、既存の設備を使って、覚醒ニホンザルの上記課題遂行中の局所脳血流を15[O]-標識水によるポジトロンCT(PET)により計測することで、学習に伴う脳内変化を経時的に観察し、前頭前野などの連合野に焦点をあて、特異的活動領域の特定を試みた。本研究では、大脳皮質を中心とする脳内の神経情報機構を神経科学的に研究することによって、人間の知性の基盤である法則や原理のような抽象的表象が生成される機構の解明を目指してきた。前年度までに、『直接的道具操作課題』をニホンザルに課し、その課題遂行前後の行動・運動の様式の変化を経時的に定量化することで、高次認知・運動機能の習得過程を行動学的に検討した。具体的には、手の届かないところに与えられた報酬を、熊手型の道具操作により直接得ることができるようニホンザルに訓練し、様々の道具を提示した時に発現される運動パタンを、動画像解析装置を用いて定量化した。今年度は、上記解析結果をもとにして、これらの機能に関わる脳内領域を、数理モデルを構築して予測し、その仮説を課題遂行中の脳内活動部位を機能画像的解析により特定・検証した。(1)推論神経機構の数理モデル:基本的な道具操作の強化学習機構に加えて、道具の価値や意味を判断するシステムを付加することによって、上記推論行動の発現がスムーズに遂行するとの数理モデルを構築し、これまでに確認されている頭頂葉皮質に加えて、別のメカニズムが存在することを予測した。
子どもを中心とした地域創造のための協働学習活動―活動理論にもとづく研究開発―

本研究では、第1に、人々の社会的実践を協働の「活動システム」ととらえる「活動理論」の枠組みを応用しながら、子どもたちと学校内外のパートナーが協働・交流して新たな地域文化の創造へ参加し、地域社会をよりよい方向に変えていくような学習活動を理論的に概念化することを試みた。第2に、大阪府吹田市と京都府八幡市の2地域における学校での総合的な学習の時間、放課後教育活動やコミュニティ学習を対象にした実践開発に取り組み、国内外における同等の活動との比較研究を進めた。以上の理論的側面と経験的側面を総合し、成果として、「子どもを中心とした地域創造のための協働学習活動」の具体的な実践モデルの構築と提起を行った。本研究は、子どもたちと学校内外のパートナーが、協働・交流して新たな地域文化の創造へ参加してゆくような学習活動を対象に、その実践モデルの開発に取り組もうとするものである。そのため、3年間の研究期間の内、1年目である本年度には、第1に、本研究の全体的な基盤となる理論研究について、人々の社会的実践を協働の「活動システム」ととらえる「活動理論」にもとづき進めていった。とりわけ、子どもと教師、学校外の多様な生産者や専門家、実践者が協働する学習活動を「ハイブリッドな活動システム」としてとらえる概念的枠組みを構築した。第2に、本研究の実証的側面として、こうした枠組みを用い、大阪府吹田市と京都府八幡市の2地域において、総合的な学習の時間、放課後教育活動やコミュニティ学習など、子どもを中心とした地域創造のための具体的な教育実践のモデル開発およびデータの収集と分析を行った。ここでは、伝統的な学校における教育方法の狭い概念化を超えるような拡張的な学習に関する有力なアイデアとして、子どもたちが、学校外のさまざまな「学びの提供者」と出会い、つながってゆく「ノットワーキング(knotworking)」、すなわち「結び目」を作り出す中で生じるような、活発で現実的に深い意味をもった学習の可能性を明らかにしていった。本年度、国際比較研究の側面では、2012年9月にアメリカでの調査研究を実施し、海外共同研究者であるカリフォルニア大学サンディエゴ校のマイケル・コール教授との国際ワークショップの開催と実践事例の実地調査を行った。また、2012年12月にオーストラリアのシドニー大学で開催されたAsia Pacific Educational Research Association(APERA)の国際会議において、シンガポール国立教育研究所の李友仁准教授と共同でシンポジウムを開催し、本研究の成果発表を行った。平成24年度に達成された理論的な概念化をベースに、大阪府吹田市と京都府八幡市における子どもを中心とした地域創造のための具体的な教育実践のモデル開発、国内外における同等の活動との比較研究と国際共同研究のそれぞれを発展的に推進した。具体的な教育実践のモデル開発では、大阪府吹田市と京都府八幡市の2地域において、総合的な学習の時間、放課後教育活動やコミュニティ学習など、教育・学習活動の詳細なデータを収集して、文字起こしの上、選択・整理し、焦点となるデータを確定していった。こうしたデータを本研究における理論的な仮説や概念と相互作用させながら緻密に分析し、子どもを中心とした地域創造のための協働学習活動の生成に関し、鍵となる重要なアイデアと具体的な実践モデルを明らかにしていった。とりわけ、子どもたちが、学校外のさまざまな「学びの提供者」と出会い、つながってゆく「ノットワーキング(knotworking)」、すなわち「結び目」を作り出すことを通して、新たな地域文化の創造へ参加し、地域社会をよりよい方向に変える「変革型の主体(transformative agency)」となりうる可能性について、検討と考察を進めた。また、国内外における同等の活動との比較研究の側面では、(1)カリフォルニア大学サンディエゴ校比較人間認知実験室において実施されている放課後教育活動「第5次元(5th Dimension)」プロジェクト、(2)阪神・淡路大震災と東日本大震災の後に被災地で取り組まれている「震災学習」の実践をそれぞれ対象に、「ノットワーキング」と「変革型の主体」をキー概念とした分析と考察を進めた。最終年度である本年度には、3年間の研究成果を全体的にまとめていき、理論的研究と実証的研究を結合して、大阪府吹田市と京都府八幡市の2地域における実践開発の成果、および国内外における同等の活動との比較研究の成果にもとづきながら、子どもを中心とした地域創造のための協働学習活動の具体的な実践モデルの構築を推進した。その結果、学校での総合的な学習の時間、放課後教育活動、コミュニティ学習など、地域において展開される協働学習活動を、子どもや若者が主導する地域研究、子どもや若者が自分たちで行う地域創造活動の実践として新たに概念化し、「ノットワーキング(knotworking:結び目づくり)」を通したハイブリッドな「拡張的学習(expansive learning)」の活動としてモデル化することが可能となった。

ここでの「ノットワーキング」とは、子どもや若者が学校外の「知識のファンド」、すなわちさまざまな「学びの提供者」と出会い、つながっていく「結び目(knot)」を創り出すことである。また、そのさい子どもや若者は、「いまだ存在していない何か」を学ぶような「拡張的学習」として、地域において新しい生活を創造していく協働学習活動を生み出すことができると考えられる。本研究課題では、このように、吹田市と八幡市において具体的な実践開発と実証研究を進めながら、子どもを中心とした地域創造のための協働学習活動の実践モデルを構築することを行った。それは、子どもたちと学校内外の多様なパートナー(大学、生産者や専門家、企業、ボランティア組織、行政機関など)が協働・交流して、新たな地域文化の創造に取り組んだり、ともに地域社会のよりよい変化にかかわったりしていく学習活動のデザインと実践のモデルを提起するものとなった。26年度が最終年度であるため、記入しない。教育方法学26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、研究の目的を達成するため、理論的側面、実証的側面、国内外における比較研究の側面といった三つのアプローチを並行させて研究を実施している。そのいずれの側面においても、本年度、計画通りの成果を達成することができており、研究は順調に進展している。そのいずれの側面においても、平成25年度において計画通りの成果を達成することができており、研究は順調に進展している。平成24年度に達成された理論的な概念化をベースに、大阪府吹田市と京都府八幡市における子どもを中心とした地域創造のための具体的な教育実践のモデル開発、国内外における同等の活動との比較研究と国際共同研究のそれぞれをさらに発展的に推進する。本研究の最終年度である平成26年度には、平成25年度までに達成された本研究の理論的側面、実証的側面、国内外における比較研究の側面といった三つのアプローチを総合し、子どもを中心とした地域創造のための協働学習活動の具体的な教育実践モデルを構築する。当該助成金は、平成24年度における人件費・謝金の支出が、計画を下回ったため生じたものである。そのため、平成25年度の研究費と合わせ、その他の費目で使用することを計画している。当該助成金は、平成25年度における物品費および人件費・謝金の支出が、計画を下回ったため生じたものである。当該助成金については、平成26年度の研究費と合わせ、旅費の費目で使用することを計画している。
文化財におよぼす酸性霧の影響に関する研究

屋外に晒されている大理石質文化財は多岐にわたる素材の中で最も環境汚染の影響を受け易いことに着目し,大理石テストピースを用いて文化財に対する環境汚染の影響度を評価することを目的として実験を行った。実験方法:大理石テストピースを上野公園,鎌倉市内の文化財施設に隣接して設置し,同一地点で降雨,霧、ガス汚染質を測定した。テストピースは3ヵ月経過後回収して重量変化,表面生成物の測定を行い汚染物質濃度と比較検討した。(1)テストピースの調整:表面が均一な建築材料用の化粧板(厚さ0.5mm)を20x20mmに切断したものを1組35個を支持板上に固定する。(2)テストピース暴露期間および汚染因子の測定:テストピースの暴露は1単位3ヵ月間として4単位計1年間,この間の汚染物質の測定は1ヵ月間の積算法で求めた。(3)結果の解析:回収したテストピースは重量を測定後,X線回折法で表面変化を測定した。汚染物質は1ヵ月毎の降雨水のpH,導電率,C1^-,NO^-_3,SO^<2->_4,濃度を,霧中のC1^-,NO^-_3,SO^<2->_4濃度,気体汚染質はNO_2,SO_2濃度を求め各月の累計値をテストピースの変化量と比較した。結果および考察:大理石テストピースは屋外に3ヶ月間の暴露で初期重量の0.10.4%の減量があり,これは降雨中のC1^-,NO^-_3,SO^<2->_4の総量に相関がみられた。百葉箱内では3ヵ月頃まで重量が増加し,表面のX線回析でCaSO_4・2H_2Oを検出したが,その頃より結晶の剥落と思われる不規則な重量の減少が起こり,霧中のC1^-,NO^-_3,SO^<2->_4濃度との関係から汚染地区の差を比較することはできなかった。しかし上野公園および鎌倉市内4地点の屋外での大理石テストピース暴露試験による重量減少と同一地点における降雨組成(酸性雨)の総量はそれぞれ地域の特徴を表した。この方法を1年間程度継続すると各地の酸性雨による影響度を簡易に比較することがが可能と考えられる結果が得られ,この研究の成果は大きかった。文化財を構成する代表的な素材である銅、ブロンズ、銀および大理石のテストピースを文化財の環境中に暴露し、同一地点で降雨、ミスト、窒素酸化物、硫黄酸化物を捕集してイオンクロマトグラフィーにより主として陰イオン濃度を継続測定した。測定点は東京国立文化財研究所(東京都)、京都国立博物館(京都府)、高徳院(神奈川県・鎌倉大仏)および郊外(東京都国分寺市)の4地点を選んだ。暴露試験は1部を除いて平成4年8月から開始した。汚染因子の測定は、降雨は期間中の各雨を1ミリごとに8ミリまで分取してC1、NO3、SO4イオン濃度の変動を求めた。ミストおよびガスは30日補集による継続測定を行いそれぞれの汚染濃度の累計をテストピースに対する被曝量とした。テストピースの変化度は3ヵ月毎に重量とX線回折による表面の組成の変化を測定した。約200日経過した現在までの結果は、金属テストピースでは肉眼で表面の変色を観察できるが、X線回折では生成物質を同定するまで安定した測定結果は得られていない。大理石テストピースは、屋外で重量の減少が、屋内で増加の傾向が顕著に認められた。X線回折の結果は屋外では新たな物質は認められず、屋内で硫酸カルシウムを主体とする数種の結晶の存在が確認されている。雨水中の陰イオン濃度は降雨条件に大きく左右され必ずしも初期降雨に汚染が集中されない。同一地点で同時に測定した雨水とミスとのイオン濃度はC1、NO3に対し雨水ではSO4イオンが高く、ミストでは低い傾向がみられた。汚染物質とテストピースの変化量は、暴露期間の不測により充分な考察に至っていない。屋内の大理石テストピースに対するミスト中のイオン濃度との関係を検討中である。

結果および考察:大理石テストピースは屋外に3ヶ月間の暴露で初期重量の0.10.4%の減量があり,これは降雨中のC1^-,NO^-_3,SO^<2->_4の総量に相関がみられた。百葉箱内では3ヵ月頃まで重量が増加し,表面のX線回析でCaSO_4・2H_2Oを検出したが,その頃より結晶の剥落と思われる不規則な重量の減少が起こり,霧中のC1^-,NO^-_3,SO^<2->_4濃度との関係から汚染地区の差を比較することはできなかった。しかし上野公園および鎌倉市内4地点の屋外での大理石テストピース暴露試験による重量減少と同一地点における降雨組成(酸性雨)の総量はそれぞれ地域の特徴を表した。この方法を1年間程度継続すると各地の酸性雨による影響度を簡易に比較することがが可能と考えられる結果が得られ,この研究の成果は大きかった。
高機能MEMS用微小金属間化合物に対する材料強化法の開発

TiAl基合金のミクロンサイズでの破壊、疲労メカニズムの解明とその結果に基づいた強化機構の開発を行った。(1)TiAl基合金ミクロンサイズ試験片の破壊、疲労試験を引き続き行い、走査型電子顕微鏡を用いた試験片のき裂経路ならびに破面観察、透過電子顕微鏡によるき裂先端での転位の挙動観察を通して、き裂の発生ならびに伝播のメカニズムを検討した。特に金属間化合物の主要組織形態であるラメラの配向方位とき裂伝播抵抗の関係に注目し、走査電子顕微鏡とEDSDにより方位の解析を行った。(2)層状組織のみのマイクロ曲げ試験片を切り出し、破壊靭性と層状組織の方位との関係を求めた結果に基づいて、き裂の発生を抑える要因と、き裂の伝播抵抗を上昇させる要因を整理した。TiAl金属間化合物に適した強化機構として層状組織を特定方向に揃えることが有効であることを示した。(3)検討した強化手法が現実の強化機構として作用するのかを確認するため、強化を施したミクロンサイズのTiAl基金属間化合物試験片(寸法は、平成16年度同一とする)に対して破壊靭性試験、疲労試験を行い、その妥当性を検討した。(4)一方、FIBによりアモルファス合金がナノ結晶化する事に注目し、それらの方位関係や析出メカニズムについても研究を行った。MEMS(Micro Electro Mechanical System)は、微小機械と電子回路を集積させたデバイスで、高度IT機器や、超小型診断治療機器等への応用が期待されている。金属間化合物は、強度、耐熱性、耐食性に優れることから、高温用MEMSデバイスの候補材料として大きな期待が寄せられている。しかしながら、MEMSデバイスで使用されるようなミクロンサイズでの機械的性質は調べられておらず、実用化に際してきわめて重要となる材料の強靭化方法も考案されていない。本研究では、信頼性・耐久性に優れる高機能MEMSデバイスへ金属間化合物を適用するために最も基礎的なデータとなる破壊靭性ならびに疲労特性の評価法を開発するとともに、金属間化合物のミクロンサイズにおける強化設計手法を考案し、開発した試験法でその妥当性を確認する。平成16年度においては、ミクロンサイズの超微小サイズ試験片の加工技術の開発と加工したミクロンサイズの超微試験片に対して破壊、疲労試験が行える試験法の開発を行った。材料には、ラメラ組織に調整したTiAl基合金を用いた。機械研磨、電解研磨により箔状とした試料から、収束イオンビーム加工機(FIB)を用い、長さ50μm、幅10μm、厚さ10μmの切欠付き片持ち梁試験片を切り出した。作製した試験片に対して、破壊靭性試験ならびに疲労試験が行えるように現有の微小試験片用材料試験機の改良を行い、その試験装置を用いて、破壊、疲労試験を行った。その結果、ミクロンサイズの試験片に対して、破壊、疲労試験を行うことに成功した。破壊靭性値、き裂伝播抵抗を求めた結果、いずれもマクロ試験片における値より低い値が得られた。これはこのサイズの試験片では、外生的(extrinsic)な強化機構が作用しないためであると考えられる。この結果は、本材料のミクロンサイズでの強化機構を考える上できわめて重要となる。
I型IFNS依存性造血幹細胞統御による新規疾患治療法の創成

I型IFNが造血幹細胞(HSC)に作用して活性化(一過性刺激)や分化を伴う減少(慢性刺激)を誘導することを見出した。これらの知見に基づき、I型IFNを用いた副作用の少ない骨髄移植法を確立し、同法を用いて先天性代謝異常症ムコ多糖症VII型の治療に成功した。またHSCと白血病幹細胞(LSC)の類似性状に着目し、イマチニブとI型IFNまたはその誘導剤を併用した慢性骨髄性白血病(CML)治療法を試行し一定の治療成績を得た。I型IFNsによる造血幹細胞(HSC)の運命決定制御機構を明らかにし、病原微生物感染における当該成果の意義を探求し、さらに新しい白血病治療法や骨髄移植法の開発に繋げることを目的として研究を行った。その結果、一過性のI型IFNsの刺激がHSCの増殖を、持続的なI型IFNsの刺激がHSCの分化に伴う減少を誘導すること、その分子メカニズムとして、前者はp27^<Kip1>、p57^<Kip2>などのCDK inhibitor発現抑制が、後者はHSCの自己複製に重要なThrombopoietin(TPO)受容体Mplの発現抑制が、各々原因であることが推定された。I型IFNシグナルを抑制する転写因子IRF2を欠損するマウスでは、持続的なI型IFNシグナルに起因する造血幹細胞の減少が観察された(Nat Med 15, 696-700 (2009))。さらに研究計画に従い、ウィルス感染時におけるHSCの性状を解析した。その結果、ワクシニアウィルス、ペルペス単純ウィルス、インフルエンザウィルス、リンパ球性脈絡髄膜炎ウィルスすべてにおいてIFN依存性のHSC増殖が誘導された。今後、IFN生産細胞を明らかにする予定である。さらにp210 BCR-ABL遺伝子を組み込んだpMSCVレトロウィルスベクターを骨髄細胞に導入し、同細胞を致死量の放射線照射マウスに移植することでマウス慢性骨髄性白血病(CML)モデル系を立ち上げた。今後、このCMLモデルを駆使してI型IFNsと従来の抗がん剤を用いた治療法を検討する予定である。本年度も、I型IFNsによる造血幹細胞(HSC)の運命決定制御機構を明らかにし、ウィルス感染における当該成果の意義を探求し、さらに新しい白血病治療法や骨髄移植法の開発に繋げることを目的として研究を推進し、以下の成果を得た。1)ウィルス感染によるHSC細胞周期進展と生物学的意義ウィルス感染時に、I型IFN以外にもII型IFN、TNF-α、IL-27が生産され、いずれのサイトカインも単独投与によりHSCを細胞周期へ動員することが判明した。さらに興味深いことに、I型IFN受容体およびII型IFN受容体の両者を欠損するマウスではウィルス感染時にTNF-α、IL-27が生産されないこと、HSCを細胞周期への動員もまったく起こらないことを見出した。2)慢性骨髄性白血病治療法の確立昨年度までに、p210 BCR-ABL遺伝子を組み込んだpMSCVレトロウィルスベクターを用いてマウス慢性骨髄性白血病(CML)モデル系を立ち上げた。本年度はさらに、移植後1020日にイマチニブを投与、イマチニブ投与開始後3,5日目にpoly I:Cを投与する治療法を試行、一定の治療成績を得ることができた。3)新規骨髄移植法の開発と疾患治療への応用本年度は、副作用の強い従来の骨髄移植法の代わりに、I型IFNsと5-FUあるいはI型IFNsと1.5Gy(従来の数分の1程度)放射線照射を用いた骨髄移植法を確立した。昨年度の研究実績を踏まえ、本年度は、特にI型IFNsあるいはその誘導剤を用いた新しい白血病治療法および骨髄移植法の開発に繋げることを目的として研究を推進し、以下の成果を得た。1)ウィルス感染によるHSC細胞周期進展と生物学的意義ウィルス感染により、細胞周期が進展するHSCと、細胞周期が静止期のHSCが存在することを見出した。さらにI型およびII型IFN受容体二重欠損マウスでは、HSCの細胞周期進展が認められず、かつHSCにウィルスが感染することが判明した。従って、ウィルス感染時に生産されるIFNは、造血系の回復・維持とHSC自身のウィルス抵抗性獲得に重要であることが示唆された。2)慢性骨髄性白血病治療法の確立本年度は、慢性骨髄性白血病(CML)モデルを用いて治療法の確立を目指した。移植後1024日にイマチニブ(IM)を投与、イマチニブ投与開始後3,10日目にIFNの誘導剤であるpoly(I:C)を投与する治療法を試行し、その後IM投与中止によるのCMLの再発について検討した。その結果、IM単独投与群ではCMLが再発したが、IMとpoly(I:C)の併用投与群では再発の頻度が明らかに減少した。併用投与群ではCML幹細胞の頻度も有意に減少しており、再発率の低下の要因と考えられた。

同様の効果は、IMとIFN-αの併用投与群でも観察された。3)新規骨髄移植法の開発と疾患治療への応用本年度は、昨年度までに確立した副作用の少ない骨髄移植法を用いて先天性代謝異常症(ムコ多糖症VII型、β-グルクロニダーゼ酵素欠損)の治療を試みた。その結果、病状の改善(同酵素の部分的回復および組織グリコサミノグリカン蓄積の軽減)が観察され、同治療法の有効性が確認された。
擬似尤度に基づく情報量基準の構築と過分散を持つ離散データの解析への応用

(1)確率分布の代わりに、平均と分散構造のみを仮定するセミパラメトリックモデルを提案し、それに基づく一般化線形モデルの拡張を行った。また拡張されたセミパラメトリック回帰モデルにおけるモデルの選択法を提案した。(2)定理証明支援系Coqとその拡張であるSSReflectを用いて,Wang(2010)で提案された代数系Cain、とそれに基づく条件付き独立性の形式化を行った。(3)要約表基づく「セル回帰分析」の手法を開発した。また、セル回帰から得られる事後分布をとより詳細なデータを用いて、新しいベイズ予測の手法を提案した。一般化線型モデルに基づいて回帰分析を行うためには,データの分布が指数分族に従う仮定する必要があった.たとえば、離散データに対するこれまでの標準的な解析法では,カウントデータではポアソン分布を,割合データでは二項分布を仮定している.しかし,現実に観察される多くの離散データは,ポアソン分布や二項分布の仮定を満たさず,過分散と呼ばれる現象が生じる.過分散が伴うデータに通常の一般化線型モデルを適用したときに,分散が過小に評価されるため,誤った推論を導く危険性がある.過分散データに対しての既存研究は多く存在するが,その殆どが推定に関するもので,モデル選択に関する研究非常に限られている.今年度では,指数分布族などのような確率分布の想定を想定せず,平均と分散の仮定のみに基づいたセミパラメトリック推測の枠組みの中で,最適統計モデルの構築に関する研究を行った.その応用の1つとして,過分散をもつデータに対して,回帰パラメータの推定だけではなく,予測を目的とした最適セミパラメトリック統計モデルの構築が可能になることである.本研究では,AICに代表される古典的なパラメトリックモデル選択法の考え方を拡張し,凸解析の成果を引用し,平均と分散の仮定を満たす確率密度関数からなる無限次元のモデル空間への射影を導出した.得られたセミパラメトリックモデル選択法の漸近的不偏性が証明され,またその良さについてシミュレーションや過分散データの解析などを通して確認された.今年度の研究は以下の2つのテーマに分けて記述する。(1)複数の読影者が存在するときの感度と特異度の推測画像撮影などによるガンやアルツハイマーなどの難病の診断には、しばしば複数の専門家(読影者)による診断が行われる。読影者の診断結果の多数決や平均化などのナイーブなアプローチがよくなされているが、これらのアプローチは正当性に欠けることが多い。本研究では、多変量変量効果モデルを提案し、感度・特異度の信頼区間の構築を行った。シミュレーションなどにより、従来の方法より性能の改善が多くの場合が確認されている。この結果は国際会議などで発表をし、学術論文として投稿準備中である。(2)条件付き独立性の形式化の研究統計的因果推論を行うための本質的な概念としての条件付き独立性に関して、Dawid (1979)の研究以降、様々な公理論的なアプローチがなされている。PearlのGraphoidとDawidのSeparoidが最も有名であるが、本研究代表者は条件付き独立性に関わる確率密度関数の代数的な性質を抽出し、Cain代数(Wang, 2010)を提案した。Cain代数では、すべての命題を等式で記述される利点がある。今年度は、type theory基づいて構築された代表的な証明支援系言語の1つであるcoq/ssreflectに基づいて、cain代数の利点に着目し、その形式化の研究に着手した。数学理論の形式化の研究は世界的に行われ初め、本研究はその大きな流れの中の1つの支流と見なすことができる。今年度に得られた研究成果の一部は既に国内外の研究集会で発表されており、また学術論文として投稿している最中である。ヨーロッパやアメリカを中心として、数学の様々な理論が形式化されつつある。数学の定理や証明も統計的に分析できる時代に入りつつある。統計学者に数学の理論の統計分析という新たなフロンティアへの挑戦には様々な可能性と困難があり、今年度は数学理論という新たなビッグデータの統計解析に関連したいくつかの問題に取り組んだ。より具体的には、Coq/SSReflectで形式化された数学の定理と証明に着目し、これらの定理および証明を数値化し、パタン認識の問題について研究を行った。確率関数や確率密度関数の代数的性質を抽出し、条件付き独立性を操作するための枠組みとしてCain代数が提案されている。Cain代数学では、条件付き独立性に関する全ての条件と結論が方程式の形で記述されている。今年度では、定理証明支援言語Coq/SSReflectを用いて、Cain代数の基本形であるCainoidの形式化を行った。条件付き独立性の自動証明を視野に入れて、この研究を更に進展させていくつもりである。画像診断法の有効性の統計的研究は様々な視点で行われているが、本研究では複数の読影者(multiple raters )によるクラスターデータ(clustered data)が得られることを前提に、2つの画像診断法の有効性の比較法を提案した。また、複数の読影者が存在することを想定し、読影者間の相関と感度特異度間の相関を考慮した、変量効果モデルに基づいた、感度と特異度の信頼区間の構築法を提案した。本研究はおおむね順調に進展しているが、研究成果をより精緻なものにするため、当初計画にはなかった条件付独立性の形式化に取り組んだ。想定した以上に束論やケーインの形式化に時間を要したため、補助事業期間を延長し、平成28年度においても引き続き研究を行う予定である。

(1)複数の読影者から得られたクラスターデータに基づいて、2つの画像診断法に対する非劣性検定を提案し、コンピュータシミュレーションなどを行い、名目上の有意水準に概ね達していることを確認した。また、急性くも膜下出血患者に対して実施した動脈瘤診断法から得られたデータに本提案手法を適用し、その有効性を確認した。(2)複数の読影者による評価データを統合するための多次元変量効果モデルを提案し、それに基づいた感度と特異度の推定法や、感度と特異度の同時信頼区間の構築法を提案した。シミュレーションや、アルツハイマー・データへの適用を通して、提案手法の有効性を確認した。(3)定理証明支援系Coqとその拡張であるSSReflectを用いた,Wang(2010)で提案された代数系Cain、とそれに基づく条件付き独立性の形式化を行った。(4)連続変量の離散化を行い、頻度として表に纏めることがしばしばある。このような疎表に基づく「セル回帰分析」の手法を開発した。セル回帰分析法は従来の回帰分析法や区間回帰分析法の拡張としてみることができる。セル回帰では、説明変数と従属変数が属する区間情報しか得られていないので、データがセルに属する予測確率は同時分布に基づいた重積分によって得られる。セル回帰では、予測確率分布と観測分布のKullback-Leiber情報量を最小にすることにより回帰パラメータの推測を行う。本研究では、また、セル回帰から得られる事前分布をより詳細なデータに埋め込み、新しいベイズ予測の手法を提案した。提案された手法を糖尿病予測の問題に適用し、その有効性を確認した。(1)確率分布の代わりに、平均と分散構造のみを仮定するセミパラメトリックモデルを提案し、それに基づく一般化線形モデルの拡張を行った。また拡張されたセミパラメトリック回帰モデルにおけるモデルの選択法を提案した。(2)定理証明支援系Coqとその拡張であるSSReflectを用いて,Wang(2010)で提案された代数系Cain、とそれに基づく条件付き独立性の形式化を行った。(3)要約表基づく「セル回帰分析」の手法を開発した。また、セル回帰から得られる事後分布をとより詳細なデータを用いて、新しいベイズ予測の手法を提案した。統計科学を含む数学理論の形式化の研究は世界的に行われ初め、我が国は遅れをとっている状況である。数学理論の電子化は学術的な価値のみならず、新たな産業を掘り起こす起爆剤にもなりうる。このような状況の下で、今年度では、当初の「研究の目的」より若干方向を転換し、研究代表者自身が提案した代数統計学の理論の形式化の研究・共同研究を精力的に推進した。得られた研究成果の一部は既に国内外の研究集会で発表しており、また学術論文としても投稿している最中であり、順調に進行している。数理統計学今年度はcainoidの形式化に成功したが、次のステップはいよいよcain代数のより本質的な部分である積分に関わる公理の公式化に着手する。
ＭＲＩを用いた虚血性心筋症術後の心事故関連因子の検討

遅延造影MRIによる心筋バイアビリティー評価に基づいて行った虚血性心筋症に対する左室形成術は、自覚症状、心機能ともに改善し、これまでに報告されている左室形成術後の生存率より改善している。しかしながら、依然として術後に心不全を再発する症例を認めることから、拡張障害の関連が示唆されている。本研究の目的としては、収縮能だけでなく拡張能についてもMRIにて心機能を測定することで、虚血性心筋症の予後関連因子を検討し更なるQOLの向上、治療戦略の確立を目指している。MRI施行可能なEF 35%以下の虚血性心筋症患者を対象に、全例心臓MRIを施行。従来通り、遅延造影MRIの結果を基に心筋バイアビリティーを評価し、左室形成術の適応、切除範囲を決定した。術前、術後2週間、術後6ヶ月時に、MRIを用いて心機能を評価する。その際、拡張能の評価として最大充満速度(PFR)、最大拡張到達時間(TPF)を合わせて算出。術後経過中の自覚症状・心事故の有無を観察し、心機能、特に拡張能と心事故の発生の関係について検討した。その結果、MRIにて測定した最大充満速度(PFR)、最大拡張到達時間(TPF)と心事故の関係について、有意差を確認することはできなかったが、同時に評価した心エコーでは拡張能と心事故発生において有意差を認めている。これらの内容については、平成24年12月に行われた日本冠疾患学会にて報告し最優秀演題賞を受賞することが出来た。以上のことから、左室形成術と拡張能の関連は示唆されたため、さらなる症例の積み重ねを予定していたが、本年は調査対象となる症例がなく上積みができなかったので、以前に手術を施行した患者の現在の病状把握調査を行った。その結果、MRIにて測定した最大充満速度(PFR)、最大拡張到達時間(TPF)と心事故の関係について、有意差を確認することはできなかった。ただ、同時に評価した心エコーでは拡張能と心事故発生において有意差を認めている。これらの内容については、日本冠疾患学会にて報告し最優秀演題賞を受賞することが出来た。心エコーでは拡張能と心事故発生の関連性を確認することが出来たが、MRIにおいてはその関連性において相関傾向を認めているものの、心事故発生群、非発生群間の最大充満速度(PFR)、最大拡張到達時間(TPF)の有意差を確認することが出来なかった。引き続き、症例を積み重ねてMRIにて最大充満速度(PFR)、最大拡張到達時間(TPF)を測定。心事故発生との関係を検討して区。また、同時に測定し得た、他の測定結果についても合わせて心事故発生との関連について検討していく。
湿潤熱帯・マメ科早生樹造林地帯における土壌酸性化メカニズムの解明と発現予測

本研究は、インドネシア、スマトラ島のアカシアマンギウム植林地と対象に、湿潤熱帯におけるマメ科早生樹植林が土壌酸性化を引き起こす可能性を実証的に明らかにすると共に、その機構と酸性化予測手法の開発を目的として実施したもので、得られた成果は下記の通りである。1)アカシア林、二次林、荒廃草原を対象に広域多点土壌調査を行い、荒廃草原→アカシア植林地への転換に伴って明瞭な土壌酸性化が進行すること確認をし、林木の成長に伴う養分吸収に原因とする土壌交換性塩基類の減少がその主因であることを指摘した。また、変異荷電鉱物を含む湿潤熱帯域土壌では酸性化に伴い有効陽イオン交換容量が低下し、酸性化の更なる加速に繋がる可能性を指摘した。2)重埴土ならびに軽埴土2林分の7年生アカシアを伐倒してアロメトリー式を作成すると共に、器官別の養分含有量を調べ、それに基づいて収穫による養分持ち出し量を試算し、降水による養分インプットを仮定した可能伐期回数の試算を行なった。その結果、カリウムとカルシウムが近い将来不足する可能性を明らかにすると共に、その程度が土壌特性、特に粘土量によって異なることを明らかにした。3)アカシア植林地に設けた固定試験地においてリターフォール、林内雨、林外雨、堆積腐植層通過水によって輸送される養分量ならびに落葉分解によって解放される養分ならびに溶存有機炭素量の季節変動をモニタリングによって明らかにした。いずれのパラメータも少雨期と多雨期で明瞭な季節性を示し、その多くが互いに連動して変化することを明らかにした。4)イオンバランスとマスバランスを基本とする±:壌酸性化予測モデルを構築し、これまでの現地観測で得たデータを用い3世代の植林に伴う土壌変化を予測した。その結果、土壌の酸性化と極端な貧栄養化の進行が進む可能性が示唆されたが同時に、構築したモデルは改善すべき点も含み今後の検討課題として残された。本年度はアジア湿潤熱帯で最も重要な早生造林樹種であるアカシアマンギウムを用いて大規模な産業造林が実施しているインドネシア、スマトラ島のMHP社の造林地を含む約50万ヘクタールの地域を中核研究フィールドとして以下の研究活動を開始した。1)土壌酸性化の実態を広域で明らかにするため、79年生のアカシアマンギウム造林地、造林前の植生とされる荒廃チガヤ草原、ならびに焼畑休閑林と択伐跡林からなる二次林の3つの異なる植生下の土壌を対象として、各15地点からなる多点土壌調査と試料採取を同地域で行った。採取した土壌試料はすでに我が国へ輸入し、pH、交換カチオン量、炭素、窒素などの分析を進め土壌酸性化実態と物質プール変動の解明を開始した。2)備調査により特定した同地域の主要土壌種地域に植栽された7年生アカシアマンギウム造林地2カ所(細粒質土壌、粗粒質土壌各一カ所)に各1ヘクタールの固定プロットを設定した。各プロットの全樹木につき樹高と胸高直径の測定を行うと共に、各プロット周辺から各10個体のアカシアマンギウムを伐倒し根を含む器官別の重量を測定した。これに基づいて相対成長式を求め各林分の器官別バイオマス量を明らかにした。3)上記伐倒木のうち各プロットから2本を選び器官別試料を採取して日本に持ち帰り養分濃度の測定を行い、樹体内養分現存量を林分単位で明らかにした。

4)同2カ所のプロットでは植物-土壌系における物質フラックスを解明するため、リターフォール測定のためのリターとラップを多数設置すると共に、リター分解に伴う物質解放を明らかにするためリターバッグの設置を行い、両者のモニタリングを開始した。併せて同プロットでは降水を通じた物質移動を明らかにするため、林内雨・樹幹流、土壌水熱環境などのモニタリングも開始している。本年度は、インドネシア、スマトラ島のアカシアマンギウム(アカシア)産業植林地と周辺の二次林、荒廃草原を対象フィールドとして以下の研究活動を行った。1)マメ科樹種の造林に伴う土壊酸性化仮説を検証するため、アカシア林、二次林、荒廃草原を対象に広域多点土調査を行い、土地利用変化過程における土壌変化実態とその要因を解析した。荒廃草原→アカシア植林地への転換に伴う明瞭な土壌酸性化が確認され、交換性塩基類の減少がその主因であることを指摘した。2)アカシア林2箇所に設けたプロット(重埴土と軽埴土)の毎木調査を行い1年間のバイオマス増加量を推定した。重埴土区のバイオマス量は13.0ton/ha(156.7ton/h→169.7ton/ha)増加したが、7年間の平均増加量(22.4ton/ha)よりも小さく成長の鈍化が示唆された。一方軽埴土プロットのバイオマス増加量は3.5ton/ha(132.8ton/h→136.2ton/ha)と7年間平均増加量(19.0ton/h)よりはるかに小さく、著しく成長が鈍化していた。3)アカシアの細根の現存量と分布様式を明らかにするため、上記2プロットで、堆積腐植層から深度50cmまで採土コアを用いて多点サンプリングを行い、直径級ごとにソーティングし計量を行っている。1mm以下の微細根は土壌中に一様に分布するのに対し1mm超の根の分布は偏りが大きいこと、細根量バイオマス量は1-3ton/ha程で全バイオマスに占める割合は小さいことを明らかにした。4)8年生アカシア林に設けた固定試験地において2003年10月よりから林内雨、樹幹流、土壌水の観測を行った。2003年10月-2004年9月の年間降水量は2470mmで、林内雨はその約85%(2100mm占めていた。林内雨の各様存成分濃度(加重平均値mg/L)は、Na,0.91;K,5.69;Ca,0.94;Mg,28;Cl,5.36;NO_3,0.50;SO_4,1.68であった。樹幹流の平均濃度も基本的にこれと同等であったが、硝酸イオンのみは両者で異なり林内雨よりも樹幹流で濃度が低かった。林内雨の年間負荷量(kg/ha)はNa,19;K,120;Ca,20;Mg,6;Cl,113;NO_3,11;SO_4,3.5であった。土壊水は硝酸イオンの濃度が他の成分と比較して高い傾向を示した。5)アカシア林における土壌動物の物質循環に及ぼす影響を明らかにするため、アカシア林、ゴム林、二次林を対象に土壌動物の群集構造を比較検討した。アカシア林やゴム林土壌には多くのミミズ類が分布しシロアリの個体数も多かったのに対し、天然林的要素を残す二次林土壌では土壊動物の種類組成は多様である一方、個体数、特にミミズの個体数が少なかった。アカシア林やゴム林など人工林化に伴う落葉、細根生産、根からの可溶性有機物の供給増加に対応し、土壌性のミミズ類の密度が上昇すると考えられ、人工林システムではミミズ類が物質循環、特に窒素の無機化に大きく寄与している可能性を指摘した。インドネシア、スマトラ島のアカシアマンギウム(アカシア)植林地を対象フィールドとして以下の研究活動を行った。1)マメ科樹種の造林に伴う土壌酸性化気機構仮説のうち、「マメ科樹木による窒素固定→高窒素リターの供給→剰