hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エリスロポエチン投与による無輸血開心術の適応拡大

保存自己血輸血法を用いた心臓手術における無輸血手術達成率は自己血貯血量に左右される。待期的心臓手術患者を対象としてヒト造血ホルモン(recombinant human erythropoietin:EPO)の自己血貯血量増加効果について研究した。〔対象と方法〕待期的心臓手術患者18例を対象として以下の二群に分けた。I群(9例):術前にEPOを1日100U/kgの投与量で週3回、通算3週間静脈投与しつつ自己血採取を行った群。II群(9例):術前にEPOの投与は行わず、34週かけて自己血採取を施行した群。両群で年令、性、原疾患を対応させた。両群間で入院時の末梢血液像には有意の差はなかった。各群において自己血貯血量、貯血に伴うHt値の変化について対比検討した。〔結果〕1.平均保存自己血貯血量ならびに1000ml以上の自己血貯血達成率はI群において有意に多かった。(P<0.01)。2.自己血貯血に伴うHt値の変化は両群で有意の差がなかった。3.I群の2症例では、貯血にかかわらず、むしろHt値は上昇した。4.入院時フェリチン値と1000ml以上の貯血達成率との相関傾向がみられた。〔結論〕recombinant human erythropoietinを投与することで保存自己血の増加が可能であり、しかもこれに伴う貧血の進行が抑制されたことから、本剤の使用が心臓外科における無輸血手術の達成の目的で極めて有用であることが、新しい知見として得られた。(P<0.01)。
超好熱菌のDNAリガーゼと本酵素が関与するDNA複製・修復機構に関する研究

平成14年度において発見されたAMP依存型DNAリガーゼ反応に対して、平成15年度においては、実験的および理論的に詳細な検討を行い、そのメカニズムについて解析した。Nicked DNAの連結反応は、吸エルゴン反応である。従って、DNAリガーゼはATPをエネルギー源として利用し、反応を進める必要がある。このことは、AMP依存型の反応は熱力学的に有り得ないことを示している。まず、反応機構について検討を行った。ATP依存型機構で見られる反応中間体をAMP依存型反応において調べたところ、全ての中間体を観察することができた。このことから、反応自体は同様の機構で進んでいることが示唆された。また、Tk-LidはATP存在下では30100°Cの範囲で活性を示すのに対し、AMP存在下では6585°Cの範囲でのみ活性を示した。次に、Tk-LigのAMP依存型活性の反応機構を、熱力学的側面から検討した。基質(nicked DNA)より、生成物(sealed DNA)の方が、鎖長が長い分だけ解離変性温度は高いと考えられる。即ち、高温環境下では、基質-生成物間のエネルギー準位差が、常温とは異なる可能性が考えられた。基質および生成物のカロリメトリー解析により、5691°Cにおいてはエネルギーに依存しない連結反応は熱力学的にも十分有り得る、という結果が得られた。これは、AMP活性が6585°Cの範囲でしか観察されない事実によく符合する。このAMP依存型DNAリガーゼ反応は、基質と生成物の相対的なエネルギー準位が反応温度によって変わることによって可能となる、従来例のない酵素反応の最初の報告であった。超好熱始原菌Thermococcus kodakaraensisKOD1由来の耐熱性DNA ligaseに着目し、本酵素の高温下での触媒機構や遺伝子組換え技術への応用を目的として、その生化学的特徴の解析を行っている。平成13年度までに、KOD1株のDNA ligase遺伝子を取得し、これをもとに組換えタンパク質(Tk-Lig)を得た。その生化学的な解析から、本酵素が従来のDNA ligaseの反応メカニズム(基質との結合過程・基質認識機構)では想定されていなかった興味深い特性を有することを見いだした。まず、本酵素はDNAの変性温度以上の高温においても活性を示した。また、DNA ligaseの補因子依存性(ATP依存型・NAD依存型)は厳密であると考えられてきたが、本酵素はATP依存型でありながらNADも補因子として利用し得ることが明らかとなった。両方の補因子を利用できるDNA ligaseとしては初めての報告である。平成14年度では、本酵素が認識することのできるDNA基質の特徴についての解析と、その他の補因子要求性に関する解析を行った。まず、速度論的解析などから、Tk-LigはssDNAを認識せず、ニックを含むdsDNAを基質として認識していると推測された。DNA基質の詳細な検討から、本酵素は連結部位において「ミスマッチしているDNA」も「オーバーラップしているDNA」も連結できることが確認され、Tk-Ligのユニークな基質認識に関する特徴を明らかにした。補因子要求性について検討したところ、ATP、NAD以外の様々な化合物(dATP、ddATP、AMP)に依存した活性が確認され、本酵素は多様な補因子要求性を有するDNA ligaseであることが示された。特に、反応のエネルギー源となり得ないAMPに依存した活性は、従来の反応メカニズムでは説明の付かない現象であり、現在その反応機構について詳細な解析を行っている。
Snailファミリーを核とした唾液腺発生の分子機構の解明

上皮間葉移行にかかわる遺伝子として同定されたSnail, SlugなどのSnailfamily遺伝子は、発達過程の唾液腺上皮細胞に発現した。唾液腺発達を観察できる器官培養実験系でのSnail family遺伝子のノックダウン、および遺伝子導入実験の結果から、snail, slug遺伝子は発達過程の唾液腺組織に発現し、唾液腺発達の分枝発達を促進することが示唆された。上皮間葉移行にかかわる遺伝子として同定されたSnail, SlugなどのSnailfamily遺伝子は、個体の初期発生、器官形成、癌浸潤などに多様な作用をする転写因子群とされている。唾液腺発達においても上皮間葉移行が引き金となり、器官発達が進むことが報告されているため、本研究は唾液腺発達におけるSnail family遺伝子の機能解析を目的として研究を行った。まず、発達過程のマウス唾液腺組織でのSnail family遺伝子の発現を定量的PCR法、免疫組織染色法、in situ hybridization法で検討した。Snail, Slugともに唾液腺の分枝発達(Branching)がすすむ胎生E13.0-E14.0に発現は上昇し、成体マウス顎下腺でも高い発現を認めた。その遺伝子発現とタンパク発現は唾液腺上皮細胞に認められた。マウス胎仔顎下腺の器官培養系で、snail, slugに特異的なsiRNAをそれぞれ導入すると、Slug siRNA導入でSnail発現が上昇し、Snail siRNA導入でSlug発現上昇し、それぞれの唾液腺組織での発現が相補的であることが示された。次に、Snail, Slug双方に対するsiRNAを導入して培養すると、対照群に比べて有意に顎下腺発達は抑制された。特に分枝発達が抑制された。以上より、snail, slug遺伝子は発達過程の唾液腺組織に発現し、唾液腺発達の分枝発達を促進する効果があることが示唆された。唾液腺発達においても上皮間葉移行が引き金となり、器官発達が進むことが報告されている。昨年度の本研究では唾液腺発達におけるSnail family遺伝子は、唾液腺の分枝発達(Branching)がすすむ胎生E13.0-E14.0に発現は上昇し、その遺伝子発現とタンパク発現は唾液腺上皮細胞に認められることを明らかにした。本年度は、マウス胎仔顎下腺の器官培養実験で、snail, slugに特異的なsiRNAをそれぞれ顎下腺原基に導入すると、Slugsi晒A導入でSnail発現が上昇し、Snail siRNA導入でSlug発現上昇し、それぞれの唾液腺組織での発現が相補的であることが示された。以上より、snail,slug遺伝子は発達過程の唾液腺組織に発現し、唾液腺発達の分枝発達を促進する効果があることが示唆された。次いで、Snail,Slugを組み込んだアデノウイルスをマウス顎下腺の器官培養で顎下腺原基にウイルスを感染させると、導入遺伝子は主に唾液腺上皮細胞に強く発現され、顎下腺の発達、分枝発達が促進された。その発達促進は感染ウイルス量MOI依存的であった。以上より、マウス顎下腺発達において、Snail family遺伝子は分枝発達をに関与していることが明らかとなった。そのSnailfamily遺伝子で制御される遺伝子発現については現在も検索中である。
網膜変性疾患の分子生物学的並びに電気生理学的研究

本年度も従来に引き続いて網膜色素変性症の患者の遺伝子解析を行った。特にX連鎖性網膜色素変性症の患者の女性例においてはわれわれが従来興味を持って検索してきたRPGR遺伝子、exon ORF15領域にc.2563G>T(ORF15+810G>T)(p.E855X)とc.2893G>T(ORF15+1140G>T)(p.E965X)の複合ヘテロ変異を持つ症例があることを見出した。この患者ではまだ詳細な機能解析は行っていないが女性であるにもかかわらず男性患者と同じように早期から強度の変性がおきうることが予想される。今後家系内での機能解析を含めた研究が必要であり、計画を立てているところである。従来網膜色素変性症では視細胞、網膜色素上皮に変性の場があり、網膜内層である網膜神経節細胞や神経線維層には異常を来さないとされてきた。しかし最近の電気生理学的あるいは形態学的研究によって必ずしもそうではなく、網膜内層にも変化が及んでいることが報告されてきている。われわれは電気生理学的な方法のみならず、光干渉断層計(OCT)を使用して網膜内層の層別の形態を解析している。遺伝子情報と合わせて、どのような変異を持つ症例が内層の変性が大きいかを検討してきた。将来人工網膜刺激装置が実用化された時に網膜内層の機能が残っていないと視機能が得られないことが予想されるが、この研究によりその判別が可能になると予想される。また網膜変性症で網膜内層特に神経節細胞の機能を温存するための基礎実験を行い、ビタミンB12等で効果があるかを検討している。日本人網膜色素変性症(RP)家系でRPGRとRP2遺伝子の頻度および遺伝子型と表現型の関連を調査した。3家系は典型的X連鎖性RPであり、他の34家系は29例のmultiplexの家系と5例の弧発例であった。それらの患者では少なくとも家系内の1名は-3D以上の近視を有していた。RPGRとRP2遺伝子変異では4家系で異常を見いだした。典型的X連鎖性RP家系では一例ではRPGR遺伝子ORF15変異をもう一家系ではRP2変異を見いだした。他の34例のRPからは2例のORF15変異を見いだしたが両者は同じ変異g.ORF15+652-653delAGを有していた。これらのORF15変異は日本人で初めての報告であった。今回家系としてはX連鎖性と判断できなかった症例でも中等度から高度の近視を伴う症例ではX連鎖性変異が見いだされたため、このような症例では遺伝子解析を行うことにより原因遺伝子を見いだせる可能性が示唆された。(Mol Vis. 2006)(Adv Exp Med Biol. 2006)本年度も従来に引き続いて網膜色素変性症の患者の遺伝子解析を行った。日本人の失明原因として重要なものに網膜色素変性がある。その中でもX連鎖性網膜色素変性症は頻度は比較的少ないものの、若年発症で重症例が多いため社会的にも重要な疾患である。従来われわれはX連鎖性網膜色素変性症(XLRP)の原因遺伝子であるRPGR遺伝子に着目し解析を続けている。家族歴や症状からXLRPが疑われた互いに無関係の日本人26家系においてRPGR遺伝子を解析した。その結果日本人6家系においてエキソンORF15の変異を見出し、家系内において臨床所見と遺伝子変異が合致することを確認した。関東在住の日本人XLRP1家系の2人の男性患者において、大きな欠失が存在することを見出した。患者ではPCRによりエキソン1-11までが増幅されず、サザンブロッティングにおいてもシグナルが確認できなかった。エキソン12-19、ORF15では正常配列を確認した。

欠失範囲をさらに特定するために各種プライマーを用いてPCRを行った結果、欠失の開始点はエキソン1の開始点より59から122bp上流の部位に位置し、終了点はエキソン12の開始点より114から325bp上流に位置することが判明した。この部位はRPGR遺伝子のRCC1 homology domainの大部分を含んでいる。今回の結果はRPGRタンパクの機能において、RCC1 homology domainの重要性を示唆するものであった。この結果を原著として公表した。また常染色体性劣性遺伝の網膜変性症であるクリスタリン網膜症患者においてCYP4V2遺伝子の解析を行い、一症例において今までに報告がないIVS6-8del17bp/ins2bpを認めた。この結果この症例では本遺伝子のエキソン7が欠失しているものと考えられ、生成されるタンパク構造に変化を来すと考えられた。本症例も夜盲、両眼の眼底には後極を中心として黄白色斑が散在する典型的な症例であった。電気生理学的所見も含め、現在原著を投稿中である。日本人網膜色素変性症(RP)家系でRPGRとRP2遺伝子の頻度および遺伝子型と表現型の関連を調査した。3家系は典型的X連鎖性RPであり、他の34家系は29例のmultiplexの家系と5例の弧発例であった。それらの患者では少なくとも家系内の1名は-3D以上の近視を有していた。RPGRとRP2遺伝子変異では4家系で異常を見いだした。典型的X連鎖性RP家系では一例ではRPGR遺伝子ORF15変異をもう一家系ではRP2変異を見いだした。他の34例のRPからは2例のORF15変異を見いだしたが両者は同じ変異g.ORF15+652-653delAGを有していた。これらのORF15変異は日本人で初めての報告であった。今回家系としてはX連鎖性と判断できなかった症例でも中等度から高度の近視を伴う症例ではX連鎖性変異が見いだされたため、このような症例では遺伝子解析を行うことにより原因遺伝子を見いだせる可能性が示唆された。(Mol Vis.2006)(Adv Exp Med Biol.2006)
少年スポ-ツ活動の適正化に関する基礎的研究ー野球スポ-ツ少年団を例としてー

野球スポ-ツ少年団団員の形態(身長、体重等)や体力(握力、背筋力等)運動能力(50m走、時間往復走等)は山梨県下でも、全国交流大会に参加した団員でも全国平均値をほぼ1学年上回る結果であった。スポ-ツに対する態度はスポ-ツ少年団団員は非団員に比較して意志性、情緒性、身体性、社会性のいずれにおいても35点満点中23点高く、阻害性は逆に低く、スポ-ツに対して好意的な態度が形成されている状況が窺われた。また、スポ-ツの志向性は非団員では競技志向よりレクレ-ション志向が意識、行動の両面でも上回っているのに対し、少年団団員では意識、行動の両面で競技志向がレクレ-ション志向を上回っていた。日頃の活動量に関しては<準備運動、キャッチボ-ル、トスバッテイング、フリ-バッテイング、ベ-スランニング、整理運動等と言ったパタ-ン>の2.0時間の練習での消費エネルギ-は151kcal,歩数は6545歩、3.0時間の練習では220kcal,歩数9617歩といった具合いであった。尚、全国交流大会の試合においては14チ-ムの全選手の平均で、消費カロリ-は105kcal、全歩数は3581歩で、ポジション別では捕手、二塁手、遊撃手の運動量が大きかった。しかし、日頃の練習に比較するとその活動量は必ずしも大きいものではなかった。投手の1試合当りの投球数は106(S.D.=28)球で、球速は全ての投手で終盤には210km/hの低下で、握力、背筋力でも9.0%、18.0%の低下が見られた。投球フォ-ムも試合の後半にはステップ幅の狭い、明らかに疲労を感じさせるフォ-ムが確認された。発育、発達途上にある小学生という状況を考えた時,日頃の練習時間の軽減あるいは試合における選手交代等の措置等(とりわけ、投手)は少年スポ-ツ活動の適正化という点からきわめて大切なことで、この種の実験・測定の重要性が大いに指摘されるところである。
産学官連携に基づく地域プラットホームの形成とコーディネート活動の研究

[プラットホーム機能について]1.基本的には次のサブ機能が必要である。(1)機会提供機能、(2)プロジェクト育成機能、(3)事業開始支援機能。さらに、ケースによっては、(4)事業運営支援機能が必要である。(1)機会提供機能とは、プロジェクトの構想段階で相談に乗り、構想の方向付け、構想の充実に協力する機能であって、随時にしかも継続的であることが必要である。(2)プロジェクト育成機能とは、プロジェクト化を進め、核となる協力者を確保して企画力・実行力を高め、一般の協力者を得ていく機能である。(3)事業開始支援機能とは、プロジェクトの事務局機能と初期資源を確保し、事業のキーテクノロジー、キーサービス等の確立に協力し、実際にプロジエクトの立ち上げを支援する機能である。(4)事業運営支援機能とは、プロジェクトを軌道に乗せ、経営の安定化を図る機能である。2.公的機閧の「地域ブラットホーム」は、(3)の一部である初期資源の審査・付与機能に過ぎない。3.プラットホー厶機能は、その前提として地域リエゾン活動が行われ、産業創出・育成のための環境整備がなされている必要がある。これは関係者相互の信頼関係の確保という点で重要である。[コーディネート機能について]4.コーディネータの選考は不透明な点が多く、自治体あるいは同関連団体の内部人事の感が強い。5.高い実績を上げたケースは久留米・鳥栖地域、北海道札幌地区である。周囲の活動の評価も高い。6.上記以外の地域でのコーディネート活動の実績は低い。周囲の評価も低い。7.十分な活動実績を上げたコーディネータの活動は、単なるコーディネータの域を越えており、むしろ、「事業コンダクター」と表現するのが相応しい活動をしている。研究初年度である本年度では、地域における産業創出ソフトである(1)地域リエゾン機能、(2)産業創出プラットホーム機能、(3)コーディネート機能のうち特に(2)、(3)について、組織工学の立場から次の調査研究を行い、下に示すような成果を得た。[調査研究の内容]先行研究等により、対象として選ばれた調査地域について、訪問調査を行い、プラットホーム形成過程、推進組織、活動原則、コーディネータ選考プロセス、当該施策実行予算、活動実績、について実績データを収集した。この実績データを元に活動実態の作業モデルを構築し、次年度の本調査研究へと移行する準備を進めている段階である。[本年度の研究成果]研究初年度である本年度の研究成果の概要は次の通りである。1.産業創出プラットホーム機能およびコーディネート機能について、各地の実績データを収集した。2.同機能の形成が自生的になされたケースは、計画的になされたケースに比べ活動実績に大差がある。3.推進組織(あるいは支援組織)の大部分は自治体の外郭団体であり、民間の自生組織によるものは少ない。推進の効果については大部分のケースで十分とは言えない。4.コーディネータの選考は不透明な点が多く、自治体あるいは同関連団体の内部人事の感が強い。周囲の評価も低い。周囲の評価も低い。(1)産業創出プラットフォームの形成は、中央省庁の施策に基づきなされたケースが大部分である。これは大別して2系統あり、(1)経済産業省系の創出促進法に基づく「地域プラットフォーム」と

(2)中小企業庁系の「中小企業支援センター」とに分類される。(2)地域プラットフォームは、経済産業省が起業家育成(ビジネスインキュベーション)を第一義的な目的として、各都道府県に中核機能を1ヶ所設置にしており、これを関連支援機能が協力する形をとっている。これらにインキュベートマネジャーを配備し、コーディネート機能としている。(3)中小企業支援センターは、中小企業庁が中小企業の経営革新を第一義的な目的として、各地に3類型(全国8地方、全国各都道府県と政令市、各都道府県下数ヶ所)で設置したものである。これらにはプロジェクトマネジャー、サブプロジェクトマネジャーを配備し、コーディネート機能としている。(4)インキュベートマネジャーについてはインキュベートマネジャー育成プログラムを設けて養成につとめており、中小企業支援センターのプロジェクトマネジャーの中にはこれら履修して研鑚につとめるケースもある。(5)一般に地域の現場においては、起業家育成と経営革新とは同時に生起するケースが多く、インキュベートマネジャー(経済産業省系)もプロジェクトマネジャー(中小企業庁系)も結果的にはこれら両方の要請に応えるべく支援活動を行っている。(6)上記にもかかわらず、地域プラットフォーム(経済産業省系)と、中小企業支援センター(中小企業庁系)とが深く連携し合うケースはまだ稀である。(7)熊本県、宮城県、香川県等においては、(6)の両機関の連携がみられる珍しいケースである。(8)インキュベートマネジャーの任命は同育成プログラムを経ていることが必ずしも必要条件になっていないきらいがある。一方プロジェクトマネジャーの任命は過去の経歴と推薦によっている。(9)インキュベートマネジャー、プロジェクトマネジャーの能力には大善のあることが推測されるが、まだデータとして示せる段階にきていないのが実情のようで、これらの評価方法を確立し客観的に示せるようにすることが、今後の円滑な運営に不可欠である。(10)インキュベートマネジャー、プロジェクトマネジャーの活動内容は製菓の「コーディネート活動」と言うよりは、むしろ「事業コンダクト活動」とも言うべきレベルにあり、単なる接着剤的な仲介でなく、積極的に活動にオーガナイズし、指揮していくレベルにある。(11)インキュベートマネジャー、プロジェクトマネジャーの顧庸形態としては、単年度契約と支援活動実績に基づく報酬が最も妥当なシステムと推測される。
分野横断型アプローチによる非モデル糸状菌からの新規二次代謝産物の獲得

糸状菌(カビ・キノコ)由来の巨大二次代謝産物生合成遺伝子を再構築し、出芽酵母を用いて異種生産することに成功した。この中には、トリコスタチンAの処理によって、活性化する生合成遺伝子も含まれている。さらに非モデル糸状菌の複数種において、分子遺伝学実験システムを構築し、生合成クラスターを負に制御する機構を不全化させることで、休眠経路を活性化し多数の天然物を獲得した。その中には、新規化合物も含まれている。本研究課題は、多様な糸状菌の不活性型二次代謝産物生合成遺伝子クラスターから合成される化合物を取得するための汎用的手法を整備することを目的としている。1.異種発現システムの構築:AspergillusnigerとAspergillus oryzaeを用いた誘導発現システムを構築した。A.nigerにおいてスクロース誘導による6-メチルサリチル酸の生産に成功した。同様にAspergillus oryzaeにおいても、でんぷん誘導による化合物生産システムを構築した。これによって、新規化合物を含む複数の天然物の誘導生産に成功した。上記に加えて、出芽酵母を用いた異種発現・物質生産システムも構築した。以上より、本研究課題遂行に必要となる異種発現システムを整備することができた。2.エピジェネティック阻害剤の効果:3種類のDNAメチル化およびピストン脱アセチル化阻害剤を加えた培地で、様々な糸状菌で試した。その結果、トリコスタチン添加の場合に多くの化合物の生産・生合成遺伝子の転写発現の活性化が確認できた。その中で、Chaetomium globosumにおいてトリコスタチン添加によって転写活性化するCHGG_10127のPKS遺伝子について、その全長ORFのcDNAを獲得した。これを酵母で発現させたところ、化合物の合成が確認できた。続いて、単離構造解析を行った。以上から、本研究課題の一連の研究計画が上手く機能することが明らかとなった。1.昨年度の異種発現システムの構築に加え、本年度は二次代謝産物生合成研究を指向したChaetomium globosumおよびBotrytis cinereaにおける分子遺伝学実験システムを構築した。それぞれ、高頻度遺伝子ターゲティングおよびマーカーリサイクルが可能な株を作成し、効率的な分子遺伝学実験が可能なモデル株とした。それら株を用いて、幾つかのエピジェネティック制御因子をコードする遺伝子を破壊したところ、多数の天然物の生合成が顕著に変動した。この結果から、特定のステージにおける形態形成不全化と二次代謝産物生合成の変動との強い相関が認められた。この発見を利用し、ランダム変異導入後の株の中から新しい休眠生合成遺伝子が活性化している変異株の効率的するスクリーニング法の提案に至った。2.上記研究の過程で、C. globosumにおいて特定二次代謝産物が本菌自身の生理機能および形態形成制御に大きく関与していることを発見した。一つ目として、Chaetogobosin類の生合成が有性胞子の形成に必須であることを発見した。また、aureonitolとchaetoviridin類が互いに転写発現レベルで負のフィードバック制御を行っていることを、遺伝学的・生理学的側面より明らかとした。申請時の計画書とは、実験手順が入れ替わった箇所がある。しかし、個々の実験は当初の予定を遥かに上回るペースで進行させることができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題に必要な実験システムは全て確立し、ノウハウも蓄積した。あとは、エピジェネティック阻害剤の誘導体化による最適条件を決めつつ、順次活性化した休眠型生合成遺伝子を異種発現させることによって、化合物を取得していくのみである。
医療福祉施設における震災時の初動体制に関する基礎的研究

医療福祉施設における震災時の初動体制についてアンケート調査とヒアリング調査から考察した。病院については「地震時の初動体制」と「緊急地震速報の利活用」をテーマとし、また高齢者福祉施設については、「防災体制」と「高齢者の地震動による影響」いう4つのテーマで、それぞれの「課題の検討」、「その分析」、「応用研究」を行った。病院と高齢者福祉施設はいずれも地震、特に津波対策が進んでおらず、事業継続計画の立案も極めて低い。高齢者福祉施設の夜間時の避難対策には問題が多いことなどが明らかとなった。研究は医療施設の「防災体制」、「緊急地震速報の利活用」、「地震動による人への影響」という3つのテーマで構成されていて、それぞれの「課題の検討」、「その分析」、「応用研究」を行うものとした。1.東日本大震災における被害情報については、病院での対応と諸課題を、文献、ヒアリング、アンケートなどにより調査したが、アンケート調査は、東北地方の岩手・宮城・福島の3県、計202施設を調査した結果、回収率は26.7%で、300床未満の病院が7割強を占め、災害拠点病院に指定されている施設は23%、最大震度は5割弱6強で、90%の施設で何らかの被害がみられた。また、東北地方以外にも、全国の約3,500の病院を対象にして災害対策実態を調査し、施設の概要とともに、どのような災害を対象とした防災計画、防災訓練、初動体制をとっているかを郵送法によるアンケート調査を実施した。2.病院での緊急地震速報の利用状況や利用上の課題については、病院の初動体制調査と同様に、アンケートにより全国の約3,500の病院を対象に調査を実施した。3.地震動体験実験は本学の耐震実験センターにて、阪神大震災の観測波による高層住宅の10階を想定した地震波を入力し、若年者20名、高齢者20名を対象に、生理的変化として血圧、脈拍、唾液アミラーゼなどの生理変化を測定、また心理的には、POMS、エゴグラムの心理テストを、意識調査としては揺れに対する官能検査を実施した。研究は、病院の「地震時の初動体制」、「緊急地震速報の利活用」と、高齢者福祉施設の「防災体制」及び、高齢者の「地震動による影響」いう4つのテーマを持ち、それぞれの「課題の検討」、「その分析」、「応用研究」を行った。1、東日本大震災における病院の被害状況、災害対応と諸課題については、文献、ヒアリング、アンケートなどにより調査・分析した。アンケート調査は、東北地方の岩手・宮城・福島の3県の202施設を始めとして、東北地方以外の全国約3,500の病院を対象にして662施設から回答を得て、防災計画・防災訓練・初動体制について把握した。2、病院での緊急地震速報の利用状況については、アンケートにより全国の約3,800の病院を対象に調査を実施し、665施設から回答を得た。その結果、高度利用の緊急地震速報(予報)の導入率が極めて低いことや、導入上の問題点を明らかにした。3、高齢者福祉施設については、全国の約1,100の特別養護老人ホームを対象にアンケート調査を実施した。これと並行して、施設でのヒアリング調査、津波避難訓練の調査、要支援者の搬送方法についての実験等を実施した。4、地震動体験実験は、本学の耐震実験センターにて、阪神大震災の観測波に基づいて高層住宅の10階を想定した地震波を入力し、被験者による地震動体験を行った。平成25年度の被験者は若年者20名、高齢者20名を、平成26年度は高齢者60名を対象に実験を行い、生理的変化として血圧、脈拍、唾液アミラーゼなどの生理変化を測定、心理的には、POMS、エゴグラムの心理テストを、意識調査としては地震動に対する官能検査を実施した。26年度の薄暗闇の状況での実験は昼間を想定したものより恐怖感を高めることになり、また明確な性差が確認された。研究は、病院の「地震時の初動体制」、「緊急地震速報の利活用」と、高齢者福祉施設の「防災体制」及び、高齢者の「地震動による影響」という4つのテーマを持ち、それぞれの「課題の検討」、「その分析」、「応用研究」を行った。アンケート調査は、東北地方の岩手・宮城・福島の3県の202施設を始めとして、東北地方以外の全国3,474病院を対象にして645施設から回答を得て、防災計画・防災訓練・初動体制について把握した。

平成25年度の被験者は若年者と高齢者40名を、平成26年度は60名、平成27年度は70名を対象に実験を行い、生理的変化として血圧、脈拍、唾液アミラーゼなどの生理変化を測定、心理的には、POMS、エゴグラムの心理テストを、意識調査としては揺れに対する官能検査を実施した。27年度の薄暗闇の状況での実験は背臥位姿勢とし、椅子坐姿勢と比較し、年齢差と性差の特徴が確認された。医療福祉施設における震災時の初動体制についてアンケート調査とヒアリング調査から考察した。病院については「地震時の初動体制」と「緊急地震速報の利活用」をテーマとし、また高齢者福祉施設については、「防災体制」と「高齢者の地震動による影響」いう4つのテーマで、それぞれの「課題の検討」、「その分析」、「応用研究」を行った。病院と高齢者福祉施設はいずれも地震、特に津波対策が進んでおらず、事業継続計画の立案も極めて低い。高齢者福祉施設の夜間時の避難対策には問題が多いことなどが明らかとなった。病院に対するアンケート調査は、被災地の東北地方と被災していない地方の施設を比較出来るように全国調査を実施し、被害状況・準備状況調査、及び緊急地震速報利用調査ともほぼ終了した。今年後はより詳細な分析を行う。病院へのヒアリング調査はこれまで愛知県下で4施設と、海外でも行ったが今年度も継続して実施していく。高齢者福祉施設は、特別養護老人ホームや認知症グループホームなどを研究対象としている。アンケート調査は、災害時の初動体制に関するもので、東日本大震災で被災した地方と、南海トラフ大地震の到来が予測されている太平洋沿岸の主たる地域の調査を行った。今後はさらに全国に広げ、残りの地方の調査を予定している。また、地震動体験実験については、若年者についての実験はほぼ終了した。今後は高齢者を対象とし、災害発生時間帯を薄暗闇時にしたり、椅子坐から背臥位姿勢にするなどの実験条件を変化させて考察を行う。要支援者の緊急搬送方法の検討も、自治体や福祉施設関係者と協働して取り組んでいるが、さらに詳細なデータを収集し、新たな搬送方法を提案したい。工学3年目は、これまでにできなかった調査・追加実験を実施する。1、フィールド調査は、「現況の安全対策」と「安全対策のあるべき論」の2点について、病院や高齢者福祉施設の運営者とともに職員に対しても、災害に対する意識や知識、行動の判断基準等を調査、職員や入所者に対する防災教育や防災訓練の向上方法を検討する。2、高齢者福祉施設については、津波での逃げ遅れの教訓を踏まえて、要支援者に対する緊急搬送方法について、福祉、医療、防災、消防等の関係者と連携して、新たな搬送方法について考察を行う。3、地震動体験実験は、高齢者に絞って、主に性差による特性を明らかにする。そのため、実験環境を恐怖感が増幅される薄暗闇とし、これまで行ってきた椅子坐姿勢から、背臥位姿勢の状況での実験を行い、地震動体験姿勢による違いについても検討する。また、性格による地震動に対する反応や行動パターンの違いを明らかにして、初動体制立案の知見を得る。病院に対するアンケート調査は、全国調査を実施し、被害調査及び緊急地震速報調査ともほぼ終了した。今後はアンケートを理解するために追加のヒアリング調査を行う。福祉施設に対する初動体制や緊急地震速報に関する調査は今年度以降に行う予定である。また、地震動体験実験については若年者・高齢者ともほぼ半分程度が終了しているが、今後は特に高齢者の女性被験者を増やす必要がある。アンケート発送地域を切りの良いところで終えたため、発送料の端数の35,484円が残った。2年目は、1年目にできなかった追加実験・調査を実施する。
大規模MMICのためのマイクロ波基本回路要素の集中定数回路化に関する研究

1.90°および180°ハイブリッド(1)不変量と等価アドミタンス(インピーダンス)法を用いた統一的設計法を示し,実際に広帯域回路を設計した.(2)不平衡LC回路およびLC対称格子回路を用いて構成した場合の周波数特性を解析した.その結果,後者の方が広帯域特性を有し,90°ハイブリッドは約2倍の帯域幅となり,180°ハイブリッドでは比帯域3.2の広帯域特性が実現できることが分かった.また,導体損が及ぼす特性劣化と損失を低減できる回路構成を検討した.(3)位相反転回路を利用した広帯域180°ハイブリッドを新たに提案した.また,導体損の効果も検討した.(4)位相反転回路とシャント容量を利用した超広帯域半集中定数回路型180°ハイブリッドを新たに提案した.(5)これらの回路をGaAs基板上にパターン設計し(MMIC構造),高周波電磁界シミュレータ(Sonnet)で模擬実験を行うことにより具体的な回路構成法を明らかにした.(6)広帯域90°ハイブリッドをチップコンデンサと微小線路インダクターで試作し,設計法の妥当性を確認した.2.8ポートハイブリッド(1)4個の90°ハイブリッドを組み合わせた種々の構成法を検討し,特に,帯域が広くなる2通りの形式を明らかにした.(2)LCπ型回路で基本回路を持続することにより動作帯域が改善されることも示した.3.ウイルキンソン型電力分配器(1)集中定数回路化した回路の周波数特性を明らかにした.(2)高周波電磁界シミュレータで模擬実験を行うことにより具体的な回路構成を明らかにした.4.今後の研究展開上記で得られた基本回路要素を利用して,N方向ウイルキンソン電力分配器/超多ポート電力分配器の構成法について引き続き解明を試みると共に,その回路特性の改善(低損失,広帯域化)について検討する.1.90°および180°ハイブリッド(1)不変量と等価アドミタンス(インピーダンス)法を用いた統一的設計法を示し,実際に広帯域回路を設計した.(2)不平衡LC回路およびLC対称格子回路を用いて構成した場合の周波数特性を解析した.その結果,後者の方が広帯域特性を有し,90°ハイブリッドは約2倍の帯域幅となり,180°ハイブリッドでは比帯域3.2の広帯域特性が実現できることが分かった.また,導体損が及ぼす特性劣化と損失を低減できる回路構成を検討した.(3)位相反転回路を利用した広帯域180°ハイブリッドを新たに提案した.また,導体損の効果も検討した.(4)位相反転回路とシャント容量を利用した超広帯域半集中定数回路型180°ハイブリッドを新たに提案した.(5)これらの回路をGaAs基板上にパターン設計し(MMIC構造),高周波電磁界シミュレータ(Sonnet)で模擬実験を行うことにより具体的な回路構成法を明らかにした.(6)広帯域90°ハイブリッドをチップコンデンサと微小線路インダクターで試作し,設計法の妥当性を確認した.2.8ポートハイブリッド(1)4個の90°ハイブリッドを組み合わせた種々の構成法を検討し,特に,帯域が広くなる2通りの形式を明らかにした.(2)LCπ型回路で基本回路を持続することにより動作帯域が改善されることも示した.3.ウイルキンソン型電力分配器(1)集中定数回路化した回路の周波数特性を明らかにした.(2)高周波電磁界シミュレータで模擬実験を行うことにより具体的な回路構成を明らかにした.4.今後の研究展開上記で得られた基本回路要素を利用して,N方向ウイルキンソン電力分配器/超多ポート電力分配器の構成法について引き続き解明を試みると共に,その回路特性の改善(低損失,広帯域化)について検討する.1. 90゚ハイブリッド回路(不変量が周波数に対して一定)の広帯域整合回路を等価アドミタンス法を用いて設計した。回路損失を考慮した場合の回路特性の劣化と損失項を含めた回路の最適設計を現在実行している。2.キャパシター(C)とインダクター(L)で構成された対称格子回路を利用すれば、90゚および180゚ハイブリッド回路共にその不変量が一定となり、周波数特性も平坦となることを見い出したので、両回路の設計と周波数特性の解析を行い、以下のことを明らかにした。(1) 90゚ハイブリッド回路については、従来の不平衡集中定数回路型に比べて、約2倍の帯域幅が実現できる。(2) 180゚ハイブリッド回路については、位相反転型ハイブリッド構成が可能となり、リターンロス20dBでの比帯域が約2.4の回路を実現できる。さらに、LとCの値を最適化すれば、この値は3.2まで拡大できる。3. (1)上記1.で設計した広帯域整合90゚ハイブリッド回路をチップコンデンサと微少線路インダクターで試作し、実験によりその設計法の妥当性を確認した。(2)高周波回路シミュレータ(Sonnet)を用いてGaAs基板上にパターン設計した90゚ハイブリッド回路(MMIC回路構造)に対する模擬実験を行い、導体損の影響などを明らかにした。4. 4個の90゚ハイブリッド回路を組み合わせて8ポートハイブリッド回路が構成できることを示し、特に、帯域が広くなる2通りの形式を明らかにした。さらに、π型集中定数回路で基本回路を接続することにより動作帯域が改善されることも示した。1.90°および180°ハイブリッド(1)不変量と等価アドミタンス(インピーダンス)

法を用いた統一的設計法を示し、実際に広帯域回路を設計した。(2)不平衡LC回路およびLC対称格子回路を用いて構成した場合の周波数特性を解析した。その結果、後者の方が広帯域特性を有し、90°ハイブリッドは約2倍の帯域幅となり、180°ハイブリッドでは比帯域3.2の広帯域特性が実現できることが分かった。また、導体損が及ぼす特性劣化と損失を低減できる回路構成を検討した。(3)位相反転回路を利用した広帯域180°ハイブリッドを新たに提案した。また、導体損の効果も検討した。(4)位相反転回路とシャント容量を利用した超広帯域半集中定数回路型180°ハイブリッドを新たに提案した。(5)これらの回路をGaAs基板上にパターン設計し(MMIC構造)、高周波電磁界シミュレータ(Sonnet)で模擬実験を行うことにより具体的な回路構成法を明らかにした。(6)広帯域90°ハイブリッドをチップコンデンサと微少線路インダクターで試作し、設計法の妥当性を確認した。2.8ポートハイブリッド(1)4個の90°ハイブリッドを組み合わせた種々の構成法を検討し、特に、帯域が広くなる2通りの形式を明らかにした。(2)LCπ型回路で基本回路を接続することにより動作帯域が改善されることも示した。3.ウイルキンソン型電力分配器(1)集中定数回路化した回路の周波数特性を明らかにした。(2)高周波電磁界シミュレータで模擬実験を行うことにより具体的な回路構成を明らかにした。4.今後の研究展開上記で得られた基本回路要素を利用して、N方向ウイルキンソン電力分配器/超多ポート電力分配器の構成法について引き続き解明を試みるとともに、その回路特性の改善(低損失、広帯域化)について検討する。
逆位相領域境界(APDB)を有するTi_3Al単結晶の変形機構解明と力学特性の改善

軽量耐熱材料として期待されるTi_3Alの力学特性改善策として、逆位相領域境界(APDB)の導入による転位運動の制御に着目し、一連の研究を行った。平成12年度の研究では、化学量論組成のTi_3Al単結晶中に、サイズの異なる(10mm500mmの逆位相領域(APD)を導入し、その力学特性に及ぼす影響を調べた。その結果、Ti_3AIの変形応力並びに転位の運動形態はAPDサイズに強く依存し、しかもその依存性が、活動するすべり系によって全く異なることを見いだした。このことより、APDのサイズ、形態、そしてその安定性を制御することが、結晶塑性異方性を軽減し、Ti_3Al多結晶体の力学特性改善の鍵となることを明らかにした。平成13年度は、この発見に基づき、APDBのサイズ、形態、安定性の制御の指針を得ることを目的として、APDの成長挙動に及ぼす組成の影響を調べた。特にAPDの成長速度はAI濃度に強く依存し、Ti-23at.%AlとTi-25at.%Alとでは、Al濃度がわずか2at.%異なるだけであるにも関わらず、Ti-23at. %Al中のAPDの成長速度はTi-25at.%Al中の30%も小さな値をとった。また、高Al濃度のTi-33at.%AlにおけるAPDの成長速度は、Ti-25at.%Al中よりも6倍も大きくなることが見い出された。さらに、Ti-33at.%Al中においてのみ(0001)面に沿ったファセット上のAPDBも観察された。これらの結果より、AI濃度の選択と適正な熱処理によりAPDBを制御し力学特性を制御できることが明らかとなった。また同時に、このような強いAl濃度依存性は、拡散データからでは全く予想されないことであることから、APDの安定性および形態を制御する上で、APBエネルギーの評価が重要であることも示された。Ti-Al系軽量耐熱合金の主要な構成相であるTi_3Alの力学特性改善策として、逆位相領域境界(APDB)の導入に注目し、APDB分布の変化に伴う力学特性の変化について、化学量論組成のTi_3Al単結晶を用いて調べた。APDB密度の変化に伴う、柱面すべり系と底面すべり系の臨界分解剪断応力(CRSS)の変化を調べた結果、いずれのCRSSもAPDB密度約40μm^<-1>において最大の値を示した。各すべり系のCRSSの最大値は350MPaと250MPaと、APDBが存在しない場合の、それぞれ約5倍と1.4倍もの高いであり、APDBの導入により一層高い降伏強度が得られることが示された。さらに、すべり系同士ののCRSSの差が軽減されたことから、APDB分布を制御することにより塑性異方性を軽減し、多結晶体の延性を改善できることが示唆された。変形後の転位組織を観察した結果、APDB密度に依存して転位の運動様式は大きく異なり、その変化はCRSSの変化と対応して、柱面すべり系において特に顕著であった。APDB密度が高くCRSSが300MPa以上となる場合、超格子部分転位が単独で運動するのに対し、APDB密度が低くCRSSが300MPa以上となる場合、超格子部分転位が対を組んで、APDBを迂回して運動していた。このことから、APDBが超格子部分転位対としての転位のグループ運動を抑制することが、変形応力を高めていることが示された。また、10%以上の大きな塑性変形を与えた場合、APDBの面積が増大しないように、すべり変形が均一起こっていたことから、APDBの導入が均一変形の促進にもつながることが示唆された。さらに、種々の焼鈍温度でのAPDB分布の時間変化を調べた結果、APDBの安定性は拡散係数のデータから予想されるよりも低いことが明らかとなり、その安定性の向上が今後の課題として浮かび上がった。

これらの結果より、AI濃度の選択と適正な熱処理によりAPDBを制御し力学特性を制御できることが明らかとなった。また同時に、このような強いAl濃度依存性は、拡散データからでは全く予想されないことであることから、APDの安定性および形態を制御する上で、APBエネルギーの評価が重要であることも示された。
大豆β-コングリシニン主要サブユニットのアレルゲン性に対する消化・吸収性の関与

大豆に含まれるタンパク質のうち、アレルギー患者血清と反応する主要なものの一つにβ-コングリシニンのα-サブユニットがある。β-コングリシニンは一次構造の非常に類似した主要な3つのサブユニット(α、α'、β)から構成されているが、これらのうちα-サブユニットが特に強いアレルゲン性を示す。そのような差異をもたらす要因の一つとして消化・吸収性の違いが考えられる。本年度は、各サブユニットの消化管粘膜透過能について検討した。実験系として、ヒト結腸癌由来の培養細胞で小腸での消化・吸収を研究する上で広く利用されているCaco-2細胞を選択透過性フィルター上に培養したものを用いた。脱脂大豆より精製したβ-コングリシニンの3つのサブユニットの水溶液を細胞層の粘膜側(小腸管腔側)に与え、3時間インキュベートした後、SDS-PAGEにて細胞層透過液中のタンパク質を検出したが、各サブユニットと考えられるタンパク質はあってもごく微量であった。そこで昨年度に作製したモノクローナル抗体を用いてウェスタンブロットによる検出を試みたところ、α-およびα'-サブユニットが検出され、β-サブユニットに比べて細胞層を透過しやすいことが示唆された。これらの分子が細胞層の透過性に与える影響を経上皮電気抵抗(TEER)を指標に測定したところ、α-およびα'-サブユニットはインキュベート初期にTEERを低下させる傾向が見られた。すなわち、これら2種のサブユニットはβ-サブユニットに比べて小腸粘膜透過性が若干ではあるが高いことが示唆された。昨年度行った消化抵抗性に関する実験では、β-サブユニットが最も消化されにくかったが他のサブユニットにおいても比較的抵抗性の高い中間産物が見られており、以上のような消化・吸収性の違いが複合的に作用して、アレルゲン性の差異を形成していると考えられる。そこで、その差異をもたらす要因の一つとして消化・吸収性の違いについて検討した。研究を進めていく上で、各サブユニットの挙動の追跡等のためには高感度な検出法を確立することが望ましい。そこで、脱脂大豆よりβ-コングリシニンの3つのサブユニットを粗精製し、これらを免疫源としてマウスモノクローナル抗体の作製を試みた。その結果、いくつかの陽性クローンが得られた。しかしながら、これらの抗体では非特異的な吸着や、2つ以上のサブユニットを同時に認識するなど、いずれかのサブユニットに特異的なものは得られなかった。次いで、精製したサブユニットおよびこれらを含む粗7Sグロブリン画分について、胃内消化酵素であるペプシン、膵酵素であるパンクレアチンによる分解への抵抗性に差異があるかどうかin vitro系で検討した。7S画分をペプシン消化すると、β-サブユニットが強い消化抵抗性を示した。一方パンクレアチン消化では全てのサブユニットがほぼ同程度の消化性を示した。すなわち、胃、小腸と連続して消化が進むといずれのサブユニットもペプチドフラグメントヘ分解されると考えられる。さらに、α-サブユニット単独で消化を行うと、いずれの消化酵素においても一過性にいくつかの25K程度の消化断片が蓄積した。今後、消化の中間産物の抗原性や、サブユニットの小腸粘膜通過能を検討し、各サブユニットの性質の違いを明らかにしていく。
VRを活用した総合的な美術の授業モデルの開発

美術科では「表現」と「鑑賞」を相互に連携させること、また「対話的な学び」の促進、さらにはICTの効果的な活用法の検討が求められている。そこで本研究はICT、特にVR(Virtual Reality)を活用した、「表現」「鑑賞」両領域を連携させた総合的な美術科の授業モデルの開発を目的とする。そのために、本研究では特に中等教育を対象として「総合的な美術科教育に関する調査研究」「各領域でのVR活用法とその効果の検討」「総合的な美術におけるVR活用法の検討」を行う。
大腸癌特異的な転移制御分子を標的とした新しいミサイル療法の開発

進行大腸癌に対する抗がん治療は近年,目覚ましい進歩を遂げているが,未だ生存期間中央値は25-30ヶ月であり十分とは言い難い.その原因として,大腸癌が肝・腹膜・肺などへの遠隔転移を来しやすい形質を持っている事が挙げられる.最近同定されたMACC1 (metastasis-associated in colon cancer-1)は,大腸癌の転移形質を規定するMET遺伝子の転写因子である。そこで,本研究では,申請者らが独自に開発したsiRNAをリポゾームに封入する技術を用いて(Nat Biotech 2008),更にリポゾームに大腸癌指向性を持たせた上でMACC1のsiRNAを封入し,MACC1を抑制する事で大腸癌の転移性を喪失させ抗がん治療の効果を高めることを計画した.本年度は,大腸癌指向性を持たせたリポゾームの開発をおこなった.in vitroならびにin vivoでの大腸癌特異的送達性を蛍光色素を封入した大腸癌細胞指向性リポゾームに内包化し投与実験を行ったところ,両条件下において,大腸がん細胞株への特異的な集積効果を認めた更に,MACC1に対するsiRNAを作製し,種々の大腸癌細胞におけるMACC1発現抑制効果を検証し,特異性ならびに効果的なノックダウン効果を持つsiRNAを抽出し,浸潤能などの抑制効果を検証している。さらに,今後はこのsiRNAを封入したリポゾームを作製し,in vivoでの転移抑制効果を検討する予定である進行大腸癌に対する抗がん治療は近年,目覚ましい進歩を遂げているが,未だ生存期間中央値は25-30ヶ月であり十分とは言い難い.その原因として,大腸癌が肝・腹膜・肺などへの遠隔転移を来しやすい形質を持っている事が挙げられる.最近同定されたMACC1 (metastasis-associated in colon cancer-1)は,大腸癌の転移形質を規定するMET遺伝子の転写因子である。さらに,今後はこのsiRNAを封入したリポゾームを作製し,in vivoでの転移抑制効果を検討する予定である
分子レベル同位体比精密分析による生態系解析手法の開発

本研究では、炭素・窒素同位体比に加え、生態系解析に用いることのできる分子レベルの同位体分析について検討した。河川食物網は、陸域由来のリターと水域由来の付着藻類の両者を一次生産者とするが、一般的な河川生態食物網について、グルタミン酸とフェニルアラニンの窒素同位体比を用いた混合モデルを立てることで、食物網構造の推定を行えることを明らかにした。炭素・窒素同位体比に加え、陸域と海域起源資源を分ける指標としてのイオウ同位体比、水循環を反映した物質の起源推定に有効な有機物の酸素同位体比、炭素の資源由来を反映する放射性炭素14値を活用した生態系解析手法の有効性を検証した。琵琶湖流入河川で採集した水生昆虫や魚類、および、これらの餌資源のアミノ酸窒素安定同位体比を測定した。その結果、河川食物網の一次生産者と一次消費者は、グルタミン酸とフェニルアラニンの窒素同位体比を用いることで栄養段階を推定できることが分かった。一方、肉食性の水生昆虫や魚類の栄養段階は、単一の餌資源を仮定すると、食性からの予測値よりも低く推定された。しかし、河川生態系は内部生産(藻類生産)と外部生産(陸上リター)由来の食物連鎖が混合している系である。そこで、陸域・水域資源に由来する食物連鎖の両方を考慮し、これらの高次捕食者たちの栄養段階を計算したところ、既存の食性からの予測値に近くなった。本研究から、一般的な河川生態系の食物網解析においては、餌資源の混合効果が重要であることが明らかとなり、複数の食物連鎖が食物網を構成する複雑系の解析に対して、アミノ酸窒素安定同位体比が有効な指標となることが示唆された。また、高次捕食者の栄養段階は、その食物網構造の変化を示す指標として有効であると考えられる。本研究では、琵琶湖の高次捕食者であるハスの栄養段階について、アミノ酸窒素安定同位体比およびバルク窒素安定同位体比それぞれに基づいて栄養段階を計算したところ、両者はほぼ一致した。このことは、食物網構造の長期的な変遷を明らかにする上で、アミノ酸窒素安定同位体比が有効なツールとなることを示している。ただし、栄養起源の混合が想定される場合には、過去のベースラインとなる栄養起源を適切に選ぶ必要がある。ネットワークアンフォールディングの手法に基づいて食物網を食物連鎖系に変換する方法を提案し、そこから3つの食物網複雑性指標が得られること、さらにBenguela湾の食物網データに基づく数値計算とモデル選択を利用することで生態系機能と食物網複雑性指標の間に一定の関係が得られることを示した。本年度は、魚類の成長に伴う栄養段階の変化、および環境条件の異なる地点間で栄養段階の差異がみられるかを検証するため、仙台湾に生息するヒラメならびにイシガレイを分析した。アミノ酸窒素同位体比による推定栄養段階は、ヒラメ、イシガレイいずれにおいても成長に伴い上昇しており、胃内容物調査等から推定する栄養段階の変化とも傾向は一致した。また、浅場にいる個体は、沖合にいる個体のそれに比べて低い傾向にあることがわかった。この結果は、浅場にとどまり続ける成魚がいる可能性を示唆している。また、北海道の東部地域と南部地域を対象に、ヒグマの骨と食物資源の試料に関して炭素・窒素・イオウの安定同位体分析を行った。ヒグマ骨試料を、北海道開発開始以前(Period 1: 1920年以前)、開発の初期段階(Period 2: 1931-1942年)、開発完了後(Period 3: 1996年以降)の3つの時代区分に分け、それぞれの時代のヒグマの食性を比較した。その結果、道東地域ではサケの利用割合が19%から8%まで減少し、陸上動物の利用が64%から8%にまで減少していた。また、道南地域では陸上動物の利用割合が56%から5%まで減少していた。窒素同位体比値の時間的変化から、この大規模な食性の変化は、概ねここ200年の間に急激に進行したことが示された。ヒグマの食性は時代経過に伴って肉食傾向から草食傾向に大きく変化していたことが明らかになった。また、種間関係によって互いの個体群動態に影響を及ぼすような群集動態について、群集構造と個体群動態の間の関係を理論的に研究した。これらの研究から、食物網に代表されるような群集ネットワークが自然において満たしているべき条件が予測された。また、より高次の生物学的レベル(生態系)における効率を評価する理論的手法を検討し、これを実証データに適用することを試みた。河川における放射性炭素14の天然存在比(Δ14C)の動態を、溶存有機態画分(DOC)、溶存無機態画分(DIC)、懸濁有機態画分(POC)と分けて分析・調査し、大気由来炭素、有機物分解由来炭素、母岩由来無機炭素の寄与について検討した。その結果、河川別の母岩の違いによってこれらの画分の寄与が異なることがわかった。カスミザクラの結実木から直接種子を採取し、同じ年においては種子の酸素安定同位体比の値が標高によって低くなるという関係を明らかにした。その関係を用いて、糞から取り出したカスミザクラ種子の酸素安定同位体比から親木の標高を求め、標高方向の種子散布距離を求めた。その結果、ツキノワグマは平均で307m、テンは平均で193m、標高の高い方に種子を散布していることが分かった。