hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
筋損傷後のアイシングや温熱負荷がその回復過程に及ぼす影響の比較検討

本研究は、筋損傷後のアイシング、温熱負荷およびそれらの組み合わせが、損傷後の筋再生にどのような影響を及ぼすのかについて、ラットヒラメ筋に筋損傷を誘発し検討した。その結果、アイシングおよびアイシングと温熱刺激の組み合わせは、筋損傷からの量的な回復には影響を与えないが、温熱刺激は筋量・筋タンパク質量の回復を促進し、さらには成熟骨格筋では観察されない発達型MHCの消失を早める可能性が示唆された。本研究の目的は、筋損傷後の処置として現在広く行われているアイシングに対し温熱負荷や体温よりもわずかに低い温度での処置が筋損傷後の再生を最も促進するかについて明らかにすることである。平成25年度は、8週齢のWistar系雄ラット164匹を用い、ブピバカイン(BPVC)により損傷のみを施した損傷群、損傷後20分間のアイシング処置を行なうIce群、損傷後32°Cの水浴を行なう32°C群、損傷後42°Cの温浴を行なう42 °C群、そして対照群に群分けし検討した。32°C群と42°C群には損傷後1日おきに、1回30分間の各刺激を14日後まで最大7回の処置を行なった。そして、損傷3日後、7日後、15日後、28日後にヒラメ筋を摘出し検討した。筋損傷後の体重、筋重量、相対筋重量には異なる温度刺激の影響は認められなかった。損傷後、MyogeninおよびMyoDは損傷後3日で、Follistatinは損傷後1週間までで高く、その後は時間の経過に伴い低い値であったのに対し、Myostatinは損傷後1週間までは低く、その後は回復に伴い高い値であった。しかしこのような変化に対し、損傷後の異なる温度刺激による反応の違いは認められなかった。同様にIL-6発現量、TGF-β発現量は損傷3日後にピークを示し、その後損傷7日後以降ではそれよりも低い値を示したが、各処置群の間には有意差は認められなかった。これに対し、回復4週では損傷群を除く全ての処置群で胎児型ミオシン重鎖(MHC)は検出されず、42°C群においては新生児型MHCとMHCIIbは検出されなかった。また、アイシングは筋衛星細胞の増殖や分化を遅延させたり、アイシングと冷却ストレスは膠原線維面積を増加させるのに対し、熱ストレスは膠原線維面積の増加を抑制する傾向にあった。以上のことより、単回のアイシング、または複数回の冷温刺激および温熱刺激は、筋損傷からの量的な回復には影響を与えないが、質的変化は温熱刺激により促進する可能性のあることが示唆された。本研究の目的は、筋損傷後の処置として現在広く行われているアイシングに対し温熱負荷や体温よりもわずかに低い温度での処置が、損傷後の筋再生にどのような影響を及ぼすかについて、これまで報告されている筋成長因子に加え最近注目されアポトーシス誘導因子を阻害したり筋サイズの調整に関与していると考えられているCold inducible RNA-binding protein 3 (RBM3)、筋衛星細胞、筋タンパク質量、筋線維横断面積などについて4週間にわたり比較検討し、筋損傷後の再生を最も促進する処置温度条件について明らかにすることである。平成24年度は、Wistar系雄ラットを用いRBM3発現が最も著しい温度ならびに対象とする筋種を決定することとした。得られた結果は、以下のとおりである。1.市販RBM3一次抗体の検討:ウェスタンブロット法を用い、RBM3検出可能な市販一次抗体3種について遅筋の代表であるヒラメ筋(SOL)と速筋の代表である足底筋(PLA)について検討した。当初検討した2社の抗体は、目的とするバンド以外と反応する交差反応のみで、既知分子量に位置するバンドを検出できなかった。しかし、残る1社については、交差反応を示すものの、既知分子量に相当するRBM3のバンドが検出された。2. 32°C1時間刺激での変化:刺激温度をこれまでの培養実験による先行研究と同じ32°Cに設定した。また刺激時間については前述の先行研究では6時間であったが、麻酔下で6時間は不可能と考え暫定的に1時間とした。その結果、刺激1週間後、SOLのRBM3発現量は増加する傾向がみられたが、PLAでは変化がみられなかった。また、免疫組織染色によるRBM3の発現局在について検討したところ、核で発現するとともに、32°C1時間の刺激によってSOLとPLA両筋でRBM3陽性核数は有意に増加した。本研究は、筋損傷後の処置として現在広く一般的に行われている受傷後数日間のアイシングとその後の温熱療法が筋再生に有効か否かを明らかにすることを目的とした。平成26年度は、8週齢のWistar系雄ラットを用い、対照群(Cont)、損傷群(BPVC)、損傷+アイシング群(Ice)、損傷+熱ストレス群(Heat)、損傷+アイシング+熱ストレス群(I+H)の5群に群分けした。Cont群を除く4群には、ブピバカインをヒラメ筋に筋注し、筋損傷を誘発した。

Ice群、I+H群には20分間のアイシングを損傷3日後まで毎日行った。Heat群には損傷2日後から、I+H群には損傷3日間のアイシングの後、最大14日後まで1日おきに42°Cの温浴を30分間行った。損傷3日、7日、15日、28日後にラットを屠殺し検討した。1)相対筋重量、CalcineurinおよびPGC-1α発現量は損傷によって減少し、回復に伴って増加したが、各処置群間に有意差は認められなかった。2)胎児型ミオシン重鎖分子種は、損傷7日後でBPVC群とHeat群がIce群より低値を示し、損傷28日後にIce群とI+H群で検出されたが、BPVC群とHeat群では検出されなかった。3)Heat群の活性型ならびに分化筋衛星細胞数は、損傷3日後において他の処置群よりも有意に高い値を示した。4)Akt/mTOR系シグナル、MyoD、Myogenin発現量、CD68面積は、損傷後早期に高値を示し、その後減少したが各処置群間に有意差は認められなかった。5)膠原線維面積は、回復に伴い有意に高い値を示したが、各処置群間に有意差は認められなかった。以上の結果より、筋損傷後の再生過程における異なる温度刺激は、量的変化に影響を及ぼさないが、アイシングやアイシングと温熱刺激の組み合わせは胎児型ミオシン分子種の消失を遅延させる可能性が示唆された。運動生化学当初の本研究の目的は、筋損傷後の処置としてアイシングや温熱刺激に加え、体温よりもわずかに低い温度(32°C)で発現しアポトーシス誘導因子を阻害したり筋サイズの調整に関与していると考えられているCold inducible RNA-binding protein 3 (RBM3)を加え、筋損傷後の回復を最も促進する処置温度条件について明らかにすることであった。しかしながら、損傷後の32°Cでの刺激では回復効果は認められず、損傷後の処置として適さないと考えられた。これに対し、今年度の実績として筋損傷後の処置として温熱刺激は量的な回復には影響を与えないものの、これまで報告されているアイシングでは増加する膠原線維面積を抑制することが確認された。これに加え、筋損傷後の温熱刺激はミオシン重鎖分子種の正常な分布への回復を早める可能性があることが推察され、新たな知見を得たものと考えられる。当初の年度予定では、水浴刺激温度を30°C、32°C、34°C、刺激時間を60分間に設定し、その後6時間、24時間、48時間、72時間でのRBM3発現の動態を検討することであった。しかしながら、ウェスタンブロット法によるRBM3タンパク質の検出条件の検討において、一次抗体と二次抗体の種類ならびに希釈倍率、バンドの検出方法が定まらなかった。特に一次抗体については3社の抗体について検討し、ようやく既知分子量に相当するRBM3のバンドを検出することができた。先行研究においてRBM3発現は、2週間の尾部懸垂によって萎縮したラットSOLにおいてRBM3が増加したことが報告されている。この点について、1週間の尾部懸垂を行い検討したところ、RBM3発現は対照群と比較して高い値を示す傾向にあった。また、32°C1時間の水浴刺激を加え1週間の尾部懸垂を施した群のRBM3発現は尾部懸垂群よりも高い値を示す傾向にあったが、有意な差は認められなかった。
魚類病原菌の感染・発症に係わる遺伝子群の解析

P.piscicidaのゲノムライブラリーをプラスミドpUC19およびコスミドベクターSuperCoslで作成し、約900クローンの両末端側から塩基配列を決定した。決定した塩基配列をDNAデータバンクに登録されている配列と比較したところ1,483個の遺伝子と相同性を示した。感染・発症等の病原性に関与すると考えられる遺伝子も多数見られ、毒素関連の遺伝子として13個、細胞表面の莢膜およびリポ多糖合成に関与する遺伝子が6個検出された。これらの遺伝子の中には、本菌の培養性状と一致しないものがあり、試験管内と宿主生体内で発現している遺伝子に違いがあることが示唆された。Enterococcus seriolicidaの病原性株であるKG株に特異的に反応する抗体を用いて5種類の遺伝子(食細胞抵抗性Mタンパク質、プロテアーゼ、葉酸合成酵素、トリガーファクガー、GlcVAc-6リン酸脱アセチル酵素)をクローン化し、それら遺伝子の構造解析を行った。これら5種類の遺伝子は病原性のKG-株に特異的に発現し、病原性の弱いKG+株において発現は認められなかった。これらの結果は病原性との関連を示唆した。特に、食細胞抵抗性のMタンパク質の存在は、本菌の病原性株が食細胞抵抗性であることと強い関係が示唆された。Edwardsiella tardaの溶血素の発現・活性化には、溶血素遺伝子のすぐ上流に存在する遺伝子の発現が必須であることが、単一遺伝子破壊クローンを作出することにより明かとなった。さらに、溶血素遺伝子破壊クローンの病原性は元株より低くなることが、ヒラメに対する感染実験により明かとなった。Vibrio anguillarumおよびV.parahaemolyticusより甲殻類の外骨格を形成するキチンの分解酵素キチナーゼ遺伝子をクローン化した。これらのキチナーゼ遺伝子は互いに相同な構造を有しており、同一起源より進化してきた遺伝子であると考えられた。Pasteurella piscicidaのゲノムライブラリーをコスミドおよびプラスミドベクターを用いて構築した。プラスミドベクターにより構築したライブラリーより、371クローンをランダムに選択し、583配列について塩基配列を決定した。決定した塩基配数は338,187bpであった。583配列のうち、459配列は既知の細菌遺伝子と相同性が見られたが、121配列は既知の遺伝子とは全く相同性が認められなかった。相同性が見られた配列の中には、リポポリサッカライド(LPS)合成遺伝子群、ホスホリパーゼ、赤血球凝集素、エンテロトキシン活性維持に必要なタンパク質等の病原性関連遺伝子と相同性のある遺伝子が確認できた。LPS合成遺伝子関与する遺伝子群をコードする1.5kbpのクローンには3遺伝子が存在し、これらはすべてLPS合成に関与する遺伝子であった。このことから、P.piscicidaにおいてもLPS合成に関与する遺伝子群はクラスターを形成しゲノム上にコードされていると考えられた。Enterococuusseriolicidaの病原性株特異的抗体を用いた免疫学的スクリーニングにより、病原性株特異的発現タンパク質の一部をコードする5種類の遺伝子をクローン化し構造解析を行った。これら5種類の遺伝子は病原性の高いとされるKG-株ではmRNAの発現が見られたが、病原性が低いとされるKG+株でのmRNAの発現は見られなかった。5種類のうち一つのクローンはマクロファージの貪食に対して抵抗性を示すStreptocuccusのMタンパク質と相同性が見られた。

Pasteurella piscicidaのゲノムを8塩基認識の制限酵素で消化し,パルスフィールド電気泳動を行いゲノムサイズを測定したところ,3.2-3.6Mbであることがわかった。次いで,ゲノムライブラリーをコスミドベクターSuperCos1で作成した。本菌のゲノムを6から7倍程度カバーすると考えれる500個のクローンを選び,両末端側から塩基配列を決定した。決定した塩基配列の長さを合計すると599,381bpで,1配列当たりの平均長は660bpであった。決定した塩基配列をDNAデーターバンクに登録されている配列と比較したところ,1,024個の遺伝子と相同性を示した。しかし,25配列は既知の配列とはまったく相同性を示さず,本菌に特有の配列であると考えられた。感染・発症等の病原性に関与すると考えられる遺伝子も多数見られた。毒素関連の遺伝子として10遺伝子,細胞表面のきょう膜,リポ多糖合成に関与する遺伝子が6遺伝子見られた。また,本菌は運動性を示さず,鞭毛や線毛を持たないとされているが,線毛合成に関与する遺伝子や鞭毛合成に関与する遺伝子クラスターが見られた。さらに,毒素遺伝子として溶血素遺伝子と相同性を示す遺伝子が見られたが、本菌は溶血素を産生しないことが知られている。今回のゲノム解析により,本菌は試験管内で培養したときには見られない性状を示す遺伝子をゲノム上に多数コードしていたことから,宿主内でこれらの遺伝子が発現し,発症あるいは感染に関与していることが考えられた。
レドックス活性オリゴピロールのキロプティカル特性と不斉触媒機能

本研究では酸化還元活性を有する不斉色素を開発し、円偏光に対する吸収特性を電位で制御できる新光機能材料への展開を可能とする基礎研究を行うことを目的としている。平成30年度ではヘキサピロールーα、ωージカルボアルデヒド、および、ヘキサピロールーα、ωージカルボアルドイミン金属錯体の立体化学、酸化還元、スペクトル特性に関する論文のまとめを行い、論文の執筆を行った。そのうち、弱い金属ー金属結合の可逆的生成により、分子不斉の変換が起こるという新しい知見を記載した論文はすでにChemistry _ A European Journalの2019年25巻22号のHot Paperに選定され。掲載された。一方、分子末端に不斉源を導入し、且つ、分子鎖中央には2、5ー位にOH基を有する1、4ーベンゼンスペーサーを持つヘキサピロールーα、ωージカルボアルドイミン金属錯体の特徴的な立体構造を決定することができた。この金属錯体ではスペーサー部分のOH基が金属に配位しているという点で、本研究課題で開発してきた従来のオリゴピロール金属錯体とは全く異なった構造を有していた。その可逆的酸化還元挙動をスペクトロエレクトロケミストリーで明らかにした。特に、CDスペクトルを用いたスペクトロエレクトロケミストリーにより、700nmから800nmに亘る長波長側での強いCDシグナルのON-OFFをプラスマイナス0.2V(銀ー硝酸銀参照電極)という穏やかな電位で実現することができた。この化合物の吸収スペクトルの波長、強度、酸化還元電位の位置については、本研究課題で開発した化合物の中で、最も優れた特性を持つことが分かった。本研究では可視部から近赤外部にかけての長波長領域で作動するキロプティカル分子スイッチの開発を目的として、長波長領域で強い吸収帯を有するヘリカルなπ電子系としての特徴を持つオリゴピロールヘリケートを開発することを目的としている。平成27年度は3,5-ジブロムピリジンと2-ボリルピロールとの鈴木カップリング反応を出発点として、目的のピリジンヘキサピロール-α,ω-ジイミンを合成し、その複核ニッケルヘリケートを得た。イミン部位として(S)-1-フェニルエチルアミン、(R)-1-シクロヘキシルエチルアミンを用いることにより、それぞれ95%,99%のジアステレオ選択性でらせん不斉を誘起することができた。オリゴピロール鎖の中央部にあるピリジン環をN-メチルピリジニウムに変換しても、らせん不斉の偏りは保持された。N-メチルピリジニウム環はテトラヒドロボレートアニオンにより還元されて1,2-ジヒドロピリジン骨格に変化し、酸化剤(DDQ)により元に戻ることが分かった。この酸化還元過程では615 nmと673 nmのCDシグナル強度が大きく変化し、その変化値はそれぞれ400および88 1/M 1/cmであった。このほかに、酸化還元活性部位としてジメトキシベンゼン、ジヒドロキシベンゼンを組み込んだオリゴピロールヘリケートを合成し、その立体構造について検討した結果、95%以上のらせん不斉の偏りを実現できた。平成27年度の研究ではレドックス活性を有するヘリケートの鍵化合物の合成に成功した。特に、N-メチルピリジニウム環を導入したヘリケートに関しては、らせん不斉を極めて高いジアステレオ選択性で一方に偏らせることができた。更に、その還元型と酸化型との間で極めて大きなCDシグナル変化を誘起することに成功し、5回の変換サイクルでもシグナルの変化幅に大きな変化がないことを明らかにした。可視部長波長領域で作動できるキロプティカル分子スイッチは殆ど報告されていないことから、この結果は特筆すべきものである。更に、酸化還元とは別に溶媒効果によっても大きなCDシグナル強度変化が引き起こされることを見出した。NMRスペクトル, CDスペクトル,計算化学を駆使してその原因を追求した結果、カチオン性のオリゴピロールのコンフォメーションがclosed型とopen型の間で平衡にあり、その平衡点が溶媒の極性によって大きく変化するためであることを突き止めた。メタノールやアセトニトリル中では完全にclosed型に偏り、弱いUV-vis吸収バンドと大きなCDシグナル強度を示すのに対し、クロロホルム中ではopen型として存在し、UV-vis吸収バンドの強度が倍増しCDシグナル強度が半減した。この溶媒効果によるキロプティカル特性のスイッチング現象は当初の計画では予期していなかったものであり、報告例も少ないので学術的に価値が高い。長いπ電子共役系を有する化合物は可視部から近赤外に至る長波長領域にHOMO-LUMO遷移に基づく強い光吸収帯を有するという点で特徴ある光機能物質としての展開が可能である。とりわけ、このようなπ電子共役系に一方向のらせんを誘起することができれば、強いキロプティカル特性が期待される。本研究では可視部長波長領域で作動するキロプティカル分子スイッチの開発を見据えて、オリゴピロールヘリケートの構造制御に関する知見を得て、そのスペクトル特性を明らかにする計画である。平成28年度は金属の種類とオリゴピロール部位の置換基がその立体構造とスペクトル特性に対してどのような効果を及ぼすのかという点について検討を行った。これまでの研究によりヘキサピロール-α,ω-ジイミンの複核パラジウム錯体ヘリケートは3種類のコンフォメーションをとりうるが、その立体制御はイミン部位のN-置換基により可能であり、それぞれのらせん方向はイミン部位の不斉中心によって制御できることを示してきた。

平成28年度の研究により、新たに合成した複核ニッケル錯体ヘリケートがパラジウムの場合に見られた典型的ならせん(クローズ型)とは異なるオープン型のコンフォメーションをとることを見出し、そのスペクトル特性を明らかにした。また、ヘキサピロール-α,ω-ジイミンのピロールβ位にアルキル置換基を導入すると、らせん反転の速度と熱力学が大きく変化することも明らかになった。この結果の一部は中国の研究者との国際共同研究により得たものであり、日本化学会第97春季年会にて連名で発表した。レドックス活性を有するN-メチルピリジニウム環を組み込んだオリゴピロール鎖のヘリケートに関しては、平成27年度の研究により、らせん不斉を極めて高いジアステレオ選択性で一方に偏らせることができると同時に、2電子還元再酸化サイクルと溶媒依存の2つの独立した方法を用いて大きなキロプティカル特性変化が起こることを見出した。この研究成果については平成28年度に投稿に必要なデータ収集と論文作成がほぼ終了し、最終のチェックを行っている。一方、ヘキサピロール鎖のヘリケートに関しては、従来の研究により、末端のイミン部位に(R)-1-シクロヘキシルエチルアミンに由来する不斉中心を有する誘導体について85%のジアステレオ選択性でのらせん方向制御ができていた。平成28年度ではピロールのβ位に新たにメチル基を導入することにより、多くの誘導体でジアステレオ選択性が向上し、100%のらせん方向制御が可能となった。また、複核ニッケル錯体のヘリケートではパラジウムの場合に見られた典型的ならせん(クローズ型)とは異なるコンフォメーション(オープン型)が優先することを明らかにした。特に、(S)-1-フェニルエチルアミンに由来する不斉中心を有する誘導体は溶液中で単一のオープン型(M,M,P)コンフォメーションをとることを各種スペクトルと計算化学を駆使して明らかにした。複核ニッケル錯体は複核パラジウム錯体に比べて1.5倍から2倍の分子吸光係数を有しているために、典型的ならせん構造ではなくても強いキロプティカル特性を示すことがわかった。これら複核錯体の1電子酸化還元に伴うUV-visおよびCDスペクトルの可逆的変化についても明らかにした。長いπ電子共役系を有する化合物は可視部から近赤外部に至る長波長領域に強い光吸収帯を有しており、光機能物質として重要である。特に、一方向らせんが誘起されたπ電子共役系はその光吸収帯に対応する波長領域での強いキロプティカル特性が期待され、円偏光に基づく新しい光機能材料として有用であるが、そのような例は極めて限られている。平成29年度では本研究の母体化合物であるヘキサピロール-α,ω-ジイミン金属錯体の可逆的酸化還元に伴うスペクトル変化についてスペクトロエレクトロケミストリーを用いる再検討を行い、その酸化体が10002000nmに及ぶ近赤外領域に強い吸収帯を持つことを明らかにした。それらのUV-NIRスペクトルとCDスペクトルは計算化学によるシミュレーションにより検証し、特徴ある一方向らせん構造に由来するエレクトロクロミズム物性を創出することができた。
偏微分方程式に応用のある解析接続の研究

本研究課題の発端は,熱方程式の解を積分変換の形に表現し,再生核を用いる積分変換の一般論の適用により全く新しい型のisometrical identityを得たことにあるが,本年度はこの熱方程式について2つの側面から研究を行なった。すなわち,1.熱方程式の解u(x,t)の時間による解析性を調べ,初期温度分布でおさえるいろいろな基本不等式を導びいた。ーこの論文は既に出版されることが確定している。2.従来,一次元熱方程式のみを研究していたが,本年は多次元半空間上の熱方程式の解の解析性を統一的に研究し,まとまりのある成果を得ることができた。現在,タイプで15ペ-ジの論文にまとめてあるが,しばらく検討して投稿したいと考えている。さらに,3.正軸上のC^∞関数が右半平面上のBergmanーSelberg空間に属する解析関数に解析接続されるための完全条件を確立した。ーこの論文は出版が確定している。現在まで熱方程式とシュレデンガ-方程式に関する解の解析性の研究が主になっているが,他のいろいろな偏微分方程式についても検討してゆきたいと考えている。さらに関数近似については,一般論が確立できたので具体的なものについて適用し,具体的で明確な形で成果を整えたいと思っている。
日本語版退院準備性尺度親用の開発

本研究の当初の目的は、療養中の子どもの親の退院準備性尺度(Readiness of Hospital Discharge Scale-Parent Form)の日本語版(以下、JRHDS-PF)を作成し標準化することであった。当時筆者は、博士後期課程にて沖縄県にある4つのNICUから退院する乳児の親約100名を対象にJRHDS-PFを退院前調査票に、日本語版Transition Questionnaire(以下、JTQ)を退院後調査票に含めた退院前から退院後1か月までの前向き調査の途上であった。結果、JRHDS-PFは原版よりも因子が一つ少ない4因子構造で信頼性が高く(Cronbach'α=.90)、構成概念妥当性と基準関連妥当性が証明された(2016年3月,学位論文)。一方、予測妥当性は確認できず、退院後調査の回収率が3割に低下したことが要因と推測された。よって平成28年度以降の2段階調査は小児病棟へ調査場所を拡大する計画から変更し、日本の複数地域のNICUの協力を得てデータ数を増やし、NICUから退院する乳児の親用退院準備性尺度の標準化を目指した。平成28(2016)年8月に国際新生児看護学会(バンクーバー)で本調査の一部を報告した際、TQの開発者から尺度改定の報告を受け急遽、2段階調査の前に改訂版TQを翻訳、表面妥当性を検討した(上原,前田,2018)。平成28(2016)年10月より日本の3地域にあるNICUで2段階調査を順次開始し、平成30(2018)年3月データ収集を完了した。最終年度はデータ分析と公表準備を進めた。JRHDS-PFは日本看護科学学会(2018年12月,松山)、改定JTQは国際新生児看護学会(2019年5月)で報告し海外誌へ投稿予定。また、平成30(2018)年度より継続して若手研究費を獲得できたため、尺度の実用化に向けた調査を継続している。【目的】Weiss(2008)が開発した療養中の子どもの親用退院準備性尺度の日本語版(JRHDS-PF)を作成し、信頼性と妥当性を検討した。【方法】退院前1週と退院後1週、1か月の質問紙調査。研究参加者は沖縄県内4施設のNICUから退院する乳児の親。調査期間は2014年8月。調査票は移行理論に基づき作成し、退院前にJRHDS-PF、退院後にKenner(1994)の退院後の親の心配と挑戦尺度(Transition Questionnaire)の日本語版(JTQ)を含めた。両尺度の開発者から翻訳と使用の許諾、所属機関及び調査施設の倫理審査委員会から承認を得た。【結果】調査票は165部配布し、退院前108人(65.5%)、退院後1週61人(37.0%)、退院後1か月44人(26.7%)から有効回答を得た。参加者は、年齢31.9歳(19-53,SD 5.83)、母親105人(97.2%)、初産53人(50.5%)。乳児は出生体重2030g(594-4135,SD748.8)、出生週数33.9週(23-41,SD4.1)、入院日数40.7日(7-183,SD33.4)、半数は退院後も医療的ケアが必要であった。JRHDS-PFの項目毎回答率は9割以上、総得点の平均値は216.9点(140-284,SD31.3)で正規分布した。JRHDS-PFは原版より一つ少ない4因子構造で最も適切なモデルとなり、内部一貫性が高かった(Cronbachα=.90)。退院準備あり群、経産婦群、育児指導満足群、育児技術習得群、ケア参加十分群、退院調整十分群は、各対照群に比べ、JRHDS-PF総得点が有意に高く、構成概念妥当性が確認された。JRHDS-PF高得点群は低得点群よりJTQ得点が有意に高く、基準関連妥当性が確認された。退院後の予定外受診・再入院の有無でJRHDS-PF総得点に有意差はなく、予測的妥当性は確認されなかった。なお、JTQの信頼性は内部一貫性と再テスト法で事前に確認した。第一段階で予定していた県内NICUにおける調査を予定通り完了した。国内の新生児看護の第一人者を招聘し、調査結果について意見交換し、JRHDS-PFの有用性を確認した(2015年10月)。結果の一部は第25回日本新生児看護学会において発表し(口演)、県外の新生児看護に携わる臨床家や管理者から意見を得た(2015年10月)。以上をふまえた調査結果は博士論文にまとめ提出した(2016年3月)。またバンクーバーで開催される新生児看護師国際会議のポスタープレゼンテーションへ登録し承認された(2016年3月)、発表は2016年8月に予定している。本研究の第1段階では日本語版退院準備性尺度親用(Japanese Readiness for Hospital Discharge Scale-Parent Form:JRHDS-PF)(Weiss,2008)の信頼性と妥当性を沖縄県のNICUに入院する乳児の親108人を参加者として確認した。

JRHDS-PFの標準化を目的に、第2段階(平成28年度計画)では調査地を日本の複数地域へ拡大しデータ収集を継続した。第2段階の調査地は沖縄、関東、関西で各地域にある総合周産期医療施設、計3か所を調査協力施設とし、目標データ数を300とした。研究を多施設で協働して行うため、関東にある教育・研究機関に所属する共同研究者1名を得て、関東の協力施設の研究支援を依頼した。また、関東と関西の施設では小児看護専門看護師を施設の共同研究者とし、調整会議をもち、院内研究倫理審査等の手続きを進めた。関東では平成28年9月29年5月、沖縄では平成28年12月29年7月、関西では平成29年3月9月をデータ収集期間とし現在、調査が進行中である。第1段階調査結果は第9回国際新生児看護会議(9th Council of International Nurse Conference; COINN,2016.8,Vancouver)にてポスター発表し、退院後調査で使用した退院後の親の心配と挑戦尺度(Transition Questionnaire:TQ)(Kenner,1994)の開発者と現地で情報交換した。TQ改定(発表予定)の情報を得て、開発者の許可の下、改定TQを翻訳し、小児看護専門看護師およびNICU認定看護師、NICU退院後の母親各10名の協力を得て表面妥当性を確認するためのパイロットテストを第2段階調査開始前に行った(平成28年8月)。第1段階の結果は研究者の学位論文としてまとめ(平成28年3月提出)、結果の一部を日本看護科学会誌へ投稿中である。国際会議での発表は予定通り行えたものの、改定TQのパイロットテスト、調査協力施設の研究倫理審査等の手続きに時間を要し、第2段階のデータ収集が最終年度(29年度)にずれ込んでいる。しかし、TQの開発者でありCOINNの理事であるProf.Kennerが日本新生児看護学会に国際会議への参加を強く求めていることを、本研究活動をとおして同学会の理事長へ伝えたことで、バンクーバーで開催された国際会議(2016.8)に理事長らの参加があり、その後の総会(2016.12)でCOINN加入が決まったことは、日本の新生児看護界にとって大きな成果であったと考える(日本新生児看護学会誌,22(2),2016,巻頭言)。平成27年度調査における調査施設は沖縄県にありNICUを有する総合周産期医療施設および地域周産期医療施設で、県内NICU病床の2/3を占めた。調査参加者は165人、有効回答数108(65.5%)。参加者の属性は、母親105人(97.2%)、既婚者103人(95.4%)、初産53人(50.5%)、核家族92人(85.2%)、平均年齢31.9歳(19-53,SD5.8)であった。子どもの属性は、平均出生体重2030g(594-4135,SD748.8)、平均出生週数33.9週(23-41,SD4.1)、平均入院日数40.7日(7-183,SD33.4)、退院後も医療的ケアが必要なのは56人(51.9%)であった。JRHDSーPFの平均値は216.9点(140-284,SD31.3)で、〈親の個人的状態〉〈育児の知識とスキル〉〈子どもの個人的状態〉〈期待される支援〉の4因子から成り原版より1つ少ない因子構造で、内部一貫性が高いことがわかった(クロンバックα=.90)。沖縄調査において、JRHDSーPFの内部一貫性と構成概念妥当性および基準関連妥当性は確認できたが、臨床的意義の大きい予測妥当性は証明されていない。平成27年度より3か年で日本の複数地域にあるNICUの協力を得て、JRHDS-PFの標準化を完了させる予定であったが、助成期間(3年)終了時点で全国調査のデータ収集が済んだところである。
多成分連成系の熱・物質の複合移動現象と建築環境解析に関する研究

本研究では,熱と物質の複合移動に関する多成分達成系の数理モデルを構築し,それを建築の熱・物質移動現象の解明に応用した(熱移動と物質移動を連成させた室内環境の解析ツールを開発した)。得られた主な知見を以下に記す。非平衡熱力学を基に,物理吸着と化学吸着をともなう多成分連成系の熱・物質複合移動を,熱力学的平衡条件からの偏差を物質移動の駆動力とするポテンシャル系(同次元の熱エネルギーシステム)として統一的に理論体系化した。外力が働く場のエネルギー増加を応力ポテンシャルとして表現することで,物質移動の駆動力に場のエネルギー分布も含めた。また,熱移動と物質移動にともなうエントロピー生成(非可逆過程のエントロピー増大)およびその流束と駆動力の関係を導き,オンサーガーの相反定理を用いて熱流と物質流の拡散係数と駆動力の関係について定義した。さらに,多孔質材内の物質拡散の形態を,分子拡散,クヌーセン拡散,細孔壁の表面拡散,毛管凝縮相の移動に区分してそれぞれの拡散係数を説明し,化学ポテンシャルの勾配を駆動力とする見かけの物質伝導率を定義した。熱力学モデルは物質流の拡散係数と駆動力が単純化されるため現象を理解しやすい。提案した熱力学モデルを使用して,建築の熱と水分と空気の連成シミュレーションソフトTHERB for HAMを開発した。汎用的な熱負荷計算ソフトでは無視することの多い壁体の吸放湿(熱・水分移動)が,室内湿度変動および顕熱・潜熱負荷に及ぼす影響について検討した。その結果,(1)THERBは室内および壁体の温湿度を精度よく予測できること,(2)吸放湿を無視する従来の簡易計算は室内湿度および潜熱負荷の誤差が大きいこと,(3)室内発湿量,暖房設定温度,表面仕上透湿係数,吸放湿材の面積・水分容量は室内湿度へ大きく影響する要因であること,(4)内装材の調湿作用は冬季暖房時の過乾燥を緩和すること,などを明らかにした。本研究は,熱と物質の複合移動に関する多成分連成系の数理モデルを構築すること,それを建築の熱・物質移動現象の解明に応用すること(熱移動と物質移動を連成させた室内環境の解析ツールを開発すること)を目的としている。平成16年度は,物質平衡の指標(駆動力)として外力・内力の影響を考慮した熱力学ポテンシャルを定義し,物理吸着と化学吸着をともなう多成分連成系の熱・物質複合移動方程式を導出した。すなわち,熱と物質の移動を非平衡熱力学を基にポテンシャル系(同次元の熱エネルギー系)として統一的に理論体系化した。次に,提案した数理モデルを使用して,建築の熱と水分と空気の連成シミュレーションソフトTHERB for HAMを開発した。その結果,(1)THERBは室内および壁体の温湿度を精度よく予測できること,(2)吸放湿を考慮することにより室内湿度変動は緩慢になること,(3)吸放湿を無視する従来の簡易計算は室内湿度および潜熱負荷の誤差が大きいこと,(4)内装材の水分容量の多い壁体仕様(例えば珪藻土仕上げ)は調湿作用により冬季暖房時の過乾燥を緩和できること,などを明らかにした。さらに,THERBを床下の環境解析に適用し,換気孔工法,基礎パッキン工法,基礎断熱工法において自然換気あるいは強制換気した場合の温湿度の違いについて比較した。

その結果,(5)換気孔工法,基礎パッキン工法はいずれも自然換気では夏季の床下湿度が高く,特に基礎パッキン工法は中央部付近から風下側が高湿になること,(6)強制換気するとこれらの工法でも床下湿度を概ね80%以下に低下できること,(7)基礎断熱工法は竣工後数ヶ月に亘り高湿環境となるため,初期湿度の低下には換気回数3回/h程度を要すること,などを明らかにした。本研究は,熱と物質の複合移動に関する多成分連成系の数理モデルを構築すること,それを建築の熱・物質移動現象の解明に応用すること(熱移動と物質移動を連成させた室内環境の解析ツールを開発すること)を目的としている。まず,非平衡熱力学を基に,物理吸着と化学吸着をともなう多成分連成系の熱・物質複合移動を,熱力学的平衡条件からの偏差を物質移動の駆動力とするポテンシャル系(同次元の熱エネルギーシステム)として統一的に理論体系化した。外力が働く場のエネルギー増加を応力ポテンシャルとして表現することで,物質移動の駆動力に場のエネルギー分布も含めた。次に,熱移動と物質移動にともなうエントロピー生成(非可逆過程のエントロピー増大)およびその流束と駆動力の関係を導き,オンサーガーの相反定理を用いて熱流と物質流の拡散係数と駆動力の関係について定義した。さらに,多孔質材内の物質拡散の形態を,分子拡散,クヌーセン拡散,細孔壁の表面拡散,毛管凝縮相の移動としてそれぞれの拡散係数を説明し,化学ポテンシャルの勾配を駆動力とする見かけの物質伝導率を定義した。さらに,提案した数理モデルを使用して,建築の熱と水分と空気の連成シミュレーションソフトTHERB for HAMを開発した。汎用的な熱負荷計算ソフトでは無視することの多い壁体の吸放湿(熱・水分移動)が,室内湿度変動および顕熱・潜熱負荷に及ぼす影響について検討した。その結果,(1)THERBは室内および壁体の温湿度を精度よく予測できること,(2)吸放湿を考慮することにより室内湿度変動は緩慢になること,(3)吸放湿を無視する従来の簡易計算は室内湿度および潜熱負荷の誤差が大きいこと,(4)内装材の水分容量の多い壁体仕様(例えば珪藻土仕上げ)は調湿作用により冬季暖房時の過乾燥を緩和できること,などを明らかにした。
フォトクロミック分子を基盤とする有害物質の高感度オプティカルセンシング

本研究では、水中に含まれる有害なシアン化物イオン(CN-)を迅速かつ正確に定量するための分子センサーの開発に取り組んだ。CN-と選択的に反応する新たなレセプターサイトを導入した新規分子の開発により、高い選択性、迅速な応答、高感度な応答、の三つの特長を有する分子センサーの開発に取り組んだ。特に、イミンをレセプターサイトとして利用する新たな分子設計により、これまで困難であった中性pHでのCN-センシングが実現できることを見出し、新たなセンサー設計が可能となることを明らかにした。本研究では、水中に含まれるシアン(CN-)、水銀(Hg2+)などの有害イオン種、ならびに一酸化炭素(CO)、硫化水素(H2S)などの有害ガスを、吸収スペクトル測定により迅速かつ正確に定量するオプティカル分子センサーを開発する。スピロピラン化合物の開環/閉環反応の制御を基盤とした申請者独自の分子設計により、1高い選択性、2迅速な応答、3高感度な応答の三つの特長を有する分子センサーを開発する。これらの研究を通して、汎用の分析機器により環境中の微量有害物質を正確に定量するセンシング技術を実現するとともに、高感度分子センサーの開発に向けた分子設計の礎を築く。今年度(平成27年度)は、シアン化物イオンの検出に関する研究を進め、i)インドリウムークマリン複合体、ii)ピリリウムークマリン複合体、iii)インダンジオンークマリン複合体の三種のシアンセンサーを開発した。i)インドリウムークマリン複合体においては、求電子性の高いインドリウム炭素に対してシアンが付加することにより蛍光発光を出現させるメカニズムにより、0.5 &#61549;Mの低濃度のシアン検出が可能になることを明らかにした。また、ii)ピリリウムークマリン複合体においては、シアンの付加によるピリリウム環の開裂により吸収波長がブルーシフトし、吸収スペクトル分析によりシアン検出が可能であることを見出した。さらに、iii)インダンジオンークマリン複合体においては、二つのカルボニル炭素により活性化されたオレフィン炭素に対してシアンが付加する新たなメカニズムにより蛍光シアン検出が可能であることを明らかにした。種々の反応部位を有する分子センサーによりシアンの吸収ならびに蛍光検出が可能であることを明らかにした。半経験的分子軌道法に基づく計算化学により、反応サイトとシアンの反応性、ならびに蛍光・吸収を制御する電子状態などが明らかになってきている。これらの知見を応用すれば、迅速・選択的かつ高感度なシアンセンサーの開発が可能になる感触を得ている。それゆえ、区分2に該当すると判断できる。本研究では、水中に含まれるシアン(CN-)、水銀(Hg2+)などの有害イオン種、ならびに一酸化炭素(CO)、硫化水素(H2S)などの有害ガスを、吸収あるいは蛍光スペクトル測定により迅速かつ正確に定量するオプティカル分子センサーを開発する。今年度(平成28年度)は、シアン化物イオンの検出に関する研究を進め、(i)クマリンースピロピラン水素化複合体、(ii)クマリンーキノキサリン複合体の二種のシアンセンサーを開発した。(i)クマリンースピロピラン水素化複合体においては、求電子性の高いスピロ炭素に対してシアンが付加することにより開環構造を形成し、蛍光発光を出現させるメカニズムにより、低濃度のシアン検出が可能になることを明らかにした。また、(ii)クマリンーキノキサリン複合体においては、両者をシアンとの反応性の高いイミンで結合させた。イミン部位は、HCNとのストレッカー反応による二重結合の消失により、両者間での電荷移動を抑制する。そのためクマリン由来の強い蛍光が出現する。本方法では、これまで困難であった中性pHでのシアン検出が可能になり、生体応用が可能になる新たな分子設計指針を見出した。種々の反応部位を有する分子センサーの開発によりシアンの蛍光検出が可能であることを明らかにした。本研究では、水中に含まれるシアン(CN-)、水銀(Hg2+)などの有害イオン種、一酸化炭素(CO)、硫化水素(H2S)などの有害ガス、ならびに次亜塩素酸イオン(ClO-)などの生体イオン種を、吸収スペクトル測定により迅速かつ正確に定量するオプティカル分子センサーを開発する。今年度(平成29年度)は、シアン化物イオンの検出に関する研究を進め、クマリンーナフタルイミド複合体を開発した。本分子は、シアンが存在しない場合には533 nmの長波長蛍光を示すが、シアン存在下では新たに444 nmの短波長蛍光を示す。

この際、長波長蛍光の強度は変化しないため、両蛍光の強度比に基づいてシアン濃度を決定するセルフキャリブレーションが可能であることを見出した。そのため、細胞内のシアン濃度を蛍光顕微鏡観察により求める新たな分析方法の確立を可能とした。また、ClO-イオンの検出に関する研究を進め、汎用のマラリア治療薬として用いられるタフェノキン分子がClO-と反応することにより蛍光発光を示すセンサー分子となることを新たに見出した。本方法により、細胞内ClO-の顕微鏡観察が可能となることを明らかにした。本研究では、水中に含まれる有害なシアン化物イオン(CN-)を迅速かつ正確に定量するための分子センサーの開発に取り組んだ。CN-と選択的に反応する新たなレセプターサイトを導入した新規分子の開発により、高い選択性、迅速な応答、高感度な応答、の三つの特長を有する分子センサーの開発に取り組んだ。特に、イミンをレセプターサイトとして利用する新たな分子設計により、これまで困難であった中性pHでのCN-センシングが実現できることを見出し、新たなセンサー設計が可能となることを明らかにした。水銀、鉛などの有害金属、ならびに硫化水素などの有害ガスを分析するための分子センサーの開発を進める。また、今年度進めたシアンセンサー開発をさらに発展させ、反応時間の短縮および感度の向上(検出限界の向上)を目指した研究を進める。平成28年度に請求した研究費は、当初の予定どおり、実験試薬をはじめとする消耗品、ならびに成果発表のための旅費として用いる。平成29年度に請求した研究費は、当初の予定どおり、実験試薬をはじめとする消耗品、ならびに成果発表のための旅費として用いる。光化学・光触媒化学
子どもの生活経験と生活環境に関する実証的研究

本研究は、子どもの生活経験と生活環境について東京地区の小学校を対象に、20年前と10年前と今日を年代別に捉えた実証研究である。特に、年代別対比では、同じ小学校の同じ5・6年生を対象に、同じ質問内容をもとに調査したものである。しかも、今回の調査では、東京地区(346名)だけではなく福岡地区(922名)、筑豊の庄内地区(252名)の3地区の調査も行い、3地区別の子どもの日常生活の実態をふまえて生活経験と生活環境について明らかにした。調査期間は平成6年10月から平成7年1月までで、それまでに2回の学校訪問と2回の調査委員会を開催して調査の内容、調査方法などの検討を行った。研究の成果としては、(1)現代の子どもの生活の特徴は、テレビを中心として、テレビゲームやマンガ読書、塾やクラブ、サークルなどで多くの生活時間が占められ、情報社会や社会の機能分化と相まって子育て委託など家庭の教育機能が乏しくなり、特に地域の子ども集団の成立も乏しくなっている。(2)年代別の対比では、今日の子どもの日常生活の変化が大きく捉えられたが、特に外遊びをしない子どもの年代を追っての増加など、遊びの内容、集団の変化が著しく、さらに生活経験やそうした経験と関連をもつ言語認識も年代を追ってかなりの乏しさとして目立った。(3)地区別では、東京地区が一般的には生活環境が乏しく生活・遊びも乏しいと思われがちであるが、福岡地区や庄内地区の方が日常生活の実態、さらには生活経験や経験をとうした言語認識についても乏しく、子どもの興味や関心による生活環境への意欲的な働きかけの不足、親の教育関心・子どもの発達への危機意識の低さが要因と考えられる結果となった。本研究での生活経験と生活環境との関連では、全体として「豊かさ」の反映としての日常生活の乏しさの反面、自然環境や社会環境との関係では、その周囲の環境の悪化によることよりも日常的な子どもの意欲的な関心や働きかけをどのようにつくり出すか、改めて家庭や地域の教育力の必要性が問われている調査結果となったといえよう。子どもの生活経験と生活環境についての本研究は、とくに子どもの学校外の生活経験と学校の学習との相関について実証的に明らかにしようとしたものである。そのために本調査研究への学校での子ども達の姿がより反映するための方法として、単に学校への調査委託てなく、調査実施校から5・6年担当教諭を調査委員として組織し、調査委員会をとうして子どもの生活や学習の実態を踏まえた調査視点や、調査内容づくり、調査実施への理解を深めた。もちろん本研究は、10年前との比較研究であるというもう一つの特質をふまえ、調査に当たっての子どもの生活環境、社会環境の変化と学習理解の関係づけと現状課題を明らかにするための討究を行ない、調査委員の本調査に対する理解をも促すことにより、調査実施への協力もスムーズに実施することが出来た。調査対象校は、東京地区対象校4校対象児童数346人福岡地区対象校7校対象児童数1175人調査委員の方式をとったので、各学校共に学校時間内において質問紙調査を実施することができ、回収数は在籍児童数(回収率100%)そのものとなった。調査結果の分析は、2年次研究であるために精緻に分析検討をするまで至ってないが、調査委員会、調査校訪問、入力、集計をとうして子どもの日常生活と生活経験との関連性や生活経験と学習理解の相関について実践的視点や具体的現状を明らかにすることが出来た。

さらに2年次研究では、これらの調査結果を多角的に、精緻に分析検討していきたい。本研究は、子どもの生活体験と生活環境について東京地区の小学校を対象に、20年前と10年前と今日を年代別に捉えた実証研究である。特に、年代別対比では、同じ小学校の同じ5・6年生を対象に、同じ質問内容をもとに調査したものである。しかも、今回の調査では、東京地区(346名)だけではなく福岡地区(992名)、筑豊の庄内地区(252名)の3地区の調査も行い、3地区別の子どもの日常生活の実態をふまえて生活体験と生活環境について明らかにした。研究の成果としては、(1)年代別の対比では、今日の子どもの日常生活の変化が大きく、特に遊びの内容、集団の変化が著しく、さらに生活体験や体験と関連をもつ言語認識をかなりの乏しさとして目立った。(2)地区別では、東京地区が一般的には生活環境が乏しく生活・遊びも乏しいと思われがちであるが、福岡地区や庄内地区の方が日常生活の実態、さらには生活体験や体験をとうした言語認識についても乏しく、生活環境への意欲的な働きかけの不足親の教育関心への低さが要因と考えられる結果となった。本研究での生活体験と生活環境との関連では「豊かさ」の反映としての日常生活を乏しさの反面、自然環境や社会環境との関係では、その周囲の実態によることよりも日常的な子どもの意欲的な関心や働きかけをどのようにつくり出すかが問われている調査結果となったといえよう。
流域資源管理に向けた水文・藻類モデルを利用した河川総生物量推定手法の開発

環境DNAの分解速度を推定するために魚を用いた水槽実験を行った.水槽実験においては魚の放出した環境DNAと水槽内の乱流強度,飼育した個体数の相関を調べた.この結果,個体数密度の違いによるDNA初期濃度の違いや流速は分解速度に影響を及ぼさないことが理解された.また,河川水中の無脊椎動物のDNAを対象とし,定量PCRによる無脊椎動物DNA濃度およびメタバーコーディングにより得られた目的生物群集のDNA含有割合を用いたところ,両推定値とも有意な正の相関をカゲロウ,カワゲラ,ハエ目が示した.環境DNAと水文改変指標について,観測データやシミュレーション等を駆使して有効性を検討した.前年度から継続して志津川湾奥部で河口部食物網への河川影響評価のための調査を行った.連続観測の結果,植物プランクトンは3月頃低水温による制限から解放されて濃度が増すこと,さらに温暖期の強い栄養塩制限下では降雨による河川からの栄養塩流入にともなって植物プランクトン濃度がパルス的に上昇することが明らかになった.阿武隈川水系東鴉川流域における炭素収支および炭素動態を調べた結果,衛星データで推定した純一次生産量の約1/3がリターフォール量となっている.リターフォール量の0.8%が溶存有機炭素量として東鴉川から流出していることが分かった.一方,炭素・窒素安定同位体比と脂肪酸を用いた食物網解析から河川上流域の食物連鎖を支えている有機物源は付着藻類であり,落葉などに由来するリターはほとんど利用されていないことが明らかとなった.しかし,秋田県の渋黒川ではリター由来の有機物が主要な炭素源として利用されていることが,炭素・窒素安定同位体比の結果から示された.渋黒川はpHが3程度の酸性河川であり,付着藻類の現存量が極めて少ない.そのような特殊な環境下ではリターの有機物源としての重要性が相対的に増していると考えられた.森林バイオマスの現地観測データの収集が2年続けてうまくいっておらず,検証用のデータが獲得できていない.これについては既存の推定式の代表を考えている.藻類から水中生物バイオマスの推定式は精度が低い.実測データの質・量に問題がある.同時集中観測を実施し,データ量の確保を実現する.検証用のデータが獲得できていないことについては既存の推定式の代表を考えている.藻類から水中生物バイオマスの推定式は精度が低く,改善の必要がまだ必要である.核となるモデルの考察用データ(同位体,脂肪酸)などは蓄積されているが,全体として遅れている.最終年度は,環境DNAの利用も含めて,水中バイオマス推定式を確定する予定である.土地利用データを使用し,栄養塩流出モデルを付着藻類量推定モデルに組み込むことで時空間分布推定を実施した.TP濃度シミュレーションのRMSEは0.0061mg/Lとなった.分布型栄養塩流出モデルを組み込んだ付着藻類量推定モデルの精度は,調査期間を通した全調査地点の実測値と計算値の比較より,RMSE=11.5mg/m2と求められた.また,以下の個別成果を得た.1)総生物生産量推定モデルを構築するための基礎データとなる植生指標,純一次生産力,葉面積指数のデータを収集した.データはArcGISを用いて,地図データとして整理した.2)樹冠率の異なる秋田県内3河川,宮城県河川の上流域を対象に高次捕食者であるイワナの炭素源を脂肪酸の炭素安定同位体比を用いて調べた.樹冠率が高く陸上植物の供給が多いと想定される河川を含め,全調査河川においてイワナの炭素起源は付着藻類に由来することが明らかとなった.3)岩木川水系の下流端である十三湖を対象に,汽水域における代表的な生物の一つであるヤマトシジミについての生息および成長に関する現地調査と,ヤマトシジミの個体群モデル構築について検討した。4)河口・沿岸域を流域圏の末端と位置づけ,一次消費に及ぼす河川から流入する一次生産物の寄与を室内実験により評価した.リター起源の有機物については流下過程での質的改変(バクテリアによる窒素の付加等)により河口・沿岸域の一次消費者による利用が促進されることが分かった.5)河川からの亜酸化窒素の間接発生の抑制には,下水処理場で高度処理を行うことが有効であることが示された.明条件下では藻類の栄養塩吸収が卓越し,暗条件下では細菌による摂取が卓越することで,夜間の亜酸化窒素の発生量が高くなる可能性が示された.栄養塩モデルから藻類量を推定するモデルを構築した.また,衛星画像から流域の純一次生産量を推定することも可能となった.流域のバイオマスを推定するために,生態系ピラミッドの下部にあると思われる無脊椎動物群の量を推定するために環境DNAを用いた.無脊椎動物群を対象としたユニバーサルプライマーにより増幅されたDNA配列の量は,6水生昆虫分類群のうちハエ目の個体数により最もよく説明されることが示された.環境DNA濃度は,生物生活環や活性の大小に影響する可能性が示された.初年度に引き続きモデルの流域間比較のために,分布型流出モデルの宮崎県流域への適用と生物データの収集を行った.特にダムによる流況改変に着目して,河川生態系への影響を分析した.藻類への栄養塩供給や水生昆虫の餌を供給する森林の純一次生産量を推定するために衛星データを利用して上流域の炭素生産量を月単位で推定し,さらに河川経由で流出する溶存有機物量を月単位で推定し,流域の炭素収支を求めた.

その結果,殆どの炭素生産量は河川経由では流出していないことが分かった.また,河口部食物網へ河川流入影響評価のため志津川湾で調査を行い,AGP試験により,窒素が湾内一次生産の主たる制限物質であると同時に生産者群集の一部はリンや金属類により制限を受けていることも明らかとなった.同じく河口に位置する河口湖について,岩木川水系十三湖において水環境指標種と考えられているヤマトシジミの生態を対象とした研究を進めた.過年度の成果から,生育状況に大きく影響することがわかった湖内の塩分および水温の環境解析を中心とし,高精度な解析手法の構築を行った.また,八郎湖においては生息する魚類からは藍藻や珪藻に由来する脂肪酸が多く検出され,陸上植物に由来する脂肪酸は検出されなかった.八郎湖では内部生産が主な有機物源として食物網を支えていると考えられた.流域の純一次生産量推定が実測の失敗などで遅れている.また,総生物量推定式の開発が実測データ不足から進んでいない.他の項目については順調である.環境DNAの分解速度を推定するために魚を用いた水槽実験を行った.水槽実験においては魚の放出した環境DNAと水槽内の乱流強度,飼育した個体数の相関を調べた.この結果,個体数密度の違いによるDNA初期濃度の違いや流速は分解速度に影響を及ぼさないことが理解された.また,河川水中の無脊椎動物のDNAを対象とし,定量PCRによる無脊椎動物DNA濃度およびメタバーコーディングにより得られた目的生物群集のDNA含有割合を用いたところ,両推定値とも有意な正の相関をカゲロウ,カワゲラ,ハエ目が示した.環境DNAと水文改変指標について,観測データやシミュレーション等を駆使して有効性を検討した.前年度から継続して志津川湾奥部で河口部食物網への河川影響評価のための調査を行った.連続観測の結果,植物プランクトンは3月頃低水温による制限から解放されて濃度が増すこと,さらに温暖期の強い栄養塩制限下では降雨による河川からの栄養塩流入にともなって植物プランクトン濃度がパルス的に上昇することが明らかになった.阿武隈川水系東鴉川流域における炭素収支および炭素動態を調べた結果,衛星データで推定した純一次生産量の約1/3がリターフォール量となっている.リターフォール量の0.8%が溶存有機炭素量として東鴉川から流出していることが分かった.一方,炭素・窒素安定同位体比と脂肪酸を用いた食物網解析から河川上流域の食物連鎖を支えている有機物源は付着藻類であり,落葉などに由来するリターはほとんど利用されていないことが明らかとなった.しかし,秋田県の渋黒川ではリター由来の有機物が主要な炭素源として利用されていることが,炭素・窒素安定同位体比の結果から示された.渋黒川はpHが3程度の酸性河川であり,付着藻類の現存量が極めて少ない.そのような特殊な環境下ではリターの有機物源としての重要性が相対的に増していると考えられた.森林バイオマスの現地観測データの収集が2年続けてうまくいっておらず,検証用のデータが獲得できていない.