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「市場社会」の神学的起源:ニュートン・クラーク論争から18世紀イングランド神学へ

本研究は、17-18世紀の世紀転換期におけるニュートン(1642-1727)ないしニュートン主義の神学思想と、急速に発展する商業社会の構造把握や商業に適合的な人間類型把握の試みとの内的関連を探求することを目的とした。具体的には、第一に、ニュートンの体系的世界観でもある『プリンキピア』にある彼の宗教的見解と、サミュエル・クラークを介したライプニッツとの神の存在と宇宙をめぐる論争に示された彼の世界像、社会像の特徴を社会科学的視点から抽出し、第二に、それが18世紀前半からの社会変化によく対応したジョゼフ・バトラー主教の教説や、ケイムズ卿、ヒューム、スミスら18世紀スコットランド啓蒙の思想家達の社会理論にどのように影響したかを明らかにしようとした。最終年度は、第一に、研究成果の一部として平成21年度に刊行された「クラーク=ライプニッツ論争の社会科学的含意-神論から自然・人間論へ-」(『エコノミア』6巻1号、2009年5月)で概括的に示したニュートン主義の方法のスコットランド啓蒙への影響、特に、ケイムズ卿、マクローリン、ブレア、ヒューム、スミス、ターンブル、リードなどへの影響関係について詳細な検討を行った。第二に、それらを踏まえて主として神学的側面から、「ケイムズ『自然神学の原理についての論集』における社会科学の方法」、「D.ヒュームにおける"実験的方法"とニュートン主義」、「A.スミスの自然神学と社会科学」、「バトラー蓋然性論の社会科学的含意」等の論文(いずれも仮題)として順次刊行する準備をおこなった。第三に、ニュートン主義の社会科学的側面から、スコットランド啓蒙における商業社会分析と経済理論への展開の試論を、ヒュームやスミスに即して研究論文や学会報告、書評として発表した。これらの成果は、次に企画している神学と19世紀ダーウィニズム研究を加えて『自然神学と社会科学』(仮題)としての研究図書の中心となる。初年度の研究計画の中核は、ニュートン『プリンキピア』に内在する神学思想を抽出するとともに、その社会科学的含意について考察することであった。まず、従来の中心的な研究成果であり、初めて翻訳された、フランク.E.マニュエル『ニュートンの宗教』(叢書・ウニベルシタス873)竹本健訳(2007年11月)の検討を行った。また、ニュートンを代弁したクラークとライプニッツとの著名な書簡論争については、既に取得してある1715年ロンドン出版のラテン語・英語対訳版Collection of Papers, Which passed between the late Learned Mr. LEIBNITZ, and Dr. CLARKE,in the Years 1715 and 1716.Relating to thePRINCIPLES OF Natural Philosophy and Religion. With andAPPENDIX.を基本テキストとして、幾つかの新英訳ほかの関連文献を参照しつつ、内容の検討を開始した。17世紀段階での英国知識人の個人的信仰と自らの科学的探求との整合性や意義付けについての一つのケーススタディとしての意義が、『ニュートンの宗教』からは読みとることができた。また、空間が神の「感覚器官」であるとするニュートン主義的神論・宇宙論と、「感覚器官」を通じた神の世界への介入という理解の持つ神の諸属性との不整合を批判するライプニッツの神論・宇宙論が対峙しているこの論争からは、初年度では、蓄積された科学史による研究成果を踏まえつつも、次世紀のヒュームやスミスに「ニュートン主義」として概括されることになる、18世紀英国啓蒙の社会把握の方法に通ずる自然神学的要素を抽出することができたと考える。これは、21年度に刊行される論文「ライプニッツ=クラーク論争における自然神学と社会科学」に結実し、こうした方向は、よりくわしく21年度に展開される。第二に、年度後期に英国・ロンドン大学ベンサム研究所とイタリア・ピサ大学経済学部に赴き、欧米社会科学思想に対するニュートン主義の影響に関する資料調査と関連研究者との議論を行った。英国では、ニュートン主義のスコットランドおよびイングランドの神学思想への影響関係について、イタリアではガリレオ以来の宇宙論、デカルトの機械論などの新しい自然観がニュートンの新理論と相まって、どのように大陸の社会科学的発想に示唆を与えたのかについて考察を深めた。これらの研究は、本最終年度に主に英国とフランスにおけるニュートン主義の社会科学的影響についての論考に成果として結実する予定である。

第二に、それらを踏まえて主として神学的側面から、「ケイムズ『自然神学の原理についての論集』における社会科学の方法」、「D.ヒュームにおける"実験的方法"とニュートン主義」、「A.スミスの自然神学と社会科学」、「バトラー蓋然性論の社会科学的含意」等の論文(いずれも仮題)として順次刊行する準備をおこなった。第三に、ニュートン主義の社会科学的側面から、スコットランド啓蒙における商業社会分析と経済理論への展開の試論を、ヒュームやスミスに即して研究論文や学会報告、書評として発表した。これらの成果は、次に企画している神学と19世紀ダーウィニズム研究を加えて『自然神学と社会科学』(仮題)としての研究図書の中心となる。
新しい二次元電気泳動ゲル解析法による胃癌,大腸癌に関与する未知なる遺伝子の解明

現在、胃癌に先行して、大腸癌の臨床検体を用いた研究を継続中である。大腸癌新鮮手術切除検体25例の癌部、非癌部のゲノムDNAを抽出し、RLGS法を用いて、各々のprofileを作成した。(板野、斎藤)二次元電気泳動により得られた各profile上でのスポットの変化を、癌部と非癌部間で比較したところ、いくつかの共通スポット変化をみとめた。その内訳は、非癌部のみに出現するスポットが4種、癌部のみに出現するスポットが2種であった。最も高頻度にみられたスポット変化は癌部のみに出現するスポットで、25例中19例(76%)にみとめた。そのDNA断片をゲルからクローニングするために、制限醇素Not I siteのみを描出するtrapper methodを用いた。クローニングはtrapper施行後のprofileから、目的とするスポットを直接打抜き、DNAを抽出した。DNA量の確保のため、プラスミドに押入し、大腸菌を用いて形質転換を行い、増幅させた。さらにダイデオキシ法にて、塩基配列を決定した。今回のクローニングで得られたDNA断片の塩基配列は、ヒト脂肪酸合成酵素遺伝子(FAS)と69%の相同性を認めるものであった。(板野)今後は,得られたDNA断片をprobeとし、該当する癌関連遺伝子の同定を試みる予定である。以上の手法にて、他の変化スポットも1種ずつクローニングしてゆくことで、未知の癌関連遺伝子同定が進んでゆくと考える。また、各profile間のスポット変化と臨床病理学的特徴を解析することで、特定の遺伝子変化に対応した病態が解明される可能性がある。大腸癌にて慶應大学病院で手術をうけた患者13例より得られた新鮮切除標本の癌部、非癌部組織よりゲノムDNAを抽出し、restriction landmark genomic scanning法にてprofileを作成した。2.profileの解析profileをデジタル化し、今回の補助金にて購入したコンピューターApple Computer Inc.Power Macintosh PC8600/250にてスポットの出現・消失、スポット強度の変化等に関して画像解析を行った。複数症例で共通の変化をするスポットは10個で、癌部にのみ出現するスポットでは、最高8例中5例(62.5%)に認められた。これらは大腸癌発癌に関連する遺伝子断片を表している可能性が示唆された。3)共通した変化を認めるスポットのクローニングこれらのスポットのクローニングを行い、該当する遺伝子の同定を試みた。profileのスポットにあたる部分のゲルを打抜き、DNAを抽出、PCR法にて増幅し、DNA断片のシークエンスを行い、データベースにて既知の遺伝子とのホモロジーを検索した。4)ヒト脂肪酸シンターゼ遺伝子と69%の相同性を認め、高脂肪食摂取と大腸癌発癌との分子生物学的関連性が示唆された。
戦後フランスにおける政治的なものと政治的主体の思想史－Ｅ・バリバールを軸として

戦後フランスにおける思想と政治の接点を解明するという研究課題のもと、前年までの進捗状況を踏まえ、採用最終年度の本年は以下のふたつの成果があった。1.本研究の軸であるエティエンヌ・バリバールの思想について、ヨーロッパをめぐる近年の著作を考察した口頭発表を台湾国立交通大学主催の若手研究者を中心とするセミナーで行った。同大学がカルチュラル・スタディーズ研究に力を入れていることもあり、聴衆の中心的な関心は必ずしもフランス思想にあった訳ではなかったが、フランスの移民問題と関連づけたヨーロッパ論という発表の視座にたいして、会場とのやりとりからいくつかの示唆を得た。また、同発表をもとにした論文の執筆依頼があった。2.フランス政治哲学を代表するクロード・ルフォール『民主主義の発明』を共訳書として刊行した。社会科学の一分野としての政治にアプローチする政治学にたいし、「政治的なもの」という対象の固有性を主張するフランス政治哲学の特質を確認するのみならず、この訳出を通じて民主主義の原理的考察を深め、またルフォールの思想の背景にあったソヴィエトと東欧の状況についても相当程度洗い出した。ヨーロッパ論と政治哲学をめぐる以上のふたつの成果を補完するものとして、書評を一点発表した。フランスの移民史の古典であるジェラール・ノワリエル『フランスという坩堝』を昨年度に共訳書として刊行したが、同じ著者による作品『ショコラ』の書評である。19世紀末の黒人道化師の笑いを主題とする同書の内容を紹介するとともに、ムハンマド風刺画をめぐる今日のフランスの分断にたいしてもつ現代的意義について論じた。以上のように、戦後フランスの政治と思想の考察という研究課題の内容を充実させることで、ヨーロッパ論、政治哲学という主要なテーマを検討し、さらにはこれらに関連する笑いという補足的なテーマにも考察を広げた。28年度が最終年度であるため、記入しない。戦後フランスにおいて、政治的なものと政治的主体をめぐっていかなる取り組みがあったのかという全般的な問題設定のもと、本年度はエティエンヌ・バリバール(1942-)の思想を主たる考察の対象とした。バリバール思想の特質は、スピノザに由来する無定形の集団「大衆(masses)」に政治の根源を見出す点にある。この点を踏まえたことによって、政治の背後にあり、これを成り立たせる「政治的なもの」の定義と政治を担う主体の理論的地位というそれぞれの課題に対して、バリバールの思想に内在した仕方で解答が得られた。すなわち、政治を可能とする原初的な条件として大衆が存在し、そしてその集団性が政治的主体であるということである。政治的なものと政治的主体という両課題をめぐっては、これまで政治哲学(C・ルフォール、M・アバンスール、L・フェリー/A・ルノー)と西欧マルクス主義(A・グラムシ、G・ルカーチ、N・プーランツァス)という別個の系譜がそれぞれ対応してきた。バリバールの大衆論を整理したことによって、これら両系譜を共通の地平のもとに置き、検討を加えることが可能となった。その結果、政治哲学の系譜では政治的なものを考察の中心に置きながら、逆説的にも政治的主体形成に関する理路が不在であることが明らかになった。西欧マルクス主義については、バリバールとそれ以外の思想家とのより個別的な差異化が必要であったたため、ポスト・マルクス研究会での口頭発表の機会などを活用しつつ、大衆概念をめぐる類似点および争点を詳らかにした。以上のように、本年度はバリバール思想の解明に注力し、この思想を通して浮かび上がる政治的なものと政治的主体をめぐる思想圏の広がりが明らかになった。また、移民現象およびヨーロッパ論を中心に、バリバール思想と実践との接点についても、かなりの程度まで考察を深めた。本研究の目的は、現代フランスの哲学者E・バリバールの思想を参照軸として、戦後フランスにおける「政治的主体」論の思想的布置を提示することである。本年は以下の二点を検討した。1.バリバールの思想的背景にはC・シュミットの思想があるが、マルクス主義哲学者として出発したバリバールとナチス・ドイツの桂冠法学者でもあったシュミットのあいだには、当然ながらイデオロギー的対立が存在する。しかし、20世紀末の共産主義崩壊を契機として、それとは異なる仕方で共同体を再考する現代共同体論が現れ、本研究はこの地平において両者の系譜関係を洗い出した。それによれば、いかなる政治的主体によって、どのような共同体がかたちづくられるのかという「政治的なもの」をめぐる問いかけを両者は共有する一方で、共同体の構成に先立って主体の同質性を前提とするシュミットにたいして、バリバールの共同体は異質性をうちに含んでおり、そのかぎりにおいて非内在的な共同体という逆説的な共同体であった。2.戦後フランスの政治的主体をめぐっては、70年代から旧仏領植民地の北アフリカからの移民とその後裔がフランス政治の舞台に登場する点、そしてバリバールが早くからこれを第一級の政治課題と捉えてきた点が注目される。移民をめぐっては近視眼的な議論がされることが多く、長期的な視野が不可欠であり、そうした意図からG・ノワリエル『フランスという坩堝』を共訳書として刊行した。今年は奇しくもフランスで二度の襲撃事件が発生し、その背景として移民がクローズ・アップされたが、本研究はフランスと親世代の出身国のあいだで揺れ、根無し草的性格をもつという移民第二世代に共通の経験を考察した。以上のように、本年度はバリバールとシュミットの系譜関係とフランス移民問題の考察という思想と社会のふたつの方向から、政治的主体の解明という総合課題に取り組んだ。

戦後フランスにおける思想と政治の接点を解明するという研究課題のもと、前年までの進捗状況を踏まえ、採用最終年度の本年は以下のふたつの成果があった。1.本研究の軸であるエティエンヌ・バリバールの思想について、ヨーロッパをめぐる近年の著作を考察した口頭発表を台湾国立交通大学主催の若手研究者を中心とするセミナーで行った。同大学がカルチュラル・スタディーズ研究に力を入れていることもあり、聴衆の中心的な関心は必ずしもフランス思想にあった訳ではなかったが、フランスの移民問題と関連づけたヨーロッパ論という発表の視座にたいして、会場とのやりとりからいくつかの示唆を得た。また、同発表をもとにした論文の執筆依頼があった。2.フランス政治哲学を代表するクロード・ルフォール『民主主義の発明』を共訳書として刊行した。社会科学の一分野としての政治にアプローチする政治学にたいし、「政治的なもの」という対象の固有性を主張するフランス政治哲学の特質を確認するのみならず、この訳出を通じて民主主義の原理的考察を深め、またルフォールの思想の背景にあったソヴィエトと東欧の状況についても相当程度洗い出した。ヨーロッパ論と政治哲学をめぐる以上のふたつの成果を補完するものとして、書評を一点発表した。フランスの移民史の古典であるジェラール・ノワリエル『フランスという坩堝』を昨年度に共訳書として刊行したが、同じ著者による作品『ショコラ』の書評である。19世紀末の黒人道化師の笑いを主題とする同書の内容を紹介するとともに、ムハンマド風刺画をめぐる今日のフランスの分断にたいしてもつ現代的意義について論じた。以上のように、戦後フランスの政治と思想の考察という研究課題の内容を充実させることで、ヨーロッパ論、政治哲学という主要なテーマを検討し、さらにはこれらに関連する笑いという補足的なテーマにも考察を広げた。年度末に東京外国語大学に博士論文「大衆の哲学ーエティエンヌ・バリバールの政治思想研究」を提出し、学位を取得した。同論文によって研究課題の大枠を提示することができた。同論文には今後の研究の萌芽も数多く含まれており、次年度以降これを研究成果として公表していくことが期待できる。以上を踏まえて、上記の自己評価とした。27年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。次年度はバリバールとM・フーコーの関係を明らかにする。バリバールの思想は西欧マルクス主義と政治哲学の両領域にまたがるものであったが、1970年代から80年代にかけてのフーコーのコレージュ・ド・フランス講義は、同時代のバリバールと類似した側面がある。フーコーは一貫してマルクス主義に批判的な態度をとり、L・アルチュセールと近い立場にあった60年代から70年代にかけてのバリバールもまたその批判の対象となった。しかし、80年代以降のバリバールの展開は必ずしもこうした批判だけでは退けることのできない射程を備えており、この点の精査は意義があるように思われる。両者の方法論的な相似と差異、またそこから導かれる政治的立場の接近と対立の解明が新たな課題である。
徳川家康神格化の研究

天海による東照宮祭祀について、従来も他流の神道説の学習、影響、相互の交渉の痕跡が指摘されていた。しかしながら、その具体相については典籍の貸借という事実の指摘にとどまり、教説自体の内容分析については未開拓の分野として残されていた。今年度はそこに注目し家康神格化の教説(山王-実神道説)を吉田神道、両部神道のそれとの関係から検討した。まず吉田神道との関係については、神代紀解釈に焦点をあてた。西教寺正教蔵や叡山・日光両天海増蔵には吉田兼石の神代記講説の開書が残されている、三書の奥書のうち正教蔵のそれには、同書の伝来に関する興味深い事実が見られる。即ち、常陸月山寺を拠点とし天海に師事した恵賢が兼石説の開書を作成し天海周辺に伝えたというのである。兼石説開書の内容には、吉田神道の要である世界観とそれに基づく言語観が見られた。それは天海の家康祭祀の中にも受容されており、天海が吉田神道説の周縁で神道説を形成したことが窺える。次に両部神道との関係については、神祇潅頂に注目した。神祇潅頂は主に密教寺院で行われた儀式で、陀羅尼を和歌に習合させる、始源への志向とそれを生殖に関わらせる、等の教義をもつ。天海の周辺には神祇潅頂を相伝した学僧が確認できると共に、天海自身の教説の中にも、神祇潅頂の影響を想定せずには理解できない記述が存在し、ここから天海には教説・人脈の両面での両部神道の受容が認められる。従来家康神格化の教説については、同時代の証言からその無根拠性が言われてきた、それに対し私は、中世天台神道の伝説継承を指摘してきたが、今年はそれに加え他流の神道由来の要素を発見した、今後の実証的検討に、この発見を生かしていきたい。
二次元ナノ構造をもつゼオライトの合成と触媒応用

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
地球温暖化に伴う台風強大化が島嶼生態系の機能と生物多様性に及ぼす影響評価

地球温暖化に伴う生態系の応答を評価することは、地球環境科学の大きな研究テーマである。私達の研究グループは、過去10年間にわたる島嶼生態系の維持機構に関する基礎研究を行う過程で、生態系が最近の大型台風で壊滅的に撹乱され、そのインパクトが島嶼生態系の自律的な修復能力を凌駕している可能性を認識するようになった。本研究は、台風撹乱が島嶼亜熱帯林の生物多様性と機能に及ぼす影響を定量化することを目的とし、温暖化に伴う台風の巨大化や頻度変化によって島嶼生態系が転移するリスク及びそのシナリオを予測した。具体的な研究成果は以下の通り:1)台風攪乱の強度や頻度の変化は亜熱帯林の優占種の交代を促して群集の機能的構造を改変し、生産量・物質循環過程のような生態系機能に影響を及ぼす可能性がある;2)台風攪乱による森林構造の改変は、森林性の野生生物(大径木に依存した希少な着生植物やマングース等の外来種)の分布に影響を及ぼす可能性がある;3)亜熱帯林の適応的な森林管理(持続的な木材生産と生物多様性の保全)を考える場合、攪乱体制の変化は重要な要素になる。台風撹乱が島嶼亜熱帯林の生物多様性と機能に及ぼす影響を定量化するため、西表島・沖縄島・奄美大島で野外調査(植物種・土壌動物・昆虫・稀少鳥類などのインベントリー)を行い、そのデータに基づいて森林群集動態のシミュレーションモデルと種多様性パターンを定量する統計モデルの構築を行った。沖縄島の原生的な亜熱帯林において、森林の空間構造と風害状況を定量するための大面積調査区(4ha)を設置し、自然撹乱に伴う生物多様性の応答を調査するための基本的な群集データを収集した。また、琉球諸島の各島の植物種・土壌動物・昆虫など、様々な分類群の生物多様性の情報を電子データとしてファイル化し、気候変動(温暖化)に伴う生物多様性パターンの変化を抽出するためのメタ解析を行った。さらに、環境傾度に伴う生物多様性の空間パターンを定量するための統計モデルを開発し、実際の森林群集の空間データに適用し、樹木種の空間クラスター構造から分散パラメータと環境フィルタリング効果を定量した。これらの成果の一部は、国際誌に2編の論文として発表した(現在投稿中の論文も2本ある)。エストニアで開催された森林管理に関する国際学会に招待され、亜熱帯林の生物多様性を考慮した森林管理に関するモデル分析の結果を基調講演した。国内学会である日本生態学会大会(東京)においても、琉球諸島の植物種の個体群動態、外来種の時空間動態、蝶群集の種多様性パターン、生物多様性の時空間予測モデル等に関する研究成果を4本の論文としてポスターあるいは口頭発表した。地球温暖化に伴う生態系の応答パターンを定量評価することは、地球環境科学の大きな研究テーマとよっている。したがって、気温上昇に伴う生物の挙動や生物間相互作用の変化を検証する研究は、世界的に数多く行なわれている。しかし、温暖化に付随して生じる台風の頻度や強度の変化が生態系に及ぼす影響については、未だ研究者の関心事となっていない。そこで本研究では、島嶼生態系が自然撹乱・人為撹乱のインパクトを受けた場合に、生物多様性と生態系機能が不可逆的に転移・劣化するメカニズムを解明しようとした。今年度は、島嶼における潜在的な生物多様性のパターン形成のメカニズムを理解するために、既存文献を収集し、東アジア島嶼における植物・動物の種レベルの生物多様性のデータベースを構築した。このデータベースを用いて、島嶼間のフロラの多様性パターンを分類学的側面および系統学的側面から解析し、歴史的過程が各島の植物種の集合パターンに与えた影響を明らかにした。この成果は、国際生物地理学会で発表すると同時に、Journal of Biogeography誌に論文発表した。なお、この結果は、島嶼の生物多様性に対する気候環境変化のインパクト、あるいは森林伐採のような人為インパクトを評価するための基本的な知見となった。これらの生態学的な群集集合パターンの形成機構に基づき、琉球諸島の亜熱帯林に対する台風撹乱の影響と森林伐採が及ぼす影響をシミュレーションモデルで定量した。この成果は、Journal of Forest Researchに論文発表した。本研究の目的は、台風強大化が亜熱帯島嶼の生物群集の構造や生態系の機能に及ぼす影響を評価することである。

一昨年度までは植物群集に焦点をあてた分析を行った。昨年度は、特に昆虫群集に焦点をあてて種多様性のパターン形成をニッチモデルによって明らかにし、シミュレーション等も用いて、環境変化が種多様性パターンに及ぼす影響を予測した。具体的には以下の論文を取りまとめ、現在投稿準備中である。着生シダの懸垂土壌中に分布する節足動物群集の種多様性パターンを階層ベイズ型の生態ニッチモデルで明らかにした。また、亜熱帯島嘆の生物分布のデータベースをグーグルアースを用いて整備し、今後の環境変化に伴う各生物の分布応答を定量できるようなwebシステムも構築した。さらに、昨年までの成果に基づいて、高校生向けのアウトリーチ活動も行い、環境変化に伴う生物多様性の応答様式についての研究の知見を啓蒙した。近年、地球温暖化に伴う台風の強大化が注目されつつある。琉球列島は、世界的にみて台風のインパクトを最も受けている地域の一つであり、地域固有の自然環境は長い歴史の過程で台風に適応して形成されてきた。したがって、気候変動による台風の頻度・強度の変化は、生態系に大きな影響を及ぼすことが予想される。本研究では、野外調査によって収集したデータ及び文献から構築したデータベースを元に、統計モデルとシミュレーションモデルを用いて、台風撹乱が島嶼亜熱帯林の生物多様性と機能に及ぼす影響を定量化した。昨年度の研究実績は以下の通り:1)琉球諸島の主要な島である奄美大島、沖縄島、西表島に林齢傾度で森林調査区を設置して、森林群集のデータを収集した。このデータに台風攪乱を考慮した森林動態モデルを適用して、森林の再生過程の島間変異を解明した。この結果から、台風攪乱の地理的変異に伴う森林構造と動態の変異が明らかになった(投稿準備中);2)亜熱帯林構成種の機能特性に基づいて、群集形成機構を明らかにした。ツル群集を対象にした野外調査と統計モデルによる解析を行い、その成果を以下論文として発表した(Determinant factors influencing the spatial distributions of subtropical lianasarecorrelated withcomponents of functional trait spectra);3)亜熱帯林の機能的多様性を定量し、森林伐採や植林などの人為インパクトが群集形成プロセスや生態系機能に及ぼす効果を解明した(論文投稿中);4)昨年度までの成果も含めて、琉球諸島の亜熱帯林生態系の保全と管理に関する解説を執筆した。今後も、国際誌に掲載できるよう論文を投稿する計画である。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、異なる分類群の生物多様性パターンをメタ解析によって分析し、分類群特異なパターンだけでなく、分類群間に共通したパターン形成のメカニズムや環境への応答を明らかにする計画である。。
癌凝固メカニズムの医工学的解明と癌形態に応じた電磁場熱凝固治療システムの開発

本研究は肝癌の熱治療の治療精度の向上を目標とし,施術中の精確な肝臓の凝固状態を術者に提供する「凝固領域に応じた温度分布シミュレータ」の開発を目的とした.シミュレータを構築するために,工学的アプローチと生物学的アプローチによる凝固メカニズムの解明に重点を置いた.まず,工学的アプローチとして肝臓組織の粘弾性の温度依存性をモデル化し,組織の粘弾性の変化により凝固と非凝固の境界を導出した.次に,生物学的アプローチとして焼灼された組織の切片を微視的に観察し,凝固領域に影響する焼灼条件を導出した.最後に,肝癌の熱治療に対応した数値計算モデルを構築し,焼灼時の温度分布を提示できるシミュレータを開発した.本研究は肝癌の熱治療の治療精度の向上を目標とし,施術中の精確な肝臓の凝固状態を術者に提供する「凝固領域に応じた温度分布シミュレータ」の開発を目的とした.シミュレータを構築するために,工学的アプローチと生物学的アプローチによる凝固メカニズムの解明に重点を置いた.まず,工学的アプローチとして肝臓組織の粘弾性の温度依存性をモデル化し,組織の粘弾性の変化により凝固と非凝固の境界を導出した.次に,生物学的アプローチとして焼灼された組織の切片を微視的に観察し,凝固領域に影響する焼灼条件を導出した.最後に,肝癌の熱治療に対応した数値計算モデルを構築し,焼灼時の温度分布を提示できるシミュレータを開発した.本研究は,近年癌の局所療法として注目されているマイクロ波凝固療法,ラジオ波焼灼療法を基盤技術とし,肺癌・乳癌・肝癌など様々な臓器の癌に対し定量的かつ高精度な治療を実現する電磁波熱治療システムの開発を目的とする.本研究では,基本的な治療原理でありながら従来明らかにされてこなかった癌組織加熱時の発熱,変性,凝固の一連のメカニズムを臓器ごとに解明することに重点を置き,癌凝固シミュレーションを規範とした個々の癌凝固メカニズムに即した最適な治療形態の決定と,それを実現する癌形態対応型電磁波熱凝固治療デバイスの開発を行う.組織凝固メカニズムの解明のために,本年度は,次の課題に取り組んだ.(a)ステージ別臓器凝固モデルの構築生体組織の粘弾性,比熱,熱伝導率,導電率などの物理的特性が凝固の進行に伴って規則的に変化することに着目し,臓器が有する熱流体力学,電磁気学的物性値を凝固ステージごとに測定することで,組織の凝固進度と組織の物性値の関係性を示すステージ別臓器凝固モデルを構築する.本年度は,モデル構築の初期段階として組織が均質で複雑性がない肝臓を対象とし,in vitro環境下で肝組織の凝固進度と粘弾性の関係性をモデル化するための基礎データを収集した.(b)生体内環境下において焼灼領域に影響を与えうる因子の検討肝臓癌における臨床の最大の問題として,血流の存在により熱が血流に逃げ癌内部に未焼灼領域が残留する問題がある.In vivo実験を通じて,焼灼領域のサイズ・形状に及ぼす影響度が高い臨床的パラメータ(血圧・血流速・脈拍等)を発見し,影響度の高いパラメータを凝固シミュレータの解析条件として組み込むことを目指す.本年度は,肝臓を対象として,肝臓の大血管を縛ることにより動物の血流量を変化させ,医師の指導の下,血流量の変化が焼灼サイズ・形状にどのような影響を与えるか検討した.本研究は,近年癌の局所療法として注目されている電磁波による癌の焼灼療法を基盤技術とし,定量的かつ高精度な治療を実現する電磁波熱治療システムの開発を目的とする.本研究では,基本的な治療原理でありながら従来明らかにされてこなかった癌組織加熱時の発熱,変性,凝固の一連のメカニズムを臓器ごとに解明することに重点を置き,癌凝固シミュレーションを規範とした個々の癌凝固メカニズムに即した最適な治療形態の決定と,それを実現する癌形態対応型電磁波熱凝固治療デバイスの開発を行う.本年度は,次の課題に取り組んだ.(a)癌凝固シミュレータの開発前年度はin vitro環境下で肝組織の凝固進度と粘弾性の関係性をモデル化するための基礎データを収集したのに対し,本年度は収集した基礎データに基づき焼灼中に凝固状態を左右する焼灼条件を検討した. in vitroとin vivo実験の結果,これまでの研究で着目してきた凝焼灼時間と温度に加え,昇温速度も凝固状態の決定に重要な焼灼条件であることが確認された.また,血流が癌凝固シミュレータの精度に及ぼす影響を検討し,生体組織の熱力学が血流に依存する特性を検証した.(b)電磁波熱凝固治療デバイスの設計・製作および全体システムの構築癌凝固シミュレータの結果に応じたラジオ波焼灼を行うためには,癌凝固シミュレータの解析結果にかかわる熱力学特性の焼灼中の変化を把握する必要がある.そこで本年度は,低侵襲条件下で癌凝固シミュレータにおける熱力学特性を測定できるモノポーラ電極針型の熱凝固治療デバイスを設計・製作した.また,電極針の計測結果に基づき癌凝固シミュレータのパラメータを更新するための制御手法を提案し,全体システムを構築した. in vivo環境下で,製作した電極針型デバイスの計測精度の評価,制御手法評価を実施し,システムの有用性を確認した.本研究は,近年癌の局所療法として注目されている電磁波による癌の焼灼療法を基盤技術とし,定量的かつ高精度な治療を実現する電磁波熱治療システムの開発を目的とする.本研究では,基本的な治療原理でありながら従来明らかにされてこなかった癌組織

加熱時の発熱,変性,凝固の一連のメカニズムを臓器ごとに解明することに重点を置き,癌凝固シミュレーションを規範とした個々の癌凝固メカニズムに即した最適な治療形態の決定と,それを実現する癌形態対応型電磁波熱凝固治療デバイスの開発を行う.組織凝固メカニズムの解明のために,本年度は,次の課題に取り組んだ.(a)癌凝固シミュレータの開発術中に凝固の進行状況を観測し,進行状況に応じて術者が治療方法を適宜修正することが可能な治療を実現するために,本研究では,癌凝固モデルと数値計算法を用いて熱凝固療法の実施中に患部の凝固進度を特定する癌凝固シミュレータの開発を行う.前年度はin vitro環境下で肝組織の凝固進度と粘弾性の関係性をモデル化するための基礎データを収集したのに対し,本年度はin vivo環境下でデータを収集した.その結果,肝組織の凝固進度と粘弾性には正の相関があること,および,60°C付近で肝組織の凝固進度と粘弾性が急激に変化することが確認された.(b)可変周波数・可変指向性電磁波熱凝固デバイスの開発従来の単針の電極針を用いた熱凝固療法では,癌の外周部まで熱が伝わらず未凝固領域が残ることが問題を解決するために,本研究では,非常に細経な複数本の電極針を並列に配置し電磁波の周波数・指向性を変化させることが可能なデバイスを開発する.本年度は,(1)に関して,細径な複数本の電極針の仕様の検討と,電磁波の周波数・指向性を変化させることが可能な電磁波発生装置の設計に着手した.本年度は3つの課題に取り組むという当初の計画に対し,実際に着手できた課題は上記の2つであり,3つ目の課題である癌組織の発熱量を最大化させる周波数帯を取得するための実験には着手できなかった.しかし,癌組織の発熱量を最大化させる周波数帯を取得するための実験デザインに関しては検討が進んでいる.したがって,おおむね順調に進展していると評価する.25年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画では,本年度で癌凝固モデルを用いた癌凝固シミュレータの開発まで行う予定であったが,実際には癌凝固モデルを癌凝固シミュレータへ実装するまでには至らなかった.しかし,本研究では組織凝固メカニズムの解明と癌凝固モデル構築に重点を置いており,その点に関しては重要な知見が得られている.したがっておおむね順調に進展していると評価する.次年度は,本年度取り組んできた(a)ステージ別臓器凝固モデル構築のためのデータ収集,および(b)血流量の変化が焼灼サイズ・形状へ与える影響のデータ収集を引き続き行いながら,癌凝固シミュレータの開発に着手する.また,本年度取り組むことができなかった癌組織の発熱量を最大化させる周波数帯を取得するための実験を実施し,温度むらのない凝固領域を形成するために必要な電磁波の周波数・振幅を決定するプランニング手法の構築および可変周波数・可変指向性電磁波熱凝固デバイスの開発に役立てる.25年度が最終年度であるため、記入しない。次年度は,次の課題に取り組む.まず,本年度得られた肝組織の凝固進度と粘弾性の関係性のデータをもとにより詳細なデータを収集し,癌凝固モデルを構築する.次に,構築した癌凝固モデルを用いて癌凝固シミュレータを開発する.また,本年度より着手している可変周波数・可変指向性電磁波熱凝固デバイスの開発を引き続き行う.最後に,開発したデバイスの臨床評価を行うために,九州大学に新設された専用の動物実験施設にてブタを用いたIn vivo実験を行う.
組織－組織間相互作用の発現機構を解明するためのヒトインビトロ生体システムの構築

私たちのからだは心臓や肝臓などいろいろな組織や臓器でできています。これらの組織はお互いに協力することで、食べ物の消化、栄養の吸収、体内環境の維持、そして私たちのからだをリニューアルするなどの複雑な機能を生み出しています。このような、複雑な機能はどのようにして生まれるのでしょうか?この謎を解明するためには、組織と組織がどのように協力して、より複雑な機能を獲得するのかを知る必要があります。そのために、本研究では、細胞とゲル(ゼリー状の素材)を組み合わせることで人工的に肝組織や腸上皮組織を作り出します。そして、それぞれの組織を組み合わせることで、お互いの組織の協調性が現れるメカニズムを解明します。
転写メディエーターの新規キナーゼサブユニットCDK11の転写および生理機能解析

真核生物のタンパク質をコードするすべての遺伝子はRNA Polymerase II(Pol II)によってmRNAとして転写される。メディエーター複合体はPol IIを制御する主要なタンパク質複合体である。メディエーター複合体はPol IIの転写活性を活性化することも抑制することも知られているが転写の活性化機構に対して転写の抑制機構の解析はあまり進んでいなかった。我々はメディエーター複合体の転写抑制機構の解析のためにメディエーター複合体による転写抑制に関与しているという報告のあるCDK8に着目して研究を行い、細胞内でCDK8に相互作用する新規因子としてPRMT5、WDR77そしてSTK38というタンパク質を同定した。この中でPRMT5はヒストン修飾因子でありヒストン修飾を行うことで転写抑制を行うことが知られていた。そして細胞内でCDK8とPRMT5の相互作用の機能を解析のためにHeLa S3細胞を用いてC/EBPβの標的遺伝子をモデル遺伝子としたChromatin immunoprecipitation解析を行った。この結果、PRMT5がCDK8と共にC/EBPβの標的遺伝子のプロモーター上に存在しており遺伝子の発現が誘導されるとCDK8とPRMT5が同時にプロモーター上から脱離することを発見した。そして、siRNAを用いてCDK8の発現を減少させたところIL-1β,IL-8,TNFα遺伝子のプロモーター上のPRMT5の存在量が減少し、IL-1β,IL-8,TNFα遺伝子の発現量が上昇した。これらのことからCDK8がいくつかのC/EBPβの標的遺伝子のプロモーター上にPRMT5をリクルートし、ヒストン修飾を行うことによってプロモーター下流の遺伝子の発現を抑制するという新しいメディエーター複合体による転写抑制機構が示されたと考えている。メディエーター複合体の機能は転写因子とPol IIの双方に相互作用することで、両者の相互作用を橋渡しすることであると考えられている。また、メディエーター複合体にはCDK8/19という2種類のリン酸化酵素が存在することが知られており、これらは相互排他的にそれぞれの複合体を形成している。これまでの研究で、このCDK8/19がいくつかの転写因子をリン酸化して制御することは知られていたが、より一般的な転写制御機構における役割はまだ良く分かっていない。われわれは、このCDK8/19のより広範な転写制御機構における役割を解析するためHeLa細胞核抽出液よりCDK8,CDK19のそれぞれが形成している複合体を精製し、LC-MSIMSを利用してその構成因子を同定した。この解析により、HeLa細胞内でCDK8,CDK19ともにアルギニンメチル其転移酵素PRMT5とそのコファクターであるWDR77、そして機能未知のリン酸化酵素であるSTK38と相互作用していることを見出した。PRMT5はこれまでにヒストンのアルギニン残基をメチル化することが知られており、PRMT5とCDK8/19の相互作用は、メディエーター複合体がヒストンのアルギニン残基のメチル化制御を介してエピジェネティクス制御を行っていることを示唆している。これまでに、メディエーター複合体は神経細胞においてヒストンリジンメチル其転移酵素であるG9aと相互作用してヒストン修飾を行うことが知られていたが、今回のわれわれの解析により新たなヒストン修飾を介した転写制御機構が示唆された。真核生物のタンパク質をコードするすべての遺伝子はRNA Polymerase II (Pol II)によってmRNAとして転写される。われわれは、このメディエーター複合体の広範な転写制御機構における役割を解析するため、メディエーター複合体の特徴的なサブユニットCDK8とCDK19に着目し、これまでにCDK8とCDK19のどちらアルギニンメチル其転移酵素PRMT5とそのコファクターであるWDR77、そして機能未知のリン酸化酵素であるSTK38と相互作用していることを新規に見出している。PRMT5はこれまでにヒストンのアルギニン残基をメチル化することで転写抑制に関与していることが知られている。また、これまでにCDK8はC/EBPβの標的遺伝子を含むいくつかの遺伝子の転写制御過程において抑制因子様の挙動を示していることがわかっている。つまり、これらいくつかの遺伝子転写制御機構においてCDK8とPRMT5が協調的に機能して転写抑制に働いている可能性が考えられる。そこで、HL60細胞を用いてC/EBPβの標的遺伝子であるIL-1β遺伝子プロモーター上でのCDK8/19とPRMT5等の挙動をクロマチン免疫沈降法で解析したところ、C/EBPβの活性化後2時間でCDK8/19とPRMT5がプロモーター上から乖離することを見出した。このことはCDK8/19とPRMT5がIL-1β遺伝子プロモーター上で協調的に遺伝子転写を負に制御していることを示唆していると考えられる。

我々はメディエーター複合体の転写抑制機構の解析のためにメディエーター複合体による転写抑制に関与しているという報告のあるCDK8に着目して研究を行い、細胞内でCDK8に相互作用する新規因子としてPRMT5、WDR77そしてSTK38というタンパク質を同定した。この中でPRMT5はヒストン修飾因子でありヒストン修飾を行うことで転写抑制を行うことが知られていた。そして細胞内でCDK8とPRMT5の相互作用の機能を解析のためにHeLa S3細胞を用いてC/EBPβの標的遺伝子をモデル遺伝子としたChromatin immunoprecipitation解析を行った。この結果、PRMT5がCDK8と共にC/EBPβの標的遺伝子のプロモーター上に存在しており遺伝子の発現が誘導されるとCDK8とPRMT5が同時にプロモーター上から脱離することを発見した。そして、siRNAを用いてCDK8の発現を減少させたところIL-1β,IL-8,TNFα遺伝子のプロモーター上のPRMT5の存在量が減少し、IL-1β,IL-8,TNFα遺伝子の発現量が上昇した。これらのことからCDK8がいくつかのC/EBPβの標的遺伝子のプロモーター上にPRMT5をリクルートし、ヒストン修飾を行うことによってプロモーター下流の遺伝子の発現を抑制するという新しいメディエーター複合体による転写抑制機構が示されたと考えている。
水和により誘起される過酸化ラジカルの分子構造変化と反応性に関する分光研究

ラジカル反応の詳細を理解する上では、ラジカルの分子間相互作用の詳細を知ることが不可欠である。そのための有力なアプローチの一つが、ラジカルクラスターの分光学的研究である。本研究では、大気化学反応や燃焼反応の重要な反応中間体であるOHラジカルやNOラジカルがAr原子と結合したラジカルクラスターの分光研究を行い、それらの詳細な分子間相互作用ポテンシャル曲面の決定を行った。その結果、これらのラジカル錯体には、静電相互作用だけでは説明できない特異な引力相互作用が存在する事を見出し、それがラジカルの不対電子の存在と密接に関連している事を見出した。これらのラジカルクラスターについて系統的に希ガスを変える事で、分子間相互作用にどのような変化が生じるかを調べるために、Ar原子をNeに変えたNe-NOについても同様の研究を行い、分子間相互作用ポテンシャルを決定した。その結果、NeとNO間においても、Ar-NOに見られたものと同様の引力相互作用が働いているがわかった。この結果は、Ar-NOで観測された特異な引力相互作用が希ガスによらずNOラジカルの不対電子に由来することを裏付けるものである。希ガス原子と2原子ラジカルから成るラジカル錯体、Ar-NOの分子間相互作用ポテンシャルを決定した。このラジカル錯体は、NOの電子状態が2重に縮重しているため、非常に複雑な振動回転構造を有することが特徴である。マイクロ波分光法を用いたAr-NOの回転スペクトルの観測は、1980年代に既に行われていた。しかしながら、従来の実効的なハミルトニアンを用いた解析では遷移周波数を再現することが出来なかった。今回、2重縮重した電子状態を考慮して、さらに大振幅振動運動がこのような電子状態に及ぼす影響を考慮した新しい解析手法を開発して適用することで、マイクロ波分光法の測定精度以内で、遷移周波数を再現することに成功すると同時に、分子間相互作用ポテンシャルを実験的に初めて決定した。この相互作用ポテンシャルは、窒素原子の核スピンに由来して、マイクロ波スペクトル中に現れる超微細構造も完全に再現することができる高精度のポテンシャル曲面である。今回新たに決定したAr-NOの分子間相互作用ポテンシャルと、以前決宗したAr-OHのそれとの比較を行った。これら2種類のラジカル錯体はAr-NOがT型構造が安定であるのに対して、Ar-OHは直線構造が最安定であるなど、相互作用ポテンシャルの形状に大きな違いがある。比較の結果、2つの錯体の相互作用ポテンシャルに見られる相違は、NOラジカルとOHラジカルの最高被占軌道の形状の違いとして、うまく説明できることを見出した。そのための有力なアプローチのーつが、ラジカル錯体の分光学的研究である。昨年度までの研究で、大気化学反応や燃焼反応の重要な反応中間体であるOHラジカルやNOラジカルが希ガスと結合したラジカル錯体の分光研究を行い、それらの詳細な分子間相互作用ポテンシャル曲面の決定を行った。更に、閉殻分子から成る錯体には見られない特異な引力相互作用が存在する事を見出し、それがラジカルの不対電子の存在と密接に関連する可能性がある事を指摘した。これらのラジカル錯体について系統的に希ガスを変える事で、分子間相互作用にどのような変化が生じるかを調べる事は、ラジカルの分子間相互作用と不対電子との関連について、その詳細を理解する上で非常に重要である。昨年度のAr-NOのラジカル錯体の研究に引き続き、今年度は、希ガス原子をNeに変えたNe-NOの分光研究を行い、分子間相互作用ポテンシャルを決定した。実験に際しては、より広いマイクロ波帯において大きな入射パワーが得られるように、マイクロ波パワーアンプを購入した。NOラジカルの基底電子状態は2重に縮重しているが、希ガスと錯体を形成することによって対称性が低下し、この縮重が解ける。その様子は回転スペクトルのなかにパリティ分裂として現れる。Ne-NOのパリティ分裂はAr-NOのそれよりも小さい事が解った。これはArよりも分極率の小さなNeでは、NOラジカルとの相互作用がより小さいためであるとして解釈できる。更に、NeとNO間においても、Ar-NOに見られたものと同様の特異な引力相互作用が働いているがわかった。
土壌境界面に発生する電気化学現象の解明とその応用に関する研究

土壌の境界面に発生する現象は、一つは土壌を構成する物理性が全く異なる2つの相の境界面に発生するミクロな現象と、もう一つは異なる土層の境界面に発生するマクロな現象に大別できる。本研究の目的は電気双極子モーメントが大きい水分子が受けている影響を介して境界面におけるミクロな現象を解明しようとするものである。水分子は異常に大きい双極子モーメントを持つことが知られており、この双極子モーメントは誘電率として測定できる。しかしながら誘電率は界面分極の影響を受けるために、双極子モーメントによる誘電率を取り出すことが必要となる。1MHz10GHzのマイクロ波領域では誘電率は主として水分子の双極子モーメントによって影響されるので、この領域で土壌誘電率を測定すれば、界面分極の影響を受けることなく水分子が持つ誘電率を測定することができる。本研究では、新しくFDR(Frequency Domain Reflectometory)の理論を整理し、それにもとづき実験室や現地測定にきわめて有効な一線式のプローブを用いる方法を開発した。そしてこの方法は土壌の体積水分率測定を初めとして、不凍水の測定、吸着水や結合水の測定などが可能であることを確かめた。次に、これまできわめて難しいとされていた現地土壌の土壌水分含水率分布の非破壊的測定が、きわめて容易にしかも迅速に可能であることを明らかにした。つまり、土層や水分分布状況を把握することが可能であり、土壌境界層に発生するもう一つのマクロな現象の把握が可能となったといえる。また、この地表面近傍における土壌水分含水率分布の非破壊的測定は、地下水文学や土壌物理学、灌漑排水学分野の研究にきわめて有用な情報を提供することになり、その方面への応用が期待される。本年度は主として実験装置の組立を行うとともに、いくつかのモデル試料について予備実験を行った。本研究の目的は異なった土層の境界面に生じる電気化学現象の把握であるが、そのためには先ず各々の土層についての基礎的な電気的性質を把握し、それを全体の性質から分離する必要がある。界面に生じる電気現象は低周波領域に主として現れ、土層中の個々の性質は高周波部に現れることを見い出した。とくに本年度は10MHz以上の高周波特性を測定して、個々の土層の性質を把握することを中心に研究を進めた。100MHz以上の高周波での測定には多くの困難が伴い、従来からも測定例は少ない。本研究では、土壌中の電導体を伝わる電気現象の速度が周辺の誘電率により決まることに着目した新しい誘電率測定装置を開発した。この方法により、10MHz10GHzの範囲の誘電率を測定することが可能となった。この周波数範囲では、水の分子構造に起因する誘電緩和現象が見られ、それにより水分子の状態を直接観察することが出来ることになる。砂質土ではこの方法により水分子の状況を把握することが出来たが、粘質土やイオンを多量に含む土壌については測定が不可能であった。このような高い周波数の領域ではイオンによる電荷輸送の影響は無いのが従来の考え方であるが、これまでの実験では大きな影響があることがわかった。装置自体が原因なのか、あるいは水分子の性質に起因する現象なのか本年度の研究では明らかにすることが出来ず、次年度の課題として残った。なお、pHやpe、ECなどを指標にした土壌物理性の基礎実験は順調に進んだ。それらの指標を仲介にして土壌中に生じる電気現象と土壌物理性との関連についての検討は次年度に行う予定である。本年度の主要な研究成果は、本研究を進める上で最も重要な手段である土壌の高周波(100MHz2GHz)誘電率測定法を確立できたことである。具体的な測定システムを組立て、室内実験レベルではあるがその方法の有効性を確認することができた。

このシステムは、発信期で発生させた高周波の電気信号を50Ωの同軸ケーブルで被測定体中に設けられた金属棒(アンテナ)に導き、そのアンテナ中を伝播する信号の速度を測定することによって比誘電率を測定する方法である。信号の伝播速度の測定は、アンテナ入力端と先端で生じた反射波の干渉によって生じる定在波をスペクトルアナライザーで測定し、そのピークあるいはトラフの周波数間隔から、アンテナを伝わる間に生じた遅れ時間を計測によって行う方法である。本年度はこの方法を具体的に土壌に適用して誘電率の測定が十分な精度で行えることを確認した。適用範囲における水分子の比誘電率はほぼ80程度の一定値を取る。そのために見かけの土壌誘電率は含水率と一対一対応の関係を持つので、この方法は土壌水分測定法として利用できることがわかる。また、土壌中に存在する吸着水は誘電率が自由水のそれに比較してきわめて小さいことが明らかにされているが、この方法を適用すれば、吸着水を分離して測定が可能であるとともに、吸着水の状態を把握することが可能となり、吸着水の研究にきわめて有効となることがわかった。なお、ここで新しく確立した土壌の高周波誘電率測定法は、アンテナ一本のみ土壌中に挿入すれば測定可能であるために、現地土壌の測定にきわめて有用であることが考えられ、次年度以降においては現地測定も行う予定である。土壌境界面に発生する現象は、一つは土壌を構成する物理性が全く異なる2つの相の境界面に発生するミクロな現象と、もう一つは異なる土層の境界面に発生するマクロな現象に大別できる。本研究の目的は電気双極子モーメントが大きい水分子が受けている影響を介して境界面におけるミクロな現象を解明しようとするものである。水分子は異常に大きい双極子モーメントを持つことが知られており、この双極子モーメントは誘電率として測定できる。しかしながら誘電率は界面分極の影響を受けるために、双極子モーメントによる誘電率を取り出すことが必要となる。1MHz10GHzのマイクロ波領域では誘電率は主として水分子の双極子モーメントによって影響されるので、この領域で土壌誘電率を測定すれば、界面分極の影響を受けることなく水分子が持つ誘電率を測定することができる。本研究では、新しくFDR(Frequency Domain Reflectometory)の理論を整理し、それにもとづき実験室や現地測定にきわめて有効な一線式のプローブを用いる方法を開発した。そしてこの方法は土壌の体積水分率測定を初めとして、不凍水の測定、吸着水や結合水の測定などが可能であることを確かめた。次に、これまできわめて難しいとされていた現地土壌の土壌水分含水率分布の非破壊的測定が、きわめて容易にしかも迅速に可能であることを明らかにした。つまり、土層や水分分布状況を把握することが可能であり、土壌境界層に発生するもう一つのマクロな現象の把握が可能となったといえる。また、この地表面近傍における土壌水分含水率分布の非破壊的測定は、地下水文学や土壌物理学、潅漑排水学分野の研究にきわめて有用な情報を提供することになり、その方面への応用が期待される。