hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
火山灰耕地土壌におけるVAミコリザの生態と作物生育に及ぼす影響

2.りん(【P!-】)施用レベルの異なる飼料畑圃場に栽培されたトウモロコシ及びコムギについて、生育に伴うVAミコリザの感染率の推移と、作物の生育パターン及び【P!-】吸収量の関連性を追った。両作物とも、施用【P!-】レベルにほゞ反比例して、VAミコリザの感染率は高低した。堆厩肥施用は、VAミコリザ感染率を低下させた。トウモロコシでは、生育初期から感染は成立し、登熟後期に低下した。コムギでは12月3月中旬には感染は全くみられず、4月に入って、地温上昇とともに感染率は急上昇し、登熟後期まで高レベルで推移した。両作物とも、茎葉部の【P!-】%とVAミコリザの感染%は、生育中期後期に、高い正相関を示したが、乾重とは負相関を示す場合が多かった。つまり本圃場条件下で生育する作物にとって、土着のVAミコリザ菌の感染は、「共生」というより、むしろ、作物の光合成産物である炭素化合物の一方的消耗を助長する「寄生」的関係と評価された。3.滅菌土壌を用いたポットに、VAミコリザ感染の小量の土壌塊あるいは植物残根、またはVAミコリザ菌の胞子を接種して、ダイズ,ヒヨコマメを栽培すると、土壌中の有効態【P!-】レベルが一定の範囲内で、それらの作物の生育及び【P!-】吸収を顕著に促進した。また、【P!-】吸収や生育の促進が殆んどもたらされない程度の低感染率レベルであっても、VAミコリザ形成に伴って、これらマメ作物の生育後半における落葉が、著るしく抑制され、ホルモン生成促進の可能性が示唆された。1.前年度において,本学の多腐植貭黒ボク土耕地から, VAミコリザ菌の胞子として, Gigaspora属2種及びGlomus属数種(未同定)を分離したが,それらの乾土100g当りの数を調べたところ,耕種条件により若干の差異はあるが, Gigasporn属数ヶ十数ヶに対し,Glomus属10500ヶと,後者の方がはるかに多いことがわかった.また,ダイズとのミコリザ形成に及ぼす地温レスポンスをみたところ,Glomus属の方がGigaspora属より,より低い温度(2025°C)からミコリザ形成に入り生育に好影響を支えるのに対し, Gigaspora属は30°Cを越えてもなおミコリザ形成が十分に進まない場合の多いことが示された.2.現代の畑作において,いわゆる「マルチ栽培」が慣行化しているが,それは地温上昇に伴う初期生育促進に期待することが多い.その原因のひとつに,ポリマルチ処理による生育初期におけるVAミコリザ菌感染の1020%以上の促進に伴う土壌上の吸収増大があることが示された.3.作土層(15cm域へ粉炭(10tom/ha)を混入してダイズを生育させたところ,初中期の地温を12pc高めるとともに,VAミコリザ感染を1020%高めた.地温上昇に入ったのちでの播種(6月中旬の場合,VAミコリザ形成の差はP吸収には反映しなかったが,生育後半の子実肥大期の落葉を顕著に抑制し,子実生産に好結果をもたらすことが示された.4.γ線処理による無菌土壌をポットにつめて, VAミコリザ胞子添加により作物の生育反応をみると,ダイズやヒヨコマメでは,土壌有効Pが比較的低い(220ppm,Bray II)条件下でミコリザ形成に鋭敏に反応して, P吸収の促進と生育の顕著な増加がみられ,開花期以降の落葉抑制を通じて子実生産を高める例が多いのに対し,トウモロコシ,ミムギでは,VAミコリザ形成が同レベルに進行する場合であっても,生育靖進は殆んどもたらさないばかりかむしろ「寄生」関係になることが示された.1.本大学農場(多腐植質黒ボク土)野菜畑において、ポリマルチ処理はダイズの初期生育を顕著に促進するが、その原因が510°Cの地温上昇に伴うVAミコリザの早期形成に基因するP吸収増進と根粒形成促進にあることが示された。しかし6月下旬7月上旬のマルチ継続はVAミコリザの持続にはならず、子実生産への貢献との視点からはなお多面的検討を要しよう。2.圃場に生息するVAミコリザ菌の種と数は、作付や耕種によって多様であるが、飼料作物畑の場合、径53μm以上のものは300500ヶ/100ml風乾土計測されるが、その99%はGlomus属であった。その中に数種の存在が推定されたが、同定はなお未確立である。
Golay符号の確率模型による構成法の理論と応用

Golay符号、Hadamarの符号について、確率的に構成する問題について、研究を行い、シミュレ-ションにより実際に構成する方法を以前は提案した。この結果はJ.H.Conway及びV.Pressによる自己双対符号の数えあげについての理論的結果に関連している。Golay符号とひとつの場合として含む8通りの自己双対符号をHamming距離をもちいたランダムパッキングにより構成した。確率をシミュレ-ションにより推定する計算機プログラムを作成し、様々な観点から考察を行った。数学的にもとめる手がかりが得られたとは言い難いが、多くの興味深いシミュレ-ション結果は得られた。最初に選んだ10個の点が、最終的な点の配置をどのように定めるかについて、実験式を得たが、これの証明は今後の課題である。Golay符号は幾何学的対称性が非常に高く有限群論の中心的問題に関連している。幾何学的対性の統計的分布という問題について、Golay符号の確率的構成法は典型的な例となっている。群の構造が部分群の出現頻度にどのように定めるかという問題としてとらえたときに、対称性の統計的分布という問題へのひとつの視点を得ることができた。Golay符号の確率的構成法は、ある幾何学的構造が確率的に構成されて行くという確率過程としての興味深い側面も持つ。この問題意識は言語の確率的構成という問題にまで発展させることができる。Golay符の確率模型による構成法について、定理を示したいと考えていたがこれについては成功に至らなかった。しかし、この考え方の応用については結晶の対称性の統計的分布、あるいは言語の確率模型による構成等の問題へと発展させることができた。Golay符号は衛星通信等に用いられるばかりでなく,理論的にも興味深い構造を持ち,Leech格子の構成にも用いられる。Golay符号,Hadamard符号等について,符号を確率的に構成する問題について研究を行い,シミュレ-ションにより実際に構成することができた。この結果はJ.H.Conway及びV.Plessによる自己双付符号の数えあげについての理論的結果に関連している。これについて点の配置の確率というという観点からの考察を行った。n1次元球面上に点対称性をもつ確率密度を仮定し,n+1個の点を互いに独立に選ぶ。それらn+1個の点の配置についての確率を求めることができた。2の問題にもちいた着想をgolay符号の構成される確率を計算することにもちいる。golay符号をひとつの場合として含む8通りの自己双対符号についてHamming距離をもちいたランダムパッキングにより構成される確率を求める。golay符号は幾何学的対称性という観点からはもっとも対称性が高いものである。配置の対称性と構成される確率という観点からの考察を行いこの方向で次年度に向けて研究をまとめている。計算機実験を理論的な考察と有機的にもちいて研究を行っている。従来からのシミュレ-ションにもちいているFORTRANによるプログラムだけでなく、数式処理ソフトMATHEMATCAも有効にもちいて研究を行った。次年度の研究にこれらの方法は十分にいかせると思う。Golay符号,Hadamara符号について,確率的に構成する問題について,研究を行い,シミュレ-ションにより実際に構成することができた。Golay符号をひとつの場合として含む8通りの自己双対符号を,Hammimg距離をもちいたランダムパツキングにより構成した。確率をシミュレ-ションにより推定する計算機プログラムを作成し,様々な観点から考察を行った。数学的にもとめる手がかりが得られたとはいいがたいが,多くの興味深いシミュレ-ション結果は得られた。golay符号は幾何学的対称性が非常に高く有限群論の中心的問題に関連している。幾何学的対称性の統計的分布という問題についてGolay符号の確率的構成法は典型的な例となっている。

結晶の対称性の統計的分布を説明する確率モデルについて考察し,対称性の統計的分布という問題への接近法について,ひとつの視点を得ることができた。Golayの確率的構成法は,ある幾何学的構造が確率的に構成されて行くという確率過程としての興味深い側面も持つ。この問題意識は言語の確率的構成という問題にまで発展させることができる。Golay符号の確率模型による構成法について数学の定理を示したいと考えていたがこれについては成巧に至らなかった。しかし2の考え方の応用については結晶の対称性の統計的分布,あるいは言語の確率模型による構成等の問題へと発展させることができた。
消化器癌におけるDNAメチル化の治療法選択への応用

本研究は、DNAメチル化の消化器癌の治療法選択への応用を目指して、CpG island methylator phenotype(CIMP)を示す消化器癌の治療への応用と抗癌剤感受性を変化させうる異常メチル化の同定および診断法の確立を目的とした。CIMP陽性を示す消化器癌はCIMP陰性癌とくらべてras遣伝子異常やp53遺伝子異常の頻度が異なり、発癌経路に際立った相違があることを明らかにしてきた。本研究では、脱メチル化剤の使用により可逆的な変化であるDNAメチル化が癌化経路にきわめて重要な役割を果たしており、DNAメチル化を標的とした新たな治療法の開発が必要であることを示した。すなわち、CIMP陽性の消化器癌細胞株でメチル化されている遣伝子を網羅的に単離同定し(DNAメチル化アレイによる解析)、メチル化阻害剤およびヒストン脱アセチル化阻害剤の低濃度併用投与によりメチル化されている遺伝子の脱メチル化状態と薬剤の効果を明らかとした。また、抗がん剤感受性を変化させうる異常メチル化としてM期チェックポイントに関連するCHFR遺伝子のメチル化が胃癌・大腸癌に高頻度に認められることを示した。すなわち、微小管脱重合阻害剤として知られるタキサン系抗がん剤は有糸分裂ストレスを引起すが、CHFR遺伝子が異常メチル化により不活化している細胞株ではこれに高感受性を示すことが明らかとなった。よって、胃癌・大腸癌の化学療法において、CHFR遺伝子のメチル化を指標とした効果的で適切な抗がん剤の選択が可能となると考えられ、今後臨床例での解析を予定している。近年、DNAメチル化の異常は癌抑制遺伝子の不活化の機構として注目を集めている。我々は、消化器癌のおよそ半数でゲノムワイドなメチル化の異常(CpG island methylator phenotype-CIMP)が認められ、CIMPの先行により遺伝子異常が加速度的に積み重なるマイクロサテライト不安定性や一部の染色体不安定性を引き起こすことを明らかにしてきた。発癌過程の相違は遺伝子を標的とした治療法に大きな影響をあたえるものであり、また、きわめて興味深いことにメチル化している遺伝子によって抗癌剤感受性が変わる(感受性が高まる)ことを明らかにした。これまで、CIMPは胃癌・大腸癌などにおいて約半数に認められること、hMLH1遺伝子のメチル化に先行し、マイクロサテライト不安定性を引き起こすこと、また、G2/M期チェックポイント遺伝子である14-3-3σ遺伝子のメチル化に先行し、染色体不安定を引き起こす可能性があることを示してきている。抗癌剤感受性を変化させうる異常メチル化としてM期チェックポイントに関連するCHFR遺伝子のメチル化が大腸癌に高頻度に認められることを見出した。CHFR遺伝子のメチル化により、ドセタキセルなどのスピンドル形成阻害剤の効果が著しく亢進した。本研究は、DNAメチル化の消化器癌の治療法選択への応用を目指して、CpG island methylator phenotype (CIMP)を示す消化器癌の治療への応用と抗癌剤感受性を変化させうる異常メチル化の同定および診断法の確立を目的とした。CIMP陽性を示す消化器癌はCIMP陰性癌とくらべてras遺伝子異常やp53遺伝子異常の頻度が異なり、発癌経路に際立った相違があることを明らかにしてきた。すなわち、CIMP陽性の消化器癌細胞株でメチル化されている遺伝子を網羅的に単離同定し(DNAメチル化アレイによる解析)、メチル化阻害剤およびヒストン脱アセチル化阻害剤の低濃度併用投与によりメチル化されている遺伝子の脱メチル化状態と薬剤の効果を明らかとした。

すなわち、微小管脱重合阻害剤として知られるタキサン系抗がん剤は有糸分裂ストレスを引起すが、CHFR遺伝子が異常メチル化により不活化している細胞株ではこれに高感受性を示すことが明らかとなった。よって、胃癌・大腸癌の化学療法において、CHFR遺伝子のメチル化を指標とした効果的で適切な抗がん剤の選択が可能となると考えられ、今後臨床例での解析を予定している。
先天性心血管奇形の免疫学的発生機序に関する研究

1、抗心臓血清または抗腎臓血清と蛋白分解酵素阻害剤ロイペプチンをラットに投与する実験、及びE-64の胎盤沈着を確かめる実験.(1)組み合わせ投与した場合は、抗血清またはロイペプチンを単独投与した場合よりも奇形発生率が高く、特に心血管奇形発生率が高くなり、相加作用による栄養障害が示唆された。(2)E-64を妊娠ラットに投与すると、24時間後においても血中より高濃度で胎盤に沈着していることが証明され、上記(1)の結果はyolk sacにおける蛋白栄養障害が強く示唆された。(3)抗組織血清と蛋白分解酵素阻害剤の催奇形機序に類似性がみられる。2、溶レン菌M蛋白質分画を妊娠ウサギに感作する実験.胎仔には心血管奇形は発生しなかった。ウサギは溶レン菌に対する反応が弱く、溶レン菌による感染や感染アレルギーが成立しにくいことが推察される。このことは、M蛋白分画を妊娠ラットに投与した同様な実験で、心血管奇形の発生をみた私共の成績と比較し大いに異なる点である。したがって、溶レン菌に対する反応には動物種による差があり、ヒトに外挿することの難しさを示唆する所見であった。3、ラット全胚培養による実験.心血管系の分化・発達は、胎生早期に急速な変化で進行するが、その調節に細胞表面の複合糖鎖が関与している可能性がある。今回は全胚培養により11.5日心のみについて検討したが、房室間部・流出路の心筋及び心内膜において、RCA-IとGS-IIで強い反応が認められた。これらの反応がE-64添加群で減弱していたことより、複合糖鎖が心形成期の分化誘導に重要な役割を担っており、E-64がそれらの発現に影響を与えることが高率な心奇形発生の要因となっている可能性が示唆された。I.抗心臓血清(AHS)または抗腎臓血清(AKS)と蛋白分解酵素阻害剤ロイペプチンをラットに投与する実験(1).AHS9ml/kg+ロイペプチン30mg/kg投与群奇形発生率55%、心血管奇形発生率30%,奇形内容としては水頭症、外脳症、心室中隔欠損、大動脈弓異常、水腎症、無眼球、小眼球などが多かった。(2).AKS1ml/kg+ロイペプチン30mg/kg投与群奇形発生率69%,心血管奇形発生率24%で、奇形内容は無眼球・小眼球などの眼異常が最も多く(61%)、ついで心室中隔欠損、大動脈弓異常、水頭症、水腎症などが多く認められた。(3).胎盤における投与抗血清沈着の検索(蛍光抗体法)AKSは強く沈着していることが証明されたが、AHSは本法では証明できなかった。II.蛋白分解酵素阻害剤Eー64の胎盤沈着の有無を確かめる実験^<14>Eー64を妊娠ラットに腹腔内投与後、各臓器内濃度をシンチレ-ションカウンタ-で測定した結果、肝に最も多く、次いで腎、胎盤、血中の順の濃度で検出された。III.以上の2つの実験から、次のようなことが考擦される。(1).抗血清とロイペプチンをラットに組合せ投与した場合は、抗血清またはロイペプチンを単独投与した場合よりも奇形発生率が高く、特に心血管奇形発生率が高くなり、相加作用による栄養障害が示唆された。

(2).Eー64を妊娠ラットに投与し、24時間後においても血中より高濃度で胎盤に沈着していることが証明され、上記(1)の結果はyo1K sacにおける蛋白栄養障害が強く示唆された。(3).抗組織血清と蛋白分解酵素阻害剤の催奇形機序に類似性がみられる。I.溶レン菌M蛋白分画を妊娠ウサギに感作する実験1)A群溶レン菌12型を大量培養し、M蛋白を分離抽出した。2)ウサギを妊娠前3カ月からM蛋白で感作し、さらに妊娠15日に再投与(5mg/kg)して心血管奇形発生の有無を検索した。免疫したウサギ10匹中、8匹が妊娠し、この母ウサギから46匹の胎仔が得られた。胎仔について固定後、実体顕微鏡下で奇形の有無を調べた結果、心血管奇形を見出し得なかった。3)母ウサギの血清中にはオフタロニ-法で抗M蛋白抗体が10匹中8匹に証明できた。4)蛍光抗体法により母ウサギ心筋における抗M蛋白抗体沈着を10匹中6匹に証明できた。胎仔心筋には証明できなかった。5)病理組織学的には、母仔ともに炎症性変化などを認めなかった。II,溶レン菌生菌を妊娠ウサギに投与する実験1)妊娠15日ウサギ4匹にA群溶レン菌12型(1×10^9CFU/m1)を1m1静注し、妊娠29日に胎仔を摘出して奇形の有無を検索した。その結果、心血管奇形は見出せなかった。2)組織学的検索では、母ウサギ心筋内に軽度のリンパ球浸潤を認めるものがあった。胎仔には特に変化を認めなかった。考察:以上の結果から、ウサギは溶レン菌に対する反応が弱く,溶レン菌による感染や感染アレルギ-が成立しにくいことが推察される。このことは、M蛋白分画を妊娠ラットに投与した同様な実験で,心血管奇形の発生をみた私共の成績と比較し大いに異なる点である。したがって、溶レン菌に対する反応には動物種による差があり、ヒトに外稗することの難しさを示唆する所見であった。1.ラットの全胚培養による実験発達中の心臓における複合糖鎖発現の局在と機能について検討するために、ラット全胚培養を行い、11.5日心臓のレクチン染色を行った。また、妊娠母体への投与で心奇形の発生が確められている蛋白分解酵素阻害剤E-64を培養液に添加し、染色強度の変化を観察した。方法:胎令9.5日にラット胚を無菌的に摘出し全胚培養を開始した。培養液にコントロール群はPBSのみを、E-64添加群は3または5μg/m1になるように加えた。11.5日胎芽をとり出し固定後、レクチン染色(RCA-I,GS-II,BPA,AAAの4種類)を行った。結果:RCA-Iでは、心内膜に強い反応が認められ、また、流出路と房室間部の心筋細胞にも認められた。これらの反応は、E-64添加群で減弱していた。GS-IIでは、房室間部の心筋細胞の反応性がE-64添加群でコントロールに比し減弱していたが、その他の部位では差がなかった。BPAでは、コントロール群での反応が弱く、E-64添加による差もなかった。AAAでは、心筋細胞および心内膜に弱い反応が認められたが、E-64群ではほとんど反応しなかった。神経管の上衣細胞層はRCA-IとBPAに強く反応しており、RCA-IではE-64添加群で少し減弱していた。考察:心血管系の分化・発達は、胎生早期に急速な変化で進行するが、その調節に細胞表面の複合糖鎖が関与している可能性がある。今回は、11.5日心のみについて検討したが、房室間部・流出路の心筋および心内膜において、RCA-IとGS-IIで強い反応が認められた。これらの反応がE-64添加群で減弱していたことにより、複合糖鎖が心形成期の分化誘導に重要な役割を担っており、E-64がそれらの発現に影響を与えることが高率な心奇形発生の要因となっている可能性が示唆された。
使用後に粘膜から容易に除去・清掃できる温度応答性ゲルを応用した義歯安定剤の開発

使用後の義歯安定剤は口腔粘膜から除去することが推奨されるが,除去が難しく口腔粘膜に残留することが問題となっている。そこで,使用後は洗口するだけで口腔粘膜から容易に除去できる義歯安定剤を作製することを目的とし,温度応答性水和ゲル(プルロニックF127;PF)を軟膏基剤に,カルボキシルメチルセルロースナトリウム(CMCNa)を粘着成分とした義歯安定剤の評価を行った。本研究からPF20%CMCNa2%とした組成が,もっとも臨床使用に適した粘度変化,粘着力を示すことが明らかとなった。この成果は学術大会で発表し、歯科材料分野の国際誌に原著論文として投稿し査読を受けている。義歯安定剤の使用によって口腔内細菌叢への影響が認められたとする報告がみられる。そこで,使用した後に水で洗口するだけで,容易に口腔粘膜から除去でき口腔衛生環境への影響が少ない義歯安定剤を作製することを目的とし,体温域で粘度が上昇する温度応答性水溶性ゲルであるプルロニックF127(以下PF)を基剤に,市販義歯安定剤の粘着成分であるカルボキシルメチルセルロースナトリウム(以下CMCNa)を添加した水和ゲルの組成検討を行う研究計画のもと,基礎的実験を行った。はじめに,水和ゲルの作成方法(混和方法・手順,静置時間・温度)が粘度に影響することが明らかとなったため,作成条件の検索を行った。その結果,一定時間冷暗所で水和膨潤させたPFの水和ゲルと,同じく一定時間冷暗所で水和膨潤させたCMCNaの水和ゲルを混和し,さらに一定時間冷暗所で水和膨潤させることで,安定した物性のゲルが作成できることが明らかとなった。次に,PFおよびCMCNaの割合が異なるゲルを試作し,動的粘弾性の測定および接着力の測定を行い,組成検討を行った。その結果,PFの添加率が大きくなるほど,粘度が大きく上昇する転移点がより低い温度にシフトする傾向が明らかとなった。また,PFの添加率が2025%,CMCNaの添加率が14%とすることで,市販の義歯安定剤(クリームタイプ)と同等の接着力を示し,洗口時の水温域では粘度が大きく低下する水和ゲルを作製できることが明らかとなった。以上の結果より,試作した温度応答性ゲルは,使用時の口腔内温度では義歯安定剤として十分な接着力を示し,水による洗口で口腔粘膜から容易に除去できる,残留しにくい材料的特性を有することが明らかとなった。義歯安定剤を長期間使用することによる口腔内細菌叢への影響は明らかとなっておらず,使用後に口腔粘膜から確実に除去することが推奨されている.しかし,クリームタイプの軟膏基剤としてワセリンなどが使用されているため,使用後に洗口するだけでは除去することが難しく,大量に口腔内に残留している症例が散見される.そこで,使用後に洗口するだけで口腔粘膜から容易に除去できる義歯安定剤を作製することを目的とし,体温域で粘度が上昇する温度応答性水和ゲルであるプルロニックF127(以下PF)を軟膏基剤に,カルボキシルメチルセルロースナトリウム(以下CMCNa)を粘着成分とした義歯安定剤を試作し評価を行った.初年度に,水和ゲルの作製方法(混和方法,温度など)および組成を検討し,PFの添加率が大きくなるほど,粘度が大きく上昇する転移温度がより低い温度にシフトする傾向が明らかとなった.また,PFの添加率が2025%,CMCNaの添加率が14%とすることで,市販の義歯安定剤と同等の接着力を示し,洗口時の水温域で粘度が大きく低下する水和ゲルを作製できることを明らかとした.最終年度は,ゲル構造を破壊しない粘度の測定条件を再検討し,臨床使用に適した組成を再評価した.その結果,PFを25%とした組成では粘着力が高いものの,洗口時の粘度変化が小さいことが明らかとなった.本研究で検討した組成において,PF20%,CMCNa2%とした試作義歯安定剤が,もっとも臨床使用に適した粘度変化,粘着力を示すことが明らかとなった.これら成果を学会で発表し,原著論文として投稿する準備がほぼ終了している.歯科補綴学使用後に水で洗口するだけで,容易に口腔粘膜から除去でき口腔衛生環境への影響が少ない義歯安定剤を作製することを目的に,体温域で粘度が上昇する温度応答性水溶性ゲルであるプルロニックF127を基剤とし,市販義歯安定剤の粘着成分であるカルボキシルメチルセルロースナトリウムを添加した水和ゲルの組成検討を行う研究計画のもと,ゲルの作成方法,組成の絞り込みを行うことができた。以上,試作義歯安定剤の組成検討を行う初年度の研究計画はおおむね実行することでき,予定した成果を得ることができている。

また,接着力の持続性をさらに向上させることを目的とし,CMCとは異なる増粘成分(塩との反応により増粘する成分など)に関しても追加検討を行う。一方,口腔乾燥症に対する口腔湿潤剤としての使用用途も考えられるため,基本組成に追加してカテキンやプロタミン分解ペプチドなどの静菌成分を添加することによって,より口腔衛生環境を良い状態に維持管理することを目的とした材料組成の可能性もあわせて検討する予定である。予備実験を行ったところ,備品として購入する予定であった動的粘弾性測定機器よりも,さらに厳密な温度管理や条件設定が可能である高額な動的粘弾性測定機器が必要であることが判明し,動的粘弾性および接着力の測定を外部専門機関に委託することとなった。外部測定機関と測定実施日程の調整を行ったところ,当該年度内での測定が終了しなかったため,次年度使用額が生じることとなった。十分なサンプル数を得るため,外部測定機関に委託する動的粘弾性および接着力の追加測定を実施する。
健康寿命伸長のための人工知能を利用したバランストレーニング機器開発に関する研究

本研究の目的は申請書提出時に記述した以下の3分野からなっている。すなわち,1新バランストレーニングマシンによるトレーニング方法の検討と評価2簡易モーションキャプチャシステムを使ったバランストレーニングのリアルタイムによる三次元バランスコントロール動作の取得と視覚的フィードバック方法の検討3動画を利用した人工知能リアルタイム三次元動作評価システムの構築の3分野である。実際には当初の予定とは異なり,研究目的に変更をともないつつ以下ように研究を進めた。研究目的1について:トレーニング方法とその効果を検討するためには,新バランスボード上でのバランス能力測定についての評価指標の作成が必要であると判断し,研究目的と研究の方向性を変更した。すなわち「新バランストレーニングマシンによるトレーニング方法の検討」から,「新バランストレーニングマシンによるバランス能力評価方法の検討」に目的を変更した。2018年度前半においてプレ実験によってバランス評価方法とその提示方法を検討し,バランス能力測定手順とその結果のフィードバック方法を決定した。同時に300名以上にわたる被験者を対象に,新バランスボードを使用した場合のバランス能力を測定し,評価システムを(株)ミカサとともに検討し開発した。現在なお改良とともに測定システムの全体像を検討中である。研究目的2については,当初の予定通り簡易モーションキャプチャシステムによるバランス動作のリアルタイム3次元バランスコントロール動作の取得を実施し,実際にコントロール動作の取得が可能であることを確認した。研究目的3については,研究目的2で取得したバランス動作について,目がまわっている場合とまわっていない場合について,人工知能(AI)に学習させ,自動判別が可能になることを確認し,本システムについて日本体力医学会第73回学会大会で発表した。前述した通り,上記研究目的1については,「新バランストレーニングマシンによるトレーニング方法の検討」から,「新バランストレーニングマシンによるバランス測定の評価方法の検討」に目的を変更した。理由は以下の2点による。1トレーニング処方及びトレーニング成果を確認する上で,新バランストレーニングマシンを使用した場合のバランス能力に関する評価指標が必要であること,2当初予定していた施設等でのバランス能力の検証が難しい状況になったこと(施設整備の遅れや役割の変更など)研究目的の変更に伴い,研究目的1については進捗状況の評価は難しいが,3年計画の1年目であることを考慮するとほぼ順調といってよいと考えられる。また研究目的23についても,当初の想定していた通りの測定が進み,順調である。新バランストレーニングマシンの測定評価システムがほぼ完成したことから,さらにバランス動作そのものを検証し,バランス動作中の各種エビデンスを取得していくことが今後の課題となる。特に新バランストレーニングマシンによる評価指標と,従来から測定されているバランス指標との比較,健康寿命伸長のための転倒予防との関連,新バランストレーニングマシン上でのバランスコントロール中における下肢筋群の筋活動の評価,それに伴うトレーニング効果の可能性などの検討が中心課題となる。また簡易モーションキャプチャシステムの3次元座標の評価(VICONシステムとの比較),動画を利用した人工知能による動作評価も,今年度の結果をもとに引き続き取り組んでいく予定である。

特に新バランストレーニングマシンによる評価指標と,従来から測定されているバランス指標との比較,健康寿命伸長のための転倒予防との関連,新バランストレーニングマシン上でのバランスコントロール中における下肢筋群の筋活動の評価,それに伴うトレーニング効果の可能性などの検討が中心課題となる。また簡易モーションキャプチャシステムの3次元座標の評価(VICONシステムとの比較),動画を利用した人工知能による動作評価も,今年度の結果をもとに引き続き取り組んでいく予定である。購入を予定していた物品は,1ノートパソコン,2三次元動作解析カメラ用三脚12台,33次元簡易型モーションキャプチャーソフトであったが,以下の理由で減額および次年度に支出することに変更した。1:従来からのノートパソコンをそのまま使用しても本年度の実験にあたって十分な性能が確保できることがわかり,次年度に実験室据え置き型のさらにハイスペックなデスクトップ型パソコンを購入することに変更した。2:別途別予算で6台の三脚を購入することができ,本年度の実験においては6台の三脚で可能な実験であったために,残り6台を次年度に手配することにした。3:当初購入予定であったソフトと同レベルでハイスペックの別メーカーの機器(ソフト付き)に変更し,使用予定額よりも安価な物品に切り替えた。
大腸菌群フローラ解析による食品汚染源推定技術の開発

昨年度までの研究で、Escherichia coli、Yersinia enterocolitica、Klebsiella属およびRaoultella属を対象とするイムノクロマト試験紙を構築した。しかし、食品から検出される大腸菌群のうち、これらの菌が占める割合は明らかにされておらず、上記以外の菌を検出するための試験紙を開発する必要性が考えられた。本年度は、食肉から分離された大腸菌群属を特定し、上記以外の属で検出例の多い属を対象に試験紙を構築し、開発した試作品が食肉の大腸菌群検査に実用化可能であるか検証した。食肉から検出された大腸菌群の属を調べたところ、上記以外にAeromonas属、Citrobacter属、Enterobacter属、Hafnia属、Pantoea属、Serratia属が主に検出された。そこで、これらを検出する試験紙を6種類構築し、Klebsiella属およびRaoultella属を検出するものと併せて7種類の試験紙セットを用意した。食肉、菓子、惣菜等の食品から分離された大腸菌群55株を対象に検出率を検討したところ、個々の試験紙では検出率は38%から76%程度であったが、7種類を組み合わせることにより、100%の検出率を達成した。20種類の食肉(牛、豚、鶏)を用いて実用可能性を調べた。食肉の懸濁液を試験紙に滴下したところ、3種類の食肉で陽性を示した。食肉が1グラムあたり概ね10万以上の大腸菌群に汚染されている場合、検出できることが分かった。1枚の試験紙に4種類の抗体を固定し、豚肉と洋菓子を対象に大腸菌群フローラ解析を行った。両者のフローラの相違を15分程度の試験で検出することができた。以上の研究により、食品の大腸菌群およびそのフローラを15分で検出可能な試験紙が開発された。出荷前の品質管理を食品の製造現場で実施可能になるものと期待される。本研究では、大腸菌群フローラを1枚の紙上で15分以内に解析するイムノクロマト技術の確立を目的としている。すべての大腸菌群株を検出するために、乳糖分解酵素に対する抗体を使用したイムノクロマト分析系の構築を目指した。本酵素は細胞内酵素であるため、菌体内からの酵素抽出法を検討した。超音波抽出法、ジルコニアビーズ抽出法、界面活性剤が添加されたバッファーによる抽出法を試した。いずれの手法であっても抽出液中に酵素活性を検出できたので、簡便で装置を要さないバッファーを用いた手法を以降の試験で用いた。金属コロイドの標識条件、抗体固相化条件等を最適化し、イムノクロマト分析系を構築した。その結果、乳糖分解酵素の標品を検出できた。つぎに、培養後の菌体の酵素抽出液を用いた分析を試みた。1E8cfu相当のEscherichia coliおよびPseudomonas fluorescensの菌体から酵素をバッファーで抽出し、上記のとおり構築したイムノクロマト分析を行ったところ、両菌とも陽性反応を示した。P. fluorescensは大腸菌群には属さないため、本来、陰性反応を示すと予想される細菌である。抗体の特性により、偽陽性が生じたと考えられたため、別種の抗体を用いて再度分析を試みたが、同様の結果であった。そこで、菌体表層に対する抗体を用いてイムノクロマトを構築した。抗体の種類によっては、培地中の成分とも反応してしまい、菌株に特異的な検出系を構築できなかった。この傾向はペプトンの種類を変えるなど、培地組成を変更しても改善できなかった。しかし、抗体の種類によっては、菌株特異的な反応を示し、E. coli O157:H7、E. coli K12、Yersinia enterocoliticaの検出に成功した。いずれの菌株も108 cfu相当の菌体を検出できた。前述のとおり、3種類の抗体で3種類の菌株の検出に成功した。しかし、そのほかの4種類の抗体では、非特異的な結合により、検出系を構築できなかった。食品で頻繁に検出される大腸菌群は、10種以上ともいわれており、研究の進捗がやや遅れていると判断した。本年度は、食品から高頻度で分離されるKlebsiella属、Raoultella属を検出可能なイムノクロマト試験紙の構築を目指した。分析系の検出感度を調べた。1回の試験あたり10の4乗以上の対象菌株が存在すれば、イムノクロマト法で検出できた。市販の鶏肉、豚肉、牛肉、洋菓子を用い、酵素基質培地を用いて大腸菌群を分離した。分離菌株の培養液を試験紙に展開し、当該菌株がKlebsiellaグループに属するか予想した。併せて、分離菌株の属を16S rDNAの塩基配列から推定し、イムノクロマト法による推定精度を検証したところ、99%の確度で予想と一致した。

本年度は、食肉から分離された大腸菌群属を特定し、上記以外の属で検出例の多い属を対象に試験紙を構築し、開発した試作品が食肉の大腸菌群検査に実用化可能であるか検証した。食肉から検出された大腸菌群の属を調べたところ、上記以外にAeromonas属、Citrobacter属、Enterobacter属、Hafnia属、Pantoea属、Serratia属が主に検出された。そこで、これらを検出する試験紙を6種類構築し、Klebsiella属およびRaoultella属を検出するものと併せて7種類の試験紙セットを用意した。食肉、菓子、惣菜等の食品から分離された大腸菌群55株を対象に検出率を検討したところ、個々の試験紙では検出率は38%から76%程度であったが、7種類を組み合わせることにより、100%の検出率を達成した。20種類の食肉(牛、豚、鶏)を用いて実用可能性を調べた。食肉の懸濁液を試験紙に滴下したところ、3種類の食肉で陽性を示した。食肉が1グラムあたり概ね10万以上の大腸菌群に汚染されている場合、検出できることが分かった。1枚の試験紙に4種類の抗体を固定し、豚肉と洋菓子を対象に大腸菌群フローラ解析を行った。両者のフローラの相違を15分程度の試験で検出することができた。以上の研究により、食品の大腸菌群およびそのフローラを15分で検出可能な試験紙が開発された。出荷前の品質管理を食品の製造現場で実施可能になるものと期待される。可能な限り多くの抗体を入手し、未だ検出系が構築されていない大腸菌群株の検出を目指す。また、酵素抽出条件やクロマト分析条件を見直し、酵素検出時における偽陽性の発生を抑制できないか検討する。併せて、代表的な食材の大腸菌群フローラを調べ、検出すべき対象となる大腸菌群種を特定する。本年度の研究で、食肉等で検出すべき対象となる大腸菌群種を特定した。これら菌株のうち、検出系が構築されていないものを対象とするイムノクロマト試験紙の開発を目指す。また、1枚の試験紙に複数の抗体を固相化し、同時に多種類の菌株を検出可能な試験紙の開発を試みる。得られた試作品を用いてフィールド試験を実施する。乳糖分解酵素を標的とした検出系の構築に予想以上に労力および研究時間を費やしたため、全体的な研究の進行が遅れた。本来、菌体表層を抗原とした抗体の購入に充てる予定であった資金を使用できなかった。前年度未使用額があったため、次年度使用額が生じた。研究は概ね順調に進捗しており、次年度使用額は抗体購入代金や標準菌株購入代金に充てる予定である。菌体表層を抗原とする抗体の購入に資金を充てる。また、食品から検出される大腸菌群の分離同定に資金を使用する計画である。
幹細胞標的化miRNAの非侵襲的送達による褐色脂肪細胞の生体内分化誘導法の創製

皮下脂肪組織中の幹細胞(ASC)が褐色脂肪細胞様に分化する過程で多数の特徴的なmiRNAが発現することを見いだした。しかし、その後の解析から、これらのmiRNAはASCの分化とは異なるプロセスに関与していることが示唆された。また、ラットの皮下脂肪からASCを多量に含む細胞画分を分離してマウスに免疫することにより、ASCを特異的に認識する新規モノクローナル抗体を取得することに成功した。さらに、イオントフォレシスを用いた機能性核酸の非侵襲的経費送達技術を確立し、in vivoでsiRNAやオリゴDNAを皮内に送達して、内因性遺伝子の発現抑制や経皮免疫の賦活化に成功した。本研究により、ASCの分化制御にはmiRNA以外に未知の因子が関与していることが明らかとなり、我々が構築した抗体や機能性核酸の導入技術を利用することで、より詳細な解析が可能になると考えられる。研究代表者らは、以前の研究でラットの大腿部皮下白色脂肪組織から未分化細胞(ASC)を単離・培養して、褐色脂肪細胞様の機能を有する細胞へ分化させる初代培養系を確立している(論文投稿中)。そこで、この初代培養系を用いて、ASCの褐色あるいは白色脂肪細胞への分化過程におけるmiRNAの発現プロファイルを経時的に追跡した。本解析には、ヒト、マウス、ラットにおいて現在までに同走されている全てのmiRNA(1200種類以上)を網羅し、一塩基の配列の相違も高感度に識別可能なLNA(Locked Nucleic Acid)オリゴプローブを利用したマイクロアレイを用いてプロファイリングを行った。検討開始当初、ASCが褐色様あるいは白色様の脂肪細胞へ運命分岐する段階は、分化の初期段階にあるとの予測に基づき、2通りの培養条件下で分化の初期段階に注目してmiRNAの発現プロファイルを比較解析したところ、予想に反して、いずれかの培養条件で特徴的なmiRNAは全く見いだされなかった。そこで次に、未分化細胞が脂肪を蓄積し始める成熟段階に焦点を当ててmiRNAの発現プロファイルを比較解析したところ、2通りの培養条件下でプロファイルが顕著に異なるmiRNAを数十種類見いだすことに成功した。特に、白色様への成熟過程と比較して、褐色様への成熟過程において顕著に発現レベルが増加するmiRNAの割合が多く、これらのmiRNAのプロファイルは、エネルギー消費機能に必須である脱共役タンパク質(UCP1)の発現様式と類似していたことから、ASCが褐色脂肪細胞様の機能を獲得するために極めて重要な役割を担っていることが強く示唆された(特許出願および論文投稿準備中)。研究代表者らは、以前の研究でラットの大腿部皮下白色脂肪組織から未分化細胞(ASC)が、培養条件に応じて褐色脂肪細胞様あるいは白色脂肪細胞様の表現型を示す細胞へ分化させる初代培養系を確立している。我々は、同一の細胞が培養条件・培地組成の違いに応じて全く異なる細胞に分化する際に、miRNAによる遺伝子発現制御ネットワークが深く関与しているのではないかという仮説を立て、二通りの分化過程におけるmiRNAの発現プロファイルの変動を網羅的に解析した。その結果、特に、褐色脂肪細胞様に分化する過程で複数のmiRNAの発現が同調して変動することを見出した。また、これらのmiRNAの発現変動は、複数回の独立した実験において再現性が確認されたことから、生体内では本来白色脂肪細胞へ分化するはずのASCが褐色脂肪細胞様に分化する際に極めて重要な役割を担っていると考えられ、現在、詳細な機能を解明する検討を進めている。また、in vivoでmiRNAをASCへ選択的に送達する技術を開発するため、ラットの大腿部皮下白色脂肪組織から単離したASCをBALB/cマウスに免疫し、脾臓B細胞を分離して、マウスミエローマ細胞(P3U1)との細胞融合を行い、抗体を産生するハイブリドーマを多数作製することに成功した。現在、ASCの表面抗原を特異的に認識するモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマのクローニングを進めており、その有用性を免疫染色法およびFlow cytometryを用いて確認しつつある。本年度の検討では、in vivoでmiRNAを皮下脂肪組織から単離した未分化細胞(ASC)へ選択的に送達する技術を開発するため、ラットの鼠径部皮下脂肪組織から単離したASCをBALB/cマウスに免疫することで取得したモノクローナル抗体がASCを特異的に認識するか否かについて免疫組織学的解析により検討を行い、皮下脂肪組織において、成熟脂肪細胞や毛細血管等には全く反応せず、組織間質領域に分布するASCを特異的に認識可能なモノクローナル抗体を2種類得ることに成功した。

また、in vivoにおける核酸医薬の非侵襲的な経皮送達法に関して、ヘアレスマウスに対しイオントフォレシスを用いてオリゴ核酸を経皮投与することで角質層・表皮層を越えて真皮層の深部にまで送達できる手法を確立し、オリゴ核酸のみならず高分子タンパク質の経皮送達にも応用可能であることを見いだした。さらに、前年度までの検討で、ASCが褐色または白色脂肪細胞様に分化する際に特異的に発現が誘導されるmiRNAをそれぞれ11種類と1種類を見いだしていた。そこで本年度は、白色脂肪細胞への分化誘導条件で培養したASCに対して、褐色脂肪細胞様に分化する際に発現が誘導されるmiRNAを単独または組み合わせて導入することで、褐色脂肪細胞様の分化が誘導されるか否かについて検討を行った。その結果、いずれのmiRNAを導入しても褐色脂肪細胞であることを特徴づけるUCP1の発現は確認されず、最大9種類のmiRNAを同時に導入した場合においても同様であった。これらの結果は、当初の予想に反し、ASCが褐色脂肪細胞様に分化する際に特異的に発現が誘導される多数のmiRNAは、いずれもASCの分化運命を決定づけるものではなく、これらを導入するだけでは、強制的に褐色脂肪細胞へ分化させることはできないことを意味するものであった。
近赤外分光法による森林地下部炭素貯留量の時空間変動の解明

森林土壌中の有機物組成および水分含量を簡便かつ迅速に計測することを目的とした分光計測手法を開発した。土壌からのCO2放出の空間変動の評価を目指して室内実験で作成した重回帰・PLSR複合モデルを使用し、天然林における深度別および窒素条件の異なるエリアの微生物呼吸量の推定を行った。前年度は、冷温帯落葉広葉樹林および人工造林地の13樹種(針葉樹6種、広葉樹7種)を対象に、リター、有機物土壌および鉱物土壌を採取し、その理化学性、CO2放出速度、連続分光反射率(0.92.4μm)をモデル計測した。結果、土壌水分、窒素、セルロース含有量からCO2放出速度を2.1%の誤差で予測可能であること、生土壌の連続分光反射率からは、土壌水分、容積重、窒素、炭素、リグニン、セルロース含有量を誤差10.3%未満で推定できることが判明した。今年度は、野外におけるCO2放出速度の動態を把握するための検証試験を実施した。冷温帯林内の65地点(13樹種)および年間100kg/haの窒素散布を行っている林分27地点において、2cm深度毎の連続分光反射率を計測し、各深度・地点ごとのCO2放出ポテンシャルを推定した。その結果、窒素固定菌と共生する樹種で過大評価したものの、それを除く12樹種では、深度別プロファイルが明らかになり、予測した積算値は実測値に対してr=0.62、傾き0.84の有意な関係で示された。さらに、窒素散布を行った林分でも実測値と推定値の間に、r=0.55、傾き0.64の有意な関係が得られた。分光反射率に基づく推定値が過大評価になった主要因は、CO2放出速度の教師データ測定時(23度)よりも実測時の気温が7度近く低かったことと推察される。以上の結果は、野外森林土壌の有機物組成とCO2放出ポテンシャルを推定する新しい分光観測法に道筋を示すものであり、野外における事例としても世界初の事例と言える。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。森林土壌の有機物組成や堆積量、微生物呼吸は空間的に不均一である。本研究では、有機物の吸収帯のある短波長赤外波長域における連続分光反射率から野外の土壌有機物組成の予測手法を開発し、森林土壌中の有機物組成とそれに対応するCO2放出ポテンシャルの空間分布の解明を目指す。本年度は、分光観測機材の調整と解析手法の開発を開始した。樹種の違いによるリターや有機物層の有機物組成の相違に着目し、北海道大学苫小牧研究林にて9樹種(針葉樹5種、落葉広葉樹4種)の樹木の林床から深度別の土壌を採取した。まず、採取した土壌の微生物呼吸を計測し、その後、水分含量を4段階に変化させながら分光反射率(0.862.51μm)の計測を行った後、乾燥土壌中のリグニン、セルロース、全炭素、窒素濃度を一般的な室内分析法で計測した。リターや有機物層の有機物組成は層位や樹種によって有意に異なった。連続分光反射率を用いたPLSR回帰モデルを異なる水分条件ごとに作成したところ、3層位の有機物組成をR2=0.790.95(標準化RMSE=6.111.3%)で予測できることが明らかになった。水分条件もR2=0.91,標準化RMSE=8.25%の高精度で分光反射率から推定できることも判明した。微生物呼吸速度は全炭素含量と高い相関を示しており、これらの結果によって、野外における分光反射計測によって一連の計測スキーム;1.水分条件を推定、2.水分条件ごとに最適なモデルを選択、3.有機物組成を予測、4.土壌呼吸ポテンシャルを推定する、が可能であることを示すことができた。土壌分析に特化した分光器の調整に成功し、有機物組成の異なる野外試料を用いた基礎試験によって、有機物推定モデルが水分条件が変化しても利用できることが明らかになった。特に、水分条件ごとにモデルを選択するLUTが得られたことは非常に重要であり、今後の応用にとってアピールできる成果と言える。森林土壌中の有機物組成および水分含量を簡便かつ迅速に計測することを目的とした分光計測手法を開発し、土壌からのCO2放出ポテンシャルの空間変動の評価を目指して室内および野外計測実験を行った。北海道大学苫小牧研究林(N42.71°、E141.57°)の未成熟森林土壌に立地する落葉広葉樹二次林および人工造林地において13樹種の樹木(針葉樹6種、広葉樹7種)を対象に、リター、有機物土壌(深度0-10cm)および鉱物土壌(深度10-20cm)を採取しCO2放出速度を計測したのち、生土から風乾状態まで土壌含水量を5段階に変化させながら近赤外短波長赤外波長(0.92.4μm)の連続分光反射率を計測した。その後、乾燥土壌中のリグニン、セルロース、全炭素、全窒素の各含有量を定量し、これらの成分とCO2放出速度との関係性を調査した。採取土壌の解析結果をもとに分光反射率から土壌の各成分を推定するPLSRモデルを作成した結果、幅広い水分状態の土壌において、当初目指していた、水分、容積重、窒素、炭素、リグニン、セルロースの含有量を誤差610.3%で推定することが可能になった。重回帰分析の結果、土壌中の微生物呼吸は土壌水分、窒素、セルロース含有量を用いることで2.1%の誤差予測することが判明した。

野外計測で使用可能な分光放射観測プローブ(直径1cm長さ60cm)を自作し、林内における2cm深度毎・樹種別の連続分光反射率を計測した。その観測値に、上述の推定モデルを適用し、土壌深度・樹種ごとのCO2放出ポテンシャルを推定したところ、野外で実測した土壌微生物呼吸速度に対してr=0.62、傾き0.84の有意な関係で示される推定結果を導く事ができた。これらの結果は、野外森林土壌の有機物組成とCO2放出ポテンシャルを推定する新しい分光観測法の開発に道筋を示すものであり、研究成果がうまく出たことを意味している。当初に予定していた事項として、1)野外観測システムの開発、2)野外で実測した森林土壌の有機物組成とCO2放出ポテンシャルの空間的異質性の推定、の両方について一定の成果をあげることができた。また、当初目指したないようではないものの、樹種による土壌有機物組成とCO2放出ポテンシャルの差異を明らかにできたことも成果と言える。森林土壌中の有機物組成および水分含量を簡便かつ迅速に計測することを目的とした分光計測手法を開発した。土壌からのCO2放出の空間変動の評価を目指して室内実験で作成した重回帰・PLSR複合モデルを使用し、天然林における深度別および窒素条件の異なるエリアの微生物呼吸量の推定を行った。前年度は、冷温帯落葉広葉樹林および人工造林地の13樹種(針葉樹6種、広葉樹7種)を対象に、リター、有機物土壌および鉱物土壌を採取し、その理化学性、CO2放出速度、連続分光反射率(0.92.4μm)をモデル計測した。結果、土壌水分、窒素、セルロース含有量からCO2放出速度を2.1%の誤差で予測可能であること、生土壌の連続分光反射率からは、土壌水分、容積重、窒素、炭素、リグニン、セルロース含有量を誤差10.3%未満で推定できることが判明した。今年度は、野外におけるCO2放出速度の動態を把握するための検証試験を実施した。冷温帯林内の65地点(13樹種)および年間100kg/haの窒素散布を行っている林分27地点において、2cm深度毎の連続分光反射率を計測し、各深度・地点ごとのCO2放出ポテンシャルを推定した。その結果、窒素固定菌と共生する樹種で過大評価したものの、それを除く12樹種では、深度別プロファイルが明らかになり、予測した積算値は実測値に対してr=0.62、傾き0.84の有意な関係で示された。さらに、窒素散布を行った林分でも実測値と推定値の間に、r=0.55、傾き0.64の有意な関係が得られた。分光反射率に基づく推定値が過大評価になった主要因は、CO2放出速度の教師データ測定時(23度)よりも実測時の気温が7度近く低かったことと推察される。以上の結果は、野外森林土壌の有機物組成とCO2放出ポテンシャルを推定する新しい分光観測法に道筋を示すものであり、野外における事例としても世界初の事例と言える。2年目にあたる平成29年度は、実際の森林において深度別に分光計測を可能にする専用プローブを開発し、多地点の有機物組成の時空間変動の予測と、その微生物呼吸の計測を行い、両者の対応を精査する。北海道大学苫小牧研究林内の落葉広葉樹林を中心に野外観測を実施する。また、土壌タイプや樹種の異なる森林(例:九州大学福岡演習林・信州大学西駒試験地)におけるサンプル採取も検討し、予測モデルの汎用性(共通性)の検証を行う。初年度の成果を国際誌に投稿する準備を開始する。平成30年度は、最終年度にあたる。この2年間の成果を国際誌に投稿するために論文化する。また、土壌有機物とCO2放出ポテンシャルについて、面分布・深度分布からなる3次元分布マッピングを試みる。
100℃超温度域での木材の水分吸着

高温高圧水蒸気を用いた,木材の加工及びその基礎的研究がなされており,含水率が異なると木材の物理的性質が大きく異なることがわかっている。しかし,高温高圧にある水蒸気雰囲気下での含水率測定が困難であることから,これまで我々は測定雰囲気の相対湿度を含水率の目安として用いてきた。本研究では, 100°C超温度域で各相対湿度の水蒸気雰囲気下における木材の含水率を正確に求めるとともに,それを用いて100°C超温度域にある木材の幾つかの力学的性質に及ぼす水分の影響を明らかにした。近年,高温高圧水蒸気処理を用いた,木材の加工及びその基礎的研究がなされており,含水率が異なると木材の物理的性質が大きく異なることがわかっている。本研究では,100°C超温度域で各相対湿度の水蒸気雰囲気下における木材の平衡含水率を正確に求めるとともに,それを用いて100°C超温度域にある木材の幾つかの力学的性質に及ぼす水分の影響を明らかにすることを試みる。そのため、まず、本年度は高温高圧過熱蒸気雰囲気での含水率測定法の確立を目指し、重量法により試料の含水率を求めた。試料重量の測定には磁気浮遊型天秤法を用いた。この方法では装置の天秤部と試料部は遮断されており,試料は天秤に直接吊るされることなく,天秤側の電磁石と試料部側の永久磁石を用いた磁場で連結される。そのため,試料部が高温高圧であっても天秤がかく乱されることなく,正確な重量測定が可能となった。この方法を用いて、40180°C、相対湿度2090%RHの範囲でスギ材の吸着等温線を得た。結果を、各相対湿度で比較すると測定温度範囲で温度の増加とともに含水率は直線的に低下した。しかし、吸着等温線の形状は温度の増加とともにBDDT分類でII型からIII型に移行するように見え、吸着水の存在形態は高温域では従来と異なることが示唆された。磁気浮遊天秤法を用いて温度40180°C、相対湿度2090%RHの範囲でスギ材の吸着等温線を得た。一定相対湿度での含水率と温度の間には、どの相対湿度の場合にも直線関係が成り立ち、任意の温度、相対湿度での含水率を求める関係式が得られた。また、吸着等温線の形状は温度の増加とともにIUPACの分類でII型からIII型に移行した。吸着水をHailwood-Horrobin式により水和水と溶解水に分離すると、温度の増加につれて、溶解水は緩やかに減少するのに対して水和水は大きく減少し、180°C付近ではどの相対湿度においてもほぼ溶解水のみとなった。また、横圧縮変形の回復度について得られている時間-相対湿度換算則について、移動因子-相対湿度関係は、同じ相対湿度でも温度が異なると大きく異なっていたが、移動因子-含水率関係に変換すると同じ含水率では温度によらず同じ移動因子となることがわかり、移動因子-相対湿度図で現れていたばらつきは測定誤差ではなく本質的なものであることが明らかとなった。