hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
DAISYを応用したコミュニケーション障がい者にもわかりやすい展示解説技術の開発

言語音がわかりにくい聴覚認知に障がいのある人(「障がい者」と呼ぶ)に情報アクセシビリティを保障する方法を試みた。マルチメディアDAISYは多くの人に理解しやすいICTである。これが障がい者にも適応できるかを、視聴覚実験で男女の肉声、合成音声(フォルマント合成、波形接続型合成)を使って調べた。その結果、1)非障がい者でわかりにくいフォルマント合成音声だが、視覚情報を付加すると緩和した。2)障がい者では肉声か合成音声かに関わりなく理解できた。あるいは全く理解できなかった。3)障がい者にとって肉声が望ましいが、合成音声を使うならフォルマント合成よりも波形接続型合成が推奨できると分かった。研究当初は、さまざまなコミュニケーション障がい者に関するこれまでの研究例を確認するために、文献研究として総説をまとめた(人と自然24: 33-44 (2013)「生涯学習施設は言葉やコミュニケーションに障がいを持つ人とどう向き合うべきか:総説」。この文献研究により、これまで曖昧であった「コミュニケーション障がい者」を明確にすることができた。また開発技術に対する俯瞰的視点を確認した。また音声実験に使うマルチメディアDAISYの作成のためには、関西テレビCSR推進局の援助により、十分な訓練を受けた複数のアナウンサー(女性・男性)から、ボランティアとして音声の録音素材の提供を受けた。この肉声から人工合成音声(女性声・男性声)とともに音声実験の素材を作成し、コミュニケーション障がい者のリハビリテーション施設である「ことばの道」や、友の会組織の「むつみ会」、および兵庫県立人と自然の博物館において音声実験を行った。この音声実験では、コミュニケーション障がい者に限らず健聴者にも、女性肉声の録音素材がもっとも聞き取りやすく、人工合成音声は聞きにくいという結果が出た。現在、被験者の性や年齢、コミュニケーション障がい者では失語症など後遺症の違いによる聞きやすさの違いを分析中である。この研究の中間報告を兼ねた障がいのある来館者に対する接遇研修のようすは、ひとはくブログ「ユニバーサル・ミュージアムをめざして」の中で「人びとを迎えるために」1,2として発信した。平成25年度に引き続き,平成26年度も館内放送の聞きやすさを問う聴覚実験を行った.実験はまずコミュニケーション障がい者であるかどうかを問わない対照群で行った.対照群は生涯学習施設の一般観覧者を想定して,兵庫県立人と自然の博物館で働いている男女に依頼した.さらにこの対照実験と平行して,コミュニケーション障がいのある兵庫県下の高次脳機能障がい者家族会や失語症友の会に協力を仰ぎ,家族会や友の会が日常的に活動をしているそれぞれの場所に出向いて,同じ形式の聴覚実験を複数回行った.実験の質問は男女の職業アナウンサーが吹き込んだ肉声のデジタル録音,既存のディジタル図書に吹き込まれた女性による音声のデジタル録音,新たに作成した人工合成音声を用いた.実験の結果,一般の被験者を想定した男女では,女性の肉声が男性の肉声よりも有意にわかりやすかった.しかし,人工合成音声には男声・女声の間で差はなかった.そして人工合成音声よりも肉声の方が有意にわかりやすかった.ただし,マルチメディアDAISYと同様,音声の拡声と同時に絵や漢字かな混じり文を示すと,人工合成音声でも肉声と有意差のないわかりやすさであるという結果が得られた.高次脳機能障がい者家族会や失語症友の会の会員から得られた結果はすでに解析が済んでいるが,実験の不足点を補うために,現在,内容を検討中である.コミュニケーション障がい者は症状がさまざまであるため,情報をコミュニケーション障がい者全員に届けるためには独特の工夫が必要であった.また展示解説技術は誘導案内など緊急時の放送にも応用できるが,一般の被験者を想定した実験の結果からは,音声と共にモニターに避難を促すビジュアル情報を提示するなどの工夫が必要であった.平成27年度は平成26年度までに得られた実験結果を基に目的を絞り,当初の計画に従って実験内容を改め,再度,聴覚実験を行う.平成25年度からのまとめとして、1従来、曖昧であった「コミュニケーション障がい者」という概念に含まれる人びとの実態を把握し、2コミュニケーション障がいの自覚がない人(以下、非障がい者と略記)が放送音声を聞いた時の理解の程度を、合成音声(フォルマント合成音声、波形接続型合成音声)と肉声、肉声ではアナウンサーの男女差やプロソディの有無などで確かめた。そして、これと比較して3コミュニケーション障がい者の内、聴覚失認を伴う高次脳機能障がい者(以下、障がい者と略記)、特に失語症者の理解のようすを同じ視聴覚実験で調べた。反応は高次脳機能障がいの有無によって差が認められた。変化したものに:4非障がい者では女性の肉声が男性の肉声よりも理解しやすいという結果が出たが、障がい者では変わらなかった。また5非障がい者では視覚情報の付加によって理解が上がるが、障がい者では視覚情報の付加に影響されなかった。一方、反応が変わらなかったものは:6肉声と合成音声(フォルマント合成、波形接続型合成)で聞きやすさに差があるらしく、7リズムの付加などのプロパティの変化は、障がいのある/なしに関わらず理解に影響を与えるという結果が得られた。合成音声に注目すると、フォルマント合成音声よりも波形接続型合成音声が聴き取りやすいことが示唆された。

これを確かめるためは、さらに検証が必要だが、この実験の結果からは、本来、障がい者を含む多様な人が利用する生涯学習施設では、人の肉声を直接、あるいは肉声を録音して放送することがもっとも理解されやすく、合成音声を使う場合には波形接続型合成が望ましいことが示唆された。生涯学習施設の職員にとってフォルマント合成は波形接続型合成よりも簡便だが、使用は慎重であるべきだ。言語音がわかりにくい聴覚認知に障がいのある人(「障がい者」と呼ぶ)に情報アクセシビリティを保障する方法を試みた。マルチメディアDAISYは多くの人に理解しやすいICTである。これが障がい者にも適応できるかを、視聴覚実験で男女の肉声、合成音声(フォルマント合成、波形接続型合成)を使って調べた。その結果、1)非障がい者でわかりにくいフォルマント合成音声だが、視覚情報を付加すると緩和した。2)障がい者では肉声か合成音声かに関わりなく理解できた。あるいは全く理解できなかった。3)障がい者にとって肉声が望ましいが、合成音声を使うならフォルマント合成よりも波形接続型合成が推奨できると分かった。この研究では,(1)コミュニケーション障がい者にとって、合成音声はデジタル録音や人の肉声に比べて、どのような聞き取りにくさがあるのか?(2)その聞き取りにくさは音響技術的に克服できるものなのか?(3)音響技術的に克服できたとして、そうして新しく作りだした合成音声は、本当に多様なコミュニケーション障がい者にとって聴き取りやすいのか?という課題と目標を置いていた。音声合成エンジンには波形接続型音声合成方式とフォルマント合成方式がある.波形接続型音声合成方式は肉声に近いが,現在の入力方法では一定の技術が必要である.フォルマント合成方式はテキスト文と同じ入力方式が使えて簡便だが,聞き取りはコミュニケーション障がい者には難しいことがある.また,朗読をさせたときの発声は,肉声と同程度に滑らかであるとは言い難い.したがって,波形接続型音声合成方式を採用することで,ある程度コミュニケーション障がい者にも聞こえる人工合成音声が作成できると考えられるが,入力の難しさや滑らかな発声状況の克服は未知のままである.また,現在のところ,どのような音声を使っても理解できない高次脳機能障がい者は,少数ではあるが存在する.当然,展示解説技術の開発から,さらに視野を広げて考えれば,緊急時の誘導案内放送では,聞き取りが困難なコミュニケーション障がい者を含むすべての人に情報が伝わる工夫が必要である.その場合は視覚障がい者や聴覚障がい者などとともに,マルチメディアDAISYの特長を生かした,音声以外の伝達手段が有効になると思える.人間行動進化学、霊長類学、コミュニケーション障がい学コミュニケーション障がい者にもわかりやすい展示解説技術の開発をめざした研究をこのまま続ける.ただし,コミュニケーション障がい者側の聞きやすさと共に,生涯学習施設で働く人びとの入力のしやすさも考慮して,人工合成音声だけにこだわらず,マルチメディアDAISY本来の特質も生かした展示解説技術のあり方を探りたい.「コミュニケーション障がい」という、学問分野間で、あるいは社会的に曖昧に使われることの多かった言葉を定義するために文献研究を行った。これにより、乳幼児や言葉に不慣れな移民・帰国子女らとともに、知的障がい、自閉症、難聴・ろう、弱視・盲、子どもの失語症、おとなの失語症、認知症の人びとが対象となる事が確認できた。
植物葉緑体カルシウム依存型緊縮制御因子の機能的役割の解明

植物の葉緑体はバクテリアの共生を起源とするため,様々なバクテリア型の制御システムが働いている.我々は,これまでに葉緑体がバクテリア型の緊縮制御と呼ばれる翻訳や転写の制御機構を有することが示してきた.この緊縮制御を引き起こす物質はppGppという核酸である.本研究では,植物の葉緑体がカルシウム濃度依存的にppGppを合成する酵素を有することをタンパク質レベルで証明し,本酵素遺伝子をCRSH (Calcium-activatedRelA SpoT Homolog)と命名し,研究成果を世界に先駆けて報告した.植物の葉緑体はバクテリアの共生を起源とするため,様々なバクテリア型の制御システムが働いている.我々は,これまでに葉緑体がバクテリア型の緊縮制御と呼ばれる翻訳や転写の制御機構を有することが示してきた.この緊縮制御を引き起こす物質はppGppという核酸である.本研究では,植物の葉緑体がカルシウム濃度依存的にppGppを合成する酵素を有することをタンパク質レベルで証明し,本酵素遺伝子をCRSH (Calcium-activatedRelA SpoT Homolog)と命名し,研究成果を世界に先駆けて報告した.バクテリア緊縮応答機構の制御物質ppGppならびにppGppの合成酵素が植物の葉緑体に存在していることが近年明らかにされてきた。植物ppGpp合成酵素は、RSH(RelA-SpoT homolog)と命名され、一群のRSHは葉緑体に局在して機能することが示されている。我々は、植物(イネ、シロイヌナズナ)から新しいタイプのRSH遺伝子を見出し、コードタンパク質の機能解析を進めた。初年度(平成19年度)は、エンドウマメ葉緑体を用いた試験管内移行実験を行ない、成熟タンパク質の葉緑体移行を確認した。成熟型タンパク質のアミノ酸配列には、C末端側に2つのEF-handモチーフが存在することから、カルシウムイオン結合による機能制御系の存在が予想された。そこで、無細胞翻訳系によりこの新規タンパク質を合成・精製し、ppGpp合成活性の解析を進めた。その結果、カルシウムによる精製タンパク質のppGpp合成活性化、ならびにEF-handへの点変異導入によるカルシウム異存的ppGpp合成活性化作用の消失を確認した。以上より、新たに見出したRSHはカルボキシ末端のEF-handモチーフによるカルシウム活性制御を受ける新規RSHタンパク質であることを確認し、我々はこの新しいRSHをCRSH(Calcium-activated RSH)と命名した。本研究により植物葉緑体内にカルシウムシグナルと連動するppGppシグナル系が存在する事を世界に先駆けて示し、論文発表を行なった。光合成真核生物は、原核生物を起源とするオルガネラである葉緑体を有する。葉緑体は独自の環状ゲノムとともに、原核生物型の転写・翻訳のシステムを持つことが明らかにされている。独立栄養生物である植物は多くの物質生産系を葉緑体に依存している。我々は、葉緑体には栄養飢餓を感知し、自己防衛システムを機能させるためのシグナル伝達系が発達していると予想し、原核生物型の緊縮制御系の遺伝子探索を進めてきた。我々はこれまでに、葉緑体には緊縮制御システム、すなわちグアノシン4リン酸(ppGpp)合成酵素系が機能していることを酵素遺伝子レベルで明らかにしてきた。本課題においては、高等植物の葉緑体に特異的に存在するカルシウムイオン依存型の緊縮制御因子であるCRSH遺伝子の機能解析を進め、高等植物に発達しているカルシウムシグナル伝達機構の端末の一つとして葉緑体におけるppGpp合成酵素が機能することを平成19年度に世界に先駆けて示した。平成20年度は、葉緑体内でppGppの標的となるタンパク質の推定を行い、まず、核酸生合成系の酵素タンパク質の合成および精製を進めた。原著論文、和文総説、ならびに学会発表において研究報告を行った。
社会教育と学校の関係構造に関する実証的研究

1920年代に日本において社会教育行政が確立・整備されていく背景には、資本主義の発展・都市化に伴い、従来の地方改良運動に代わって、西欧の市民社会をモデルにした生活改善、社会連帯精神の涵養の必要が意識されたことがある。その推進者として、民衆にとって身近にある小学校、新中間層としてモデルたり得る教員が期待され、「学校の社会化」、「社会の学校化」のことばの下に、学校の社会教育への関わりの重要性が強張されるようになる。このような学校中心の社会教育が地方で受容されていくにあたって都市・農村のちがいに着目する必要がある。都市にあっては、学校が社会教育活動の場となるとともに、校区単位の地域組織形成の契機を提供するものとして機能し、教員は、地域有力者層中心の組織の中で事務局的機能を果たすのに対し、農村では、教員が、青年団指導をはじめ、生活改善で指導性を発揮する面が多かった。しかし、農村では、説かれる〈新生活〉と生活の実態とのギャップは大きく、知識人の描く生活モデルは有効性を持たなかった日曜学校やラジオ体操などに見られる〈家庭〉〈子ども〉のクローズアップは、都市中間層に着目したものであるが、経済危機、農本主義、国家主義が強まるとともに、国家、国民の部分としての側面が強調されるようになる。1930年代には、学校中心社会教育というよりも、村ぐるみ教育が指向され、農村でも教員は、地域の経済硬生組織の一部に学校ぐるみ位置づけられる。一方、全体主義の傾向が強まるにつれ、学校は、国家の影響力を地域に及ぼす末端機関として、教員が国策に沿った教化の担い手の役割を課せられるのである。戦後も、大正デモクラシーが想起され、民主主義普及、生活改善のために学校中心社会教育が試みられたところが少なくない。戦前、戦後の連続性が相当認められるが、成人教育において学校の果たす機能は戦後強いものとはいえない状況にある。
画像解析によるポリゴンメッシュモデルを用いた事故時の車体変形量評価手法の開発

初年度の平成30年度は第1ステップにて計画していた検討項目として、簡易モデルを用いた実験による3次元モデル化に必要となる画像撮影、分析手法に関して以下の基礎検討を完了した。また、最終的に衝突時の状況から自動車乗員の傷害を関係付けるために交通事故データベースによる衝突時の車体変形と乗員傷害の状況について以下の分析を開始した。(1)一辺300mm程度の立体形状を製作し、複数組み合わせることで衝突時の車体変形を簡易的に模擬した凹凸部のある簡易モデルを作成した。(2)簡易モデルに対してSfM(Structure from Motion)手法による3次元モデル化を行うため、カメラによる画像撮影手法、分析手法を検討した。その結果、対象モデルを中心とした円周上から撮影高さを変える撮影にて約3%の精度で形状を計測できることがわかった。ただし、撮影時に陰となる部分の形状把握には限界があり、推測値も考慮して今後検討していく。(3)実車を用いた先行トライアル撮影実験、分析を実施し、課題の抽出を図った。その結果、パソコンレベルでは画像表示が遅く、処理時間が掛かることがわかった。次年度の実施計画を一部見直し、処理能力の高いワークステーション導入の優先度を高めて改善を図る。(4)米国の交通事故データベースNASS-CDS(米国運輸省道路交通安全局提供)を用いて側面衝突事故時の自動車の車体変形と乗員の傷害状況の分析を開始した。車両側面の最大車体変形量と乗員の傷害(解剖学的重症度スケールAISの最大値)には概ね関係性が見られるが、相関から外れている事故事例も見られた。次年度、継続して詳細に調査する。計画していた以下の主要項目に関してすべて着手でき、ほぼ計画通りに遂行できているため。1実車変形を模擬した簡易モデルの作成、2簡易モデルによる計測実験の遂行、3簡易モデルの3次元モデル化手法の構築、4車体変形量と乗員傷害との関係分析ただし、3次元モデル化の分析時間は、当初想定より解析時間が大きく見込まれ、今後の研究遅れが懸念されるため、導入を計画していたワークステーションの処理能力を大きく向上させる仕様に見直し、早期に導入する計画に見直して遅れ防止を図る。令和元年度は、前年度に確立した画像計測手法を用いて、実車模型を用いた計測実験および事前に変形させた実車のドアパネル単体を用いた計測実験を行い、より実車に近い条件における手法検証、改善を進める。その際、変更点としてワークステーションの導入を早め、解析処理時間の大幅短縮を図る。また、各実験は、連携者の協力を受けることで効率的に進められるようにする。具体的には以下の項目を検討する。(a)実践的な実験を効率的に進められるように新たに実車模型等を用いた実験を追加し、ポリゴンメッシュモデルから車体変形位置・変形量を評価する手法を検討する。(b)実車のドアパネル単体を用いた計測実験を行う。ドアパネルは事故による変形を代表できるように事前に与えておく。(c)前年度に継続して米国の交通事故データベースNASS-CDSを用いて側面衝突事故時の車両側面の最大車体変形量と乗員の傷害の関係を詳細に調査する。令和2年度は、前年度までに確立した車体変形の定量評価法を用いて、実際の車両を用いた計測実験を行い、本計測手法の適用範囲を確認する。(a)これまでの検討から最終的な車体変形の定量的評価手法を確立する。(b)ドアパネル(衝突変形相当)を変形させた実車の計測実験を行い、本手法の適用範囲、測定精度を確認する。(c)確立した車体変形情報を基にした乗員傷害予測手法を確立する。事故データベースを用いて従来型の予測因子に車体変形情報因子を加えたロジスティック回帰分析を用い、傷害予測手法の有効性を検証する。さらに得られた結果を取りまとめ、成果の発表を行う。

1実車変形を模擬した簡易モデルの作成、2簡易モデルによる計測実験の遂行、3簡易モデルの3次元モデル化手法の構築、4車体変形量と乗員傷害との関係分析ただし、3次元モデル化の分析時間は、当初想定より解析時間が大きく見込まれ、今後の研究遅れが懸念されるため、導入を計画していたワークステーションの処理能力を大きく向上させる仕様に見直し、早期に導入する計画に見直して遅れ防止を図る。令和元年度は、前年度に確立した画像計測手法を用いて、実車模型を用いた計測実験および事前に変形させた実車のドアパネル単体を用いた計測実験を行い、より実車に近い条件における手法検証、改善を進める。その際、変更点としてワークステーションの導入を早め、解析処理時間の大幅短縮を図る。また、各実験は、連携者の協力を受けることで効率的に進められるようにする。具体的には以下の項目を検討する。(a)実践的な実験を効率的に進められるように新たに実車模型等を用いた実験を追加し、ポリゴンメッシュモデルから車体変形位置・変形量を評価する手法を検討する。(b)実車のドアパネル単体を用いた計測実験を行う。ドアパネルは事故による変形を代表できるように事前に与えておく。(c)前年度に継続して米国の交通事故データベースNASS-CDSを用いて側面衝突事故時の車両側面の最大車体変形量と乗員の傷害の関係を詳細に調査する。令和2年度は、前年度までに確立した車体変形の定量評価法を用いて、実際の車両を用いた計測実験を行い、本計測手法の適用範囲を確認する。(a)これまでの検討から最終的な車体変形の定量的評価手法を確立する。(b)ドアパネル(衝突変形相当)を変形させた実車の計測実験を行い、本手法の適用範囲、測定精度を確認する。(c)確立した車体変形情報を基にした乗員傷害予測手法を確立する。事故データベースを用いて従来型の予測因子に車体変形情報因子を加えたロジスティック回帰分析を用い、傷害予測手法の有効性を検証する。さらに得られた結果を取りまとめ、成果の発表を行う。解析処理能力の現状課題を受けて、次年度に高性能ワークステーションを優先的に導入することに見直ししたため。次年度の仕様計画は請求助成金額と合わせて以下である。(1)ワークステーション:1,600,000円、(2)実車ドアパネル等:180,000円、(3)実験機材輸送費:100,000円、(4)出張費:160,000円、合計(直接経費):2,040,000円
マラリア感染によるCD8+T細胞の免疫記憶抑制機構の解明

赤内型マラリア感染において抗原特異的CD8+T細胞は増殖活性化した。さらにマラリアを治療後記憶細胞が分化誘導される事が分かった。ところが、記憶T細胞は次感染の際に増殖が制限される事が示唆された。この結果から、記憶T細胞の増加制限が、マラリア感染で見られる免疫抑制の原因の一つである可能性が示唆された。[具体的内容]1.活性化:B6マウスに移入したOT-I細胞(OVA特異的なTCRを有するCD8^+T細胞)はOVA組換えマラリア原虫(OVA-PbA)感染に対して非常に増殖し、活性化型CD8^+T細胞の表現型を示し、抗原特異的細胞傷害活性を有した。驚いた事にOVAを発現していないWT-PbA感染でもOT-I細胞の増殖および活性化が観察された。これらの事からCD8^+T抗原特異的にも非特異的にも活性化する事が明らかとなった。NK細胞除去マウスにおいて感染による活性化が抑制された事から、非特異的な活性化メカニズムの一つとしてNK細胞が産生するサイトカイン等の関与が考えられた。2.サイトカイン産生抑制:未感染マウス比べて感染マウスから得られたOT-I細胞をin vitroでTCR刺激すると、IL-2だけでなくIFNγの産生も非常に低下していた。またマラリア感染により抗原非特異的にPD-L1(抑制性のリガンド)の発現は上昇したが、NK細胞を除去する事(1で示したように抗原非特異的な活性化を抑制する処理に相当する)で低下した。3.アポトーシス:マラリア感染により抗原特異的な細胞においてPD-1の発現上昇が認められ、アポトーシスが誘導されていた。4.まとめ:マラリア感染でみられる抗原非特異的な刺激は活性化と同時あるいは後続的に抑制反応を誘導する可能性が考えられる。アポトーシスは抗原特異的な細胞にのみ誘導されていたため、免疫や他の感染で既に報告されている「活性化後細胞死」である可能性が高い。[来年度への期待]活性化と抑制が一連の出来事であるのか、また記憶T細胞は存在し維持されるのか検討したい。[具体的内容]上述したマウスにおいて活性化OT-I細胞はその後メモリーT細胞に分化するのか検討するため、感染マウスをクロロキンとサルファジアジンを使って治療し、経時的にOT-I細胞をモニターした。その結果、感染後約120日で、CD62LhiCD44hi(セントラルメモリー型)OT-I細胞が残存したことから、CD8^+T細胞はメモリー細胞に分化し長期生存できる事が明らかになった。さらにマラリア感染に対するメモリーCD8^+T細胞の応答を調べるため、メモリー細胞が応答する事が知られているOVAリステリアをコントロールとして、in vitro誘導メモリーOT-I細胞の割合を比較した。その結果、OVAリステリアに比べ、OVAマラリア感染した場合メモリーOT-I細胞の増加が抑制された。[意義、重要性]本研究では、マラリア感染でメモリー細胞は分化できるが、せっかくできたこのメモリー細胞は感染中に正常に増加できない事を明らかにした。このことは、マラリアワクチンを開発してうまくメモリー細胞を誘導できたとしても,実際にマラリアに感染するとそのメモリー細胞はうまく機能を発揮できない可能性を示唆している。今後はメモリー細胞増加制限メカニズムを解明しメモリー細胞の増加を導く方法を考案することで、効果的なマラリアワクチンの技術開発に貢献できると考えている。
中国の古代稲・稲作農耕文化に関する遺伝・育種学及び考古学的調査研究

本学術調査は農学及び考古学の異なる専門分野から、東アジアの栽培稲の起源に関する遺伝・育種学的研究および中国の古代稲作農耕文化の発祥・変遷・伝播についての中国での現地調査、考古遺物・文献・資料の収集とその研究解析、現地専門家との討論を行うことであった。これまでの3回の海外調査によって、多くの研究成果を得ることができた。研究代表者の和佐野がこれまでに行った古代稲に関する調査は、中国の長江のほぼ全流域、黄河の中下流域、山東半島、遼東半島および海南島の中国全土にわたるものとなった。また、調査・測定した古代稲の実時代は、新石器時代の紀元前5,000年から前漢時代までの約5,000年の長期間に及び、その遺跡数も18カ所になった。稲粒の粒大測定は、大量にあるものからは約100粒を任意抽出し、それ以下のものは全粒を接写写真撮影によって行った。また、中国古代稲の特性を比較・検討するために、韓国の2カ所および日本の14カ所の古代遺跡の炭化米の調査も並行して行った。以上の調査結果に基づいて、次のような結論を得ることができた。(1)紀元前5,000年ころの気温は現在より2度は高かったこと、および北緯30度周辺に位置する城背渓および彭頭山遺跡文化(紀元前6,000-7,000年)の陶器片および焼土中に多くの籾・籾殻・稲わらの混入が発見されたことから、紀元前6,000-7,000年頃には北緯30度付近に稲(野生か栽培されたものかは分からない)が多く生育していたと考えられる。彭頭山遺跡の籾粒は6ミリ前後のやや短粒であった。(2)古代稲粒の大きさ・形の変異の状況および稲作遺跡の時代的新旧の分布状態から、東アジアの稲作は、長江の下流域・杭州湾に面した河姆渡および羅家角両遺跡を中心とした江南地方に、紀元前5,000年以上溯る新石器時代に始まったと考えられる。(3)長江の中流域には、紀元前6,000-7,000年の城背渓および彭頭山遺跡から稲粒が発見されているが、稲作農耕の存在を証拠づけるものがまだ発見されていないこと、河姆渡および羅家角両遺跡と同時代の紀元前5,000年頃の稲作遺跡が存在しないこと、中流域に分布する多くの遺跡が紀元前3,000-4,000年のものであること、などから、稲作は下流域から伝播したものと考えられる。(4)長江の最上流域の雲南省の稲作遺跡は紀元前1,000-2,000年の新しいものであり、稲粒も粒が揃った極端な短円粒であること、さらには、雲南省の最古の稲作遺跡である白羊村遺跡の紀元前2,000年頃には、黄河流域からの民族移動の歴史があること、などから、稲作のアッサム・雲南起源説は考えられない。アッサム・雲南地域は、周辺地域から民族移動に伴って生じた稲品種の吹きだまり(遺伝変異の集積地)の可能性が強いことを提唱した。(5)黄河の中下流域の前漢時代の古代稲は、長大粒で日本の現在の栽培稲とは明らかに異なるものであったが、淮河流域の西周時代の焦荘遺跡の炭化米は、九州の弥生中期の筑後川流域のものによく類似した。(6)山東半島の楊家圏遺跡(紀元前2,300年)の焼土中の籾粒は日本の在来の稲品種によく類似したが、遼東半島の大嘴子遺跡の炭化米は短狭粒で、韓国の松菊里遺跡(紀元前500年)、あるいは日本の北部九州の古代稲粒のいずれとも異なるものであった。このことから、稲作が朝鮮半島の北から内陸を南下したとは考えられない。(7)山東半島の楊家圏遺跡、松菊里遺跡(紀元前500年)、および日本の北部九州最古の稲作遺跡・菜畑遺跡のやや小粒の古代稲粒は、浙江省呉興県の銭山漾遺跡の炭化米粒の中に類似するものがかなり見られた。このことは、日本への最初の稲作渡来が江南地方から中国大陸の黄海沿岸に沿って北上し、山東半島から韓国の西海岸を南下しながら北部九州に上陸した可能性を示すものである。森島、湯および王は、雲南省と海南島の野生稲の現地調査を行い、中国の野生稲の実態を明らかにした。佐藤は河姆渡遺跡の古代稲の電子顕微鏡写真撮影によって、同遺跡の稲が野生稲の特徴である芒の突起を有すること、さらに小穂の小枝梗の離層が発達していることを確認した。藤原と湯は、江蘇省青浦県の草鞋山遺跡(紀元前3,400年)周辺を発掘し、当時の水田遺構の確認および稲のプラントオパール分析を行い、当時の稲作の実態を明らかにした。樋口、白木原、高倉、菅谷および寺沢は、それぞれの専門から研究を行い、現在報告書の成作を完了した。厳、蘇、陳、何および劉は、新石器時代の稲作文化および古代民族移動に関する報告書を作成した。

研究代表者の和佐野がこれまでに行った古代稲に関する調査は、中国の長江のほぼ全流域、黄河の中下流域、山東半島、遼東半島および海南島の中国全土にわたるものとなった。また、調査・測定した古代稲の実時代は、新石器時代の紀元前5,000年から前漢時代までの約5,000年の長期間に及び、その遺跡数も18カ所になった。稲粒の粒大測定は、大量にあるものからは約100粒を任意抽出し、それ以下のものは全粒を接写写真撮影によって行った。また、中国古代稲の特性を比較・検討するために、韓国の2カ所および日本の14カ所の古代遺跡の炭化米の調査も並行して行った。以上の調査結果に基づいて、次のような結論を得ることができた。(1)紀元前5,000年ころの気温は現在より2度は高かったこと、および北緯30度周辺に位置する城背渓および彭頭山遺跡文化(紀元前6,000-7,000年)の陶器片および焼土中に多くの籾・籾殻・稲わらの混入が発見されたことから、紀元前6,000-7,000年頃には北緯30度付近に稲(野生か栽培されたものかは分からない)が多く生育していたと考えられる。彭頭山遺跡の籾粒は6ミリ前後のやや短粒であった。(2)古代稲粒の大きさ・形の変異の状況および稲作遺跡の時代的新旧の分布状態から、東アジアの稲作は、長江の下流域・杭州湾に面した河姆渡および羅家角両遺跡を中心とした江南地方に、紀元前5,000年以上溯る新石器時代に始まったと考えられる。(3)長江の中流域には、紀元前6,000-7,000年の城背渓および彭頭山遺跡から稲粒が発見されているが、稲作農耕の存在を証拠づけるものがまだ発見されていないこと、河姆渡および羅家角両遺跡と同時代の紀元前5,000年頃の稲作遺跡が存在しないこと、中流域に分布する多くの遺跡が紀元前3,000-4,000年のものであること、などから、稲作は下流域から伝播したものと考えられる。(4)長江の最上流域の雲南省の稲作遺跡は紀元前1,000-2,000年の新しいものであり、稲粒も粒が揃った極端な短円粒であること、さらには、雲南省の最古の稲作遺跡である白羊村遺跡の紀元前2,000年頃には、黄河流域からの民族移動の歴史があること、などから、稲作のアッサム・雲南起源説は考えられない。アッサム・雲南地域は、周辺地域から民族移動に伴って生じた稲品種の吹きだまり(遺伝変異の集積地)の可能性が強いことを提唱した。(5)黄河の中下流域の前漢時代の古代稲は、長大粒で日本の現在の栽培稲とは明らかに異なるものであったが、淮河流域の西周時代の焦荘遺跡の炭化米は、九州の弥生中期の筑後川流域のものによく類似した。(6)山東半島の楊家圏遺跡(紀元前2,300年)の焼土中の籾粒は日本の在来の稲品種によく類似したが、遼東半島の大嘴子遺跡の炭化米は短狭粒で、韓国の松菊里遺跡(紀元前500年)、あるいは日本の北部九州の古代稲粒のいずれとも異なるものであった。このことから、稲作が朝鮮半島の北から内陸を南下したとは考えられない。(7)山東半島の楊家圏遺跡、松菊里遺跡(紀元前500年)、および日本の北部九州最古の稲作遺跡・菜畑遺跡のやや小粒の古代稲粒は、浙江省呉興県の銭山漾遺跡の炭化米粒の中に類似するものがかなり見られた。このことは、日本への最初の稲作渡来が江南地方から中国大陸の黄海沿岸に沿って北上し、山東半島から韓国の西海岸を南下しながら北部九州に上陸した可能性を示すものである。森島、湯および王は、雲南省と海南島の野生稲の現地調査を行い、中国の野生稲の実態を明らかにした。佐藤は河姆渡遺跡の古代稲の電子顕微鏡写真撮影によって、同遺跡の稲が野生稲の特徴である芒の突起を有すること、さらに小穂の小枝梗の離層が発達していることを確認した。藤原と湯は、江蘇省青浦県の草鞋山遺跡(紀元前3,400年)周辺を発掘し、当時の水田遺構の確認および稲のプラントオパール分析を行い、当時の稲作の実態を明らかにした。樋口、白木原、高倉、菅谷および寺沢は、それぞれの専門から研究を行い、現在報告書の成作を完了した。
放射性廃液の陰イオン交換濾紙膜を用いた処理に関する研究

放射性ヨウ素廃水は、原子力発電分野を始めとして、医療分野での診断および治療並びに研究分野において産出される。一方で、自然界へのそれらの排出は、それら核種が体内へ移行し易いこと、あるいは生体毒性を有することから厳しく規制されている。本研究課題では、これら放射性ヨウ素廃水が水中において陰イオン性を呈することを基礎として、(1)強塩基性交換基を膜内に高密度に導入した4種類の陰イオン交換濾紙膜の開発,(2)開発された濾紙膜に対する放射性ヨウ素の選択吸着性あるいは選択透過性の非平衡熱力学を用いた現象論方程式による解析(溶液/膜間のイオン分配を示す導電性膜透過係数および膜内のイオンの拡散を示す拡散性膜透過係数),(3)放射性ヨウ素の陰イオン交換濾紙膜透過に対する共存電気的中性物質の影響,および(4)分離方式としての隔膜拡散浸透法および隔膜電気浸透法の比較検討に関する研究を実施した。その結果、セルロース骨格に、trimethylhydroxypropylammonium基を導入し、叩解・抄紙した陰イオン交換濾紙膜は、ヨウ素イオンに対する選択性が高く、塩化物イオンの約3倍の膜透過性を有することが明らかとなった。また、当該膜は、中性分子の共存下においてもヨウ素イオン流束を減じることはなかった。さらに、本研究課題にて開発した陰イオン交換濾紙膜を利用した電気浸透法では低電流密度で、大きなヨウ素イオン流束が得られ、太陽光パネル程度の電流で稼動する省エネルギー型自動放射性廃水処理システムの開発に近づくことができた。放射性廃水から放射性ヨウ素を安全かつ効率的に選択除去する目的で、陰イオン交換濾紙膜を用いた電気浸透濃縮法に関して検討した。濾紙膜はエポキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライドを用いることによって、長繊維セルロースに高密度に四級アンモニウム基を導入することが可能となった。この結果、従来濾紙膜に比して、交換容量は約1.2倍、引張り強度は約1.4倍となった。当該濾紙膜に関して、放射性溶液濃淡系にて電気化学的測定(膜電位、膜電導度)およびイオン流束を測定した結果、放射性イオンの溶液/濾紙膜分配に基づく膜透過係数が、^<36>Clに比べて^<125>Iが約3倍大きいという放射性ヨウ素の選択除去としては良好な結果が得られた。現在では、更に当該濾紙膜の表面における陰イオンの挙動を検討するために陰イオン選択性電極を用いて走査型電気化学顕微鏡分析を展開している。陰イオン選択性電極においてはその高感度特性を得ることは難しいが、微小キャピラリ内のキャリアを選択することによって克服していく予定である。また、同時に実用化に向けた新たな試みとして、「放射性廃水相/陰イオン交換濾紙膜/放射性廃水濃縮相」という最も単純化した系で電気浸透法を試みている。現在までに、陰イオンの移動、水の移動、および陰イオンの電極からの気化に関して知見を得ており、これらのデータを基礎として、「陰極側濃縮相/陽イオン交換膜/放射性廃水相/陰イオン交換濾紙膜/陽極側濃縮相」での評価系を立ち上げる予定である。医療や研究に繁用され、また核分裂生成物として知られる放射性ヨウ素の廃水から、放射性ヨウ素のみを分離する目的で、新規陰イオン性交換濾紙膜を作成した。この濾紙膜は、セルロース骨格に交換基として四級アンモニウム基であるトリメチルヒドロキシプロピルアンモニウム基を導入し、抄紙・叩解によって、濾紙膜とした。続いて、当該濾紙膜の電気化学的基礎物性を検討する目的で、Na^<125>I濃淡系およびNa^<36>Cl濃淡系にて、膜電位、膜電導度、およびイオン流束の測定を行った。その結果、^<125>Iの膜透過は^<36>Clの膜透過の約3倍の選択性を有し、我々が新規に調製した濾紙膜は、放射性ヨウ素の選択的除去に有効であることが明らかとなった。

続いて、実用化の前提となる電気浸透法に関して同様に検討を行なったが、電気浸透法の適用においては、^<125>Iの膜透過は^<36>Clの膜透過の約1.2倍となり、その差は、濃度浸透に比して小さなものとなったが、電流効率は、既存の石油系高分子膜に比して十分に大きな流束が得られた。更に、放射性ヨウ素に対する共イオンの影響に関して検討するために、7種類の共イオンに対するヨウ素の膜透過性を調べた結果、廃水相から陰イオン交換濾紙膜相に放射性ヨウ素が分配される場合には、共イオンの水和半径が大きくなるに従って、放射性ヨウ素の膜透過は大きくなり、一旦、陰イオン交換濾紙膜相に入った放射性ヨウ素は、共イオンの結晶半径が大きくなるに従って、膜透過が大きくなることが明らかになった。放射性ヨウ素廃水は、原子力発電分野を始めとして、医療分野での診断および治療並びに研究分野において産出される。一方で、自然界へのそれらの排出は、それら核種が体内へ移行し易いこと、あるいは生体毒性を有することから厳しく規制されている。本研究課題では、これら放射性ヨウ素廃水が水中において陰イオン性を呈することを基礎として、(1)強塩基性交換基を膜内に高密度に導入した4種類の陰イオン交換濾紙膜の開発,(2)開発された濾紙膜に対する放射性ヨウ素の選択吸着性あるいは選択透過性の非平衡熱力学を用いた現象論方程式による解析(溶液/膜間のイオン分配を示す導電性膜透過係数および膜内のイオンの拡散を示す拡散性膜透過係数),(3)放射性ヨウ素の陰イオン交換濾紙膜透過に対する共存電気的中性物質の影響,および(4)分離方式としての隔膜拡散浸透法および隔膜電気浸透法の比較検討に関する研究を実施した。その結果、セルロース骨格に、trimethylhydroxypropylammonium基を導入し、叩解・抄紙した陰イオン交換濾紙膜は、ヨウ素イオンに対する選択性が高く、塩化物イオンの約3倍の膜透過性を有することが明らかとなった。また、当該膜は、中性分子の共存下においてもヨウ素イオン流束を減じることはなかった。さらに、本研究課題にて開発した陰イオン交換濾紙膜を利用した電気浸透法では低電流密度で、大きなヨウ素イオン流束が得られ、太陽光パネル程度の電流で稼動する省エネルギー型自動放射性廃水処理システムの開発に近づくことができた。
マグネトソーム膜のin vivo改質による膜タンパク質の機能向上

本研究では、磁性細菌が生合成する磁性粒子を被覆する脂質二重膜を膜タンパク質のプラットフォームとして用い、遺伝子工学的な手法により膜組成を改質することで、ヒト由来膜タンパク質の機能発現を実現する。磁性細菌Magnetospirillum magneticum AMB-1の細胞膜及びマグネトソーム膜の脂質解析を検討した結果、ヒトの脂質二重膜に豊富に含有されるホスファチジルコリン(PC)は含有されず、ホスファチジルエタノールアミン(PE)等が主成分であることが明らかとなっている。そこで、平成29度においてはまず、磁性細菌AMB-1のゲノム情報に基づいたKEGG pathway解析により、磁性細菌AMB-1の脂質代謝経路を明らかとした。その結果、磁性細菌AMB-1のゲノムにはPCを合成する酵素群がコードされていないことが示された。この結果は、上記の脂質組成解析の結果と一致した。次いで、磁性細菌AMB-1の膜組成改質を目的とし、PE前駆体合成遺伝子のノックアウト、及びPC合成遺伝子のノックインを検討した。このうち、PC合成遺伝子のノックインについては、大腸菌の先行研究によりPC合成が確認されているLegionella pneumophira由来PC synthase (pcs)遺伝子、及び磁性細菌AMB-1と系統的に近縁種であるAzospirillum brasilense由来Phosphatidyl-ethanolamine N-methyltransferase(pemt)遺伝子を導入した形質転換体の作出に成功した。作出した形質転換体から総脂質を抽出し、薄層クロマトグラフィー、および液体クロマトグラフィー-質量分析による解析を実施したところ、PCが新規に合成されていることが確認された。平成29年度までに、当初想定していた磁性細菌AMB-1の脂質の代謝経路の解析、及び遺伝子組み換えによる膜組成の改質に成功することができた。解析により明らかとなった脂質代謝経路が、PC合成経路の外挿によりどのような影響を受けるかについても、Real-time PCRを用いた発現量解析を実施し、予備的なデータの取得が完了している。これにより、遺伝子組み換えによる膜組成の改質手法の妥当性を検証できる段階にある。これらの成果により、来年度に予定されている、マグネトソーム膜上へのPC導入の有無の検証を滞りなく開始することができると考えられる。以上の事より、本研究はおおむね順調に進んでいると判断している。平成30年度においては、前年度までに作出した磁性細菌AMB-1形質転換体を用いて、合成されたPCがマグネトソーム膜に含有されているか、詳細なキャラクタリゼーションを実施する。具体的には作出した形質転換体から、細胞内膜、外膜、マグネトソーム膜画分を調製し、薄層クロマトグラフィーや質量分析等により、PCの分布を解析する。さらに、伸長酵素及び不飽和化酵素遺伝子を導入することにより、リン脂質の種類だけでなく脂肪酸の鎖長、不飽和度の異なるマグネトソーム膜組成の作製も試みる。これらの取り組みにより、脂質代謝改変によるマグネトソーム膜改変技術の確立を実証する。PE前駆体合成遺伝子のノックアウト株についても引き続き作出の検討を行う。

平成30年度においては、前年度までに作出した磁性細菌AMB-1形質転換体を用いて、合成されたPCがマグネトソーム膜に含有されているか、詳細なキャラクタリゼーションを実施する。具体的には作出した形質転換体から、細胞内膜、外膜、マグネトソーム膜画分を調製し、薄層クロマトグラフィーや質量分析等により、PCの分布を解析する。さらに、伸長酵素及び不飽和化酵素遺伝子を導入することにより、リン脂質の種類だけでなく脂肪酸の鎖長、不飽和度の異なるマグネトソーム膜組成の作製も試みる。これらの取り組みにより、脂質代謝改変によるマグネトソーム膜改変技術の確立を実証する。PE前駆体合成遺伝子のノックアウト株についても引き続き作出の検討を行う。
ケラチン病の発症病理におけるアルギニン脱イミノ化酵素の関与:分子生物学的解明

Peptidylarginine deiminase(PAD)はケラチンやフィラグリンのアルギニン残基をシトルリン残基に変換することにより、これらの蛋白の機能を調節しているものと推測されている。今回、表皮細胞の最終分化過程におけるPADの生物学的役割の詳細を解明する目的で、培養角化細胞を用いて細胞内におけるPADの基質蛋白の局在を免疫組織学的に検討した。まずイオノマイシン処理後のラット表皮細胞における脱イミノ化蛋白の局在を免疫染色により検索した結果、細胞内カルシウムの上昇により、脱イミノ化蛋白が核膜に局在していることが判明した。この核膜脱イミノ化蛋白はイオノマイシン処理前には観察されなかったので、内在性のPADがカルシウム濃度の上昇により活性化され、細胞内に存在する基質蛋白に作用したものと思われる。また、脱イミノ化蛋白の分布は一様ではなく、強拡大像では核を鳥かご状に取り囲むように分布していた。その免疫学的な染色強度は、細胞によって異なっており、一部の細胞は極めて明るく染色されていた。また、この時の細胞質内のケラチン線維は、細胞質内に蜘蛛の巣状に分布しており、特に核周囲に変化は認めなかった。イオノマイシン処理した培養細胞から抽質した細胞骨格成分のイミノブロット像では、核膜に存在すると思われる脱イミノ化蛋白は、約70kDの位置に検出された。今回の結果をin vivoにおける角化の最終過程に当てはめて考察すると、次の事が考えられる。まず顆粒細胞から角質細胞へ分化する際に、アポトーシスの誘導に伴い、細胞質内のカルシウム濃度が上昇し、種々の酵素の活性化が起こるが、その中の一つがPADであると思われる。PADによりケラチンの中でもK1とK10が優先的に脱イミノ化され、更に核膜に存在する70kD蛋白も脱イミノ化されることが示された。顆粒層から角層へ移行する過程で核の消失が起こる際に、この核膜蛋白の脱イミノ化により核膜の脱重合が起こるものと思われる。角化の最終過程において、ケラチンはケラトヒアリン顆粒の主成分であるフィラグリンと結合し、ケラチンパターンと呼ばれる強固な凝集体を形成する。最近我々はこの過程において、蛋白のアルギニン残基をシトルリン残基に変換するアルギニン脱イミノ化酵素(PAD)と呼ばれる酵素が、重要な役割を果たしていることを報告してきた。そこで本年度、我々は表現型vectorに挿入したPADの遺伝子を培養細胞内に導入し、その際におけるケラチンの形態的変化を観察することにした。まず、PADcDNAを発現型ベクターであるPECEに挿入し、これらをラット表皮培養細胞株にlipofection(Gifco)を用いて導入した。その後、カルシウムイオノフォアを細胞培養液に加え、カルシウム濃度をPADの至適条件に調節することにより、PADの活性を上昇させた。さらに、抗シトルリン特異抗体を用いた免疫組織染色法により、これらの細胞を観察した。その結果、興味深いことに細胞質内のカルシウム濃度をPADの至適条件に上昇させたところ、内在性PADにより核膜が脱イミノ化されていた。さらに、PADcDNAを培養細胞内に導入したところ、核がアポトーシスを起こしているのが観察された。以上の所見よりPADは角化の最終過程において、カルシウム濃度の上昇に伴い、核膜に作用しアポトーシスを惹起する可能性が示唆された。

PADがアポトーシス関連蛋白の一つであるとすると、多くの異常角化過程においてPADが病態形成に関与しているものと推測されるので、その詳細を解明することが今後の重要な課題であるものと思われる。Peptidylarginine deiminase(PAD)はケラチンやフィラグリンのアルギニン残基をシトルリン残基に変換することにより、これらの蛋白の機能を調節しているものと推測されている。今回、表皮細胞の最終分化過程におけるPADの生物学的役割の詳細を解明する目的で、培養角化細胞を用いて細胞内におけるPADの基質蛋白の局在を免疫組織学的に検討した。まずイオノマイシン処理後のラット表皮細胞における脱イミノ化蛋白の局在を免疫染色により検索した結果、細胞内カルシウムの上昇により、脱イミノ化蛋白が核膜に局在していることが判明した。この核膜脱イミノ化蛋白はイオノマイシン処理前には観察されなかったので、内在性のPADがカルシウム濃度の上昇により活性化され、細胞内に存在する基質蛋白に作用したものと思われる。また、脱イミノ化蛋白の分布は一様ではなく、強拡大像では核を鳥かご状に取り囲むように分布していた。その免疫学的な染色強度は、細胞によって異なっており、一部の細胞は極めて明るく染色されていた。また、この時の細胞質内のケラチン線維は、細胞質内に蜘蛛の巣状に分布しており、特に核周囲に変化は認めなかった。イオノマイシン処理した培養細胞から抽質した細胞骨格成分のイミノブロット像では、核膜に存在すると思われる脱イミノ化蛋白は、約70kDの位置に検出された。今回の結果をin vivoにおける角化の最終過程に当てはめて考察すると、次の事が考えられる。まず顆粒細胞から角質細胞へ分化する際に、アポトーシスの誘導に伴い、細胞質内のカルシウム濃度が上昇し、種々の酵素の活性化が起こるが、その中の一つがPADであると思われる。PADによりケラチンの中でもK1とK10が優先的に脱イミノ化され、更に核膜に存在する70kD蛋白も脱イミノ化されることが示された。顆粒層から角層へ移行する過程で核の消失が起こる際に、この核膜蛋白の脱イミノ化により核膜の脱重合が起こるものと思われる。
社会環境の変化に伴う交通荷重実態調査と橋梁の劣化予測モニタリング手法の開発

1)交通荷重実態の調査とその応用支点反力を用いたBridge weigh-in-Motionを数箇所の幹線道路上の鋼プレートガーダー橋で実施し,交通荷重実態の調査および分析を行った.また,道路構造物が車両ごとに受ける疲労損傷を計算し,損傷要因について車種や過積載の影響について調査した.さらに,振動と同期させたBWIMと環境振動の同期モニタリングを行い,車両重量が環境振動に与える影響について考察した.2)橋梁と橋梁付属物のモニタリング橋梁に設置された照明柱,標識柱について,振動モニタリングを行い,振動特性と振動の大きさ,疲労寿命の関係について考察した.まら,画像測定による振動モニタリングの手法および簡易な振動計測装置を開発し,実際の橋梁において適用試験を行った.さらに付属構造物の設置位置や自動車荷重が振動の大きさに与える影響について考察した.また,付属構造物の基部の疲労試験を行い,疲労強度特性を明らかにした.3)疲労劣化予測モデルの開発25年間大気暴露された耐候性鋼溶接継手の疲労試験を行い,安定錆による形状変化等の大気暴露による継手形状の変化が疲労強度に及ぼす影響について考察した.また,複雑な溶接継手についても適用可能な簡易疲労寿命推定法(1mm法)を提案し,溶接継手ごとの応力集中の評価と既存の疲労試験結果を再整理した.さらに,低サイクル域の疲労劣化モデルを構築するため,画像測定による大ひずみ測定手法を開発し,大ひずみ領域での鋼材および溶接部分の疲労試験を行った.1)交通荷重実態の調査とその応用支点反力を用いたBridge weigh-in-Motionを数箇所の幹線道路上の鋼プレートガーダー橋で実施し,交通荷重実態の調査および分析を行った.また,道路構造物が車両ごとに受ける疲労損傷を計算し,損傷要因について車種や過積載の影響について調査した.さらに,振動と同期させたBWIMと環境振動の同期モニタリングを行い,車両重量が環境振動に与える影響について考察した.2)橋梁と橋梁付属物のモニタリング橋梁に設置された照明柱,標識柱について,振動モニタリングを行い,振動特性と振動の大きさ,疲労寿命の関係について考察した.まら,画像測定による振動モニタリングの手法および簡易な振動計測装置を開発し,実際の橋梁において適用試験を行った.さらに付属構造物の設置位置や自動車荷重が振動の大きさに与える影響について考察した.また,付属構造物の基部の疲労試験を行い,疲労強度特性を明らかにした.3)疲労劣化予測モデルの開発25年間大気暴露された耐候性鋼溶接継手の疲労試験を行い,安定錆による形状変化等の大気暴露による継手形状の変化が疲労強度に及ぼす影響について考察した.また,複雑な溶接継手についても適用可能な簡易疲労寿命推定法(1mm法)を提案し,溶接継手ごとの応力集中の評価と既存の疲労試験結果を再整理した.さらに,低サイクル域の疲労劣化モデルを構築するため,画像測定による大ひずみ測定手法を開発し,大ひずみ領域での鋼材および溶接部分の疲労試験を行った.2002年度の研究実績の概要は以下のとおりである.1)交通荷重実態調査手法の開発支点反力を用いたBridge Weigh-In-Motionを開発して,交通荷重実態調査を行ない,各車両が橋梁の疲労に与える影響を計算,車種ごとの比較を行った.測定にあたり,長時間の無人モニタリングと,遠隔地からのシステム操作が可能な構造物遠隔モニタリングシステムを構築した.(小塩,山田:名古屋大学)2)橋梁及び付属構造物の劣化予測手法の開発・25年間大気暴露させた無塗装仕様の耐候性鋼溶接継手の疲労試験を行い,暴露期間による溶接止端形状の変化と疲労寿命について検証した.(近藤:名城大,山田:名古屋大)・溶接継手に生じる疲労き裂について,き裂発生初期の疲労挙動を簡易に観測することを目的に,繰り返し荷重を受ける試験体局部のデジタル画像からき裂の発生を検出する画像計測システムを開発した.(舘石:名古屋大学)3)橋梁及び付属構造物の劣化予測モニタリングシステムの開発・橋梁付属構造物に対する点検優先度の設定,危険箇所の推定を目的として,固有振動数,橋梁上の設置位置,設置位置の固有振動数などを考慮した「振動度マップ」を提案し,実橋梁の調査に基づいて振動度マップを製作した.(北田:大阪市立大)・橋梁付属構造物の振動状況を簡易に長時間測定することを目的として,バッテリー駆動の小型振動測定器を開発し,その適用性について検証した.(山田:トピー工業,山田,小塩:名古屋大学)・摩擦型ひずみゲージを用いた塗膜上からひずみ測定について,実証試験を行い,その適用性について検証した.(小塩:名古屋大学)1)交通荷重の測定方法の高度化および,実測されたデータの分析・応用支点反力を用いたBridge Weigh-in-Motion(BWIM)の手法を実用化し,いくつかの道路橋において活荷重モニタリングを行った.取得した荷重データから自動車荷重が橋梁の疲労劣化に与える影響を分析した.大型車両の夜間交通が地域問題となっている路線でモニタリングを実施し,夜間交通の実態を分析した.2)劣化予測のための構造モニタリング技術の開発標識柱,照明柱などの橋梁付属物を対象として,ビデオ画像からの画像計測手法の実証試験を行った.このシステムによる観測結果から,橋梁上の設置位置や橋梁形式等の違いが照明柱の振動に与える影響を分析した.また,振動体に簡易に取り付け可能な振動モニタリングシステムを開発し,その適用性を検証した.また,公衆電話回線を通して遠隔モニタリングシステムを汎用プログラムを用いて構成し,モニタリングデータ取得状況の把握や,計測器制御を低コストかつ簡易に行う手法について実証試験を行った.3)劣化予測手法の開発・検証および疲労試験データの蓄積構造的

応力集中が存在するために従来の基礎的な継手試験体データが適用できない箇所において,適切な疲労強度を評価する手法として,すみ肉溶接止端部の板厚方向の応力分布を利用する"1mm法"を提案し,従来の試験結果を再評価することによりその適用性を検証した.また,ガセット溶接継手の小型試験片による長寿命域での疲労試験を続行し,低応力範囲,長寿命域での疲労試験データを蓄積した,さらに,25年間大気暴露された無塗装の耐候性鋼材による試験体について疲労試験を行い,腐食による形状変化が疲労強度に与える影響について分析した.また,実際に橋梁に設置されていた標識柱について実際の振動モードを模擬した繰り返し荷重による疲労試験を行い,劣化予測のための基礎的データを取得した.