hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
竹炭を活用した生活排水の浄化と再利用に関する研究

竹炭を活用した生活排水の浄化と再利用を目的として、竹炭による環境阻害物質等の吸着作用を実験的理論的に検討した結果、以下の知見が得られた。(1)竹炭よる界面潜性剤含有排水の吸着処理に関する研究...煙道温度が異なる7種類の竹炭と活性炭を吸着剤に,界面活性剤の平衡吸着実験を行ったところ、竹炭は活性炭ほどの吸着作用は見られなかったが,界面活性剤に対して選択的な吸着作用が見られた。(2)環境阻害物質含有排水の吸着処理に及ぼす各種吸着剤の効果...フェノールおよびビスフェノールAの竹炭を含む各種吸着剤への吸着実験を試み、その性能を比較検討した。竹炭及び3種のポリシクロデキストリンビーズCDPB(α、β、γ-CDPB)による吸着実験から、CDPBへのビスフェノールAの吸着では、最大吸着量はγ-CDPB、吸着平衡定数ではβ-で最も高い値を示した。また熱力学パラメーターの結果から、3種の吸着はすべて発熱反応であり、PCDB自由エネルギー値より、R-CDPBの吸着が最も強いことが示唆された。(3)竹炭及び各種木質炭の物性と吸着能...竹炭及びかぼちゃや松ぼっくり等の天然の木質炭を用いて環境阻害物質の除去率を測定した。竹炭のように、比表面積も大きかった松ぼっくりは比較的どの吸着質も吸着していた。細孔の大きさと分子の大きさが吸着に影響を与えており、細孔が溶けていたり、潰れてしまっている、てっか梨やなすび、もともと細孔の数が少ない柿やまめには、分子が吸着しにくく、除去率が低くなったと考えられる。(4)竹炭及び改質竹炭による環境汚染物質の吸着処理...真竹及び備長竹炭にシクロデキストリンをコーティングした複合体を用いて、吸着能を比較検討した。その結果、真竹ではシクロデキストリンをコーティングすることで、一部を除いて除去率が高くなる傾向が得られ、備長竹炭では減少、またはほぼ変わらないという結果が得られた。この結果から、改質竹炭の吸着性能には分子サイズが影響していることが示唆された。1)竹炭及び機能性竹炭の調製山口県山口市小鯖産及び宮野産モウソウ竹からの竹炭を用いて実験を行った。製造時の沿道温度(300,350,400,450,500,550,610°C)が異なる竹炭をデジタルマルチテスタと木炭精練計を使い、竹炭の物性を測定した。その後竹炭をそれぞれ軽く純水で洗い、定温乾燥機にて110°Cで24時間乾燥させ、フォースミルでなるべく粉末状になるまで粉砕し、吸着実験に使用した。また、竹炭の吸着能力及び生物分解能の機能強化のために、シクロデキストリン(CD)ポリマーをコーティングした機能性竹炭については、β-CDと竹炭の配合比率や反応温度を種々変化させ合成を試みた。得られた一部の機能性竹炭についてはその物性を測定した。2)竹炭及び機能性竹炭を用いた吸着処理アニオン性界面活性剤としてラウリルベンゼンスルホン酸ナトリウムを、また非イオン界面活性剤としてノニルフェニルエーテルの2系列の環境阻害物質を、上記で調製した竹炭への吸着を試みた。

得られた等温吸着曲線から、ラングミュア型又はフロインドリッヒ型吸着式を用いて吸着定数を求め、吸着に及ぼすアニオン及び非イオン界面活性剤の吸着効果を検討した結果、竹炭は活性炭ほどの吸着作用は見られなかったが,界面活性剤に対して選択的な吸着作用が認められた。また,竹炭製造時の煙道温度の差による,吸着作用にも違いが見られた。本研究で得られたような竹炭特有の吸着作用を,更に改良・研究を重ねることで,界面活性剤の除去率を高めた吸着処理が可能になると期待できる。また、新たに開発した機能性竹炭への吸着については、現在検討中である。1)環境阻害物質含有排水の吸着処理に及ぼす各種吸着剤の効果昨年度に引き続き、環境阻害物質としてフェノールおよびビスフェノールAの竹炭を含む各種吸着剤への吸着実験を試み、その性能を比較検討した。竹炭及び3種のポリシクロデキストリンビーズCDPB(α、β、γ-CDPB)による吸着実験から、ポリシクロデキストリンビーズ(CDPB)へのビスフェノールAの吸着では、最大吸着量はγ-CDPB、吸着平衡定数ではβ-XΔIIBで最も高い値を示した。また熱力学パラメーターの結果から、3種の吸着はすべて発熱反応であり、自由エネルギー値より、β-CDPBの吸着が最も強いことが示唆された。2)竹炭及び各種木質炭の物性と吸着能竹炭及びかぼちゃや松ぼっくり等の天然の木質炭を用いて環境阻害物質の除去率を測定した。竹炭のように、密な細孔構造を持っており、比表面積も大きかった松ぼっくりは比較的どの吸着質も吸着していた。細孔の大きさと分子の大きさが吸着に影響を与えており、細孔が溶けていたり潰れてしまっているてっか梨やなすび、もともと細孔の数が少ない柿やまめには、分子が吸着しにくく、除去率が低くなったと考えられる。吸着剤として主として使用する場合は、用途に合わせて木質炭を選ぶ必要がある。3)竹炭および改質竹炭による環境汚染物質の吸着処理真竹及び備長竹炭にシクロデキストリンをコーティングした複合体を用いて、吸着能を比較検討した。その結果、真竹ではシクロデキストリンをコーティングすることで、一部を除いて除去率が高くなる傾向が得られ、備長竹炭では減少、またはほぼ変わらないという結果が得られた。この結果から、改質竹炭の吸着性能には分子サイズが影響していると示唆された。
Ｘ染色体へのＸｉｓｔ　ＲＮＡ局在機構の解明

本研究は、マウスをモデル生物として、Xist RNAによるX染色体不活性化の作用機序を明らかにすることを目的としている。当研究室で作製されたXistIVSは部分的機能欠損アレルであると考えられている(Hoki et al., 2011, Development)。通常、X染色体不活性化の過程において、Xist RNAはRNA-FISH法でX染色体に局在する様子が観察される。しかし、XistIVSアレルを父由来にもつメスマウス(X/XIVS)において、将来胎盤などになる胚体外組織ではXistIVS RNAがX染色体に局在している様子が見られるにも関わらず、X染色体上の遺伝子を抑制できていないことが示唆されていた。X/XIVSでのXistIVS RNAの局在について更に調べるため、X/XIVS胚でwhole mount immuno-FISHを行った。XistIVS RMAの局在が見られる胚体外組織に対して、将来胎仔本体となる胚体組織は発生が損なわれており、XistIVS RNAの局在も見られなかった。また、胚体組織でのX染色体不活性化を再現する系として知られるES細胞の分化誘導においても、XistIVSアレルをもつ変異型細胞ではXistIVS RNAの局在は観察されなかった。このことから、XistIVS RNAの制御が胚体外組織と胚体組織で異なる可能性が示唆された。今後、XistIVS RNAに結合するタンパク質で胚体外組織と胚体組織の間で結合量に差があるものを見つけられれば、Xist RNAの局在に関わる可能性をもつ因子として興味深いと思われる。29年度が最終年度であるため、記入しない。しかし、XistIVSアレルを父由来にもつメスマウスにおいて、将来胎盤などになる胚体外組織ではXistIVS RNAがX染色体に局在している様子が見られるにも関わらず、X染色体上の遺伝子を抑制できていないことが示唆されていた。このことから、XistIVS RNAはX染色体上に存在するものの、局在すべき領域へ適切に分布できていない、という可能性を考えた。そこで、Xist RNAがX染色体へ局在する足場としてはたらいていることが報告されているhnRNP Uに着目し、そのノックアウトマウスを作製した。本年度は、hnRNP Uのノックアウトマウスの解析を中心的に行う予定であったが、繁殖のための交配で半分の確率で得られるはずのヘテロ接合体が2割にも満たず、サンプルの確保および系統の維持が困難であった。また、ヘテロ接合体同士の交配で得られるホモ接合体は着床期以降には確認されず、hnRNP Uのノックアウトマウスは雌雄に関わらず胚発生のごく初期で致死となっていることがわかった。このことから、hnRNP UはX染色体不活性化よりも早期に起こるイベントにおいて、ハプロ不全を示すほどの重要な役割を果たしていることが示唆された。X染色体不活性化は、Xist RNAがX染色体から発現され、そのX染色体全体に張り付くように局在することで開始する。その局在の制御機構を理解するため、Xist RNAの足場としてはたらくと報告されているhnRNP Uのノックアウトマウスを解析することを計画していた。しかし、ヘテロ接合体の出生率は期待値の半分に満たず、ホモ接合体は着床後すぐに致死となった。よって、hnRNP Uノックアウトマウスは、X染色体不活性化より早期に起こるイベントにおいて、ハプロ不全を示すほどの重要な役割を果たしていることが示唆され、Xist RNAの局在について解析するのは困難であることがわかった。そこで、Xist RNAの局在機構を解明するため、当研究室で樹立されたXistの変異体のひとつであるXistIVSを利用することとした。XistIVSにおいて、将来胎盤などになる胚体外組織ではXistIVS RNAがX染色体に局在する様子がRNA-FISHによって観察されたが、将来胎仔になる胚体組織ではその局在が観察されなかった。XistIVSアレルをもつマウスにおいてこの二組織でXistIVS RNAの局在について解析することで、Xist RNAの局在機構の解明につながる因子を同定することを期待している。

X/XIVSでのXistIVS RNAの局在について更に調べるため、X/XIVS胚でwhole mount immuno-FISHを行った。XistIVS RMAの局在が見られる胚体外組織に対して、将来胎仔本体となる胚体組織は発生が損なわれており、XistIVS RNAの局在も見られなかった。また、胚体組織でのX染色体不活性化を再現する系として知られるES細胞の分化誘導においても、XistIVSアレルをもつ変異型細胞ではXistIVS RNAの局在は観察されなかった。このことから、XistIVS RNAの制御が胚体外組織と胚体組織で異なる可能性が示唆された。今後、XistIVS RNAに結合するタンパク質で胚体外組織と胚体組織の間で結合量に差があるものを見つけられれば、Xist RNAの局在に関わる可能性をもつ因子として興味深いと思われる。29年度が最終年度であるため、記入しない。
ロドプシンの多彩な機能をもたらす構造ダイナミクスの解明

我々は2013年以降、それまでに予想もされていなかった微生物由来の新規ロドプシンの存在を次々に報告し、光駆動ナトリウムポンプについては立体構造も決定した。その結果、微生物ロドプシンは共通の構造と光反応を持つにも関わらず、実に多彩な機能を示すことがわかってきた。本研究では、構造と機能をつなぐタンパク質の構造ダイナミクスを明らかにすることで、共通構造から多彩な機能が生じる機構を解明することを計画した。研究では、我々が世界をリードする赤外差スペクトル分光法を中心として、光反応中間体の構造解析を行う。低温法、時間分解法、全反射法などの手法を駆使して光反応中間体におけるレチナールやタンパク質部分、内部結合水の構造変化を明らかにすることで、種々のロドプシンにおけるメカニズムを明らかにすることを目指した。光駆動ナトリウムポンプKR2の構造ダイナミクスについては、Q123変異体の低温赤外分光法により細胞質側に存在する水素結合ネットワークの変化を明らかにした。また、時間分解赤外分光法を適用することで、O中間体が13シス型のレチナール構造を持つことがわかった。さらにKR2の全反射赤外分光法により、ナトリウムイオンの結合によりチロシンがきわめて強い水素結合を形成することがわかった。内向きプロトンポンプPoXeRの構造ダイナミクスについては、13シス型から2つの異性化反応の経路があることを明らかにした。また、陰イオンチャネルロドプシンの研究においては、米国との国際共同研究によりNature誌に2報の論文を発表することができた。酵素ロドプシンRh-PDEについては初めて高精度赤外分光計測を発表した。さらに初年度には、イスラエルとの国際共同研究により、既知の微生物ロドプシンと配列の相同性を持たないロドプシンを発見し、Nature誌に発表した。1年で3報の論文をNature誌に発表したという事実は、今後、再現不可能なほどの成果であり、きわめて顕著なものである。当初、計画した光駆動ナトリウムポンプ、内向きプロトンポンプ、チャネルロドプシン、酵素ロドプシンのすべてにおいて初年度から論文発表が実現しており、質量ともに世界をリードするに相応しい成果である。光駆動ナトリウムポンプについては、超高速分光、共鳴ラマン散乱、固体NMR法、高速AFMを用いた共同研究による新たな知見も論文発表することができた。さらに、我々がヘリオロドプシンと名付けた新規ロドプシンは、既知のロドプシンと配列相同性がないにも関わらずよく似た構造ダイナミクスを示すことが明らかになっており、さらなる大きな発展性を示している。当初の予定通りの研究を推進する。一方、2018年に新たに発見したヘリオロドプシンの研究も大いに楽しみである。
ゼオライトに吸着した金属カルボニル錯体の光解離ダイナミクス

固体表面吸着種の振動緩和過程を明らかにするために、ゼオライトに吸着した金属カルボニル錯体Mo(CO)_6、Cr(CO)_6のCO伸縮モードの振動緩和寿命を赤外ピコ秒パルスレーザーを用いて測定した。ゼオライトにはY型で表面カチオン種がH^+、D^+、Na^+であるHY型、DY型、NaY型の3種類を用いた。金属カルボニルはゼオライトの各細孔中でカチオン上に物理吸着している。そのためこの系は弱い相互作用を介したエネルギーの緩和を研究するための良いモデルとなっている。実験はまず110Kまで冷却したときの振動緩和寿命を測定した。その結果、HYに吸着したCr(CO)_6では87(6)ピコ秒であり、ゼオライトをDYに変えると74(7)ピコ秒であった。さらにMo(CO)_6ではHYで70(4)ピコ秒、DYで53(5)ピコ秒であった。振動緩和の理論によると緩和寿命は、振動モードとその受容モードの数と組み合わせによって決定される非調和共鳴の大きさに依存することが知られている。また、HY型ゼオライトとDY型ゼオライトではゼオライト上のカチオンの原子量を除いて構造および電子状態が全く同じであるそのため、これらの系で吸着した金属カルボニルの寿命が異なるという結果はゼオライト表面上のカチオンを含むモードが振動緩和の受容モードの一つとなっていることを示している。一方、金属カルボニルの中心金属によっても寿命が変化するということは、金属カルボニルの分子内振動モードも緩和の受容モードとして重要な役割を果たしていることを示している。さらに、理論的には緩和寿命の温度依存性から受容モードの数および各モードのおおよそのエネルギーを予測できる。そこで金属カルボニルの緩和寿命を110Kから400Kの温度範囲で測定した。その結果、500cm^<-1>程度の振動モード4量子が受容モードとして関わっていることが明らかになった。
ケタミンがATP感受性カリウムチャンネルを介して心臓に与える作用に関する研究

静脈麻酔薬のケタミンが心臓のATP感受性カリウム(K_<ATP>)チャンネルに与える影響について、兎の孤立心モデル(ランゲンドルフ)を用いて研究を行った。体重2kgの成兎20頭を対照とし、ケタミン投与群とピナシジル+ケタミン投与群の2群に分けた。ペントバルビタール静脈内投与による全身麻酔下に心臓を摘出し、大動脈をランゲンドルフ回路に装着した。酸素95%と二酸化炭素5%を加えたクレブス液を恒温漕で一定温度(37度)に保ち、定流量ポンプで潅流した。左心室内に留置したラテックスバルーンによって左室内圧を測定、拡張期および収縮期圧、dp/dt、さらに冠動脈潅流圧、心電図等を同時に測定記録した。冠動脈潅流後、心機能が安定した後に、ケタミン群はケタミンを10,30,50,100μMで投与し、15分間ずつ測定を行なった。ケタミン+ピナシジル群は、K_<ATP>チャンネル作動薬であるピナシジル50μM投与下に、ケタミンを10,30,50,100μMで投与した。ピナシジルの投与により、冠動脈血管抵抗が減少し、心筋細胞の活動電位時間が短縮、心筋の収縮能が低下した。静脈麻酔薬であるケタミンは、それ自体は用量依存的に心筋収縮能を低下させたが、ピナシジル投与によりK_<ATP>チャンネルが開いている状態においては、用量依存的に収縮能を回復させ、冠動脈血管抵抗を増加させたピナシジルの作用を生理学的に拮抗させた。この結果は、ケタミンがK_<ATP>チャンネルを阻害する作用があるというパッチクランプ法による電気生理学的な実験結果を裏付けるものであると考えられる。【対象および方法】ウサギ(BW=2kg)を対象とし、全身麻酔下に心臓を摘出した。摘出心はランゲンドルフ回路に装着され、酸素95%二酸化炭素5%を混ぜたクレブス液で潅流された。クレブス液は恒温槽で37°Cに保たれ、定流量ポンプで大動脈より逆行性に冠動脈を潅流した。左室内圧、冠動脈潅流圧、dP/dt、心電図を測定記録した。心機能が安定した後に、各群で測定を開始した。【グループ】ウサギは3つの群に分けられ、実験を行った。コントロール群(薬物投与なし)、ケタミン群(10、30、50、100μM)Pinacidi1+ケタミン群(Pinacidil50μM下にケタミンを10、30、50、100μM投与)【結果】コントロール群では、90分間にわたって左京内圧、冠動脈潅流圧は一定した値を得られた。ケタミン群では、用量依存性に心機能の低下が見られた。Pinacidil+ケタミン群では、Pinacidilによって心機能が抑制された状態をケタミンが拮抗する反応が観察された。【考察】Pinacidilによって心筋のATP感受性Kチャンネルが開かれた状態をケタミンが拮抗した。この結果は、ケタミンのATP感受性Kチャンネルに対する拮抗作用を生理学的に示したものであり、バッチクランブ法によるKoらの報告と一致する。
マルチメディア教育システムの構築と品質管理手法を活用した教育実践

マルチメディアパソコン、フルカラーイメージスキャナ、カラープリンタ、拡張RAMボード、SCSIカードによりマルチメディア教育システム(兼教材作成システム)を構築し、マルチメディア教材の開発に着手した。本システムの学内LANとの接続は、全学LANの新設工事と稼働が4月上旬にずれ込んだため完了していない。またインターネットやパソコン通信の教育利用はLANが稼働開始し次第、実施予定である。コンピュータの教育利用について、本校の変遷を4期に分けて整理し、今後の方向を考察し情報処理教育研究会で発表した。定量化の難しい教育機器(MIPP)の評価の試みとして、教室を中心とした教材提示環境について、教室内照度やスクリーン上の照度の測定を行い、データの処理と結果の分析を行った。スクリーン上の映像や文字の見やすさは、コントラストに大きく左右されると思われ、研究成果は後日発表予定である。教育情報(技術診断データ、安全作業自己点検データ、授業評価データ)を収集し、品質工学手法(SN比手法)を用いて分析、評価した。その結果、5段階評価平均値をそのまま用いた評価法よりも、SN比を用いた評価法の方が有効であることが確かめられ、結果を、日本教育工学会、および論文集「高専教育」に発表した。品質管理手法の、教育研究分野への利用法を調査研究した結果、教育の質の向上にTQM(Total Quality Management)の導入が有効であることを提案し、日本高専学会に発表した。
高分子の構造解析のための各種有機試薬共存下での熱分解に関する研究

水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)共存下でポリエステルを熱分解すると、ポリマー中のエステル結合が選択的に切断されると同時に分解成分のメチル化が達成される。この際、試料成分のメチル化が、TMAHだけでなく試薬溶媒であるメタノールによっても行われる可能性がある。そこで、TMAHの重水素置換メタノール溶液共存下において、ポリエステル試料のPy-GC/MS測定を行うことにより、溶媒による分解反応への関与をより詳細に解析した。p-ヒドロキシ安息香酸、テレフタル酸およびビフェノールから構成される3元ポリエステルをTMAH/CD_3OH共存下において、400°Cで熱分解することにより、各構成成分のジメチル誘導体の3本のピークによってのみ構成されるパイログラムが得られた。次に、この3本のピークのうち、p-メトキシ安息香酸メチルのピークのMSスペクトルを測定したところ、m/z=166の通常のジメチル誘導体の分子ピークに加えて、m/z=169にメタノール由来のOCD_3基一つ含むジメチル誘導体のピークが観測された。このOCD_3基を含むジメチル誘導体ピークは、他の構成成分であるテレフタル酸ジメチルおよびジメトキシビフェニルのいずれのMSスペクトルにおいても観測された。このように、TMAHのCD_3OH溶液を反応試薬に用いたPy-GC/MS測地を行うことにより、TMAH試薬以外に溶媒によっても試料成分のメチル化が行われることが明かとなった。
多様な記憶情報の活用を担う機能的神経回路の解析

本研究は、多様な記憶情報の活用を担う機能的神経回路、すなわちセル・アセンブリの活動を神経科学的に実証することを目的とした。様々な記憶課題を考案し、それらを遂行中のラットからマルチニューロン活動を記録し解析した。その結果、時間弁別課題、報酬確率予測課題、順序弁別課題など多様な記憶課題の遂行中に、海馬、扁桃体、前頭前野などでニューロン活動が変化することがわかり、さらにそれらの部位間で同期的に活動するニューロン集団、つまりマクロなセル・アセンブリの活動を検出することができた。24年度に確立した数種類の記憶課題と、改良したマルチニューロン活動記録法、及びデータ解析法を用い、実際にラットが多種の記憶課題を次々と遂行する際のマルチニューロン活動を記録し解析した。具体的的な結果は下記のとおりである。(1)視覚記憶課題、聴覚記憶課題、時間記憶課題、順序記憶課題それぞれを同じラットが遂行できるように訓練した。(2)しかし課題が3つ以上になると正答率が落ちるため、視覚記憶課題と時間記憶課題に絞ることにした。(3)視覚記憶課題中に報酬確率の異なる期間を設け、ラットが課題を遂行しながら報酬予測を変化させる際のマルチニューロン活動を海馬と扁桃体から同時記録した。(4)記録したマルチニューロン活動を個々のニューロン活動に分離して解析したところ、海馬には行動の変化に対応した活動を示すニューロンが多く、扁桃体には報酬の確率に応じて活動を変えるニューロンが多かった。(5)同時に、異なる報酬確率の予測に応じて変化する集合的なニューロン活動を解析するため、局所電場電位(LFP)を測定し解析した。(6)その結果、報酬確率の予測に応じて、海馬と扁桃体の間のLFPに特異的なリズム(高周波オシレーション)の同調が生じることがわかった。(7)このような報酬確率の違いを表現するニューロン集団間の相互作用を、セル・アセンブリ仮説の観点から考察した。記憶課題とそこで用いる刺激のパラメーターについて検討した。そして同じラットが全ての記憶課題を出来るようになるまで訓練を試みた。その結果、次の3課題を決定した。(1)視覚記憶課題:ラットがスタート側の穴に反応すると、壁上部にある白色LEDが短時間だけ点滅または持続して提示した。点滅光が提示された時は、選択側にある左右の穴のうち右に反応すると正反応となり、連続光が提示された時は左の穴に反応すると正反応となった。点滅光の周波数を変えることで課題の難易度を操作し、訓練最終段階の正反応率が約70%となるように調整することができた。この結果、解析時に正反応と誤反応比較をすることが可能となった。(2)聴覚記憶課題:ラットがスタート側の穴に反応すると、天井のスピーカーから高低2種類の音のどちらかを短時間提示した。高音が提示された時は右の穴に反応すると正反応となり、低音が提示された時は左の穴に反応すると正反応となった。高低の音の周波数差を変えることで課題の難易度を操作し、訓練の最終段階で約70%の正反応率となるように調整することができた。(3)時間記憶課題:ラットがスタート側の穴に反応すると、スピーカーから長短どちらかの音を提示した。長音が提示された時は、右の穴に反応すると正反応となり、短音が提示された時は左の穴に反応すると正反応となった。長音と短音の時間差を変えることで課題の難易度を操作し、訓練最終段階で約70%の正反応率となるよう調整することができた。記憶課題の訓練と同時に、マルチニューロン活動記録法の改良も進めた。特に、長期間安定して記録するために、電極とマイクロドライブの材質を変え、より小型軽量化することができた。データ解析法についても改良を進め、プログラムのアルゴリズムの改良と高性能コンピュータの導入により、精度と処理速度を上げることができた。すでに確立した数種類の記憶課題と、改良したマルチニューロン活動記録法、及びデータ解析法を用い、実際にラットが多種の記憶課題を次々と遂行する際のマルチニューロン活動と局所電場電位(LFP)を記録し解析を進めた。具体的的な成果は下記のとおりである。(1)時間記憶課題と順序記憶課題それぞれの方法を完全に確立し、ラットがそれらを遂行していく際、背側海馬と内側前頭前野からマルチニューロン活動とLFPを同時記録した。26年度は特に海馬の活動に的を絞り解析した。(2)その結果、時間記憶課題では、海馬のニューロンが時間の弁別に応じた活動の変化を示すことが分かった。また海馬のLFPが特定の時間間隔をコードする活動を示すこともわかった。(3)これらの活動は、時間記憶を必要としない統制課題では全く生じないことから、時間記憶に対応した活動であることが確認できた。(4)順序記憶課題中の海馬ニューロン活動とLFPも、ラットの特定の順序を記憶し行動する際に変化することがわかった。(5)それらの海馬の神経活動を神経回路の状態遷移として理解できるネットワークモデルを構築した。(6)海馬と内側前頭前野にまたがるマクロな神経回路の同期とその変化についても解析を進め、時間記憶の再生時にリズミカルな同期が見られることを確認した。(7)同じ電極で記録されたニューロン活動とLFPの間の同期も解析し、行動の変化で同期が変化するという予備的な結果が得られた。(8)記憶した時間間隔に基づきリズミカルに運動するインターバル・タイミング課題も導入し、その方法を確立した。

(9)表現する記憶情報の違いに応じて柔軟に変化する機能的新回路を記述するより良いモデルについても議論を進めた。これまで同様に、すでに確立した数種類の記憶課題と、改良したマルチニューロン活動記録法、及びデータ解析法を用い、実際にラットが多種の記憶課題を次々と遂行する際のマルチニューロン活動と局所電場電位(LFP)を記録し解析を進めた。具体的的な成果は下記のとおりである。(1)時間記憶課題をラットが遂行している際、背側海馬と内側前頭前野からマルチニューロン活動とLFPを同時記録した。昨年の解析に加え、特に海馬の活動について詳細に解析したところ、個々のニューロンが13秒の時間それぞれをコードしていることがわかった。また海馬の特定周波数帯のLFPが時間の長短がコードしていることもわかった。(2)順序記憶課題中の海馬ニューロン活動とLFPについても詳細に解析したところ、手掛かりに基づき特定の順序を再生する過程が背側海馬のLFPに反映していることがわかった。(3)海馬と内側前頭前野にまたがるマクロな神経回路の同期についてLFPにより解析したところ、特定の時間間隔や順序の再生時にリズミカルな同期が見られることを確認した。(4)記憶した時間間隔に基づきリズミカルに運動するインターバル・タイミング課題も導入し、ムシモールによる一時的な不活性化実験を行ったところ、タイミングに基づく運動の制御に小脳核が強く関わっていることがわかった。また、小脳核のニューロンがストップウオッチのような動作をすることで、時間のタイミングが計られていることもわかった。本研究は、多様な記憶情報の活用を担う機能的神経回路、すなわちセル・アセンブリの活動を神経科学的に実証することを目的とした。様々な記憶課題を考案し、それらを遂行中のラットからマルチニューロン活動を記録し解析した。その結果、時間弁別課題、報酬確率予測課題、順序弁別課題など多様な記憶課題の遂行中に、海馬、扁桃体、前頭前野などでニューロン活動が変化することがわかり、さらにそれらの部位間で同期的に活動するニューロン集団、つまりマクロなセル・アセンブリの活動を検出することができた。特に時間記憶課題と順序記憶課題について、マルチニューロン活動とLFPともに記憶情報に対応した変化を示すことがわかった。これらの結果は、局所的な神経回路と広範な神経回路が記憶の形成と再生において共に変化していることを示しており、ヘッブが唱えたセル・アセンブリという機能的神経回路の実態に迫る大きな成果である。すでに1編の論文を国際誌に投稿しており、もう1編を近々投稿する予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。神経科学、実験心理学これまでに確立した視覚記憶課題、時間記憶課題、順序記憶課題それぞれを遂行中に記録したマルチニューロン活動とLFPの解析をさらに続け、同時に、機能的神経回路の動態をより明瞭に示す新しい解析法を構築する。また、背側海馬だけでなく内側前頭前野から記録したデータについても解析を進める。さらに、記憶した時間間隔に基づきリズミカルに運動するインターバル・タイミング課題を用いた研究も本格的に進め、ラットがその課題を行っている際の神経活動を小脳から記録し解析する。最終的に、視覚情報、時間情報、順序情報などを表現する柔軟な機能的神経回路の実態を明確に記述することをめざす。
片頭痛患者の音過敏に対する心理生理的モデル構築と音診断及び音療法実現への挑戦

平成30年度は、片頭痛患者が日常生活においてノイズとして知覚していた生活音を、片頭痛患者と健常者の快・不快評価の差の大きさから同定し、その音の音響的特徴(400Hz付近のパワーやその振幅の時間変動が少ないこと)についてまとめて、医学雑誌[英文誌]に投稿し、掲載に至った。更に、非拘束な音診断や音療法の実現のために、その音響的特徴のひとつとして日常生活音における周波数成分:400Hz付近の振幅レベルに注目した音源を作成し、片頭痛患者(7名)および健常者(13名)に対して、快・不快評価実験を実施し、その効果を検証した。具体的には、先行研究により片頭痛患者と健常者の評価差(効果量(R))が中程度の音源3種類において、中心周波数400Hzの1oct.バンドを+15dBした“増加"、-15dBした“減少"を作成した。更に、音源の音圧レベルも快・不快評価に影響していると考えられるため、再生機器上で音量調節した高音圧レベル条件(平均68.5dB,標準偏差0.5dB)と低音圧レベル条件(平均47.8dB,標準偏差0.5dB)を設け、実験参加者に呈示した(全18種類)。その結果、先行研究と類似した傾向を示した音源が存在し、片頭痛患者と健常者の評価差が400Hz付近の周波数成分の増減に関連することを示唆した。また、片頭痛患者と健常者の聴覚系高次レベルにおける神経反応などの差異や特徴を明らかにするために、環境整備(簡易的シールドルームの構築、生理計測用生体アンプ等)と予備実験を実施し、本格的な調査および上記の解明に向けた準備を完了した。片頭痛患者がノイズと感じている日常生活音を同定し、その音の音響的特徴のひとつである周波数成分:400Hz付近の振幅レベルの増減が、片頭痛患者と健常者の快・不快の評価差に影響することを実験により検証した。このことは、これまで片頭痛患者の経験だけで言われていた生活音におけるノイズの成分を定量的に示した点において大きな成果であるといえる。更に、片頭痛患者の音過敏の生理的メカニズム解明に向けた生理計測の準備を完了し、その計測結果との関係を明らかにできれば、片頭痛患者の音過敏におけるモデル提案となり得るだけではなく、音診断および音療法への実現に着実に近づくと考えられる。今後は、音響的特徴の周波数成分:400Hz付近の振幅レベルやその振幅の時間変動などに注目した音源による評価実験を片頭痛患者および健常者の人数を増やして実施すると共に、音診断および音療法の実現を目指す。また、それと並行して、周波数成分の相違に注目した音源を作成し、その聴取時の生理計測を実施することにより、片頭痛患者の音過敏の生理的メカニズム解明を目指す。平成29年度は、多様な生活音における快・不快評価実験を、片頭痛患者および健常者に対して実施し、両者の快・不快評価に差がある音源や、その評価の差に関連する音源の物理的な特徴を調査し、音診断や音療法に向けた音源の心理物理的な関係を明らかにすることができた。具体的には次のような実験を実施することによる成果である。実験に使用した生活音は、先行研究と同様に、サウンドスープの概念を参考にした4カテゴリの生活音(生物の声:6種、自然の音:3種、情緒的な音:3種、騒音・サイレン音:8種)の合計20種類とした。被験者は、片頭痛患者50名(音過敏あり:29名、音過敏なし:21名)、健常者50名の計100名で実施した。実験実施においては、被験者は閉眼座位でヘッドフォンから流れる15秒の音源を聴取し、1曲ごとに快不快評価を実施した。各音源に対する快不快評価の尺度は9段階とし、音源を聴取した直後に評価した。その結果、片頭痛患者と健常者の快不快評価は、音源によって相違は見られるものの、概ね片頭痛患者の方が不快に評価する傾向が示された。また片頭痛患者と健常者の快・不快評価の差は、生物の声であるツバメやひぐらし、騒音・サイレンであるクラクション、踏切の音、救急車およびパトカーのサイレン音において統計的に有意になることが明らかになった。更に、音源の音響分析を行ったところ、音響信号上として400Hz近傍の信号のパワーと同帯域の振幅包絡の時間変動が小さい音源において、片頭痛患者と健常者の快・不快評価の差が大きくなることが示唆された。当初の予定では、音源の種類と各音源の音圧レベルのみを調整パラメータとした音を制作し、音圧レベルに対する快不快評価の傾向から音診断や音療法に向けた音源の特徴の検討を計画していた。しかしながら、予備実験を進めていく中で、各音源の音圧レベルだけではなく、各音源の周波数成分などの音響的特徴の快不快評価への関与が示唆されたため、各音源の音圧レベルの調整による音刺激だけの検討では、一般性を保持した議論が困難であると判断した。そこで、平成29年度は、音源として使用している音響的特徴と快不快評価の関係の探究に注力し、より深化した音響信号の分析を実施することとした。その結果、音診断および音療法に向けた音源の心理物理的関係を明らかにすることができた。この関係を捉えた音源の作成と評価実験を実施することにより、当初に予定していた、音診断および音療法への実現に着実に近づくのではないかと考えている。

平成30年度は、片頭痛患者が日常生活においてノイズとして知覚していた生活音を、片頭痛患者と健常者の快・不快評価の差の大きさから同定し、その音の音響的特徴(400Hz付近のパワーやその振幅の時間変動が少ないこと)についてまとめて、医学雑誌[英文誌]に投稿し、掲載に至った。更に、非拘束な音診断や音療法の実現のために、その音響的特徴のひとつとして日常生活音における周波数成分:400Hz付近の振幅レベルに注目した音源を作成し、片頭痛患者(7名)および健常者(13名)に対して、快・不快評価実験を実施し、その効果を検証した。具体的には、先行研究により片頭痛患者と健常者の評価差(効果量(R))が中程度の音源3種類において、中心周波数400Hzの1oct.バンドを+15dBした“増加"、-15dBした“減少"を作成した。更に、音源の音圧レベルも快・不快評価に影響していると考えられるため、再生機器上で音量調節した高音圧レベル条件(平均68.5dB,標準偏差0.5dB)と低音圧レベル条件(平均47.8dB,標準偏差0.5dB)を設け、実験参加者に呈示した(全18種類)。その結果、先行研究と類似した傾向を示した音源が存在し、片頭痛患者と健常者の評価差が400Hz付近の周波数成分の増減に関連することを示唆した。また、片頭痛患者と健常者の聴覚系高次レベルにおける神経反応などの差異や特徴を明らかにするために、環境整備(簡易的シールドルームの構築、生理計測用生体アンプ等)と予備実験を実施し、本格的な調査および上記の解明に向けた準備を完了した。片頭痛患者がノイズと感じている日常生活音を同定し、その音の音響的特徴のひとつである周波数成分:400Hz付近の振幅レベルの増減が、片頭痛患者と健常者の快・不快の評価差に影響することを実験により検証した。このことは、これまで片頭痛患者の経験だけで言われていた生活音におけるノイズの成分を定量的に示した点において大きな成果であるといえる。更に、片頭痛患者の音過敏の生理的メカニズム解明に向けた生理計測の準備を完了し、その計測結果との関係を明らかにできれば、片頭痛患者の音過敏におけるモデル提案となり得るだけではなく、音診断および音療法への実現に着実に近づくと考えられる。今後は、まず平成29年に得られた、片頭痛患者および健常者の快・不快評価に差がある音源やその評価差に関連する音源の物理的特徴を踏まえた音源を製作する。次に、その音源を用いた快不快評価実験を実施し、非拘束な音診断の基礎要素および音療法の基礎要素を検討する。そして、それらの結果を踏まえて、音診断および音療法の実現を目指す。この研究の推進方策の中で、平成30年度は、片頭痛患者と健常者の快・不快評価の傾向が異なる音源とその音響的特徴(400Hz近傍の信号のパワーと同帯域の振幅包絡の時間変動の大きさ)に注目し、その検証を踏まえた音源の製作と評価方法の検討を行い、新たに評価実験を実施する。また、片頭痛患者の音過敏の有無にも注目した快不快評価の傾向の相違なども検討し、両者の評価の差異が大きければ、音過敏の有無にも注目した音源の特徴も検討する。更に、上記の進捗状況にもよるが、片頭痛患者と健常者の快・不快評価が明らかに異なる音源を用いて、聴覚野を中心とした生理計測を実施し、快不快評価との関係を分析する。その結果から、片頭痛患者と健常者の聴覚系高次レベルにおける神経反応などの差異や特徴を調査し、音診断における基礎要素を検討する。今後は、音響的特徴の周波数成分:400Hz付近の振幅レベルやその振幅の時間変動などに注目した音源による評価実験を片頭痛患者および健常者の人数を増やして実施すると共に、音診断および音療法の実現を目指す。
看護業務量評価方法の構築に関する検討

適正人員配置目的で、数多くの研究がなされてきたタイムスタディは業務行動が実施されるにあたり費やされた情報収集・思考・判断の経過および求められる特殊技術などの情報が一切、削ぎ落とされてしまう。それらの導出と、タイムスタディで計測した時間との関係性を明らかにする事が、真の業務量評価の足がかりである。本研究では、看護業務を遂行するにあたり、“情報収集・思考・行動決定判断"の実際を捉える事を目的とし取り組んだ。その結果、情報収集・思考・判断の定量化については今後の示唆を得ることができ、言語化については一定の知見を得る事が出来た。本研究の目的は、看護業務を遂行するに当たり、"適切な情報収集・思考・行動決定判断"と"実際に業務行動として実施に費やした時間"との関係性を明らかにする事で、業務量評価の方法論を検討する事であり、H26年度実績は以下の通りである。まず、看護業務・看護業務量について、本邦および世界の動向の検証を実施し、本研究の新規性を確認した。その後、看護師が行う情報収集・思考・行動決定の現象をどのように測定するかについて研究者間で検討を重ねた。情報収集については視覚情報はアイマークレコーダー(人が見ている視点を可視化・計測可能にする視線計測システム)を用いた計測、思考プロセスについては実施者へのインタビュー、行動についてはビデオカメラによる撮影を行う事で概ね決定した。更に、実際の対象を用いた調査については臨床における研究協力者と調査目的・方法等コンセンサスを共有し、実際の調査方法について検討を重ねた。それにより、看護師による模擬患者を相手とした仮想空間・時間限定下での業務シミュレーションを実施する事とし、実施施設における倫理申請を行った。本年度最終の研究フェーズとして応募者7名について、調査を行いデータを収集した。本研究の目的は、看護業務を遂行するにあたり、“適切な情報収集・思考・行動決定判断"と“実際に業務行動として実施に費やした時間"との関係性を明らかにする事で、業務量評価の方法論を検討する事であり、H27年度の研究進行概要は以下の通りである。昨年度の最終フェーズで実施した調査データについて、まずは、対象者一人一人について客観的なデータ項目群を取り上げ、熟練者かまたは新卒1年目の別に差異が見られるかについて検討を行った。具体的には業務実施看護師のアイマークレコーダで撮影した視線軌跡情報、看護師に実施した半構成面接のインタビュー情報、定点カメラで撮影した移動動作情報、ならびに行動(触った、話した、聴いた、見た等他感的に抽出可能な動作)情報を整理・抽出し、それぞれ熟練者および新卒1年目での比較を行った。その結果、客観的データ項目群での単独比較では、熟練者か新卒1年目かの区別、傾向の把握は困難である事が明らかとなった。業務行動を一連の動画情報として観察した場合、明らかに熟練者と新卒1年目の違いが認識できるにも関わらず、データー項目を分解すると、その別がつかなくなる事実は、現在使用している客観データ項目群に分解した時点で、熟練者ならびに新卒1年目の思考・行動を反映する最重要情報を脱落させている事を示す。この脱落情報が何か、どうやって測定する事ができるのかを掌握する事が、看護師の思考プロセスの違いを明らかにする鍵であると推察され、“適切な情報収集・思考・行動決定判断"の実態を明らかにする上で、H27年度の研究成果は重要であると考える。H27年度計画は、「視線軌跡定量化」、「ヒヤリングデータの分類」、「行動分析」のためのシステム構築と対象看護師属性(経験年数等)による差異の描出であった。システム構築はいずれのデータ項目についても達成していないが、解析過程において、事象が複雑であり簡単にシステム化できない事実の認識を得られた。又、データ項目の対象看護師属性(経験年数等)による比較は計画通り遂行され、対象看護師属性(経験年数等)による差異が検出できなかった事で(当初予定の思考プロセスの情報量の定量化は出来なかったが)当初の調査計画では目標達成が困難である事実を把握し、また調査研究の再計画の足がかりを得る事ができた。具体的な目標項目に照らすと目標達成ができていないように思えるが、全体目標に照らすと当初予定より発展的な経過をたどっていると考える。本研究の目的は、看護業務を遂行するにあたり、“適切な情報収集・思考・行動決定判断"と“実際に業務行動として実施に費やした時間"との関係性を明らかにする事で、業務量評価の方法論を検討する事であり、H28年度の研究進行概要は以下の通りである。昨年度の最終フェーズにて、業務行動を一連の動画情報として観察した場合、明らかに熟練者と新卒1年目の違いが認識できるにも関わらず、データー項目を視線軌跡、動線、行動(触った、話した、聴いた、見た等他感的に抽出可能な動作)等の情報に分解すると、その別がつかなくなる事実が判明した。このような、熟練者ならびに新卒1年目の思考・行動をの差異を反映する脱落情報を特定するため、実験調査をリデザインした。動画を「音声を含む動画そのもの」、「音声のみ無くした動画」「音声をなくし、音声のキャプション(文字情報)を提示した動画」「音声のみの動画なし」にリメイクし、「看護師経験者(新卒1年目)」、「看護師経験者(熟練者)」、「看護学生」、「一般人」それぞれの群に見てもらい、人々が対象の行動を観察した際に、何の情報をを持って、熟練者(上手い)、新卒1年目(上手くない)を判断するのかの導出を試みている。

同時に、業務シュミレーション実験にて模擬患者を相手とした仮想空間で業務展開をしてもらう際に設定した、実施されるべき望ましい看護ケアについて、10分間の制限時間のなかで、設定ケアをクリアしたか、クリアした場合、その時間について、新人とベテランの差異を検証した。適正人員配置目的で、数多くの研究がなされてきたタイムスタディは業務行動が実施されるにあたり費やされた情報収集・思考・判断の経過および求められる特殊技術などの情報が一切、削ぎ落とされてしまう。それらの導出と、タイムスタディで計測した時間との関係性を明らかにする事が、真の業務量評価の足がかりである。本研究では、看護業務を遂行するにあたり、“情報収集・思考・行動決定判断"の実際を捉える事を目的とし取り組んだ。その結果、情報収集・思考・判断の定量化については今後の示唆を得ることができ、言語化については一定の知見を得る事が出来た。H26年度計画は調査実施のための手段・手順の詳細な検討、各関係機関との調整、調査環境の整備、調査の実施、データ整理であり、データ整理までは到達していない。しかしながら当該施設の倫理審査について申請から承認までに約2ヶ月を要した事を含みおけば、当初予定に準じて進行していると評価できると考える。H28年度の当初計画では、「思考プロセスの情報量」と「業務時間」の関係性の明確化であった。しかし、現在までの進捗に記載したように、その目標に向かうのは現時点では困難であり、新たな調査研究の方向性を得ている。H27年度までの成果を踏まえ、H28年は以下について取り組む。・業務行動を客観データ項目群に分解して分析する際に熟練者か新卒1年目かの違いを判断する情報の脱落がいつ、なぜ起きているのかを追求し、その脱落情報の実態を掌握する・それを元に、思考プロセスの情報量定量化の方向性を見出す看護管理H27年度計画に基づき、以下収集データの整備・解析に取り組む・視覚情報データについては、視線移動の定量化のためのシステム構築と視線移動定量化および対象看護師属性(経験年数等)による差異の描出・ヒヤリングデータについては逐語録の作成、内容分類のためのシステム構築、内容分類の検討・行動録画データについては動画分析のためのシステム構築、行動分析45テーマについて分析を進めてきたが、それぞれ単独で学会発表に繋がる解析結果を得る事が出来なかった。このため、計画していた学会発表にて見込んでいた学会参加費、旅費の発生が抑えられ、研究費全体の執行額が縮減された。調査対象者予定数の減少に伴う支払い謝金の減額および効率化により、謝金使用予定額をセーブする事が出来たため。また、計画していたデータ整理が未着手であり、そこにかかる費用執行が発生しなかったため。継続しているテーマに関する研究発表の学会参加費用・旅費、ならびに新たな調査研究に必要な調査費用(謝金、データ整理外注費用等)として使用する予定である。追加調査時の費用、データ整理の外注、解析関連ソフトウェアの購入、学会参加のための旅費として使用する予定である。
蛍光電子顕微鏡による黄色腫細胞内コレストロール代謝の解析

動脈硬化の原因が、唯一低密度リポ蛋白(IDL)の受容体に因るとのMichal S.ErownとJoseph L.Goldsteinの「コレステロールの代謝機構」に関する一連の研究にならって、現今、黄色腫の病因もそれと同一の機構に因るものと一般に認識容認されている。しかし、我々は、両疾患の実質細胞内の形態学的な動態は可成り異なり、一律には了解し得ないものであると考える。以上の観点から、黄色腫実質細胞の形態形成に於ける本質である実質細胞内のエステル型のコレステロールと非エステル型のコレステロールの占める変動の行方を、下記の如き種々の脂質固定法に依り検討した。方法〔I〕透過型電子顕微鏡による検索A.(1)通常の方法(conventiona method)、(2)タンニン酸固定法、(3)コレステロール・ジキトニン反応法、(4) Peaseの脂質固定法B.凍結割断法:(1)通常の方法、(2)コレステロール・ジキトニン反応法、(3)コレステロール・フィリィピン反応法〔II〕蛍光電子顕微鏡:共同研究者、小池紘民が独自に開発した特殊な電子顕微鏡による検索結果:黄色腫実質細胞内の脂質の超微形態学的観察に置ける固定はむずかしく、特に〔II〕の方法では必らずしも再現性のある結果は得られなかったが下記の如き成績を得た。(1) :黄色腫の実質細胞内の両コレステロールの分布の割合は、皮疹の新旧とは関係無く非常なばらつきがあった。(2) :細胞内のエプテル型コレステロールと非エステル型コレステロールの占める割合の固定の判定はI.の方法では可能であったが、II.の方法では不可能であった。(3) :IIの方法は、組織全体に就いての両コレステロールの分布の割合の判定には再現性のある使用可能な手技である事が確認された。ヒトの黄色腫於ける実質細胞の脂質,特にエステル型のコレステロールと非エステル型のコレステロールの占める変動の行方を,下記の如き種々の脂質固定法に依り検討して来た.〔方法〕I.透過型電子顕微鏡による検索. A.(1)通常の方法(conventianal method),(2)タンニン酸固定法,(3)コレステロール・ジギトニン反応法,(4)Peaseの脂質固定法.B.凍結割断法(1)通常の方法,(2)コレステロール・ジギトニン反応法,(3)コレステロール・フィリィピン反応法.〔結果〕従来から言われているように,黄色腫実質細胞内の脂質の超微形態学的観察に置ける固定はむずかしく,現在の所,必らずしも再現性のある結果を得たとは,断定は出来ないが,これまでに,およそ次の様な成績を得ている.(1)1個の細胞内でのエステル型のコレステロールと非エステル型のコレステロールの占める割合の同定の判定は, I.の方法では可能であったが, II.の方法では不可能であった.(2)IIの方法は,組織全体に就いての両コレステロールの分布の割合の判定には可能であった.(3)以上の成績から,黄色腫の実質細胞内の両コレステロールの分布の割合には,非常にばらつきのあると思われる結果が得られた.動脈硬化の原因が、唯一低密度リポ蛋白(IDL)の受容体に因るとのMichal S.ErownとJoseph L.Goldsteinの「コレステロールの代謝機構」に関する一連の研究にならって、現今、黄色腫の病因もそれと同一の機構に因るものと一般に認識容認されている。
河川堤防および河川構造物の維持管理のための高精度車両走行計測技術の研究

本研究の狙いは,これまでの目視点検という人的労力に頼る河川管理から、車両走行という低コストで迅速に対応できる作業ながらも、面的で定量的な値に基づいた的確な維持管理につながる河川管理に変えることである。具体的には、レーザスキャナあるいはデジタルカメラを車両に搭載して走行しながら対象物の3次元座標および画像を取得する技術に関して、高精度で広域の3次元データを取得するためのハード技術と,取得されたデータから堤防や河川構造物の変状をリアルタイムで把握するソフト技術を完成させることが目的である。本研究の結果、次の成果を得ることができた。1.車両走行して堤防の3次元座標を取得する際、ガードレールや法面上の植生の影響を排除し,さらに非鋭角的な入射角によって点群の高精度化を図るため、高所からのレーザ照射を可能にするハード技術開発を行ない、走行車両の自己位置を特定する精密測位技術を改良することで、天端を車両走行した場合でも、法面を含めた堤体全体を±20mmの精度で3次元的に計測する技術を実現させた。2.車両に搭載されたデジタル画像機器によって取得された画像データを用いて3次元的に河川構造物を復元し、その復元像と前記高精度レーザ点群と重ね合わせることにより、構造物上の任意の計測点の座標を特定できる解析技術を開発した。その後,当計測点の座標の経時変化を追跡することにより,構造物の変状発生状況を定量的にデータベース化することも可能にした。すなわちレーザ点群だけでは構造物上の任意の計測点を特定することは困難であったが,写真測量技術による3次元復元像と重ねる技術により、任意の箇所の座標値を計測でき、堤防だけでなく河川構造物の変状検知も可能にした。本研究は、このようにハードとソフトの両面の技術開発により、これまで実現できなかった堤防や河川構造物の変状を高精度に把握する車両走行計測を実用化させた。本提案手法は,150m以上の遠方の対象物の点群を5cm以下の間隔で取得するレーザスキャナ機を伸縮可能で剛性の高いフレームおよび昇降機に設置して車両に搭載し,路面上3.5mの高度からレーザ照射しながら天端を30km/h前後で走行し,河川堤防の3次元レーザ点群を取得することにより,堤防の変状を定量的に把握する手法であるが,今年度は次の成果を得た.(1)GNSS受信状況が悪い地域でも計測精度を確保する手法の検討本手法は,車両の自己位置をGNSSによって計測しながら河川堤防の3次元レーザ点群を取得することにより,車両走行しながら高密度の測量を行うものである.この手法において,GPS用の衛星だけでなく,GLONASS衛星を同時に使用し,受信衛星を増やすことにより,3次元点群の座標精度が改善されることを明らかにした.また,GNSSそのものの受信状況が悪い地域でも高精度の測量ができることを実現するために,電子基準点と計測精度の関係を調査し,仮想基準点を設けるなどの簡便な基準点設置を5kmごとに設置することにより,岡山県内の全域で約±20mmの精度で河川堤防を測量できることを明らかにした.(2)時期の異なるデータを用いた変状解析手法の検討同じ区間において複数回の計測を行い,2時期のレーザ点群データから「堤防天端及び法肩に亀裂,陥没,不陸等の変状はないか」あるいは「天端肩部が侵食されているところはないか」などの変状を捉える解析手法を検討し,そのデータから面的に堤防の沈下状況を捉える可視化ツールを開発した.特に,フレームおよび昇降機に設置して高所からのレーザ照射を可能にしたことより,パラペットの変状を捉えることが可能になり,堤防天端全体を効率的に点検できる手法を確立させることが出来た.本手法は車両の自己位置とレーザ照射角を把握するために,同じ車両に搭載されたGNSS・IMUの計測値を用いるが,電離層などによる衛星からの電波の擾乱のためGNSSデータには誤差が含まれ,さらに車両の上下揺動の影響が加わるので,これまで河川堤防および河川構造物のレーザ点群の座標値の高精度化が困難であった.さらに現在のGNSS測位ではRTK-GPS(Real Time Kinematic GPS)測位が利用されるが,電子基準点の近傍(約3 km)しか精度が保持できず,移動計測の高精度化も困難さも指摘されていた.本年度は,この課題の解決に取り組み,車両の自己位置を計測するセンサとして2周波のGNSSアンテナを使い,車両の右側前後に2台を設置することで自己位置のほか方位角の決定に用いる,あるいは加速度および角加速度を1秒間に200回計測する性能をもつIMUを用いるなどのハード機器選定の考察,さらには仮想基準点などの簡便に設置できる基準点とレーザ点群の座標値の精度の関係を調査し,5kmごとの基準点設置により,岡山県内の全域で約±20mmの精度で河川堤防を測量できるという目標を達成することができた.また,本研究の特徴である高所からのレーザ照射によって,次の計測を可能にした.(1)1m間隔での連続的な堤防高の計測結果を表示させることで,局所的に低い箇所を抽出することができ,またその絶対値としての高さも定量的に把握できる.(2)波返ブロックの高さの経時変化を定量的に把握でき,据付時の高さあるいは設計基準高との比較を面的に捉えることができる.(3)陸閘門と波返ブロックの高さの連続性も視覚的に把握することを容易にした.これらの成果により,「おおむね順調に進展している」と評価した.