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全身性強皮症の病態形成におけるマスト細胞および生理活性物質の役割の解明

全身性強皮症患者より末梢血を採取し、エンドセリン1(ET-1)およびアンギオテンシンII(AT II)の生理活性ペプチド濃度、また血中ヒスタミン濃度をELISA法で測定した。その結果、強皮症患者末梢血ET-1およびAT II濃度は、間質性肺炎合併例や抗Scl-70抗体陽性患者において健常人と比較し高い傾向が認められた。血清ヒスタミン値については強皮症患者、とくに間質性肺炎や肺高血圧症合併例で上昇しており、血中ヒスタミン値と肺機能(VC, DLCO)や間質性肺炎マーカー(KL-6, SP-D)との相関(r=0.3程度)が認められた。強皮症皮膚組織を用いて、トルイジンブルー染色、トリプターゼ/キマーゼ(chymase)染色、c-kit免疫染色、マッソン・トリクローム(MT)染色による皮膚マスト細胞数や線維化の程度を評価したところ、皮膚病変部でのマスト細胞の発現亢進・活性化およびその線維化病態との関連が認められた。一方で、代表的な強皮症モデルマウスであるブレオマイシン(BLM)誘導性強皮症モデル(BLM皮下投与の系)を用いて、BLM(100ug/回)の週3回(×4週間)投与を行い、臓器・組織での強皮症様変化(皮膚硬化や肺線維症など)をH&EやMT染色にて評価したところ、強皮症病変部におけるマスト細胞の増加および活性化が示唆された。また同強皮症モデルにおいて、マスト細胞欠損マウス(C57BL/6-KitW-sh/W-sh)、chymase欠損マウス(B6-Mcpt4-/-)を用いて同様の評価を行った結果、これらマウスにおいては強皮症病態が野生型より軽微であった。以上より強皮症病態形成における種々の生理活性物質の調節を介したマスト細胞およびマスト細胞由来プロテアーゼ(chymase)の関与が示唆された。まずヒトサンプルを用いた解析では全身性強皮症患者の皮膚生検サンプルおよび患者末梢血における生理活性ペプチドの測定を行った。具体的には、当院で強皮症診断目的で施行された皮膚生検サンプルを用いてtoluidine blue染色、加えてトリプターゼ染色、c-kit免疫染色を行い、標本面積当たりのマスト細胞数(/mm2)を計測するとともに脱顆粒の程度を評価し、マスト細胞の強皮症皮膚病変部における質的量的評価を行った。その結果、強皮症皮膚での脱顆粒を伴ったマスト細胞の増加が確認された。また、九州大学病院免疫・膠原病・感染症内科に入院・通院中で同意の得られた全身性強皮症患者より末梢血を採取し、エンドセリン1(ET-1)およびアンギオテンシンII(AT II)の生理活性ペプチド濃度、また血中ヒスタミン濃度をELISA法で測定した。さらに、それぞれの結果と患者臨床症状や検査データとの比較を行ったところ、強皮症患者の中でも特に抗Scl-70抗体陽性例において血中ET-1レベルが高く、また間質性肺炎合併例で血中ヒスタミンレベルが高い傾向が見られた。並行して、強皮症モデルマウスを用いた解析も開始した。ブレオマイシン(BLM)誘導性強皮症モデル(BLM皮下投与の系)を用いて、BLMの至適投与量を再評価するためBLM(1500ug/回)を1-2日の間隔を空けて週3回(×4週間)投与を行い、マウス全身状態(生存率)や皮膚硬化の程度をもとに至適投与量を判定した。投与終了後、マウスの臓器・組織での強皮症様変化(皮膚硬化や肺線維症など)を評価し、皮膚や肺における炎症・線維化状態をH&EやMasson trichrome染色などで評価した。全身性強皮症患者の末梢血サンプルも収集を少しずつ進めており、ある程度の数が収集できた段階で予定していた血中生理活性ペプチド(ET-1およびAT II)やマスト細胞活性化マーカー(ヒスタミン)濃度の測定を行い、臨床情報との比較を行った。今後症例数を増やしての検討が必要であるが、特定の検査データ(自己抗体価)や臨床症状(臓器合併症)との関連を示唆するデータも得られている。また、マウス実験に関してもBLM誘導性強皮症モデルが、実際に予定したプロトコールで誘導され使用可能であることを確認できた。今後、BLMの至適投与量を用いて強皮症病態におけるマスト細胞の役割を明らかにするため、マスト細胞欠損マウスやマスト細胞由来プロテアーゼ(chymase)欠損マウスを用いて解析を進める予定である。以上、概ね当初の研究計画から逸れることなく実行できているものと考えられる。強皮症ヒトサンプルを用いた解析を昨年度に引きつづき継続した。九州大学病院免疫・膠原病・感染症内科に入院・通院中で同意の得られた全身性強皮症患者より末梢血を採取し、エンドセリン1(ET-1)およびアンギオテンシンII(AT II)の生理活性ペプチド濃度、また血中ヒスタミン濃度をELISA法で測定した。また主に当院皮膚科にて強皮症診断目的で施行された皮膚生検サンプルを用いて、トルイジンブルー染色、トリプターゼ/キマーゼ(chymase)染色、c-kit免疫染色等を行い、標本面積当たりの皮膚マスト細胞数(/mm2)を評価した。またマッソン・トリクローム染色による線維化の定量的な評価を行っている。並行して、強皮症モデルマウスを用いた解析を行った。

ブレオマイシン(BLM)誘導性強皮症モデル(BLM皮下投与の系)を用いて、予備実験としてBLM(1500ug/回)の週3回(×4週間)投与を行い、マウス全身状態(生存率)や皮膚硬化の程度をもとに至適投与量を判定した。最終的に100ug/回×週3回(4週間)の投与法により投与後、皮膚や肺における炎症・線維化状態をH&E染色やマッソン・トリクローム染色などを行いマウスの臓器・組織での強皮症様変化(皮膚硬化や肺線維症など)を評価した。ヒト強皮症やマウスモデルのサンプルを用いた解析から強皮症病変部におけるマスト細胞の増加および活性化が示唆された。今後、マスト細胞欠損マウスやプロテアーゼ(chymase)欠損マウスを用いて線維化病態や血中生理活性ペプチドの評価を行い、強皮症病態形成におけるchymaseの役割を検証し、chymaseが強皮症治療の標的候補となりうるかを検討する。全身性強皮症患者の末梢血サンプル収集を進め、血中生理活性ペプチド(ET-1、AT IIなど)やマスト細胞活性化マーカー濃度(ヒスタミンなど)の測定を行い、臨床情報との比較を行った。今後も症例数を増やしての検討が必要であるが、特定の自己抗体と血中生理活性ペプチド濃度との関連や、臓器合併症とマスト細胞活性化マーカーとの関連を示唆するデータも得られており、サンプル数の増加によりさらに強い関連性が得られることが期待される。また、マウス実験に関してもBLM誘導性強皮症モデルにおける至適条件が確認できた。今後、BLMの至適投与量を用いて強皮症病態におけるマスト細胞の役割を明らかにするため、マスト細胞欠損マウスやマスト細胞由来プロテアーゼ(chymase)欠損マウスを用いて線維化病態の重症度や血中生理活性ペプチドの変化等の解析を進める予定である。以上、概ね当初の研究計画から逸れることなく実行できているものと考えられる。全身性強皮症患者より末梢血を採取し、エンドセリン1(ET-1)およびアンギオテンシンII(AT II)の生理活性ペプチド濃度、また血中ヒスタミン濃度をELISA法で測定した。その結果、強皮症患者末梢血ET-1およびAT II濃度は、間質性肺炎合併例や抗Scl-70抗体陽性患者において健常人と比較し高い傾向が認められた。血清ヒスタミン値については強皮症患者、とくに間質性肺炎や肺高血圧症合併例で上昇しており、血中ヒスタミン値と肺機能(VC, DLCO)や間質性肺炎マーカー(KL-6, SP-D)との相関(r=0.3程度)が認められた。強皮症皮膚組織を用いて、トルイジンブルー染色、トリプターゼ/キマーゼ(chymase)染色、c-kit免疫染色、マッソン・トリクローム(MT)染色による皮膚マスト細胞数や線維化の程度を評価したところ、皮膚病変部でのマスト細胞の発現亢進・活性化およびその線維化病態との関連が認められた。一方で、代表的な強皮症モデルマウスであるブレオマイシン(BLM)誘導性強皮症モデル(BLM皮下投与の系)を用いて、BLM(100ug/回)の週3回(×4週間)投与を行い、臓器・組織での強皮症様変化(皮膚硬化や肺線維症など)をH&EやMT染色にて評価したところ、強皮症病変部におけるマスト細胞の増加および活性化が示唆された。また同強皮症モデルにおいて、マスト細胞欠損マウス(C57BL/6-KitW-sh/W-sh)、chymase欠損マウス(B6-Mcpt4-/-)を用いて同様の評価を行った結果、これらマウスにおいては強皮症病態が野生型より軽微であった。以上より強皮症病態形成における種々の生理活性物質の調節を介したマスト細胞およびマスト細胞由来プロテアーゼ(chymase)の関与が示唆された。
拡散方程式の解の漸近的挙動とその応用

半線形拡散方程式の爆発問題は,藤田宏氏による1960年代後半の結果以来,非常に多くの研究が為されている.今なお,半線形拡散方程式の中心的問題であり,多くの研究者によって取り扱われている.本研究においては,爆発集合の位置の特徴付けという問題を研究した.この問題は一般的な枠組みで扱うことが難しい.そこで,研究代表者石毛は,東京学芸大学の溝口紀子氏,京都産業大学の柳下浩紀氏らと共に,拡散係数が十分大きい場合について考察することにし,爆発集合の位置についてノイマン境界条件のもとで特徴付けを行った.これにより,有界領域において,ノイマン条件の下で拡散係数が十分大きいならば,解の爆発集合は,初期値の第2ノイマン固有空間への射影の最大点の近くのみに存在することが示された.ここで,初期値の第2ノイマン固有空間への射影の最大点は,線形熱方程式の解の最大点の極限として特徴付けることが可能である.このような,固有関数の形状と爆発集合の位置との密接な関係が示されたのは,本研究が初めてであり,興味深いものと考える.また,非有界領域における半線形拡散方程式への応用を視野に入れながら,熱方程式の解の形状,特に解の最大点の挙動について,球の外部領域において研究を行った.一般に,非有界領域については,固有関数を用いた解析手法が有効でないため,また熱方程式のグリーン関数について得られる情報の少なさ故に、解の最大点挙動について研究を行うのは,球の外部領域という最も簡単な場合にでも難しかった.しかしながら,研究代表者石毛は球の外部領域にっいては,ノイマン境界条件,ディリクレ境界条件共に,最大点の挙動について詳しく研究を行った.この結果を受け,調和関数と解の最大点挙動の関係が明らかになり,大阪府立大学の壁谷喜継氏とともに,低階項を加えた場合の,解の微分の減衰の早さ及び解の最大点挙動について研究を行った.この研究より,調和関数の形状,特に調和関数の空間変数無限大における増大度が解の微分の減衰の早さや解の形状に強い影響を与えていることが明らかになり,またそれらのその決定メカニズムが明らかになった.半線形拡散方程式の爆発問題は,藤田宏氏による1960年代後半の結果以来,非常に多くの研究が為されている.今なお,半線形拡散方程式の中心的問題であり,多くの研究者によって取り扱われている.本研究においては,爆発集合の位置の特徴付けという問題を研究した.この問題は一般的な枠組みで扱うことが難しい.そこで,研究代表者石毛は,東京学芸大学の溝口紀子氏,京都産業大学の柳下浩紀氏らと共に,拡散係数が十分大きい場合について考察することにし,爆発集合の位置についてノイマン境界条件のもとで特徴付けを行った.これにより,有界領域において,ノイマン条件の下で拡散係数が十分大きいならば,解の爆発集合は,初期値の第2ノイマン固有空間への射影の最大点の近くのみに存在することが示された.ここで,初期値の第2ノイマン固有空間への射影の最大点は,線形熱方程式の解の最大点の極限として特徴付けることが可能である.このような,固有関数の形状と爆発集合の位置との密接な関係が示されたのは,本研究が初めてであり,興味深いものと考える.また,非有界領域における半線形拡散方程式への応用を視野に入れながら,熱方程式の解の形状,特に解の最大点の挙動について,球の外部領域において研究を行った.一般に,非有界領域については,固有関数を用いた解析手法が有効でないため,また熱方程式のグリーン関数について得られる情報の少なさ故に、解の最大点挙動について研究を行うのは,球の外部領域という最も簡単な場合にでも難しかった.しかしながら,研究代表者石毛は球の外部領域にっいては,ノイマン境界条件,ディリクレ境界条件共に,最大点の挙動について詳しく研究を行った.この結果を受け,調和関数と解の最大点挙動の関係が明らかになり,大阪府立大学の壁谷喜継氏とともに,低階項を加えた場合の,解の微分の減衰の早さ及び解の最大点挙動について研究を行った.この研究より,調和関数の形状,特に調和関数の空間変数無限大における増大度が解の微分の減衰の早さや解の形状に強い影響を与えていることが明らかになり,またそれらのその決定メカニズムが明らかになった.平成15年度においては、東京学芸大学の溝口紀子氏、東京理科大学の柳下浩紀氏らと共に、拡散の効果が大きい場合の固体燃料の燃焼に関する問題、より具体的には有界領域における準線目形拡散方程式の爆発問題をノイマン条件化かつ拡散係数が十分大きいとの仮定の下で考察した.このために、解の固有関数に着自した詳しい漸近解析を行い、さらに非線形特有の議論を行うことによって、解が爆発する直前の形状を調べ、それによって爆発集合の位置に関する結果が得られた。具体的には、拡散係数が十分大きい場合、初期値の第2ノイマン固有空間への射影によって得られた関数の最大点の近くでのみ解は爆発することがわかった。また、この研究により、拡散係数が大きいときの爆発が起こるメカニズムがかなり詳しくわかったことになる。ときのこのような研究は他に例がなく、画期的な研究結果であると考えている。このような爆発問題を考察する場合、多くは非線形項の強さについてソボレフの不等式に関する制限が入るのが普通であるが、本結果においてはそのような仮定もないところも大きな特徴の一つである。また、爆発時刻についても考察を行った。爆発時刻は爆発集合とは異なり、初期値のすべての固有空間への射影が影響することがわかる。

これは、すでに研究代表者である石毛が得ていた爆発時刻に関する結果を精密化することによって得られた。この結果は、解を線形の熱方程式の解を用いてうまく近似することによって得ることができる。爆発時刻と爆発集合は共に解の爆発挙動についての重要な情報を与えるにも関わらず、それを決定する要素が異なるのはとても興味深いものであると考える。平成16年度においては、東京学芸大学の溝口紀子氏、東京理科大の柳下浩紀氏らと共に、拡散方程式の解の爆発集合の特徴付けについて平成15年に続き研究を行った。これにより、有界領域において、ノイマン条件の下で拡散係数が十分大きいならば、解の爆発集合は、初期値の第2ノイマン固有空間への射影の最大点の近くのみに存在することが示された。ここで、初期値の第2ノイマン固有空間への射影の最大点は、線形熱方程式の解の最大点の極限として特徴付けることが可能である。さらに、この問題を非有界領域について考察するために、球の外部領域における線形熱方程式の解の最大点挙動について研究を行った。特にノイマン条件の下で、無限遠点において十分早く減衰している初期値に対して、時間無限大における解の最大点の極限の特徴付けを行った。この研究によって、ノイマン条件の下では、初期値の重心を変形したある量が時間不変な保存量となり、これが最大点の極限を決定することがわかる。この新しい不変寮は、従来の解の重心の時間無限大での極限とも一致することもわかる。また、本研究以前の先行する結果では、解に球対称性を仮定するなどかなり強い仮定が必要であり、解が球対称の場合には、解の最大点は有限時間で領域の境界に達することが証明されているが、本研究によって、一般的には解の最大点は境界に達しないことなどが証明できる。さらにこの研究によって、初期値に球対称性を仮定しない一般的な初期値に対して、最大点が境界に近づくための必要十分条件を与えることに成功すると共に、初期値の空間無限大に関する減衰率に関する仮定も大幅に緩めることに成功した。平成17年度においては、平成16年度に引き続き、球の外部領域における熱方程式の最大点挙動について考察を行った。平成16年度においてはノイマン境界条件下で研究を行ったが、本年度においてはディリクレ境界条件下において研究を行った。ノイマン境界条件の場合とは異なり、最大点は時間が増大するにつれて境界から離れていくことが証明できた。さらに、十分時間が経過すると、熱方程式の解は唯一つの最大点を持ち、滑らかな曲線に沿って運動する。また、その場合の境界から離れていく速度、その離れていく方向について初期条件を用いて積分量として記述することに成功した。解析手段としては、ノイマン境界条件の場合について成功した方法を応用・発展させることによって得られる。また、これらの研究を通して、解の微分係数の漸近挙動についての情報を得ることの重要性が明らかになり研究を行った。特にノイマン条件下において最適な時間無限大における減衰率を求めることが主たる目的である。このため、正値調和関数を用いることによって比較関数を構成する手法を開発し、さらに解の最大点挙動の研究で用いた方法を用いることによって最適な時間無限大における減衰率を得ることにも成功した。これによって、研究当初、単なる予想でしかなかったノイマン境界条件下における解析を困難にさせていた数学的メカニズムが明らかになった。
対話状況に応じた自発的コミュニケーション機構の研究

本研究では,現実の多様な対話状況に対応するために,能動的にインタラクションを行うコミュニケーション機構の検討を行った.従来の対話システム研究は,情報端末のインタフェースとして特定のタスクを効率よくこなすことを目的としていたが,対話を自発的に開始・継続する対話システムへと発展させるためにこのシステム機構の研究を行う.そのために,動画像・音声による人物認識と対話内容認識を目指す(i)対話状況把握の研究,対話システムがどのように対話を開始し,継続,終了すべきかをモデリングする(ii)自発的コミュニケーション制御モデルの研究,そして,どのようにシステムの意図を表出するかという(iii)音声生成と動作表現の技術の大きく3種類の技術の検討を行った.(i)として,ステレオカメラによる人物姿勢推定の研究を行った.従来用いられなかった奥行き情報,人物の形状とテクスチャ情報などを同時に用いることにより,高精度な人物姿勢推定を実現した.また,対話時に話者の意図を推定する技術の研究を行った.文末特徴や単語N-gramを用いることにより,従来法より精度の高い意図推定が可能となった.(ii)として,ロボットが人に話しかける際の話しかけ判断モデル,継続モデル,終了モデルを検討した.音声・画像情報から,システムが対話相手の心的状況を推定し,対話の開始・継続・終了を行う技術を実現した.(iii)として,音声の生理的表現の一つである「笑い」を音声合成により生成する技術を検討した.人間の笑い声の音響分析に基づき,話し声から「笑い声」,「喋り笑い」の合成を実現した.本研究では,現実の多様な対話状況に対応するために,能動的にインタラクションを行うコミュニケーション機構の検討を行った.従来の対話システム研究は,情報端末のインタフェースとして特定のタスクを効率よくこなすことを目的としていたが,対話を自発的に開始・継続する対話システムへと発展させるためにこのシステム機構の研究を行う.そのために,動画像・音声による人物認識と対話内容認識を目指す(i)対話状況把握の研究,対話システムがどのように対話を開始し,継続,終了すべきかをモデリングする(ii)自発的コミュニケーション制御モデルの研究,そして,どのようにシステムの意図を表出するかという(iii)音声生成と動作表現の技術の大きく3種類の技術の検討を行った.(i)として,ステレオカメラによる人物姿勢推定の研究を行った.従来用いられなかった奥行き情報,人物の形状とテクスチャ情報などを同時に用いることにより,高精度な人物姿勢推定を実現した.また,対話時に話者の意図を推定する技術の研究を行った.文末特徴や単語N-gramを用いることにより,従来法より精度の高い意図推定が可能となった.(ii)として,ロボットが人に話しかける際の話しかけ判断モデル,継続モデル,終了モデルを検討した.音声・画像情報から,システムが対話相手の心的状況を推定し,対話の開始・継続・終了を行う技術を実現した.(iii)として,音声の生理的表現の一つである「笑い」を音声合成により生成する技術を検討した.人間の笑い声の音響分析に基づき,話し声から「笑い声」,「喋り笑い」の合成を実現した.本研究では、ユーザやシステムの状況に応じ自発的コミュニケーションを行うシステムの構築を目的として研究を行っている。まず、状況把握技術の研究としては、音響情報を用いたものと画像情報を用いたものの2種類の研究を行っている。音響情報では、音カテゴリの識別技術として、音声と音楽の混合信号中から両者を検出して識別する手法を提案し、その有効性を示した。また、音声中から、感情表現、特に笑い声を検出する技術の研究を行い、識別器にHMM、特徴料としてスペクトル包絡とFO成分を用いた手法を提案した。画像情報では、人物の動画像情報からその姿勢を識別する技術の研究を行った。ステレオカメラから取得した3次元の座標情報を用いることにより、従来より頑健な姿勢認識手法の提案を行った。提案システムの動作フェイズの一つとして、システムがユーザの状況を判断して対話を開始する局面が挙げられるが、ユーザフレンドリなシステムとしてその機能を実現するためには、画像情報から、ユーザが暇である、忙しいなどの状況を判断し、現在話しかけが行えるか否かを判断するための「状況判断モデル」の構築が必要である。そこで、本年度は、オフィスで作業する人物映像の視聴取実験を行い、人間はどのような要因から相手の状況を判断するのかを調べ、人物動作と状況判断の関係を明らかにした。また、システムの別の動作フェイズとして、ユーザとシステムが対話を行い、その対話を継続することでユーザから有用な情報を取得する局面が挙げられる。ユーザとの会話を継続するためには、ユーザを不快にさせない範囲での確認応答の生成が有効である。そのためには音声認識結果に対する信頼度の利用が有効だが、従来の音響モデル、言語モデルの利用に加え、対話の発話間の単語共起情報を用いることで信頼度の精度向上を図り、その有効性を示した。本研究は,対話を自発的に開始・継続・終了する対話システムの構築を目的としている.その実現には,システム側から能動的にインタラクションを行う機構が必要であり,具体的には,(1)対話状況・環境把握の技術,(2)自発的コミュニケーション制御モデル,(3)音声の生成と動作表現の技術という3種類の技術の確立が求められる.まず,(1)に関しては,環境雑音やBGMの中から,音声を検出する技術の研究を行った.音響信号をspectral sequenceという単位へ分解することにより実現する.本年は特に,spectral sequence抽出に必要なspectral tracking技術を発展させた.また,対話の開始タイミングを諮るため,対話対象者の画像情報から話しかけてよいか否かを判断する,話しかけ判断モデルの検討を行った.

画像特徴量は首の付け根・背中・腰・肩・肘・手首・手の甲の3次元座標から抽出した間接の角度,角速度を用いた.識別器にはGMMを用い,フレーム単位で75%程度の正解認識率を得た.(2)に関しては,対話継続のためのコミュニケーションモデルの検討を行った.本研究で想定している対話タスクにおいては,インタビュー形式の対話が必要であり,これは従来のタスク遂行型対話と異なり,ユーザがシステムからの質問内容に関して自由に発話するところが異なる.本年は,ユーザにいかに多くの情報を発話させるかを評価基準にして,インタビュー対話に有効なロボットの非言語情報の分析を行った.その結果,言葉による相づちと動作による首のうなずき,かしげが有効であることが分かった.(3)に関しては,機械による感情表現を目的として,音声の感情表現である笑い声の分析と合成方法の検討を行っている.本年は笑い声の中でも,特に喋り笑いの分析と合成を行い,通常の音声を喋り笑いに変換する方法を提案した.研究目的】従来の対話システム研究は、受動的な対話を前提として特定のタスクをターゲットとしていたことに対し、本研究では、対話を自発的に継続する対話システムへの研究へと発展させ、現実の多様な対話状況への適応を試みた。研究方法】自発的な対話を実現するため、高度な音声・映像。動作認識を活用した(i)対話状況把握の技術、実際の人間の行動を規範とした(ii)自発的コミュニケーション制御モデルの構築、ロボット側の表現力豊かな意図表出法のために(iii)音声の生成と動作表現の技術を研究した。また、それらをロボットをはじめとしたシステムへの実装を試みることで、機構の有効性を実証した。研究成果】(i)として、対話状況把握を行うために十分な精度を目指し、様々な雑音に頑健な音声認識および音源分離手法、ステレオ画像からの人体姿勢認識手法の提案を行った。また、短時間での発話者の言語識別を目的として、文頭・文末特徴を活用した言語識別手法を検討した。(ii)として、ロボットが人に話しかける際の話しかけ判断モデル、継続モデル、終了モデルを構築した。また、特定のタスクに依存しない対話の場合を考慮し、雑談判別システムを構築した。さらに、継続モデルにおいて適切な対話を実現するため、分末特徴やN-gramを特徴要素とした発話意図推定手法を提案した。(iii)として、笑い声の分析、合成について引き続き研究を行ったほか、「通る歌声」「通らない歌声」の違いを分析することにより、どの音響的特徴を用いれば人に印象を与えられる声が合成できるのかを検討した。これら研究成果により、高度な音声画像認識・分析技術を活用することにより、タスクに依存しない自発的コミュニケーションシステムの実現可能性を明らかにすることができた。
光合成装置のアセブリーおよび安定化にけるホスファチジルグリセロールの機能

藻類や植物の葉緑体に存在するチラコイド膜は、光合成の初期過程の場であり、おもにタンパク質と脂質によって構築されている。脂質としては、この膜に特徴的な糖脂質とリン脂質の一種であるホスファチジルグリセロール(PG)が存在し、それらの脂質は光合成の初期過程を担っているタンパク質複合体のアセンブリーや安定化において重要な役割を担っているものと考えられる。本研究では、ラン藻Synechocystis PCC6803の野生株およびPG合成欠損株を用いて、光合成装置のアセンブリーや安定化におけるPGの機能を解析した。両株からPSII複合体の単量体と二量体を精製し、各複合体の性質を比較したところ、変異株より精製したPSII複合体の単量体および二量体の活性は、野生株の約40%であり、野生株と変異株のいずれにおいても二量体の方が単量体に比べて約3倍の活性を有していた。タンパク質サブユニット組成を比較すると、変異株のPSII複合体からは、PsbO、PsbV、PsbUなどの表在性タンパク質が複合体から解離しており、活性低下の原因となっていることが考えられた。また、複合体から解離していたPsbOが、PGの再添加によってPSII複合体に再結合したことから、PGはPsbOの結合に重要であることが示された。さらに、in vivoでも表在性タンパク質が複合体から解離しているかどうかを検討するために、細胞レベルでの酸素発生活性の熱的安定性と暗失活について調べた。その結果、変異株の細胞では、酸素発生活性の熱的安定性が低下し、暗失活もおこることがわかった。これらの結果から、変異株においては、PG含量の低下によって表在性タンパク質がin vivoにおいてもPSII複合体から解離しており、PGが表在性タンパク質の結合という、PSII複合体の形成に必要であることが初めて明らかとなった。脂質としては、この膜に特徴的な糖脂質とリン脂質の一種であるホスファチジルグリセロール(PG)が存在し、それらの脂質はチラコイド膜に疎水的な場を提供するばかりでなく、光合成の初期過程を担っているタンパク質複合体のアセンブリーや安定化において重要な役割を担っているものと考えられる。本研究では、ラン藻Synechocystis PCC6803のPG合成欠損株を用いて、チラコイド膜に唯一のリン脂質として存在するPGの生理機能の解析を行っている。この変異株は、PGを添加した培地では野生株と同様の光合成活性や増殖能を有するが、PGを含まない培地に移すと、チラコイド膜のPG含量の低下にともなって光合成活性が低下し、やがて増殖が停止する。本年度は、このPG合成欠損株を用いて、PG含量の変化にともなう光化学系II複合体のモノマーとオリゴマーの割合とタンパク質組成の変化を総括的に分析した。PGを添加した培地で培養した変異株の細胞をPGが含まれない培地に移して培養すると、PG含量の低下にともなって光化学系II複合体のモノマーが蓄積し、PGを再添加するとモノマーがダイマーに変化した。この結果から、PGが光化学系II複合体のダイマー化に関わっていることが明らかになった。また、PG含量の低下した変異株の細胞から光化学系II複合体を調製し、野生株と比較したところ、変異株では表在性タンパク質として知られているPsbU、PsbV、PsbQ、Psb27、PsbOの量が著しく低下していることが明らかとなった。

この結果は、表在性タンパク質の光化学系II複合体への結合にPGが必要であることを示しており、PGが光化学系II複合体のアセンブリーに寄与していることを明らかにした重要な知見である。藻類や植物の葉緑体に存在するチラコイド膜は、光合成の初期過程の場であり、おもにタンパク質と脂質によって構築されている。脂質としては、この膜に特徴的な糖脂質とリン脂質の一種であるホスファチジルグリセロール(PG)が存在し、それらの脂質は光合成の初期過程を担っているタンパク質複合体のアセンブリーや安定化において重要な役割を担っているものと考えられる。本研究では、ラン藻Synechocystis PCC6803の野生株およびPG合成欠損株を用いて、PSII複合体の単量体と二量体を精製し、各複合体の性質を比較することにより、チラコイド膜に唯一のリン脂質として存在するPGの生理機能を解析した。変異株より精製したPSII複合体の単量体、二量体の光合成活性は、野生株の40%であり、また、野生株、変異株いずれにおいても二量体は単量体の3倍ほどの活性を有していた。タンパク質サブユニット組成を調べたところ、変異株のPSII複合体からは、PsbOなどの表在性タンパク質が複合体から解離しており、活性低下の原因となっていることが考えられた。また、PG含量が低下した変異株において、複合体から解離していたPsbOが、PGの再添加によってPSII複合体に再結合したことから、PGはPsbOの結合に重要であることが示された。さらに、複合体に結合しているMn量を定量したところ、活性型と考えられるPSII複合体の二量体について、変異株のMn量は、野生株に比較して75%程度であった。これらのことから、変異株においては、PG含量の低下によって表在性タンパク質が複合体から解離し、Mnクラスターを安定に維持することができないために光合成活性が低下することが示唆され、PGが表在性タンパク質の結合という、PSII複合体形成に必要であることが明らかとなった。
骨粗鬆症患者で遅発性対麻痺をきたす椎体圧迫骨折遷延治癒の早期発見法の開発 -内軟骨性骨形成過程に変動する骨代謝関連生化学的指標の検索を基礎とした研究-

脊椎圧迫骨折は、特に基礎疾患として骨粗鬆症を有する患者に頻繁にみられる病態である。その多くは保存的治療で対応可能であるが、なかには持続性あるいは増強する疼痛の原因となったり、遅発性の脊髄麻痺を来す症例が存在し、患者の日常生活レベルの著名な低下へとつながる場合がある。我々は、昨年の疫学的、画像診断学的解析を礎として、今年度は、圧迫骨折遷延治癒について組織学的・分子生物学的検討を行った。ひとつめにヒトの骨の試料で組織分子生物学的解析を行うための手法を開発し、報告した(Biotech.Histochem.1999)。この技法を用いて骨折治癒の鍵となる内軟骨性骨化過程における成長因子や骨代謝関連因子の発現を遺伝子・蛋白レベルで、手術時に得たヒトの検体において解析した。尚、ヒトの検体採取にあたっては術前に十分なinformed consentを得た上で行った。その結果、軟骨形成促進因子として重要と考えられるgrowthdifferentiation factor-5(GDF-5)が軟骨細胞や軟骨基質周辺の軟骨膜の細胞において発現していることを確認し、この物質がヒト内軟骨性骨形成のひとつの鍵となる可能性を見出した。(整形・災害外科、1999)さらに、このGDF-5のレセプターの発現も遺伝子レベルで確認し、GDF-5がヒト骨折治癒の過程でautocrine/paracrine的に作用する局所因子であることを見出した。[目的]進行性の椎体圧迫骨折の病態解明を目的として、骨粗鬆症を高率に合併する慢性関節リウマチ患者における腰椎病変についての検討を行った。[対象と方法]検討項目は、慢性関節リウマチ患者84例の自覚所見と腰椎6方向のX線所見(椎体の破壊・圧潰、椎体終板の侵触像、椎間腔の狭小化、前方すべりとその整復性、椎間関節の破壊像)、腰椎MRI(12例)所見である。また、患者の平均年齢は61(35-83)歳、平均罹病期間は14(1-35)年であった。[結果]次の知見が得られた。(1)何らかのX線所見を有する群は、レ線所見を有さない群に比し、腰痛、下肢痛あるいは下肢しびれ感といった腰椎由来の自覚症状を有する率が高かった。また、X線所見で椎体圧潰を示す割合は全体の19%であった。(2)前方における病変に着目すると、X線所見上、椎体終板侵触・椎間腔狭小を示す群(typeI)と椎体破壊・圧潰を示すが椎間腔は保たれている群(typeII)が認められた。(3)MRI所見上、typeIIでは椎体・椎間板境界部の不整像・波打ち像と共に隣接椎間板のbalooningを示し、はtypeIに比し高率に硬膜の圧排像を認めた。[結語]本結果から、慢性関節リウマチ患者における脊椎病変において、単純X線やMRI像における隣接椎間板のbalooningを伴う椎体辺縁の不整像・波打ち像といった所見は、進行性の椎体破壊による脊髄や馬尾神経の圧迫に結びつく可能性が示唆された。脊椎圧迫骨折は、特に基礎疾患として骨粗髭症を有する患者に頻繁にみられる病態である。その多くは保存的治療で対応可能であるが、なかには持続性あるいは増強する疼痛の原因となったり、遅発性の脊髄麻痺を来す症例が存在し、患者の日常生活レベルの著明な低下へとつながる場合がある。我々は、手術に至った椎体圧迫骨折の症例についてその疫学や病態について検討した。i)慢性関節リウマチでは高率に骨粗髭症がみられるが、その患者84例について腰椎の検診を行い、画像所見について検討した。その結果、X線学的に椎体圧迫骨折の所見を有する患者は全症例の19%を占め、これらのうち69%が持続性の腰痛を、また、54%が下肢痛や間欠性跛行といった神経症状を訴えていた。椎体圧迫骨折の所見を有する患者のうち手術に至った症例は4例であるが、4例とも椎間板腔の膨隆とともに椎体辺縁部での不整像が認められることが特徴であった(別冊整形外科34:219-223、1998)。ii)手術に至った症例のうち、前方固定術を施した1例について採取した圧迫骨折部の組織学的検討を行った。その結果、病変部には粗鬆化した骨梁に加え、肉芽組織の増殖と炎症性細胞の浸潤が認められ、慢性関節リウマチとしての病変が関与している可能性が示唆された。これらに比し、反応性の骨形成の像は乏しく、骨癒合が遷延した状態であることも明らかとなった(Int.Orthop.22:397-399、1998)。この技法を用いて骨折治癒の鍵となる内

軟骨性骨化過程における成長因子や骨代謝関連因子の発現を遺伝子・蛋白レベルで、手術時に得たヒトの検体において解析した。尚、ヒトの検体採取にあたっては術前に十分なinformed consentを得た上で行った。その結果、軟骨形成促進因子として重要と考えられるgrowthdifferentiation factor-5(GDF-5)が軟骨細胞や軟骨基質周辺の軟骨膜の細胞において発現していることを確認し、この物質がヒト内軟骨性骨形成のひとつの鍵となる可能性を見出した。(整形・災害外科、1999)さらに、このGDF-5のレセプターの発現も遺伝子レベルで確認し、GDF-5がヒト骨折治癒の過程でautocrine/paracrine的に作用する局所因子であることを見出した。
高血圧危険因子としての高インスリン血症に関する検討

人間ドック受診者900名の血圧とIRI値の関連性を検討した。その結果、高値正常血圧群以上でIRI値の上昇、特に120分値の有意な上昇が認められた。また、年齢、肥満度、飲酒などの高血圧関連要因を考慮した時にも各時点でのIRIと血圧値、特に拡張期血圧との関連性が認められ、インスリン面積や各時点でのIRI値の合計などをインスリン分泌の指標とした場合も同様であった。この結果を受け、24時間蓄尿によるC-ペプタイドをインスリンの指標に加え、血圧とインスリンの関連を交絡因子を含めて詳細に検討するために、男性の人間ドック受診者を対象に蓄尿を行い、C-ペプタイドおよび内因性クレアチニンクリアランス、NaCl一日排泄量の測定を行った。同時に、75g糖負荷テストを実施し経時的な血糖およびIRIの測定と同時にドック受診時の座位血圧を測定し、年齢、肥満度(BMI)、gamma-GTP、総コレステロール、尿酸、HDLコレステロールなどの高血圧関連因子に関してもデータを収集した。さらに、高血圧、糖尿病、膵疾患などの既往の有無、飲酒や喫煙などの生活習慣について調査した。現在までに300人のデーターを集積し、蓄尿者について24時間尿中C-ペプタイドと血圧値の関連性について検討している。その際、血圧との関連因子として年齢、飲酒、肥満度だけでなく、NaCl一日排泄量、総コレステロール、尿酸、HDLコレステロール、gamma-GTPなどの交絡因子の考慮も行っている。平成4年9月以降の金沢医科大学病院人間ドック受診者を対象に、350人を目標として、75g糖負荷テストを実施し、経時的な血糖およびIRIの測定と24時間蓄尿によるCーペプタイドおよび内因性クレアチニンクリアランスの測定を行っている。同時にドック受診時の臥位血圧と座位血圧を測定し、年齢、肥満度(BMI)、γ-GTP、総コレステロール、尿酸、HDLコレステロールなどの高血圧関連因子に関してデータを収集している。さらに、高血圧、糖尿病、膵疾患などの既往の有無、飲酒や喫煙などの生活習慣についてアンケートを用いて調査を進めている。現在の所150人のデーターの集積を終えた。解析に関してはデーターを集積途中なので具体的な結論を得るところまで至っていないが、得られた各データについては、IRI30分値と血糖値(BS)より算出したΔIRI/ΔBS、や空腹時IRI、1時間後IRI、2時間後IRI、さらにその面積などをインスリン分泌の指標とし解析を行う予定である。また、腎機能の異常の無いものについてはCーペプタイドもインスリン分泌の指標とする。次年度は現在の150人に加え、200人のデーターの集積を行い、計350人で高血圧とインスリン分泌との関連を検討する。その際、対象者を75g糖負荷テストの結果から糖尿病群、境界型群、正常群に、BMIより肥満群、非肥満群に分類し検討するとともに、血圧との関連因子として知られている、年齢、飲酒、γ-GTP、総コレステロール、尿酸、HDLコレステロールなどの交絡因子を考慮し検討する予定である。
国際援助、とくに食料援助が破援助国および援助国の農業経済に及ぼす効果の測定

最終年度である今年度は、昨年度に中国雲南省の貧困地帯において実施した調査票調査から得られた農村統計を解析し、食料援助の影価格の規定要因を分析することを最大の目的とした。分析においては、先行する国際援助に関する研究群の最大の弱点が援助の効果を説明する強固な経済理論の欠如にあることを明確に意識し、それ自体が学術的貢献に値すると思われる独自の構造モデルを作成した上で、そこから得られる予言を統計的に検定するという過程を電視した。分析の結果、(1)村内での経済格差が大きく、収量が不安定で、あるいは村内における社会規範が統一されている村においては、いずれも食料援助の影価格が高いこと、(2)従来社会規範に動機付けられていると考えられていた村内の冨裕層の集団的農業生産への参加は経済合理的に説明ができるため、影価格推定においてはこれらの行動を内生化するべきであること、(3)経済過渡期における農業活動の放棄は依頼人-代理人モデルにおける依頼人の参加条件の不十分性の検討という新しい分析の枠組みによって説明でき、その結果が食料援助の影価格に大きな影響を及ぼしうること、(4)構造モデルを用いることによって、援助国の国際援助活動を該当援助の影価格によって評価する比較的客観的な指数を作ることができ、またその推定によると、援助プログラムにおける効率性と公平性は同時に達成することが可能であること、が明らかになった。これらの研究成果はいずれも海外における国際学会にて既に発表され、現在欧文雑誌への投稿が準備されている。またこれらの分析を補完するため、世界全体での食料援助の純価値を測ることを目的に、国際援助を明示的に組み込んだ新古典的経済成長モデルの開発を行い、その予言の下、国際援助の効果の決定要因の計量経済学的分析を行った。この成果をまとめた論文は、海外にて行われる国際学会より既に受理され、平成19年度中の発表が予定されている。本プロジェクトは食料援助に主眼を置いてはいるが、国際援助全体の経済学的意味に接近することなしに、食料援助が援助国および被援助国におよぼす影響を知ることはできない。そこでプロジェクト1年目の今年度は、当初の予定通り国際援助の経済的効果を理論的に体系立てる作業に重点を置き、以下の事象を明らかにした。まず、既存の経済成長理論に国際援助を組み込んだ際の被援助国の成長過程の変化を数学的に説明し、統計学的に検定することによって、(1)新古典派の仮定、すなわち収穫逓減の法則の採用なしには国際援助が被援助国の長期的な経済成長を支えることはあり得ないこと、(2)ただし、その仮定の採用は現実世界と大きく乖離はしていないこと、(3)しかしながら、被援助国ごとに異なる感応的な経済部門への国際援助以外は、ほとんど成長効果を生み出さないこと、を明らかにした。加えて、各援助国の国際援助における貢献度を各被援助国の経済成長の到達度を基に測る新しい指数の設計を通じて、(1)複数の基準を融合した上で各援助国の貢献度をスカラーで表す既存の評価方法は、多くの場合において指数の価値を最大化していないこと、(2)各被援助国への予算の配分状況を用いて援助国の貢献度を求める別の評価方法も、援助国の経済成長への貢献を測定するには統計的な歪みがあること、(3)効率的な援助予算の配分と公平な援助予算の配分は同時に達成しうる目標であり、必ずしも逆相関関係にはないこと、を示した。その上で、2年目以降の食料援助研究のための足がかりとして、各先進国の食料援助政策に関わる文献収集を行った。また同時に、中国雲南省の貧困地帯と大分県の稲作地帯において、食料援助が被援助国、援助国それぞれの農業経済におよぼす影響を調べるための予備的な実地調査を実施し、プロジェクト2年目以降に食料援助に焦点を絞った理論研究を進めるための、知識的な土台を準備した。先行する援助研究の最大の弱点は援助の効果を説明する強固な経済理論の欠如であり、それは食料援助を対象にした数多の研究においても例外ではない。この反省から、プロジェクト2年目の今年度は食料援助が被援助国の農村経済に及ぼす効果を理論的に体系立てる取り組みに重点を置き、以下の事象を明らかにした。まず、被援助国の農業部門に食料援助を組み込んだ新古典派経済成長理論モデルの解析によって、(1)当該経済の特性、特に生産の資本弾力性の形状によっては食料援助は短期・長期を問わず一切の正の成長効果を持たない可能性があること、(2)また、食料援助が正の成長効果を持つ場合は、その効果は少なくとも一部において時間に対して凹性を有すため、援助の数十年後に効果が最大になることが見込まれること、を明らかにした。加えて、食料援助の成長効果という直後には観測不可能な媒介変数を観測可能な統計から予想するための二段階推定法を設計し、上記モデルの予言実世界との複合性を検証するための方法を用意した。これらの研究成果はそれぞれワーキングペーパーとして要約され、欧文雑誌への投稿が準備されている。さらに、これらの理論的準備を踏まえた上で、中国雲南省の貧困地帯において120村余りにおよぶ大規模な調査票調査を実施し、食料援助の影価格を推定するために必要な様々な統計を入手した。またこれを補完するため、国際食料政策研究所よりエチオピア・バングラデシュ・パキスタンにおける食料市場調査の結果を収集の上、統計解析に耐えうるよう加工し、プロジェクト最終年に実証研究を進めるための統計的な土台をも整えた。

分析においては、先行する国際援助に関する研究群の最大の弱点が援助の効果を説明する強固な経済理論の欠如にあることを明確に意識し、それ自体が学術的貢献に値すると思われる独自の構造モデルを作成した上で、そこから得られる予言を統計的に検定するという過程を電視した。分析の結果、(1)村内での経済格差が大きく、収量が不安定で、あるいは村内における社会規範が統一されている村においては、いずれも食料援助の影価格が高いこと、(2)従来社会規範に動機付けられていると考えられていた村内の冨裕層の集団的農業生産への参加は経済合理的に説明ができるため、影価格推定においてはこれらの行動を内生化するべきであること、(3)経済過渡期における農業活動の放棄は依頼人-代理人モデルにおける依頼人の参加条件の不十分性の検討という新しい分析の枠組みによって説明でき、その結果が食料援助の影価格に大きな影響を及ぼしうること、(4)構造モデルを用いることによって、援助国の国際援助活動を該当援助の影価格によって評価する比較的客観的な指数を作ることができ、またその推定によると、援助プログラムにおける効率性と公平性は同時に達成することが可能であること、が明らかになった。これらの研究成果はいずれも海外における国際学会にて既に発表され、現在欧文雑誌への投稿が準備されている。またこれらの分析を補完するため、世界全体での食料援助の純価値を測ることを目的に、国際援助を明示的に組み込んだ新古典的経済成長モデルの開発を行い、その予言の下、国際援助の効果の決定要因の計量経済学的分析を行った。この成果をまとめた論文は、海外にて行われる国際学会より既に受理され、平成19年度中の発表が予定されている。
竹林の景観動態に関する生態学的研究

都市近郊林には竹林が頻繁に出現し,竹林は都市近郊林の主要な植生の1つであるが,近年その利用が減少したため放置される傾向にあり,分布や構造が変化しつつあるものと思われる.したがって,都市近郊林の適正な管理のためには,放置された竹林の生態を把握する必要がある.そこで本研究では,都市近郊における竹林の分布変化とその要因,林分構造,および林分動態を明らかにすることを目的とした.岡山市北部の都市近郊域を対象とし,航空写真によって分布の変化を調べ,聞き取り調査を行い変化の要因を考察した.調査域全体で竹林の面積は著しく増加しつつあることがわかった.その傾向は,平地の竹林より傾斜地の竹林の方が著しかった.平地では竹林周囲の土地利用が田畑,宅地,道路など人為圧の高い土地利用であるために,拡大の程度が小さかったと考えられた.傾斜地では,竹林周囲の土地利用が樹林であることが多く,竹林周囲の薪炭林,果樹園などが放棄され,竹林に対する人為圧が低下したことによって顕著に拡大したものと考えられた.そこで,平地で田畑,河川に囲まれ分布に変化がなかった竹林と,傾斜地で樹林に隣接し分布に変化があった竹林において,群落構造の経年変化を調査し,それぞれの群落の維持機構と拡大の過程を検討した.平地の竹林では,調査期間中,稈密度,胸高直径,現存量が調査群落全体で増加した.林内では稈のターンオーバーが少なく現存量がほぼ一定であったが,林縁では稈のターンオーバーが著しく現存量が増加した.竹林に潜在的に拡大傾向があることによって,このように竹林と林縁で構造と動態に相違が見られたものと考えられた.傾斜地の竹林では,調査期間中,稈密度および現存量が調査群落全体で増加したが,胸高直径には変化がみられなかった.竹林の林内では現存量,稈密度はほぼ一定であったが,樹林隣接部では枯死稈が少なく稈の密度と現存量の増加が顕著で,樹林へ竹林が拡大していた.稈は隣接する樹林に4年間で3.5m侵入した.都市近郊林には竹林が頻繁に出現し,竹林は都市近郊林の主要な植生の1つであるが,近年その利用が減少したため放置される傾向にあり,分布や構造が変化しつつあるものと思われる.したがって,都市近郊林の適正な管理のためには,放置された竹林の生態を把握する必要がある.そこで本研究では,都市近郊における竹林の分布変化とその要因,林分構造,および林分動態を明らかにすることを目的とした.岡山市北部の都市近郊域を対象とし,航空写真によって分布の変化を調べ,聞き取り調査を行い変化の要因を考察した.調査域全体で竹林の面積は著しく増加しつつあることがわかった.その傾向は,平地の竹林より傾斜地の竹林の方が著しかった.平地では竹林周囲の土地利用が田畑,宅地,道路など人為圧の高い土地利用であるために,拡大の程度が小さかったと考えられた.傾斜地では,竹林周囲の土地利用が樹林であることが多く,竹林周囲の薪炭林,果樹園などが放棄され,竹林に対する人為圧が低下したことによって顕著に拡大したものと考えられた.そこで,平地で田畑,河川に囲まれ分布に変化がなかった竹林と,傾斜地で樹林に隣接し分布に変化があった竹林において,群落構造の経年変化を調査し,それぞれの群落の維持機構と拡大の過程を検討した.平地の竹林では,調査期間中,稈密度,胸高直径,現存量が調査群落全体で増加した.林内では稈のターンオーバーが少なく現存量がほぼ一定であったが,林縁では稈のターンオーバーが著しく現存量が増加した.竹林に潜在的に拡大傾向があることによって,このように竹林と林縁で構造と動態に相違が見られたものと考えられた.傾斜地の竹林では,調査期間中,稈密度および現存量が調査群落全体で増加したが,胸高直径には変化がみられなかった.竹林の林内では現存量,稈密度はほぼ一定であったが,樹林隣接部では枯死稈が少なく稈の密度と現存量の増加が顕著で,樹林へ竹林が拡大していた.稈は隣接する樹林に4年間で3.5m侵入した.岡山市近郊域において竹林の分布の変化を明らかにするために,1974年と1989年撮影の航空写真を活用し,2.5km×2.5kmの範囲で群落数,分布面積の変化を検討した.その結果,竹林の群落数は84群落から60群落に減少し,逆に面積は,18.26haから38.69haに増加したことがわかった.竹林の消失と新たな出現はわずかであり,群落数の減少は竹林の拡大によって竹林同士が隣接することによるものであった.平地の竹林で周囲が田畑などの人為圧が大きな場合には拡大は少なく,傾斜地で周囲が樹林の場合に拡大が顕著であった.面積の拡大は,薪炭林,果樹園,田畑などは放棄されたためであった.平地で周囲が田畑に囲まれ分布拡大が制限されている竹林と,傾斜地で樹林に囲まれ分布拡大していた竹林を対象として,群落維持機構と拡大過程を明らかにするため,竹林の構造と動態を調べた.その結果,以下のことが明らかになった.

分布拡大が制限されている竹林では,林緑部で現存量が増加し,林内部では現存量が一定であった.林緑部では,稈密度が高く新稈と枯死稈の割合が高かった.したがって,稈のターンオーバーが非常に著しいと考えられた.林内では,稈密度が低く新稈と枯死稈の割合も小さかった.樹林と隣接する竹林では,竹林全体で現存量が増加していたが,特に樹林と接する部分で現存量の増加率が顕著に大きかった.樹林と接する部分では,竹林の林内に比べて新稈の割合が大きく枯死稈の割合が小さかった.このようなことから,隣接する樹林内へ稈が侵入しつつあることが明らかになった.樹林に隣接するいくつかの竹林で稈の樹林内への侵入速度を求めたところ,0.15m/yrから1.25m/yrの範囲にあった.隣接する樹林の林冠層の閉鎖率が高いほど侵入速度が遅い傾向があった.都市近郊林には竹林が頻繁に出現し,竹林は都市近郊林の主要な植生の1つであるが,近年その利用が減少したため放置される傾向にあり,分布や構造が変化しつつあるものと思われる.したがって,都市近郊林の適正な管理のためには,放置された竹林の生態を把握する必要がある.そこで本研究では,都市近郊における竹林の分布変化とその要因,林分構造,および林分動態を明らかにすることを目的とした.岡山市北部の都市近郊域を対象とし,航空写真によって分布の変化を調べ,聞き取り調査を行い変化の要因を考察した.調査域全体で竹林の面積は著しく増加しつつあることがわかった.その傾向は,平地の竹林より傾斜地の竹林の方が著しかった.平地では竹林周囲の土地利用が田畑,宅地,道路など人為圧の高い土地利用であるこために,拡大の程度が小さかったと考えられた.傾斜地では,竹林周囲の土地利用が樹林であることが多く,竹林周囲の薪炭林,果樹園などが放棄され,竹林に対する人為圧が低下したことによって顕著に拡大したものと考えられた.そこで,平地で田畑,河川に囲まれ分布に変化がなかった竹林と,傾斜地で樹林に隣接し分布に変化があった竹林において,群落構造の経年変化を調査し,それぞれの群落の維持機構と拡大の過程を検討した.平地の竹林では,調査期間中,稈密度,胸高直径,現存量が調査群落全体で増加した.林内では稈のターンオーバーが少なく現存量がほぼ一定であったが,林縁では稈のターンオーバーが著しく現存量が増加した.竹林に潜在的な拡大傾向があることによって,このように林内と林縁で構造と動態に相違が見られたものと考えられた.傾斜地の竹林では,調査期間中、稈密度および現存量が調査群落全体で増加したが,胸高直径には変化がみられなかった.竹林の林内では現存量,稈密度はほぼ一定であったが,樹林隣接部では枯死稈が少なく稈の密度と現存量の増加が顕著で,樹林へ竹林が拡大していた.稈は隣接する樹林に4年間で3.5m侵入した.
ファジイ有限要素法を用いた逆解析手法の開発と地盤工学問題への適用

地盤工学問題における諸問題においては調査・設計段階において入手できる地盤材料の力学特性が、他の分野(構造工学・コンクリート工学等)と異なり、不明確であることが多い。そのため、地盤の挙動を正確に予測することが非常に困難となり、この点において現場計測結果に基づいて逆解析手法を利用する形での情報化施工が盛んに用いられるようになった。さて逆解析手法においては地盤の力学モデルを何らかの形で定義することが必要であり、この定義がされて初めて計測値に基づき未知パラメータを同定する作業を行うことができる。この時正しモデルが用いられる必要があるが、実際にはそれ自体が非常にあいまい(ファジイ)な定義しかされていないのが現実である。そこで本研究ではモデルの仮定を必要としない逆解析の手法を非弾性ひずみの概念を導入することにより開発した。この逆解析手法により地盤に関する情報が少ない場合においても、安全管理上必要な情報が得られるようになった。本来ではこの手法にファジイ演算を融合する予定であったが震災などの影響により実作業に遅れが出たことは残念である。