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サハリン州における社会・経済構造の変化にかんする総合研究

本研究は、ソ連崩壊後サハリン州の社会・経済構造の変化とそれにともなう人材養成、大学改革の課題を分析することを目的とした。第1に、サハリン州の住民形成を歴史的に解明した。また、旧ソ連時代には賃金優遇措置により人口と平均寿命が増加していたが、優遇が廃止されて人口は10年間で13%減少(全国では1%減少)した。平均寿命は1995年から再上昇しはじめた。第2に、物質的にも資金的にも、人材的にも準備のないままでの性急な市場経済化によって、工鉱業、農林漁業などあらゆる分野で1995年にかけて生産量が急落した。とくに石炭、林業、建設、漁業の減少が激しい。第3に、1996年からロシア、米国、日本の合弁企業によるサハリン北東部の石油・ガス開発の数兆円の投資、採油、輸出の開始、2万5千人の雇用の創出、アメリカ村の建設などの影響で、一部を除いて、食品工業を中心に多くの分野で生産量は上昇に転じた。約430万円平均の銀行預金の増加もみられる。第4に、林業管理は低水準であるが、園芸分野の都布周辺小零細経営の一定の発展もみられる。農民経営(フェルメル)は予想外に低調であるが、別荘農園(ダーチャ)を中心に住民経営が急成長していることは注目される。第5に、地質分野ではサハリン州の石油を埋蔵する北海道とサハリンの新第三紀層序を解明し、第四紀(人類紀)の地殻変動や海水準変動の解明へ多大な貢献をした。第6に、サハリン州は、市場経済と自由化の下で進学率が急増し1大学から98年には9大学になり、外国語とビジネス分野が増加した。最大の教育大学は、地域の経済構造の変化を反映し、経済・東洋学部や工学部、総合技術学部などをもつ総合大学に再編した。第1に、毎月1回、1年間に12回の共同研究例会を行い、研究計画の具体的細目、研究計画のレヴュー、資料収集調査、研究討論会、学会等での研究成果の発表、研究成果の中間報告書の刊行などにかんする討議をおこなってきた。第2に、平成11年7月に、本研究の研究代表者と共同研究者5人、さらに、協力してくれる4人の研究者、合計9人で、サハリン州にある国立ユジノサハリンスク教育大学(1998年9月1日付で総合大学へ昇格し、「国立サハリン大学」と名称を変更した)へおもむき、研究計画のレヴュー・研究評価を受けた。第3に、上記の研究計画レヴューにさいし、本研究を高く評価した同大学の学長、教授らからサハリン州の経済、農林業、漁業、石油、ガス、教育などにかんする最新の資料の提供を受けた。経済危機の鋭さと石油、ガス開発への期待の大きさを実感した。第4に、来日したサハリン州の経済学者、歴史学者、教育学者らから最新の現地の社会経済構造の変化と人材養成の現状を聞き、討論することができた。外国貿易の重視から、経済学とともに英語、日本語、朝鮮語の高い能力を持つ人材と、石油、ガスの高度専門家養成のために、教育大学が総合大学に昇格したことが明らかとなった。第5に、国内での研究資料の収集をおこない、分析し、それらと上記で得られた研究成果の中間発表を、地域経済学会や日本教育学会、北海道教育学会などで発表した。また、11本の論文からなる『サハリン州総合研究』を刊行した。

第1に、サハリン州の住民形成を歴史的に解明した。また、旧ソ連時代には賃金優遇措置により人口と平均寿命が増加していたが、優遇が廃止されて人口は10年間で13%減少(全国では1%減少)した。平均寿命は1995年から再上昇しはじめた。第2に、物質的にも資金的にも、人材的にも準備のないままでの性急な市場経済化によって、工鉱業、農林漁業などあらゆる分野で1995年にかけて生産量が急落した。とくに石炭、林業、建設、漁業の減少が激しい。第3に、1996年からロシア、米国、日本の合弁企業によるサハリン北東部の石油・ガス開発の数兆円の投資、採油、輸出の開始、2万5千人の雇用の創出、アメリカ村の建設などの影響で、一部を除いて、食品工業を中心に多くの分野で生産量は上昇に転じた。約430万円平均の銀行預金の増加もみられる。第4に、林業管理は低水準であるが、園芸分野の都市周辺小零細経営の一定の発展もみられる。農民経営(フェルメル)は予想外に低調であるが、別荘農園(ダーチャ)を中心に住民経営が急成長していることは注目される。第5に、地質分野では、サハリン州の石油を埋蔵する北海道とサハリンの新第三紀層序を解明し、第四紀(人類紀)の地殻変動や海水準変動の解明へ多大な貢献をした。第6に、サハリン州は、市場経済と自由化の下で進学率が急増し1大学から98年には9大学になり、外国語とビジネス分野が増加した。最大の教育大学は、地域の経済構造の変化を反映し、経済・東洋学部や工学部、総合技術学部などをもつ総合大学に再編した。
おとり遺伝子を用いた変形性関節症への新規遺伝子治療法の展開

HVJ-リポソームによるおとり遺伝子戦略の臨床試験にむけて,副作用や臓器障害と対策の知見を集積し,臨床応用への最終準備を行った.本戦略による副作用の観察は以下の2点が重要である.すなわち(1)HVJ-リポソーム法に使用するHVJの為害作用,(2)おとり遺伝子導入による特定転写因子抑制による為害作用.この2点について副作用の有無やその対策法の確立の検討を行った.1)HVJ-リポソーム法に関する副作用の観察HVJ-リポソームによる遺伝子導入法に用いるHVJはウシにおいて赤血球の凝集活性を示し,ヒトに対する病原性は全く報告されていない.しかも,本法は使用直前のHVJに紫外線を照射しゲノムRNAを断片化させ生理活性を消滅させて用いる.紫外線を照射する前のHVJと,照射後のHVJの電子顕微鏡学的所見では,ウイルス外套膜内に正常なゲノムRNAが,断片化あるいはスメアーになって,生理活性を失っている事が推測された,また,HVJ-リポソーム法ではHVJの外套蛋白の融合能の保存が導入効率に強く影響するが,紫外線照射前後で外套膜の形態学的変化はみられず,その融合能が十分に保存・維持されていることが示唆された.このように既知の知見ではHVJ-リポソーム法は極めて安全なウイルスベクターによる遺伝子導入法であるといえる.しかし,臨床応用にむけて副作用が皆無であること,あるいは予想しえない副作用が出現した場合,その対策法を確立しておく必須となる.そこで,実験的関節症に対してHVJ-リポソームにより遺伝子導入したマウスを使って,肉眼的所見,解剖学的所見,組織学的所見により,副作用の有無について観察した.HVJは肺胞上皮細胞からの感染力が強いとされ,肺,気管,気管支などの呼吸器を中心に肺出血や,うっ血水腫などの変化の有無について検証し,強い副作用を認めなかった.細胞培養実験により各種サイトカイン刺激が与えるuPA,MMPsの発現状況の解析ヒト顎関節軟骨組織より分離培養した関節軟骨由来細胞を使用して,TNFα刺激がuPA,MMPs産生に与える影響を遺伝子学的ならびにタンパク工学的に検討した.その結果,TNFα刺激によりヒト顎関節組織由来の軟骨細胞におけるuPA,MMP-1の発現がいずれも亢進する事を解明した.サイトカイン刺激による基質破壊酵素産生に関与する転写因子の解明ヒト顎関節組織由来に関節軟骨細胞を前述のとおりTNFαで刺激すると,転写因子NF-kBならびにSp1の活性化がみられることを,バンドシフトアッセイにより確認した.これらの転写活性は3時間まで継続して観察され,6時間後では消失していた.おとり遺伝子導入条件の確立NF-kBならびにSp1を標的とした合成オリゴヌクレオチド(おとり遺伝子)を,HVJ-リポソーム法を用いて,関節軟骨細胞に100%導入できる条件を確立し,蛍光顕微鏡による観察やフローサイトメトリーにて確認した.導入したおとり遺伝子は遺伝子導入後3時間までは細胞質内に局在していたが,6時間後では核移行タンパクの用により核内に移動していた.また,ビオチン標識おとり遺伝子を同様にHVJ-リポソーム法にて関節軟骨由来細胞に遺伝子導入すると,14日間は核内に発現していることが観察された.おとり遺伝子によるuPA,MMP-1発現の制御NF-kBならびにSp1に対するおとり遺伝子をHVJ-リポソーム法によりヒト顎関節由来軟骨細胞に遺伝子導入し,関節軟骨由来細胞におけるTNFαで誘導されるuPA,MMP-1産生亢進を抑制できることを解明し,おとり遺伝子導入療法は変形性関節症の進行を抑制する有効な遺伝子治療となりうることが示唆された.近年、滑液や関節組織細胞を使った生化学的的研究の結果、様々なサイトカインが関節組織の線維芽細胞、軟骨細胞や未分化間葉系細胞からの基質破壊酵素の産生を誘導し、骨・軟骨破壊が進行していくことが解明されてきた。そこで、おとり遺伝子導入により転写因子のプロモータ領域への結合を阻害するという全く新しい概念による遺伝子治療を開発するために以下の検証を行った。1)動物モデルにおける遺伝子導入条件の確立おとり遺伝子の導入に応用するHVJ-リポソーム法は膜融合による遺伝子導入を本質としている。従って関節細胞に効率よく遺伝子導入するためには、HVJ-リポソームと癌細胞の接近、癒合が必要である。そこで、細胞への効果的遺伝子導入法を確立するために、投与方法、投与経路、投与間隔、投与量などの遺伝子導入条件の確立を行った。すなわち、LacZ発現ベクタ-をHVJ-リポソーム法により癌組織に導入し、効果的遺伝子導入法を確立し臨床試験における遺伝子導入法の基礎的資料を得た。2)おとり遺伝子導入による副作用の検索HVJ-リポソームによりおとり遺伝子を導入したマウスについて、形態的、組織学的に副作用の有無を検討し。副作用の有無について検証した。3)動物モデルにおけるおとり遺伝子治療効果の検討培養細胞および動物モデルにおける組織内細胞におとり遺伝子を導入し、基質破壊酵素産生の抑制効果をNorthern blotや免疫組織化学的に検討した。すなわち、変形性関節症組織内において亢進している基質破壊酵素の産生量をおとり遺伝子がどこまで抑制効果を検証した。HVJ-リポソームによるおとり

遺伝子戦略の臨床試験にむけて,副作用や臓器障害と対策の知見を集積し,臨床応用への最終準備を行った.本戦略による副作用の観察は以下の2点が重要である.すなわち(1)HVJ-リポソーム法に使用するHVJの為害作用,(2)おとり遺伝子導入による特定転写因子抑制による為害作用.この2点について副作用の有無やその対策法の確立の検討を行った.1)HVJ-リポソーム法に関する副作用の観察HVJ-リポソームによる遺伝子導入法に用いるHVJはウシにおいて赤血球の凝集活性を示し,ヒトに対する病原性は全く報告されていない.しかも,本法は使用直前のHVJに紫外線を照射しゲノムRNAを断片化させ生理活性を消滅させて用いる.紫外線を照射する前のHVJと,照射後のHVJの電子顕微鏡学的所見では,ウイルス外套膜内に正常なゲノムRNAが,断片化あるいはスメアーになって,生理活性を失っている事が推測された,また,HVJ-リポソーム法ではHVJの外套蛋白の融合能の保存が導入効率に強く影響するが,紫外線照射前後で外套膜の形態学的変化はみられず,その融合能が十分に保存・維持されていることが示唆された.このように既知の知見ではHVJ-リポソーム法は極めて安全なウイルスベクターによる遺伝子導入法であるといえる.しかし,臨床応用にむけて副作用が皆無であること,あるいは予想しえない副作用が出現した場合,その対策法を確立しておく必須となる.そこで,実験的関節症に対してHVJ-リポソームにより遺伝子導入したマウスを使って,肉眼的所見,解剖学的所見,組織学的所見により,副作用の有無について観察した.HVJは肺胞上皮細胞からの感染力が強いとされ,肺,気管,気管支などの呼吸器を中心に肺出血や,うっ血水腫などの変化の有無について検証し,強い副作用を認めなかった.
民俗芸能の舞踊の伝承を支援するための電子博物館の構築に関する研究

民俗芸能の舞踊(以下、舞踊)の伝承に資するために、舞踊を3次元ディジタル情報として記録してCGで再現する技術、舞踊の学習を支援する技術の開発を行って来た。伝承は、舞踊を現地で鑑賞し舞踊に参加して学びながら行われている。このことを考えたとき、これまで開発して来た技術に加え、1現地に行かなくても舞踊を鑑賞でき、舞踊に参加できる環境、2地域社会の意志として舞踊を伝承する動機付け行う環境の提供が重要である。そこで、本研究では、バーチャルに舞踊の鑑賞、舞踊への参加ができ、また、舞踊の人文学的意義、芸術性、これまで開発して来た伝承技術を広く地域に公開できる電子博物館の開発を目指した。本研究では、民俗芸能の舞踊の伝承に資するために、電子博物館を構築して、舞踊の人文学的意義、舞踊の芸術性、舞踊の伝承技術を統合して広く社会に公開することを目指す。電子博物館としては、インターネットを用いるWebベースのものと公共施設などにPCと表示装置を設置する出張式のものを想定している。平成24年度は、出張式の電子博物館を開発した。民俗芸能の舞踊は、演技だけでなく、舞台、周辺の様子、衣装、楽曲、踊り手のような舞台空間を含む複合的な芸能である。伝承のためには、演技だけに注目するのではなく、舞台空間の中で演じられる舞踊の鑑賞体験、舞台空間の中に入って自ら舞踊を演じる体験ができることが大切である。バーチャルにこのような体験ができるように、まず、舞台、周辺の様子、衣装を身に付けた踊り手のCG、楽曲を組み合わせ、VR技術を使って舞台空間を制作するシステムを開発した。このシステムには、制作した舞台空間を地図上に登録できる機能、舞踊の解説を登録できる機能を用意した。次に、制作された舞台空間で演じられる舞踊をVR空間で鑑賞できるシステム、さらに、Kinectを使って演技を入力し、舞台空間の中でユーザ自らが舞踊を演じられるシステムを開発した。これら3つのシステムは統合されていて、ユーザは、自ら舞台空間を構築もできるし、あらかじめ用意してある舞台空間を地図から選択し、解説を読んで舞踊の人文学的意義、舞踊の芸術性などを学びながら、舞台空間の体験と演技の体験をすることができる。画面は超単焦点液晶ディスプレイを使ってスクリーンや壁に大きく投影することができ、臨場感のある体験をすることができる。舞踊空間として、秋田の代表的な民俗芸能の舞踊の「秋田おばこ」「毛馬内の盆踊」「西馬音内の盆踊」「角間川の盆踊」を制作した。実際に舞台空間を体験して、舞踊の伝承に資するために効果的であることを確認した。本研究では、民俗芸能の舞踊(以下、舞踊)の伝承に資する電子博物館を構築することを目指す。平成24年度は、公共施設などで舞踊のバーチャル体験ができる、移動式電子博物館を開発した。今年度は、まず、この電子博物館に、1)舞踊の解説を作成し閲覧ができる機能を追加すること、2)バーチャル体験の臨場感の向上をはかることを行った。2)に関しては、没入型のHMDであるOculusを用いて、臨場感を向上させた。Oculusでは、頭の動きを計測しながらVR環境を立体の映像として高視野角で提示できるので、視界全体にVRの舞台環境を提示し、ユーザが舞台の広がり具合や奥行、踊り手の位置関係を把握することができ、高い没入感とともに会場を散策しているようなバーチャル体験が可能となった。次いで、web電子博物館の開発を目指して、プロトタイプの検討を行った。本研究では、舞踊の動きをモーションキャプチャ(以下、MoCap)で記録する。そこで、まず、MoCapデータの活用方法を学ぶ電子博物館の制作を目指した。この電子博物館では、MoCapの仕組み、MoCapで記録できるデータの具体例、MoCapデータの活用方法を体系的に学び、その後、活用例をユーザが自ら操作する体験ができる環境を提供した。この電子博物館の中に、MoCapデータの活用方法の実例として、平成23年度に開発した舞踊を学ぶためのWebアプリケーションを使って、次のような機能を実装した。1)舞踊の動作のMoCapデータから、CGで舞踊の動きを再現してブラウザで閲覧できる。このとき、マウス操作で自由に視点を変えることができる。2)デジカメで撮影した全身写真をアップロードしてCGモデルを作成し、模範演技をさせる。3)舞踊を解説したCGコンテンツをブラウザで閲覧できる。これらの機能は、舞踊の伝承に資する電子博物館の重要な構成要素となるものである。本研究では、民俗芸能の舞踊の伝承に資するために、電子博物館を構築して、舞踊の人文学的意義、芸術性、伝承技術を統合して広く公開することを目指す。平成23年度は、要素技術となる次のようなWebアプリケーション(以下、アプリ)を開発した。モーションキャプチャ(MoCap)を用いて記録した舞踊の動作データをCGによる再現し、Webブラウザ(以下、ブラウザ)で閲覧できるアプリを開発した。

このアプリは、Mocapデータ選択用Webページとビューアで構成される。閲覧者はブラウザを用いてこのWebページにアクセスし、舞踊を選択する。選択した舞踊のMoCapデータとビューアはブラウザ内にダウンロードされ、舞踊のCGが表示される。このとき、別ウィンドウに表示されるコントローラのボタンをマウスで操作し、自由に視点を変えて閲覧できる。閲覧者の体型のCGモデルで舞踊を再現するアプリを開発した。このアプリは、画像アップローダ、モデルクリエーター、ビューアで構成される。閲覧者が画像アップローダを用いて自身の全身写真をアップロードするとモデルクリエーターが起動し、閲覧者の写真上に骨格モデル(関節と骨)が表示される。閲覧者は、マウスを用いて骨格モデルの関節を写真上の自身の関節に合わせるように移動して、自身の骨格モデルを入力する。そうすると閲覧者のCGモデルが生成され、このモデルのMoCapデータが合成される。このデータをビューアで閲覧すると、閲覧者の体型のCGモデルが演技を行う。MoCapデータを再現した舞踊のCGの動きを解説するコンテンツを簡易に制作できるソフトウェアを開発している。このソフトウェアに含まれるビューアを改良し、データベースにある解説コンテンツをブラウザ上で閲覧できるアプリを開発した。閲覧者がブラウザ上で舞踊を選択すると、舞踊の解説と解説部位が強調された解説コンテンツを閲覧できる。本研究では、「民俗芸能の舞踊伝承のための電子博物館」(以下、電子博物館)の構築を目指した。電子博物館としては、Webベースのもの(Web電子博物館)と出張式のもの(出張博物館)を考え、平成25年度には出張博物館を開発した。平成26年度は、民俗芸能の舞踊の伝承に資するために、1)舞踊の人文学的意義・芸術性を紹介できる、2)伝承技術を活用した舞踊の学習支援ができる、3)舞台環境の中で舞踊を鑑賞できる、舞台空間の中に入って舞踊を演じる体験ができるWeb電子博物館の開発を目指した。このような機能を持ったWeb電子博物館を構築するための要素技術として、これまでに、1)データベースから動作データをダウンロードしてCGで舞踊を再現できる、2)学習者の体型のCGモデルで模範演技を再現できる、3)舞踊の動作を解説するコンテンツを閲覧できるようなWebアプリケーションを開発した。これに加えて、平成26年度は、1)簡易な動作計測装置(Kinect)を用いて学習者の動作を入力し、学習者の舞踊をCGで再現できる、2)学習者は自分の演技と模範演技を観察しながら、習熟度の自己評価ができる、3)民俗芸能の舞踊が持つ人文学的意義や芸術性を紹介するコンテンツを閲覧できる、4)出張博物館で開発した舞台空間(舞台、周辺の様子、衣装、楽曲、踊り手)の中で演じられる舞踊の鑑賞体験、舞台空間の中に入って自ら舞踊を演じる体験ができるようなWebアプリケーションを開発した。これらのwebアプリケーションを統合して、民俗芸能の舞踊の伝承に資するために目指したWeb電子博物館のプロトタイプを構築した。構築したWeb電子博物館は、インターネットを使って公開している。
コミュニケーション補助に効果的な情動聴覚刺激を用いたBMIに関する研究

ブレイン-マシン・インタフェース(BMI)は脳波を解読し、制御命令などに変換する装置である。BMIを用いると考えるだけで意思伝達が可能となるため、体の不自由な患者のコミュニケーションを補助することができる。本研究では音を数える方式を用いたBMIの性能向上のため、独特な脳波を生み出す情動音を導入し、それがBMIに与える影響を評価した。本研究により情動音がBMIの識別精度を向上させることを示唆する結果が得られ、筋萎縮性側索硬化症患者1名が提案するBMIを用いて操作可能であることを確認した。さらに情動音による脳波の違いを生かした特徴抽出方法を提案し、従来手法と比べて高い識別精度が得られた。ブレイン-マシン・インターフェイス(BMI)は脳波などの脳信号を計測し、解析することで装置の制御やコミュニケーションを可能とする装置である。BMIは主に脳波を用いるため、体が不自由な患者も操作できると期待されている。本研究では感情の一時的な変化である情動を含む音刺激を新たに導入したBMIの開発を行い、それがBMIや脳波に与える影響を調べた。本研究では「はい」と「いいえ」それぞれに割り当てられた情動音を聞き、返事と対応する音を心の中で数えることで動作するBMIを開発した。ここで、正の情動音を「はい」に、また負の情動音を「いいえ」に割り当てた。それらがランダムな順序で聞こえてくるので、被験者は返事に対応する音が聞こえたときに心の中で出現回数を数えるといった課題を行った。そうした際の脳波を線形判別分析などにより解析し、被験者がどちらの返事をしようとしていたのかを推定した。また、情動の影響を調べるため、各情動音のかき混ぜ音を用いた実験を行い、正の情動音が呈示された場合と負の情動音が呈示された場合を分けて解析を行った。さらに情動の正負(100-100)を視覚アナログスケール(VAS)により評価した。健常者15名に対して実験を行い、正の情動音、正の情動かき混ぜ音、負の情動音、負の情動かき混ぜ音を用いた場合、BMIの平均識別精度はそれぞれ84.7%、67.3%、77.3%、76.0%であった。また、VASはそれぞれ58.5、ー12.1、ー50.0、ー39.2であった。このとき、正の情動音と正のかき混ぜ音の間に識別精度およびVASの有意差が見られた。また、患者1名が90%の識別精度で上記のBMIを操作できることが確認できた。これらの結果は情動音がBMI識別精度向上に貢献することを示唆する。健常者における情動BMIの評価を行い、正の情動音がBMIの識別精度を向上させることを示唆する結果がえられた。また、以上の識別にP300が貢献していることを示唆する結果が得られた。さらに、リアルタイム聴覚BMIを開発し、患者1名が装置を90%で操作可能であることを確認した。平成28年度は正の情動音をBMIに導入すると識別精度が向上することを示唆する結果を健常者実験を通して得た。加えて、患者実験では健常者の脳波データと併用した機械学習手法を用いて90%の識別精度を得ることができ、平成29年度にBMIで著名な科学雑誌であるFrontiers in Neuroscienceにて成果を発表した。しかしながら健常者でのオンライン識別精度が評価されておらず、また負の情動音は適切に統制されていなかったため、情動音がBMIに与える影響をさらに詳しく検討する必要が生じた。以上を踏まえ、平成29年度は情動音がBMIの精度を向上することを示す追加の根拠を得ることと、そのBMIの更なる性能向上が可能な特徴抽出方法を開発した。昨年度開発したBMIの出力可能な命令数を2クラスから5クラスへと増やした。刺激音には負から正までの5段階となるように設定した。各情動音の主観評価を行い、音の情動価(正や負など)が互いに異なり、意図したとおり5段階となっていることを確認した。また音の呈示時間を短縮することにより訓練時間を15分から10.42分に短縮した。その結果、健常者のオンライン平均識別精度は84.1%であった。さらに各刺激音により生じる脳波の違いを生かすため、各音に対する脳波平均波形を新しい脳波に掛け合わせる集合畳み込み特徴抽出法を提案し、従来手法より有意に識別精度が向上することを示した。さらに、情動音のもつ正負の程度の違いにより異なる平均波形が得られることがわかった。

健常者実験において、負の情動音でVASの有意差が見られなかったため、刺激を変えるなどして情動音がBMIの識別精度や脳波に与える影響についてより詳細に検証する。福祉工学
上賀茂地域における自然と文化に関する調査と住民との協働による保全継承手法の研究

上賀茂の住民と協働して北大路魯山人生誕地石碑を建立した。反対者への対応の仕方とその波及効果について多くの知見を得た。京都の特産のミズナがスグキナの作物としての成立に関与した可能性が示せた。ナミテントウは、60年前の結果と比べ、日本全土で暖地に適した二紋型の割合が増えていることを明らかにした。台風域内で、風の左右非対称性を明らかにした。近年の河川改修がアユ産卵場を失う可能性のあることを示唆した。1.上賀茂における地域の自然特性に基礎をおく調査・研究とその展開:(1)川にかかわる生活と文化の調査について、対象地域の滋賀県安曇川を拠点に安曇川下流部における水位、水温環境を連続記録し、琵琶湖より安曇川に遡上する魚類について、北船木漁協の方々への聞き取りと現地調査などを行った。(2)京都における強風と降雨の解析について、台風域内において、風の左右非対称を明らかにした。台風の眼の形について調和解析を行い、波数5の波動が卓越していることを明らかにした。これら2つは、京都地域の台風災害の予測法の開発に応用できる。(3)上賀茂特産のスグキナの起源に関する分子遺伝学的研究について、舞鶴地方で栽培されていた「佐波賀」ダイコンは他の栽培品種に存在しない特有のミトコンドリア遺伝子を持ち、同じ遺伝子をもつハマダイコンの個体を発見した。「佐波賀」は舞鶴地方で古くにハマダイコンが栽培化された品種であることが証明できた。(4)上賀茂地域でのナミテントウの小進化について、上賀茂の京産大構内および周辺地域で約2千個体を採集し、鞘翅斑紋型の調査を行った。集団遺伝学的解析のためナミテントウ集団に関する数理モデルを開発した。2.住民との協働による社会貢献手法の確立:(1)住民との協働組織の形成と協働のための方法論の実践的分析と理論的体系化について、活動での失敗、行き詰まり、成功の事例について、順次まとめを行っている。(2)住民との協働による社会貢献活動の実践によるノウハウの蓄積と分析について、上賀茂地域では北大路魯山人の生誕地の石碑建立、対象地域の下鴨地域で糺の森自然観察会、ドングリを食べようを実施した。地元の風土による協働の違いをまとめている。(3)住民との協働による研究成果の保存について、賀茂文化研究会の会誌「賀茂文化」を4月に発行予定である。1.上賀茂における地域の自然特性に基礎をおく調査・研究とその展開:(1)川にかかわる生活と文化の調査について、対象地域の安曇川において、漁民の水にかかわる生活の基盤になる回遊魚類の代表であるアユの産卵場所を調査し、慣行的漁法である簗漁との関連から、人工構造物による瀬の形成が行われている場所であることを明らかにした。(2)京都府におけるダイコンの在来品種である`佐波賀'の起源を推定するため、`佐波賀'と舞鶴地方に自生する野生のハマダイコンのDNAを解析した。ミトコンドリアの雄性不稔遺伝子とこれに対する核内の稔性回復遺伝子を解析し比較した結果、`佐波賀'はハマダイコンが栽培化されて成立した品種であることが判明した。(3)比較のために隣接する下鴨地域でもナミテントウの採集を行い、その種類の判別を行っている。2.住民との協働による社会貢献手法の確立:(1)住民との協働組織の形成と協働のための方法の体系化について、活動の失敗、行き詰まり、成功の事例を、実践活動を進めながら引き続きまとめている。(2)住民との協働による社会貢献活動の実践によるノウハウの蓄積と分析について、上賀茂地域では北大路魯山人の生誕地の石碑を住民と協働して建立した。反対者の思考について考察をした。対象地域の下鴨地域では糺の森で、テントウムシの観察会、写真教室、自然観察会、泉川などの水質調査、ドングリを食べようの5つの行事を実施し、地元との協働方法についてのノウハウを蓄積した。(3)住民との協働による研究成果の保存について、賀茂文化研究会の会誌「賀茂文化」第6号を発行した。1.上賀茂における地域の自然特性に基礎をおく調査・研究とその展開:(1)スグキナの研究:スグキナを含むカブ及びカブと同様に我国で古い栽培の歴史を持つダイコンについて、品種のなりたちを調べた。またスグキナと同様に京都の在来品種として発達した'佐波賀'の起源を分子遺伝学的手法を用いて明らかにした。(2)ナミテントウの研究:上賀茂地域で2002年より実施しているナミテントウの鞘翅斑紋の多型の調査を継続して行った。特に京都産業大学構内の越冬集団のデータと隣接した京都大学農学部演習林上賀茂試験地の気象データを分析し、斑紋型割合の変動と気象変動との関連性を検討した。2.住民との協働による社会貢献手法の確立:

(1)住民との協働組織の形成と協働のための方法の体系化:活動の失敗、行き詰まり、成功の事例を実践活動を通じてまとめた。下鴨を中心にはじめた賀茂学検定は失敗した。その原因は千年以上にわたる上賀茂と下鴨の反目にあった。他地域における住民活動の反対者の意識を調査しまとめた。(2)上賀茂地域では、北大路魯山人生誕地石碑建立で出来た組織を基盤にして、ジュニア上賀茂検定を提案し実施することになった。魯山人石碑を執拗な反対があったにもかかわらず完成したことによる住民の自信と地域活性化への思いが、次の活動への強い牽引力になった。また、熱の冷めないうちに次々とアイディアを提案していくことが大切である。次の活動事例として、池大雅の顕彰碑を提案した。地域の内外にかかわらず魅力あるアイディアを提案する人と、地域内で実行に移す適切な人(指導者)および組織がなければ活動は困難であることがわかった。下鴨地域では、引き続き子供写真教室と糺の森自然観察会を実施、地元との協働の方法についてのノウハウを蓄積した。(3)住民との協働による研究成果の保存について、賀茂文化研究会の会誌「賀茂文化」第7号を発行した。
モアレトポグラフィ-を用いた矯正治療前後の顔面形態変化と口唇圧の関係について

矯正治療による歯の移動が、顔面形態とくに口唇部形態にどのような影響を与えるか、また歯の移動によってもたらされた口腔環境変化とくに口唇圧変化が歯の植立状態ととバのような関連性をもつかを調べるためモアレトポグラフィによる顔面三次元計測、セファログラム分析および圧力センサ-による口唇圧測定を行い検討した。その結果以下の成果を得ることができた。1、モアレ法による立体解析システムについて従来顔面形態に用いたられて来ている装置に、顔面全体を計測するためモアレ写真規格撮影装置を作成し、頭部固定を良好にするよう改良した結果、左右30゚斜位方向モアレ写真の合成精度を計測上問題にならない程度低くすることができ、それにより立体解析システムが完成した。2、口唇圧測定装置について超小型圧力変換器として、共和電業社製PSLー1 KAを用い、温度、耐水性試験を行い、また実荷重較正試験を行ったところ良好であった。同装置を使った口唇測定は、種々の試験を行ったが、最終的にはプレ-トタイプが最も再現性・安定性にすぐれていた。3、下顔面軟組織の挙動量と口唇圧変化についてモアレ写真より軟組織の変動量を検索し、中切歯および犬歯に加わる口唇圧の変化について、挙動量との関連性を調べた。その結果、軟組織運動量が大きい下顎部の圧力変化は大きいが、あまり変動しない上顎部の圧力変化は小さかった。また運動量と圧力変化に相関関係が一部にみられた。ま矯正治療(前歯反対咬合、外科矯正治療)前後の変化について口唇圧は硬組織(歯および顎)の後退により減少し、前進により増加する傾向が示唆されたが、個体差や測定上の問題が残されている。矯正治療による歯の移動が、顔面形態とくに口唇部形態にどのように影響を与えたか、またこの形態的変化が及ぼす口腔諸筋の歯に対する影響について、モアレトポグラフィによる三次元解析と圧力センサーによる口唇圧測定により検索することを目的とする。本年度の研究実施計画と実績は次のとおりである。1.高感度圧力センサーによる口唇圧測定に関する基礎的研究(1)高感度圧力センサーの校正直線および温度差補正式の完成;生体外での計測では校正直線で十分であるが、圧力センサーの特徴上温度に対して敏感に反応するため、また測定部が口腔ということで開口時と閉口時の温度の変化に対応したデータを得るため、温度差補正式(補正値)を得た。(2)口唇圧測定装置の作成;当初オムニパックに圧力センサーをうめこむ方式で試みたが、加工性が悪いためオルソドンティックレンジを使うことにした。リード線の誘導を正しく行わないと圧力センサーの浮き上りを生じるため、リード線の誘導装置を考案した。(3)被験者としてのAngle ClassIanterior cross bite症例の選択;被蓋の改善により顔面形態に変化を生じた。しかし、被蓄改善にかかる治療時間が、その不正の度合により異なり、したがって改善後の口唇材能の順応性が異なるため、治療期間によるグループ分けが必要となってくる。2.モアレトポグラフィによる口唇部の形態学的解析被検者の下顔面部のモアレ写真を撮影し、被蓄改善前後の比較を行った。この際、変化量検索の基準は鼻部となるため、成長期の被験者ということを考えると、可及的にすみやかに被蓄が改善したもののみを資料とする必要性がある。3.セファログラムによる分析;従来当大学で使用している項目とする。矯正治療による歯の移動が、顔面形態とくに口唇部形態にどのように影響を与えたか、またこの形態的変化が及ぼす口腔諸筋の歯に対する影響について、モアレトポグラフィによる三次元解析と圧力センサ-による口唇圧測定により検索することを目的として研究を行った。

本年度の実績は次のとおりである。1.高感度圧力センサ-による口唇圧測定について昭和63年度において、圧力センサ-の諸性質および測定装置の完成により、臨床デ-タの収集を行った。(1)圧力測定法について;安静時の口唇圧力は、装置装着に伴う口腔環境変化に対する順応時間に個人差がみられ、装置装着30分後に測定を行った。あらかじめ顔面動作を規定し、下記の運動を反復練習させた後、測定を行った。(2)運動時および安静時の唇圧の測定;規定運動は、(1)口唇が軽く触れ、上下歯列は咬合していない状態(安静状態)、(2)咬みしめ(左右臼歯部での強い咬みしめ)、(3)口角牽引(咬合した状態で口角を後方に引く)(4)口唇突出(上下口唇を前方へ突出させる)、(5)開口(5mmのbite blockを第一大臼歯で咬合させる)(3)口唇圧デ-タ処理;口圧値は各被検者間での絶対値比較は不可能と考えられたため、絶対評価のため5つの運動を行い収集した。また測定部を上下中切歯部の他に犬歯部を増設し、口唇とくに口角部の変化に対応させた。2.モアレトポグラフィにおける形態解析上記の5つの運動における、被検者のモアレ写真を撮影し、口唇部形態の動的変化に対応した口唇圧変化の比較を行った。これにより、口唇部軟組織の移動量と口唇圧との間に比例的関係が存在すると考えられた。矯正治療による歯の移動が、顔面形態とくに口唇部形態にどのように影響を与えたか、またこの形態的変化が及ぼす口腔諸筋の歯に対する影響について、モアレトポグラフィによる三次元解析と圧力センサ-による口唇圧測定により検索することを目的として研究を行った。1.前歯部反対咬合の被蓋改善前後における変化について前歯部反対咬合者のうち、異常習癖がなく顎関節に異常の既往がない者16名(男子7名、女子9名)を被験者とした。1)口唇部および顎顔面部の変化について矯正治療前後において、FHto1,1to1およびNPto1において1%有意水準で有意差を示した。またSNB、SNP、FHtoNBおよびFacial angleでは減少傾向がみられ、被蓋の改善によりわずかに下顎が後退した。口唇の突出度は、術前においては下顎の歯軸が関与していたが、術後はそれに加えて上顎前歯の唇面および歯軸傾斜が関与しているのがわかった。また、上顎前歯の唇側移動により、軟組織変化は上唇のみならず下唇の突出もみられた。2)口唇圧変化について16名中9名において、上唇部圧力の増加がみられたが7名では逆に減少した。また、下唇部では12名で減少し、4名で増加がみられた。2.外科矯正治療前後の変化について下顎前突を主訴として来院し、下顎骨後退術を施した9名を被験者とした。軟組織変化は、下唇点、軟組織B点および軟組織Pogの後方移動が著明で、硬組織のId、B点、Pogとの相関も比較的大きかった。上唇部の変化は少なく、わずかに後退し、口唇接合点は下降した。口唇圧の変化は安静時において、上唇が増加、下唇は減少傾向を示した。
金属イオンによる接触反応の反応機構の速度論的研究

1生成色素のモル吸光係数の決定MBTHとDMAの酸化カップリング反応で生成する色素は、銅イオンの存在下では一方で分解されてゆくので、正確なモル吸光係数の決定が困難であった。本研究では、種々のMBTH濃度で吸光度の時間変化を追跡し、時間0に外挿することにより590nmのモル吸光係数33000mol^<-1>dm^3cm^<-1>を得た。2触媒非存在下の速度式の決定触媒となる銅イオンの非存在下の速度式をpH7.27.4で求めた。速度式をd[D]/dt=k[MBTH]^a[DMA]^b[H202]^cと置き、MBTH、DMA、過酸化水素の濃度を種々に変え、色素生成速度のそれぞれの依存性より反応次数a,b,cを求めた。その結果a=0.25,b=1,c=1、25°Cにおいてk=3.4×10^<-5>となった。3銅イオン存在下の速度式の決定触媒となる銅イオン1×10^<-6>M存在下の速度式をpH7.27.4で求めた。速度式を2と同様に置き、MBTH、DMA、過酸化水素の濃度を種々に変え、色素生成速度のそれぞれの依存性より反応次数a,b,cを求めた。その結果a=0.15,b=1,c=1、25°Cにおいてk=2.8×10^<-3>となった。
肥満によるアディポサイトカイン系代謝異常が成長期の矯正学的歯の移動に与える影響

肥満小児に対する矯正歯科治療の症例増加に伴い、合併症や治療困難例が報告されている。しかしながら、矯正学的歯の移動に関する知見は極めて乏しい。最近の研究により肥満とアディポサイトカイン系代謝異常の関連が明らかになっており、これらの知見を先進的に口腔領域に応用することが可能である。研究の全体構想は、「肥満が矯正歯科治療に与える影響を解明する」ことであり、具体的な目的は「肥満によるアディポサイトカイン系代謝異常と、成長期ラットの矯正学的歯の移動および肥満回復群の矯正学的歯の移動に与える影響とその臨界期を解明する」ことである。
新規細胞ラベリング法による神経伝達物質コードの解明

神経細胞は神経伝達物質の連絡により情報を伝える。神経回路の機能を理解するためには、神経細胞の接続部位における伝達物質と受容体を同定することが重要である。本研究では、細胞特異的な遺伝子、細胞機能の操作が簡便に行えるショウジョウバエをモデルに、脳構造の高次の構築原理を明らかにするため、神経伝達物質およびその受容体の脳内分布に注目した。CRISPR/Cas9法を用いて標的遺伝子の発現レポーター系統を作成し、各種神経伝達物質の放出及び受容細胞を標識する遺伝学的リソースを構築した。これらの系統を用いて、各種神経細胞種の形態を高解像度で視覚化し、神経伝達物質マップの作成に向けた基礎を築いた。記憶や思考を司る脳機能は、神経回路内における神経伝達物質による細胞間の連絡により発現する。この機能を理解するためには、接続部位における神経伝達物質と受容体を同定することが重要である。本研究ではショウジョウバエ脳において神経回路・脳領域レベルでの構成を俯瞰可能な神経伝達物質の地図を作成する。平成26年度は、神経伝達物質の放出及び受容細胞を標識するトランスジェニックライブラリーの樹立を目指し、下記のような成果を得た。1. CRISPR/Cas9を用いた高効率ノックイン・システムの開発我々が開発した高確率で部位特異的変異体を得るシステムを更に発展させた、新規ノックイン・システムの技術開発を行った。設計が簡便なCRISPR/Cas9ヌクレアーゼを応用し、Cas9切断部位に隣接するDNA領域に相同な配列を持った外来遺伝子ベクターをgRNAと同時注入することで、高効率でのノックインを実現した。2.汎用性の高いノックイン・カセットの開発とライブラリーの作成ゲノム挿入後にトランスジーンの交換が可能なカセットを構築した。また、導入遺伝子を標的遺伝子との融合タンパクとして発現させ、自己切断配列を利用することにより、2つの別個のタンパク質として発現させるノックイン・カセットをデザインした。このカセットを、標的遺伝子の終止コドンの直前にノックインすることで、内在性タンパクの機能を破壊せずに、標的細胞に特異的に導入遺伝子をを発現させることが可能となった。本研究では、ショウジョウバエ脳において神経回路・脳領域レベルでの構成を俯瞰可能な神経伝達物質の地図を作成する。平成27年度は、神経伝達物質の放出及び受容細胞を標識するノックインショウジョウバエ系統を作成した。・トランスジェニックショウジョウバエ系統ライブラリーの作出CRISPR/Cas9を用いた相同組換えにより、神経伝達物質の合成に関わる酵素、トランスポーター、受容体など、特定遺伝子座へGAL4などの遺伝子ノックインを試みた。そして、内在性遺伝子と同じパターンでトランスジーンを発現するショウジョウバエ系統ライブラリーの作成を推し進めた。ノックインの過程で、導入遺伝子の発現が見られないケースや、ノックイン効率が極めて低いケースが確認されたため、各ノックインにおいて組織的なDNA配列の再検討を行った。広範囲にわたって発現制御領域をカバーするBAC等を用いたGAL4系統などを応用するなどして、再検討によりノックイン手法を改良し、網羅的な遺伝学的リソースを作成した。遺伝子座によっては、ノックインの過程で低効率などの諸問題が確認されたことを受けて、各ノックインにおいてDNA配列の再検討を行う必要が生じたため、進捗にやや遅れが生じた。平成28年度は、ショウジョウバエ脳の神経伝達物質マップ作成に向けて、各種神経細胞の画像データを取得した。・各神経伝達物質を放出・受容する細胞の画像データ取得昨年度作成したGAL4系統に、細胞内局在するマーカー遺伝子を発現させることで、脳内における各神経伝達物質を分泌・受容する細胞の分布と投射の組織的特定を試みた。細胞膜や核など、特定の細胞内区画に局在するタンパクを蛍光標識し、共焦点レーザー顕微鏡で標的細胞の微細な繊維などの形態を高解像度で視覚化した。そして、神経細胞の形態学的解析に向けて、各種神経細胞の画像データを取得した。今後はこの画像データをもとに、各神経伝達物質発現細胞がどの脳領域で情報を受け、どの部位に投射し、出力するかのパターンを解析する。さらに、同一伝達物質に対し、複数存在する受容体サブタイプ間の発現の類似性・相違を比較する。予定していた高効率なノックイン技術基盤の確立が順調に進んだ。平成27年度より着手予定であるショウジョウバエ脳の神経伝達物質マップ作成に向けての大きな推進力となった。

昨年度に樹立したトランスジェニックライブラリーを活用し、各神経伝達物質を放出・受容する細胞の画像データ取得を進めることで、ショウジョウバエ脳の神経伝達物質マップの作成を目指す。28年度が最終年度であるため、記入しない。神経行動学昨年度に確立したノックイン技術と系統ライブラリーを活用し、平成27年度は神経伝達物質の放出及び受容細胞を標識するトランスジェニックライブラリーの樹立を目指す。また、標識された細胞の形態学的解析を行う。
無補強組積造壁を有するRC造架構の破壊メカニズムと残存耐震性能に関する実験的研究

本研究は,無補強組積造壁(以下,ブロック造壁)を有する鉄筋コンクリート造建物(以下,RC造建物)を研究対象に,その破壊メカニズムおよび残存耐震性能を明らかにすることを主目的としている。平成23年度には,これらの研究目的を達成するために,ブロック造壁の破壊パターンおよび耐力などに大きな影響を与える梁変形の有無を考慮した1/4スケールの縮小試験体(剛梁型および柔梁型試験体)を設計・製作した。ここでの試験体は,既往の研究結果に基づき研究対象建物の挙動が概ね模擬できるものとした。また,同年度には上記の縮小試験体を用い,面内方向への加力実験を実施中であり,現在までは剛梁型試験体の加力実験を実施し,柔梁型試験体については加力予定である。ここでの加力実験では研究対象建物の耐震性能に最も大きな影響を及ぼすブロック造壁の破壊メカニズムおよび復元力特性を詳細に調べるため,壁体のすべてのコンクリートブロックユニットに3軸方向への歪ゲージを貼り付け,加力の際に壁体に作用する歪度分布を精密に計測している。ここから得られた歪度分布により壁体の対角線上に作用する圧縮ストラット幅を算定し,周囲フレームとそれに内蔵された壁体のそれぞれの負担せん断力について詳細な検討を行っている。さらに,ここでの加力実験では研究対象建物の残存耐震性能を調べるため,架構の部材(柱,梁および壁体)における残留ひび割れを丁寧に計測している。地震発生時,RC造建物に生じるひび割れは建物の損傷状態を示す重要なデータであり,建物が経験した応答および残存耐震性能を考慮する際,貴重な情報を提供するものであるため,計測した部材の残留ひび割れと架構の残存耐震性能との関係について詳細に検討している。以上の加力実験結果に基づき,前述した検討内容について詳細な分析を行い,本研究の対象建物であるブロック造壁を有するRC造建物を対象に,壁体およびこれを含む周囲架構の破壊メカニズムおよび残存耐震性能について取りまとめる予定である。本研究は,無補強組積造壁を有する鉄筋コンクリート造建物(以下,RC造建物)において梁の変形を考慮し,その破壊メカニズムおよび残存耐震性能を明らかにすることを主目的としている。平成22年度には,研究対象建物の実際の破壊メカニズムを再現するため,実建物における挙動が模擬できる縮小試験体の計画について検討を行った。これのため,まず縮小試験体に用いる縮小無補強組積体(以下,縮小ブロック)の製作について検討した。縮小試験体を用いる加力試験に当り,縮小ブロックは架構の耐力および挙動に大きい影響を与えるなど,主要なパラメータである。ところが,製作工場からその使用材料および作製方法を含む作製工程の変更があったことにより,それらの変更が縮小ブロックの構造特性(強度や剛性)にどのような影響を与えるのかを詳細に検討した。その結果から,縮小ブロックの構造特性にほとんど影響しないように使用材料および製作方法を選定し,縮小ブロックを製作することとした。これに加え,梁の変形および壁体の復元力特性が架構の挙動に及ぼす影響について解析的検討を行った。また,研究対象建物における残存耐震性能を調べるため,架構の残留変形と残留ひび割れの関係について検討を行った。地震発生後,RC造建物に生じるひび割れは建物の損傷状態を表する重要なデータであり,建物が経験したおよび残存耐震性能を考慮する際,貴重な情報を提供するものである。そのため,先行した実験で計測した部材の残留ひび割れおよび幾何学的モデルを用い,架構の残留変形と残留ひび割れの関係について調べた結果,柱の残留ひび割れ幅,長さおよび発生位置を考慮することにより架構の残留変形が概ね推定可能であることが分がった。以上の検討結果に基づき,平成23年度には縮小試験体の製作・加力実験を行い,無補強組積造壁を有するRC造建物の破壊メカニズムおよび残存耐震性能について詳細に検討する予定である。

以上の加力実験結果に基づき,前述した検討内容について詳細な分析を行い,本研究の対象建物であるブロック造壁を有するRC造建物を対象に,壁体およびこれを含む周囲架構の破壊メカニズムおよび残存耐震性能について取りまとめる予定である。
リモートセンシングによる農作物の生育・品質推定手法開発に関する研究

本研究では、生育形態の異なる茶・水稲に対して、生育中に分光反射特性を連続的に測定することで、近接リモートセンシング手法による生育・品質推定手法を開発することを目的とした実験を行った。本年度は、研究初年度に提案した指標(ND_<ij>=(Ri-Rj)/(Ri-Ri),ここで、Ri,Rjはi,jのときの分光反射特性。茶の生育・品質に対してはND_<770,660>とND_<710,520>、水稲の等級推定には、ND_<770,660>)を実際の圃場に適用するため、茶、水稲ともに10程度の圃場を抽出し、1週間に一回間隔で実験を行った。茶では、品質推定指標(ND_<710,520>)を画像に適用することで、摘採適期の品質面からの推定が可能となった。水稲の場合、圃場毎に取得した分光画像の輝度値解析から、一等米圃場と二等米圃場の輝度値の買い基調苦戦を作成し、一等米の回帰式に対するRMSEは、等級が高い程小さかった。つまり圃場内の輝度値の分布が均一である方が等級が高くなることを示している。この手法は、生産者へ還元することで、簡易な生育・品質推定を可能にすると考えられる。同時に環境条件(気象条件、肥培管理条件等)を検討した結果、茶の場合では、葉内窒素含有量を介しすることで、分光画像の輝度値と、施肥量との間の関連性を見出した。水稲の場合、生育期間中の土中温度は、分光画像の輝度値と同様、圃場内でばらつきが大きい程等級に影響することが見出された。水稲に関しては、初年度と傾向の異なる圃場があったが、先に示した画像による生育・品質推定手法に、環境条件を加えることで、効率的な栽培管理実現につながるものと考えられる。本研究では、生育形態の異なる茶・水稲に対して、生育中に分光反射特性を連続的に測定することで、近接リモートセンシング手法による生育・品質推定が可能であるかについて検討を行った。各農作物の生育調査結果と分光反射特性測定結果から各農作物を非破壊で推定するためのND_<ij>指標を提案した。茶の新芽の生育量と葉内窒素含有率を770nmと660nmの波長を用いたND_<770,660>指標で推定可能であることが示された。また新芽の品質をAF値とした場合、AF値の変動は、ND_<710,520>指標で推定可能であることが示された。特にND_<710,520>指標値は、摘採期付近で一度値が下がり、摘採期を過ぎると値が上昇する傾向にあることが確かめられた。ND_<770,660>画像、ND<710,520>画像の最頻値(ND_<ij>MAX)とも、分光反射特性を用いて導出した指標と同様の変動を示した。品質面においては、ND_<710,520>MAXと同時に、ND_<710,520>指標の輝度値の尖度を検討することで、圃場内の最適摘採日の決定に有効な指針となる可能性を示した。水稲においては、一等級圃場のND_<770,660>画像のND_<770660>MAXは、DOY:240(出穂期)まで上昇し、その後値が下がる結果となった。圃場内のND_<770,660>値の分布をRMSEと尖度によって検討したところ、一等級圃場に対して、二等級圃場は、ばらつきが大きい結果となった。このことから、ND_<770,660>MAXと圃場のRMSEを用いることで、出穂期からの等級推定が可能であることが示された。これらの研究成果は、従来まで破壊的に行われてきた、生育・品質推定を非破壊的に可能にするため、実農業にとって非常に有効な手法である。また、画像を用いることで、圃場間の比較が簡易に可能になり、地域の農業生産体系に寄与すると考えられる。

つまり圃場内の輝度値の分布が均一である方が等級が高くなることを示している。この手法は、生産者へ還元することで、簡易な生育・品質推定を可能にすると考えられる。同時に環境条件(気象条件、肥培管理条件等)を検討した結果、茶の場合では、葉内窒素含有量を介しすることで、分光画像の輝度値と、施肥量との間の関連性を見出した。水稲の場合、生育期間中の土中温度は、分光画像の輝度値と同様、圃場内でばらつきが大きい程等級に影響することが見出された。水稲に関しては、初年度と傾向の異なる圃場があったが、先に示した画像による生育・品質推定手法に、環境条件を加えることで、効率的な栽培管理実現につながるものと考えられる。
集落土地利用計画の合理的策定のための土地分級システムの研究

集落レベルの土地利用計画策定のツールに用いられることを念頭に、筆地を評価単位とし、農地の性格を中核農家の経済効率性を重視した産業農地と飯米農地などを念頭においた非産業農地との2種類に分け、加えて地域の生態系やアメニティ機能を保存すべき生態系・アメニティ用地と、一般的な施設用地の計4地目(分級項目)を同一軸上で評価する4地目型筆地分級システムを開発した。まず、各地目の分級要因選定は、関連する全要因から要因選定にかかわる諸問題点を段階的に検討する4段階の手続きによって必要十分な要因セットが選定された。これをデータに4地目ごとの適性を分級し、その特性を考察した。次に、各地目ごとの分級結果を総合化する筆地利用適性判別論理を構築し、その評価係数決定計算と評価値推定と分級値計算過程および結果のCRT上への表示までの一連のプログラムを開発し、その妥当性を検証した。そして、土地利用計画に際して分類面積を計画目標地目面積に照合させるシステムを構築し、その可能性を事例的に検証し、筆地分級システムの中で筆地評価値にウェイトを付け、照合する方法を取り込むことによって、その計画目標地目面積に収束させられることを明らかにした。最後に、計画目標地目面積に収束された筆地利用適性図は土地利用計画図の下地に他ならないのでこれをハード的に実現する圃場整備計画図を策定し、関係農家の意向をアンケート調査で検討し、大区画圃場での大規模営農の展開についての意見が現状では賛否まちまちなことが問題で、農家のが高齢化等でリタイアした後を見据えた地域農地資源管理の在り方についての合意形成を適切に導くことがこの圃場整備、ひいては策定された土地利用計画の実現のために不可欠なことを明らかにした。本研究は、新たに概念構築した4地目型土地分級システムを、集落土地利用計画策定の場に実地適用することで、システム概念の妥当性を検証し、分級要因セット構成とその相互関係等のシステム構造を完成させ、システム中のパラメータ類を妥当な値に定めることを目的とするものであり、圃場整備が予定されている平石西部地区(栃木県)を対象地区として、栃木県農村整備課と地区住民の協力のもとに、その2,046筆の全筆地について、4地目の分級要因毎の筆地評価を行い、評価データをコンピュータファイル化した。このファイル化作業に際しては、新たに対象地区での一次データの入力用にノート型パソコンを導入して作業を効率化したが入力に多大の労力を要して手間取った。並行して、すでに概念構築を済ませた4地目型土地分級システムのうち、データハンドリングと数量化理論第II類を用しての定性的データの定量化および適性土地利用判別アルゴリズムの各部分についてのQUICK BASIC言語による処理ソフトウェアを開発した。次に、作成したソフトウェアにより、得られたデータを処理し、その出力結果をもとにデータの構造とソフトウェアの構造の双方の問題点の検討に入ったが、この過程はトライ・アンド・エラー方法に依らざるをえず、これに時間がかかって平成7年度中にはシステムを完成の域に達するまでには至らなかった。一方、対象地区として、当初は平石西部地区のみを予定していたが、4地目のうちの産業農地空間の分級基準の設定が明確なことが研究途上で分かった田所地区(塩谷町)を追加して、この地区での一次データの収集を進めた。集落レベルの土地利用計画策定のツールに用いられることを念頭に、筆地を評価単位とし、農地の性格を中核農家の経済効率性を重視した産業農地と飯米農地などを念頭においた非産業農地との2種類に分け、加えて地域の生態系やアメティ機能を保存すべき生態系・アメニティ用地と、一般的な施設用地の計4地目(分級項目)を同一軸上で評価する4地目型筆地分級システムを開発した。