hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
快適で永続的な居住環境創造のための田園空間の再生と利用に関する研究

快適で永続的な居住環境創造のための田園空間の再生と利用に関して、生活域として広域圏、自然環境として持、管理の持続が考察された。田園地域は居住環境としての評価が高い一方で、農業の衰退が顕著となり、その持続が問題となることが考察された。また、自然の衰退と回復を、生物を指標として捉える方法が検討され、貴重種の保全や生物多様性の確保の重要性が考察された。里山は山林利用の長期の衰退によって多くが放置されており、公園的利用などに転換する方法への取り組みや森林の快適さに関して検討された。山岳地域では自然環境が維持されているが、利用が集中する場所で脆弱な自然環境が破壊され、その再生、保全の方法、利用のあり方が検討された。次に、居住環境の快適性の面からは、地方小都市の居住域における住民の生活環境と休養利用の場所が田園空間によって形成された緑地環境であることを取り上げた。居住環境としての緑地環境の効果、周辺の森林利用、自然環境と森林の休養利用における環境の快適性の条件が、利用の側面、利用の場における感覚と知覚の側面、環境の総合的認知としての風景知覚の側面から見出されることが考察された。さらに、自然環境の効果と田園空間の持続による自然環境の再生と利用の関連を明らかにすることを研究目的とした。自然環境における生物環境と生態系、田園空間の整備による再生と環境条件、都市及び農村住民の戸外生活環境と快適性評価について事例研究を行った。以上の研究により、田園空間の再生と利用に関して、田園空間によって自然環境がいかに条件づけられるか、自然環境と田園空間をいかに快適性評価するかの関連性や、課題の検討を進め、基礎的な部分を明らかにした。快適で永続的な居住環境創造のための田園空間の再生と利用に関して、本年度は居住環境の生活域として広域生活圏を、自然環境として山地域に囲まれた流域圏という永続的な居住環境の単位に想定した。この流域・広域生活圏では都市地域と農村地域と自然地域の拡大、縮小の関係として時代的な変動が進行しており、相互に様々な問題が生じている。これらは問題の性質に応じて専門的に究明した上、専門間の検討のもとで農村地域が居住環境を田園空間の快適さに向上させるための総合化を行う必要がある。本年は各地域の諸問題を計画、工学、生態の専門の立場で研究する基礎的段階として展開した。流域・広域生活圏の中心部を構成する都市地域に関して周辺に残存する田園地域の特に森林の緑地・景観効果が捉えられた。また、歴史的な田園要素として、城下町の水路を取り上げ、生活空間としての効果とその維持、管理の持続が考察された。田園地域は都市地域周辺部から山麓まで展開し、居住環境としての評価が高い一方で、農業の衰退が顕著となり、その持続が問題となることが考察された。特に山間地の棚田では農業維持が困難である点で今後の持続に問題があり、所有者の意識と支援体制が検討された。また、自然の衰退と回復を、生物を指標として捉える方法が検討され、また、貴重種の保全や生物多様性の確保が考察された。里山は、田園地域の一部を構成するが、山林利用の長期の衰退によって多くが放置されており、公園的利用などに転換することにより、活性化が図られる必要がある。この転換の方法や森林の快適さに関して基礎的に明らかにすることが取組まれた。山岳地域は流域・広域生活圏の外縁部にあり、自然環境が維持されているが、利用が集中する場所で希弱な自然環境が破壊的な状態となり、その再生、保全の方法が問題となっている。破壊の生物指標、影響、保全・回復の方法が検討され、利用のあり方が問題とされた。快適で永続的な居住環境創造のための田園空間の再生と利用に関して、居住環境の快適性の面からは、地方小都市の居住域における住民の生活環境と休養利用の場所が田園空間によって形成された緑地環境であることを取り上げた。

都市居住環境としての緑地環境の効果、周辺の森林利用、自然環境と森林の休養利用における環境の快適性の条件が、利用の側面、利用の場における感覚と知覚の側面、環境の総合的認知としての風景知覚の側面から見出されることが考察された。居住環境を人工的環境と自然的環境の関係としてとらえ、広域の流域、生活圏に含まれる自然環境、田園農村地域、都市域における住民の休養利用と生活環境の様々な局面を取り上げた。快適な環境が永続的であるかに関して、自然環境の変動や利用による自然環境への破壊的影響、田園空間における農業衰退と地域社会の変貌による農村環境の変貌と森林利用の衰退の影響、地方都市における中心市街空洞化と周辺開発の進展などによる変動が生じている。自然環境への破壊的影響の低減や修復、環境保全による自然環境と生物環境における生態系保全、都市環境の再生と緑地計画、景観計画の展開などによって環境の持続をはかる動向も見出される。環境の変動と持続に関して事例的ないくつかの研究が行なわれた。以上の取り組みを通じて、地域計画論構築の可能性を模索するとともに、生態、育林、森林風致、造園、農村計画、農業工学、流域保全の諸分野を相互に関係づける教育課程を検討した。快適な居住環境の形成における自然環境の効果と田園空間の持続による自然環境の再生と利用の関連を明らかにすることを研究目的とした。地方小都市を中心とする住民の生活環境は、空間的なゆとりと田園空間の恵まれた自然環境によって都市の利便性を補う快適性を有している。地方小都市の展開は計画的な都市形成とは異なる。都市の小規模さにより周辺に広大な田園空間と山岳地域の自然環境が近接していることに特徴がある。しかし、現在、地方の経済的衰退と農業の停滞が居住環境の快適性を希薄にさせていることが考えられる。そこで、地方の経済活性化と関連して、居住環境の快適性を明らかにすることは、長期的な展望による地域計画的整備を考えるにあたって重要な意義がある。流域の自然的な条件に適合し、都市部を中核として形成される広域生活圏を取り上げ、圏域を構成する都市域、農村地域、山岳自然地域に展開する住民の生活及び休養利用と自然環境の関係を明らかにし、農村地域の活性化による田園空間の再生と自然環境の利用、管理を多元的に意義づけるための研究を行った。研究は大きく3分している。自然環境における生物環境と生物生態だが、チョウ類や動物、野生植物や水生植物などの事例研究を行った。都市周辺から農村地域における田園空間の整備による再生と環境条件だが、農村景観やコミュニティについていくつかの事例研究を行った。都市及び農村住民の戸外生活環境と快適性評価だが、小都市の緑地や村の神社などについて事例研究を行った。田園空間によって自然環境がいかに条件づけられるか、自然環境と田園空間をいかに快適性評価するかの関連性の検討を進めた。
高温超伝導体小型アクチュエータに関する研究

Y系高温超伝導体を用いて,超伝導アクチュエータを作製し,特性の解析を行った。(1)オリジナルな手法であるアルギン酸法により作製したYBCOファイバステータと,直径1mmのNd磁石によるロータを組み合わせて,マイスナー反発力駆動による回転型超伝導アクチュエータを作製し,その原理的な動作を確認することができた。(2)上記アクチュエータは,超伝導アクチュエータの動作原理の確認には役立ったが,連続回転させることは容易ではなかった。そこで,回転磁場を用いた磁気力駆動による回転型超伝導アクチュエータの開発を試みた。回転磁場とロータ磁石との間に働く磁気力でロータを駆動することにより,最大回転数1710rpmの連続回転を達成することに成功した。購入備品の高精度レーザ変位計を用いて非接触で測定したロータの軸振れは10μm以下であり,優れた特性を示すことが明らかになった。(3)上記回転型超伝導アクチュエータの研究過程で,超伝導体ステータ上に浮上したフロート磁石に変動磁場を印加すると,安定に往復上下運動することが見いだされた。この特性を生かして,ソレノイド型往復運動超伝導アクチュエータを開発した。このアクチュエータの往復振動数は毎分3000回以上に達することが分かった。また,μmmmオーダの振動ストロークが得られた。このアクチュエータの動作を,バネとダッシュポットによる2次系モデルにより理論解析し,実験と非常によく一致する結果を得た。このように,2年間の研究により,高温超伝導小型アクチュエータの安定かつ高速な連続動作を確認することができた。今後はアクチュエータの加工・冷却・制御のレベルを高め,実用化を目指すことが望まれる。平成3年度は,Y系高温超伝導焼結体ファイバを用いて,アクチュエ-タの試作を行った.(1)オリジナルな高温超伝導粉末作製法であるポリアクリル酸法により作製したY系高温超伝導導粉末を用いて,超伝導アクチュエ-タに適する臨界電流密度を有する断面積0.5mm^2の高温超伝導ファイバを作製することができた。(2)このファイバを用いて駆動用のステ-タを作製し,直径1mmのネオジウム系小型磁石を用いてスライダを作製した.この構成によって高温超伝導小型アクチュエ-タの動作原理の確認を行った.(3)超伝導アクチュエ-タの動作を確実にし,解析を容易にするために,真空中でアクチュエ-タを間接的に冷却するシステムを作製した.購入備品の真空ポンプを冷却容器の排気に用いた.(4)ファイバに流す電流を順に切り換えて,超伝導のマイスナ-反発力を失わせてスライダを移動させるための制御・駆動システムを作製した.(5)購入備品の高精度レ-ザ変位計を用いて,静的に浮上するスライダおよびロ-タの浮上量を非接触で測定するシステムを作製した.(6)研究の過程で,次のような問題点が見いだされた.得られた焼結体ファイバのマイスナ-反発力がファイバにより微妙に異なっていた.本研究が目指すmm以下の高温超伝導アクチュエ-タでは,わずかな特性のばらつきでも,動作に直接に影響する.また,現状の焼結体ファイバは断面積がまだ大きく,マイスナ-状態を破るのにIA近くの電流を必要とする.より細く均一な高温超伝導ファイバが必要である.今後は,粉末焼結ファイバの太さと均一性の改善を目指す.また,申請者の発明したアルギン酸法による高温超伝導ファイバの利用を検討する.Y系高温超伝導体を用いて,超伝導アクチュエータを作製し,特性の解析を行った.

(1)オリジナルな手法であるアルギン酸法により作製したYBCOファイバステータと,直径1mmのNd磁石によるロータを組み合わせて,マイスナー反発力駆動による回転型超伝導アクチュエータを作製し,その原理的な動作を確認することができた.(2)上記アクチュエータは,超伝導アクチュエータの動作原理の確認には役立ったが,連続回転させることは容易ではなかった.そこで,回転磁場を用いた磁気力駆動による回転型超伝導アクチュエータの開発を試みた.回転磁場とロータ磁石との間に働く磁気力でロータを駆動することにより,最大回転数1710rpmの連続回転を達成することに成功した.購入備品の高精度レーザ変位計を用いて非接触で測定したロータの軸振れは10μm以下であり,優れた特性を示すことが明らかになった.(3)上記回転型超伝導アクチュエータの研究過程で,超伝導体ステータ上に浮上したフロート磁石に変動磁場を印加すると,安定に往復上下運動することが見いだされた.この特性を生かして,ソレノイド型往復運動超伝導アクチュエータを開発した.このアクチュエータの往復振動数は毎分3000回以上に達することが分かった.また,μmmmオーダの振動ストロークが得られた.このアクチュエータの動作を,バネとダッシュポットによる2次系モデルにより理論解析し,実験と非常によく一致する結果を得た.このように,2年間の研究により,高温超伝導小型アクチュエータの安定かつ高速な連続動作を確認することができた.今後はアクチュエータの加工・冷却・制御のレベルを高め,実用化を目指すことが望まれる.
ビッグデータ学習による意味的情報検索

(1)情報検索のための語の意味学習方式意味類似する語の検索を実現するため、時代を横断した語のアナロジーを計算する手法(Word2Vec法で生成される意味空間の生成・変換方式)を開発した。3つの時代における語の関係性の推移律を考慮して変換行列を求める手法の開発(IEEE BigComp 2019国際会議論文)、Word2Vec法の文脈学習の「文脈」をアスペクトによって制限して検索する方式の開発(ACM WSDM2019国際会議論文)を行った。形容詞(修飾語)を伴うエンティティ検索を実現するため、修飾語を伴うクエリに対する検索エンティティのランキング法を開発した。さらに、検索ユーザが達成したい実世界での「タスク」という意味情報を考慮した検索を実現するため、同じタスクを達成可能な行動群を代替行動と定義し、代替行動を質問応答コーパスから学習する方法を開発した。(2)検索インタラクションデータ学習による検索要求の意味抽出検索インタラクションデータから、情報収集に慎重な検索ユーザとそうでない検索ユーザを学習するための基礎調査として、ウェブ検索における信頼性の意識の差と実際の検索行動の関係分析に取り組んだ。具体的には、1491名のユーザに対するアンケート調査および検索ログを関連付けて分析し、ウェブ検索に対する意識の差がユーザが閲覧する文書の順位の分布に差があることなどを発見した(ACM CIKM 2018国際会議論文)。(3)空間認知属性による地物エンティティ検索方式ランドマークの周辺で発信されたツイート情報がランドマークを特徴付けるとの仮説に基づき、ランドマークを分散表現化するためのアルゴリズムLocation2Doc法を提案した(SocInfo 2018国際会議論文)。これにより、地域や地物の用途や雰囲気をソーシャルメディアデータから抽出することが可能となった。(1)情報検索のための語の意味学習方式の研究では、語の種類(品詞)に応じた文脈学習法の確立を目指しているが、平成30年度は、名詞、形容詞、動詞句(タスク)の意味学習法について成果を得た。(2)検索インタラクションデータ学習による検索要求の意味抽出の研究では、利用者とシステムの間のインタラクションに着目し、インタラクションデータを分析する事により、信憑性や正確性の高い検索を行いたいという検索ユーザの意図を分析・抽出ができた。(3)空間認知属性による地物エンティティ検索方式の研究では、地物(建物,道路,領域など)のような空間的エンティティの意味が、その地物を含む周辺領域にあるとの仮説に基づいて、空間データの「文脈学習」を行う方式を開発した。(1)情報検索のための語の意味学習方式の研究では、引き続き、語の種類(品詞)に応じた文脈学習法の開発を行うと共に、画像・映像の意味学習(深層学習)を行う方式の研究開発を行っていく。(2)検索インタラクションデータ学習による検索要求の意味抽出では、引き続き、検索利用者とシステムの間のインタラクション履歴データを学習して検索動作の「意味」を発見する研究を継続していく。(3)空間認知属性による地物エンティティ検索方式の研究では、空間データの文脈はその周辺領域であるとのアイデアをさらに強化していく。すなわち、地物の空間的な周辺を文脈と捉えて認知属性の文脈学習を行う方式の開発を続ける。

(3)空間認知属性による地物エンティティ検索方式の研究では、地物(建物,道路,領域など)のような空間的エンティティの意味が、その地物を含む周辺領域にあるとの仮説に基づいて、空間データの「文脈学習」を行う方式を開発した。(1)情報検索のための語の意味学習方式の研究では、引き続き、語の種類(品詞)に応じた文脈学習法の開発を行うと共に、画像・映像の意味学習(深層学習)を行う方式の研究開発を行っていく。(2)検索インタラクションデータ学習による検索要求の意味抽出では、引き続き、検索利用者とシステムの間のインタラクション履歴データを学習して検索動作の「意味」を発見する研究を継続していく。(3)空間認知属性による地物エンティティ検索方式の研究では、空間データの文脈はその周辺領域であるとのアイデアをさらに強化していく。すなわち、地物の空間的な周辺を文脈と捉えて認知属性の文脈学習を行う方式の開発を続ける。
鋼構造物の耐震性能向上を目指した圧延変厚鋼板の活用法に関する研究

本研究では,弾塑性動的応答解析法を用いて圧延変厚鋼板を使用した鋼製橋脚の地震時動的挙動を追跡し,鋼製橋脚の耐震性能向上を目的とした圧延変厚鋼板の利用法について検討を行った.本研究の内容は以下の通りである.まず,局部座屈および初期不整を考慮できる弾塑性動的応答解析法について,汎用構造解析プログラムABAQUSおよびUSSP・Dによる数値計算結果と比較して,その妥当性を検証した.次に,既設橋脚にみられる変断面橋脚を比較対象にして,その厚部と薄部の板厚を等しくするように圧延変厚鋼板を使用した鋼製橋脚の弾塑性動的応答解析を行い,圧延変厚鋼板を用いた鋼製橋脚の動的挙動の追跡を行った.その結果,圧延変厚鋼板を使用すると厚部の橋脚基部から薄部の橋脚上部へとひずみが進展する特性を有し,変断面橋脚と同等の耐震性能を有することが確認された.最後に,圧延変厚鋼板の利用法について検討を行うため,基準となる等断面橋脚に対して,橋脚基部から上部へ板厚を減少させるタイプA,橋脚基部に向かって板厚を増加させるタイプB,その中間をとるタイプCの3タイプの利用法を考え,板厚変化の度合いを示すパラメータである無次元テーパー率を0.5,0.7,1.0と変化させたモデルについて,2種類の入力地震動を与えて数値計算を行った.合理性,耐震性および入力地震動の影響等の面から考察,検討を行った結果,パターンBが圧延変厚鋼板の最適な利用法であることを示した.また,その他のタイプは入力する地震動が厳しいほど,ひずみの進展が進みやすく,橋脚基部における局部座屈は防げるが,等厚部に変形が集中し結果的に橋脚頭頂部の応答変位が増加する結果が得られることから,等厚部における変形の集中を抑制することで,パターンBを上回る圧延変厚鋼板の利用法が期待できることも示した.さらに,無次元テーパー率が大きいほど橋脚の挙動は入力地震動に大きく影響を受けることも確認できた.本研究では,弾塑性動的応答解析法を用いて圧延変厚鋼板を使用した鋼製橋脚の地震時動的挙動を追跡し,鋼製橋脚の耐震性能向上を目的とした圧延変厚鋼板の利用法について検討を行った.本研究の内容は以下の通りである.まず,局部座屈および初期不整を考慮できる弾塑性動的応答解析法について,汎用構造解析プログラムABAQUSおよびUSSP・Dによる数値計算結果と比較して,その妥当性を検証した.次に,既設橋脚にみられる変断面橋脚を比較対象にして,その厚部と薄部の板厚を等しくするように圧延変厚鋼板を使用した鋼製橋脚の弾塑性動的応答解析を行い,圧延変厚鋼板を用いた鋼製橋脚の動的挙動の追跡を行った.その結果,圧延変厚鋼板を使用すると厚部の橋脚基部から薄部の橋脚上部へとひずみが進展する特性を有し,変断面橋脚と同等の耐震性能を有することが確認された.最後に,圧延変厚鋼板の利用法について検討を行うため,基準となる等断面橋脚に対して,橋脚基部から上部へ板厚を減少させるタイプA,橋脚基部に向かって板厚を増加させるタイプB,その中間をとるタイプCの3タイプの利用法を考え,板厚変化の度合いを示すパラメータである無次元テーパー率を0.5,0.7,1.0と変化させたモデルについて,2種類の入力地震動を与えて数値計算を行った.合理性,耐震性および入力地震動の影響等の面から考察,検討を行った結果,パターンBが圧延変厚鋼板の最適な利用法であることを示した.また,その他のタイプは入力する地震動が厳しいほど,ひずみの進展が進みやすく,橋脚基部における局部座屈は防げるが,等厚部に変形が集中し結果的に橋脚頭頂部の応答変位が増加する結果が得られることから,等厚部における変形の集中を抑制することで,パターンBを上回る圧延変厚鋼板の利用法が期待できることも示した.さらに,無次元テーパー率が大きいほど橋脚の挙動は入力地震動に大きく影響を受けることも確認できた.本研究は、鋼製橋脚の耐震性能向上とその断面設計法の開発を目指し、圧延変厚鋼板の活用方法について検討するものである。このため、以下に示す一連の研究を系統的に遂行する。1)圧延変厚鋼板および等厚板の極限強度評価法の統一2)圧延変厚鋼板要素の繰り返し弾塑性挙動の解明3)圧延変厚鋼板の使用を前提とした鋼製橋脚の弾塑性動的応答解析法の開発4)圧延変厚鋼板を使用した鋼製橋脚の弾塑性解析と耐震性能の評価5)圧延変厚鋼板を使用した鋼製橋脚弾塑性動的応答解析と耐震性能の評価6)圧延変厚鋼板を使用した鋼製橋脚の断面設計法試案の提示本年度の研究成果の概要は次の通りである。1.圧延変厚鋼板の使用を前提とした鋼製橋脚の弾塑性動的応答解析法の開発鋼製橋脚モデルの地震時動的応答挙動の数値解析を実行するために必要な解析プログラムを開発した。本解析プログラムは、等厚板を対象として、骨組要素と板要素の結合モデルならびに鋼材の繰り返し構成則を導入した鋼製橋脚の弾塑性解析法を、圧延変厚鋼板へと拡張したものである。

2.圧延変厚鋼板および等厚板の極限強度評価法の統一研究代表者らが既に統計学的手法により明らかにしている、面内荷重を受ける等厚鋼板の極限強度評価法に基づき、圧延変厚鋼板を用いたフランジならびに腹板の極限強度評価法の試案を作成した。3.圧延変厚鋼板要素の繰り返し弾塑性挙動の解明導入した高性能ワークステーションを利用し、繰り返し荷重を受ける圧延変厚鋼板要素の弾塑性有限変位解析を実施し、鋼製橋脚の耐震性能の評価において重要となる、その鋼板の繰り返し弾塑性挙動を明らかにした。今後は、適切な活用法を見いだすパラメトリック解析を実施予定である。本研究は、鋼製橋脚の耐震性能向上とその断面設計法の開発を目指し、圧延変厚鋼板の活用方法について検討するものである。このため、以下に示す一連の研究を系統的に遂行する。1)圧延変厚鋼板および等厚板の極限強度評価法の統一2)圧延変厚鋼板要素の繰り返し弾塑性挙動の解明3)圧延変厚鋼板の使用を前提とした鋼製橋脚の弾塑性動的応答解析法の開発4)圧延変厚鋼板を使用した鋼製橋脚の弾塑性解析と耐震性能の評価5)圧延変厚鋼板を使用した鋼製橋脚弾塑性動的応答解析と耐震性能の評価6)圧延変厚鋼板を使用した鋼製橋脚の断面設計法試案の提示本年度の研究成果の概要は次の通りである。1.圧延変厚鋼板の使用を前提とした鋼製橋脚の弾塑性動的応答解析法の開発地盤が橋脚の振動特性に与える影響を考慮するために、橋梁と地盤の連成相互作用に着目し構築した、骨組要素、板要素、ばね要素からなる結合モデルを使用して地震時動的応答解析を行った結果、地盤の考慮が鋼製橋脚の損傷レベルや変形形状に大きく影響を与えることを明らかにした。3.圧延変厚鋼板を使用した鋼製橋脚弾塑性動的応答解析と耐震性能の評価導入した高性能ワークステーションを利用し、圧延変厚鋼板を用いた鋼製橋脚の弾塑性動的応答解析を実施し、圧延変厚鋼板の導入範囲の違いが橋脚の動的挙動に影響を与えることを確認した。今後は、適切な活用方法を見いだすパラメトリック解析を実施予定である。本研究では,弾塑性動的応答解析法を用いて圧延変厚鋼板を使用した鋼製橋脚の地震時動的挙動を追跡し,鋼製橋脚の耐震性能向上を目的とした圧延変厚鋼板の利用法について検討を行った.本研究の内容は以下の通りである.まず,局部座屈および初期不整を考慮できる弾塑性動的応答解析法について,汎用構造解析プログラムABAQUSおよびUSSP・Dによる数値計算結果と比較して,その妥当性を検証した.次に,既設橋脚にみられる変断面橋脚を比較対象にして,その厚部と薄部の板厚を等しくするように圧延変厚鋼板を使用した鋼製橋脚の弾塑性動的応答解析を行い,圧延変厚鋼板を用いた鋼製橋脚の動的挙動の追跡を行った.その結果,圧延変厚鋼板を使用すると厚部の橋脚基部から薄部の橋脚上部へとひずみが進展する特性を有し,変断面橋脚と同等の耐震性能を有することが確認された.最後に,圧延変厚鋼板の利用法について検討を行うため,基準となる等断面橋脚に対して,橋脚基部から上部へ板厚を減少させるタイプA,橋脚基部に向かって板厚を増加させるタイプB,その中間をとるタイプCの3タイプの利用法を考え,板厚変化の度合いを示すパラメータである無次元テーパー率を0.5,0.7,1.0と変化させたモデルについて,2種類の入力地震動を与えて数値計算を行った.
中高生に向けた雪崩安全教育教材の開発

2017年3月27日に那須岳で発生した表層雪崩によって春山安全講習会に参加した高校生ら8名が亡くなった。このような惨事を繰り返さないためには日本においても雪崩ユース教育が今後必要となる。現状では中高生が雪崩現象をイメージすることがむずかしいという背景を踏まえて,本研究では中高生の雪崩安全教育を行うときの基礎となるような教育プログラムと,その教材を開発することを目指す。研究は大きく分けて,I雪崩の発生機構を説明する演示実験装置の開発と,II雪崩安全教育のプログラムに関する研究によりなる。Iの演示実験装置について,初年度は実験装置の開発と実験方法の確立に主眼を置いた。表層雪崩の発生機構は中等教育で学ぶ「摩擦」では説明できないので,中高生には新しい概念である弱層の理論を導入した。実験を通して摩擦説という一見正しく思える説がなぜ間違っているのかを「摩擦モデル」で,弱層というものはどのような層でどう働くのかを「弱層モデル」を用いてわかりやすく説明できるよう試みた。初年度は開発した雪崩実験装置は北海道教育大学の学部学生に向けて演示し,教材としての検証を行った。弱層モデルの課題として,「弱層」の概念は理解できるものの,実際の弱層がどのようなものかイメージしづらい点が挙げられた。IIの雪崩安全教育のプログラムに関する研究では,ヨーロッパとカナダの若年層向け雪崩教育プログラムの調査研究を行った。以上の研究成果は,国内では日本雪氷学会全国大会,北海道支部研究発表会,国際ではInternational Snow Science Workshop 2018で研究発表するとともに,国内の研究論文や国際会議論文として公表した。また,数多くの雪崩安全講習会において雪崩教育プログラムに携わった。初年度は,I演示実験装置について次の4つを作成し試行した。I-1摩擦モデル(摩擦では説明できないことの表現),I-2弱層モデル(磁石による表現),I-3弱層モデル(蛇腹による表現),I-4弱層モデル(引き出しによる表現)I-1は,今でも報道機関でしばしば見られる「摩擦説」では表層雪崩の発生を“説明できない"ことを生徒にわかりやすく示すためのモデルである。摩擦説では氷化して摩擦係数が小さくなった斜面に,雪がたくさん積もると雪崩が発生するという考え方である。しかしこの説では雪崩の発生は物体(上載積雪)の質量には関係せず,斜度θか静止摩擦係数μが変化したときに発生することとなり表層雪崩の発生機構とは異なる。摩擦モデルでは斜面の氷化を視覚的にわかりやすくするためにアクリル板を採用し,上載積雪と斜面の間の摩擦が小さいと積もることなく滑落する様子をイメージしやすくするために,滑落する角度を測定した。その結果,上載質量を増やしていっても落ちる時の角度は変わらないことがわかり,実際の雪崩とは異なる現象であることが示せた。弱層の破壊で表層雪崩の発生機構を説明する弱層モデル(I-2I-4)が本研究の本流となる。雪の破壊現象を雪でないもので演示することから,モデルの設計では雪崩を忠実に再現することではなく,学習してもらいたいポイントを強調することを主眼とした。また,弱層の特徴として垂直抗力が増してもせん断破壊強度があまり大きくならないことがあるので,これに適した材料の選定を行い,要所に磁石を用いるのが表現に適切であるとの知見を得た。Iの演示実験装置を用い,大学の学部生を対象とした演示を行い,装置の改善点を明らかにした。II雪崩安全教育のプログラムに関する研究では,ヨーロッパの若年層向け雪崩教育プログラムの現地調査を行った。また,文献調査によりカナダにおける雪崩ユース教育の詳細を調べた。2年目以降は初年度に行なった結果を元に,表層雪崩演示用実験装置の改良と,雪崩安全教育のプログラム開発を次の段階に進める。具体的な作業は以下の項目が大きな柱となる。Iの演示実験装置について,初年度の研究で作成した弱層モデルの課題として,「弱層」の概念は理解できるものの,実際の弱層がどのようなものかイメージしづらい点が挙げられた。今後の実験装置では弱層の破壊をより強調し,演示するモデルの検討を行う。教室での演示実験を意図する必要があるので,サイズの大きな実験を心がける。また,上部破断面,下部破断面の表現についても検討を行う。開発した表層雪崩学習実験装置は本学学部生ならびに各種学校現場で試行し,学習効果を検証する。出前授業(中学校,高等学校など),防災教育活動など各種研修会を活用する。IIの雪崩安全教育のプログラムに関する研究では,初年度に行ったヨーロッパ,カナダの雪崩教育プログラムを参考に日本の雪崩ユース教育に向けた,雪崩安全教育プログラムを検討する。中高生の理科の知識で理解できるように学習を組み立てることを心がける。また,出前授業のような演示実験だけでは対象人数に限りがあるので,ネット動画として配信することを目指し,映像配信用のコンテンツを企画する。

表層雪崩の発生機構は中等教育で学ぶ「摩擦」では説明できないので,中高生には新しい概念である弱層の理論を導入した。実験を通して摩擦説という一見正しく思える説がなぜ間違っているのかを「摩擦モデル」で,弱層というものはどのような層でどう働くのかを「弱層モデル」を用いてわかりやすく説明できるよう試みた。初年度は開発した雪崩実験装置は北海道教育大学の学部学生に向けて演示し,教材としての検証を行った。弱層モデルの課題として,「弱層」の概念は理解できるものの,実際の弱層がどのようなものかイメージしづらい点が挙げられた。IIの雪崩安全教育のプログラムに関する研究では,ヨーロッパとカナダの若年層向け雪崩教育プログラムの調査研究を行った。以上の研究成果は,国内では日本雪氷学会全国大会,北海道支部研究発表会,国際ではInternational Snow Science Workshop 2018で研究発表するとともに,国内の研究論文や国際会議論文として公表した。また,数多くの雪崩安全講習会において雪崩教育プログラムに携わった。初年度は,I演示実験装置について次の4つを作成し試行した。I-1摩擦モデル(摩擦では説明できないことの表現),I-2弱層モデル(磁石による表現),I-3弱層モデル(蛇腹による表現),I-4弱層モデル(引き出しによる表現)I-1は,今でも報道機関でしばしば見られる「摩擦説」では表層雪崩の発生を“説明できない"ことを生徒にわかりやすく示すためのモデルである。摩擦説では氷化して摩擦係数が小さくなった斜面に,雪がたくさん積もると雪崩が発生するという考え方である。しかしこの説では雪崩の発生は物体(上載積雪)の質量には関係せず,斜度θか静止摩擦係数μが変化したときに発生することとなり表層雪崩の発生機構とは異なる。摩擦モデルでは斜面の氷化を視覚的にわかりやすくするためにアクリル板を採用し,上載積雪と斜面の間の摩擦が小さいと積もることなく滑落する様子をイメージしやすくするために,滑落する角度を測定した。その結果,上載質量を増やしていっても落ちる時の角度は変わらないことがわかり,実際の雪崩とは異なる現象であることが示せた。弱層の破壊で表層雪崩の発生機構を説明する弱層モデル(I-2I-4)が本研究の本流となる。雪の破壊現象を雪でないもので演示することから,モデルの設計では雪崩を忠実に再現することではなく,学習してもらいたいポイントを強調することを主眼とした。また,弱層の特徴として垂直抗力が増してもせん断破壊強度があまり大きくならないことがあるので,これに適した材料の選定を行い,要所に磁石を用いるのが表現に適切であるとの知見を得た。Iの演示実験装置を用い,大学の学部生を対象とした演示を行い,装置の改善点を明らかにした。II雪崩安全教育のプログラムに関する研究では,ヨーロッパの若年層向け雪崩教育プログラムの現地調査を行った。また,文献調査によりカナダにおける雪崩ユース教育の詳細を調べた。2年目以降は初年度に行なった結果を元に,表層雪崩演示用実験装置の改良と,雪崩安全教育のプログラム開発を次の段階に進める。
RNAi依存性ヘテロクロマチンシステムと核膜による遺伝子発現調節機構

凝集した構造をもち、遺伝子・染色体制御に重要なヘテロクロマチンは、真核細胞で核膜内側に局在するが、その分子機構・生理的意義は不明である。我々は分裂酵母を用いて遺伝子発現を負に制御するRNAi因子が核膜内側にヘテロクロマチン形成場を作ることを示してきた。本研究ではRNAi因子がヘテロクロマチンの核膜局在にも寄与することを発見した。また、核膜タンパク質の機能解析から、核膜蛋白質Lem2がヘテロクロマチン形成・核膜局在で、RNAiとは独立して機能することを見出した。Lem2は生育条件に応じてヘテロクロマチン形成を制御する。これは環境応答におけるエピジェネティック制御を考える上で重要な発見である。1. RNAi依存ヘテロクロマチン形成における核膜でのsiRNA増幅場の解析1核内膜タンパク質Lem2の欠損により、ヘテロクロマチン特異的ヒストン修飾であるヒストンH3Lys9のメチル化(H3K9me)が減少することを見いだした。しかし、H3K9meに結合するヘテロクロマチンタンパク質Swi6のヘテロクロマチン局在には影響がなく、ヘテロクロマチンによる遺伝子発現抑制も維持される。これは他のヘテロクロマチン因子変異ではみられない特異な表現型で、Lem2が果たす意義と分子機構に興味がもたれる。2siRNA増幅は転写と共役するが、その共役にRNAポリメラーゼIIのCTDのSer7のリン酸化が重要である事を見いだし、そのCTDリン酸化特異的にRNAポリメラーゼIIと相互作用する因子の探索をおこない、siRNAを含むRITS複合体がその因子であることを見いだした。RITSはCTDとの相互作用を通して、siRNA合成の基質となるRNAと結合し、そのRNAをクロマチン上にretentionし、それがsiRNA増幅の引き金となるという、全く新規の増幅モデルを提唱した。本研究では当初分裂酵母のRNAi依存性ヘテロクロマチンと核膜の関係について、我々が同定した核膜局在を示すRNAi因子Dsh1を中心に解析をする予定であった。しかし、Dsh1の発現量の低さと可溶化の難しさから、解析が難航している。一方、これと平行して既知の3種の核膜蛋白質(Lem2, Man1, Ima1)に着目して、ヘテロクロマチンとの関連について解析を始めた。その結果Lem2の欠損によりセントロメアヘテロクロマチンにおいてヘテロクロマチンを規定するヒストン修飾のヒストンH3K9のメチル化が大きく減少する事を見いだした。またLem2はセントロメアヘテロクロマチンには局在しないが、そのすぐ近傍のキネトコア形成領域に局在することを発見した。従来、ヘテロクロマチンが核膜直下に局在することが普遍的に見いだされており、分裂酵母でもセントロメアヘテロクロマチンは核膜直下に存在する。興味深いことにLem2破壊株ではセントロメアヘテロクロマチンが核膜から内側に優位に移動することを見いだした。ヘテロクロマチンの核膜局在の意義については不明であったが、この発見はヘテロクロマチン形成に核膜が(あるいは核膜タンパク質が)積極的に関与する可能性を示している。今後RNAiとの関連をふくめLem2の解析を積極的にすすめる計画である。本申請の解析の鍵となるタンパク質であるDsh1が技術的理由から解析が難しく、そのラインでの解析の進展が遅れている。しかし、平行しておこなった核膜タンパク質とヘテロクロマチンの関係の解析から核膜Lem2がヘテロクロマチン形成に関与する事を示す結果が得られた。今後はこのLem2の解析を中心におこなう。本研究計画は以下の2点を目指す物であった。1.RNAi依存ヘテロクロマチンにおける核膜でのsiRNA増幅場の形成機構の解明2.RNAi依存ヘテロクロマチンシステムと核膜の協調よる、ユークロマチンにおける遺伝子発現機構の解明。これらの解析は我々が同定したRNAi依存性ヘテロクロマチンに必須の核膜局在タンパク質Dsh1を中心に解析を展開する予定であったが、Dsh1の発現量に低さと、可溶化の困難さからDsh1の相互作用因子を明確に同定することができず、思うような成果を得ることができなかった。一方、これと平行して既知の分裂酵母核膜タンパク質(Lem2, Man1, Ima1)について、ヘテロクロマチンへの影響をしらべたところ、Lem2欠損株においてヘテロクロマチンに影響を与えることを見出した。そこで、Lem2に関して詳細な解析をおこなったところ、以下の結果を得た。(1)最少培地から栄養培地に生育条件をシフトすると、セントロメアヘテロクロマチンにおいて、ヘテロクロマチンを規定するヒストン修飾のヒストンH3 K9のメチル化(H3K9me)が34倍上昇する。(2) Lem2欠損株ではこの、栄養培地でのH3K9me上昇がおこらない。(2)最小培地で生育する時にはLem2はセントロメアクロマチンに結合していないが、栄養培地において周囲をヘテロクロマチンに囲まれるキネトコア領域に結合する。(3) Lem2はRNAiに依存しないヘテロクロマチンン形成に必要である。これらの結果は、栄養条件の変化により核膜蛋白質Lem2とセントロメアの結合が制御されており、その結果ヘテロクロマチンがダイナミックに変化することを示唆している。これは、核膜タンパク質を介した環境変化に応答したエピジェネティックな制御という、今まで予想されていない制御機構を示唆しており、非常に興味深い。

凝集した構造をもち、遺伝子・染色体制御に重要なヘテロクロマチンは、真核細胞で核膜内側に局在するが、その分子機構・生理的意義は不明である。我々は分裂酵母を用いて遺伝子発現を負に制御するRNAi因子が核膜内側にヘテロクロマチン形成場を作ることを示してきた。本研究ではRNAi因子がヘテロクロマチンの核膜局在にも寄与することを発見した。また、核膜タンパク質の機能解析から、核膜蛋白質Lem2がヘテロクロマチン形成・核膜局在で、RNAiとは独立して機能することを見出した。Lem2は生育条件に応じてヘテロクロマチン形成を制御する。これは環境応答におけるエピジェネティック制御を考える上で重要な発見である。当初計画した核膜局在siRNA増幅因子Dsh1の解析はその量の少なさもあり、進行が遅れているが、Lem2という核膜タンパク質の寄与という新発見があり、その遅れをカバーしていると言える。また、CTDリン酸化によるsiRNA増幅場制御機構の解明は順調に進行しており、近日中に論文として成果を世に出すことができると思われる。また、ヘテロクロマチンの核膜局在を観察するための人的ヘテロクロマチン形成系の確立をこころみているが、使用するRNAi依存ヘテロクロマチンを誘起するためのDNA断片がPCRで増えにくく、大腸菌内で不安定であるなどの、技術的問題が生じ、予定より遅れている。以上を総合して(3)やや遅れているとした。核膜タンパク質Lem2のセントロメアヘテロクロマチンの関係について集中して解析をおこなう。特にRNAi依存性ヘテロクロマチンとの関係を明らかにする。また、Lem2のヘテロクロマチンの機能が、栄養条件のような環境の変化により変化する事を示唆する予備的結果が得られているので、この点について特に集中して解析を進める。27年度が最終年度であるため、記入しない。分子生物学1.成果のでつつあるLem2については、その生理的機能解明とヘテロクロマチン形成にどのように関与するか両面からの解析を展開する。2. CTDリン酸化の機能については、RITS複合体が標的RNAをクロマチン上にretentionするメカニズムの解明に集中する。3.人為的ヘテロクロマチン形成系構築の障害であった技術的問題は克服されたので、この系の確立をおこない、ヘテロクロマチンを核膜に引き寄せる因子の探索をおこなう。
中近世移行期における書院造の研究

わが国の中世から近世にかけての上層住宅は、中世段階で住宅建築の発展の中心であった会所が、近世になると消滅することに代表される不連続性があり、文化史との関連性などにも問題を抱えていた。ところが最近の研究で、中世の会所が近世の広間と御成の際に同じ役割を担っていたことが明らかになり、会所と広間を中心とする上層武家住宅に連続性があることが予想されるようになった。そこで文献史料や絵画史料に加えて安土桃山時代の発掘遺構を総合的に検討し、上層武家住宅の変遷過程と会所や広間、それらと関係ある主殿の相互関係を明らかにして、中世から近世にかけての住宅様式の発展経過を明らかにすることが本研究の目的である。
うつ病の自己認知の神経基盤に関する脳機能画像解析研究

うつ病はネガティブな情動刺激に対する自己関連付けをおこなう特徴を有する。これまでの画像研究の結果から、自己関連づけ処理と内側前頭前野(MPFC)と前帯状回(ACC)の機能の関連が指摘されているが、うつ病を対象としたこれらの機能異常は明らかになっていない。そこでわれわれはいくつかの検討を行い、以下のような知見を得た。ネガティブ刺激の自己関連付けにおいてうつ病患者の内側前頭前野・前帯状回の活動は対象健常者より有意な活動上昇が認められた。さらに、うつ病患者を対象として認知行動療法(CBT)後には、ネガティブ感情語の自己関連付けにおいてCBT後に内側前頭前野、腹側前帯状回の活動が有意に低下することが明らかになった。われわれの研究の結果は、CBTによって自己に対するネガティブな認知に関わる脳機能が変容することによりうつ病の症状が改善することを明らかにした。うつ病患者には自己の認知に関する認知と情動の相互作用に関する前頭前野と前帯状回の機能障害があり、それが自己に対する否定的な認知を生じさせているという仮説を立てた。この仮説を検証するために、本研究では情動価を持つ言語を用いたSRE課題をうつ病患者に実施しfMRIを用いて測定することにより、自己に関する否定的な認知の神経基盤を検討した。Anderson人格目録(1968)の邦訳から、ポジティブ語80語とネガティブ語80語をSRE課題の刺激として選択し、SRE課題で用いる刺激語以外のポジティブ語24語とネガティブ語24語をSRE課題後の再認課題の妨害語として選択した。課題は以下の条件を行った。自己関連付けポジティブ条件、自己関連付けネガティブ条件、他者関連付けポジティブ条件、他者関連付けネガティブ条件、また、関連付け条件(自己・他者)と視覚的・運動的要素を統制したコントロール条件として、意味定義ポジティブ条件、意味定義ネガティブ条件の6条件であった。自己関連付け条件は、それが自分に当てはまっているかを、「はい」もしくは「いいえ」で判断し、ボタン押しによって反応させた。他者関連付け条件は、小泉首相に当てはまっているかを判断させた。意味定義条件では、形容詞が定義するのが難しいかどうかを、判断させた。各条件は教示文呈示(4s)と5試行と4sのブランクを1ブロックとして、それぞれ4ブロックずつ行った。この課題遂行中の脳活動をfMRIで測定した。その結果、内側前頭前野と腹側前帯状回の機能異常がうつ病患者のネガティブな自己関連付けと関連することが明らかになった。予備的な結果ではあるが、うつ病において認知行動療法が自己に対するネガティブな認知と関連した脳領域の機能や脳領域間のネットワークの結合性を変容し、抑うつ的情動処理を抑制したと考えられた。自己関連付け

ポジティブ条件、自己関連付けネガティブ条件、他者関連付けポジティブ条件、他者関連付けネガティブ条件、また、関連付け条件(自己・他者)と視覚的・運動的要素を統制したコントロール条件として、意味定義ポジティブ条件、意味定義ネガティブ条件の6条件であった。自己関連付け条件は、それが自分に当てはまっているかを、「はい」もしくは「いいえ」で判断し、ボタン押しによって反応させた。他者関連付け条件は、小泉首相に当てはまっているかを判断させた。意味定義条件では、形容詞が定義するのが難しいかどうかを、判断させた。各条件は教示文呈示(4s)と5試行と4sのブランクを1ブロックとして、それぞれ4ブロックずつ行った。この課題遂行中の脳活動をfMRIで測定した。その結果、ネガティブ刺激の自己関連付けにおいてうつ病患者の内側前頭前野・前帯状回の活動は対象健常者より有意な活動上昇が認められた。さらに、うつ病患者を対象として認知行動療法(CBT)前後で、SRE課題遂行中の脳活動の変化を測定した。CBTの結果、抑うつ尺度の得点は低下し、脳活動はネガティブ感情語の自己関連付けにおいてCBT後に内側前頭前野、腹側前帯状回の活動が有意に低下することが明らかになった。われわれの研究の結果は、CBTによって自己に対するネガティブな認知に関わる脳機能が変容することによりうつ病の症状が改善することを明らかにした。
光学的物理的特性に基づいた客観的根面齲蝕の診断基準の確立と再石灰化の促進法の開発

高齢者社会で大きな問題となる、歯周疾患で露出した根面に発生する根面齲蝕の診断基準に関しては、硬組織欠損を計測するか脱灰象牙質の軟化程度を数値化する手法が考えられるが、現時点で世界的に規格化された計測方法はなく、これが疫学と研究を妨げている。本研究では、この根面齲蝕を計測する為に、光学的にはレーザーを用いた計測方法を、物理的には超音波を用いた計測法を開発してその評価を行った。製作した非破壊う蝕進行度評価装置の超音波センサは、非常に小型で口腔内でも取り回しが良く、さらに接触子の先端をステンレス製の直径1mmの半球状の形状にしたことにより、超音波振動により歯質表面が削合される問題点を解消した。さらに接触子を、新たに開発した接触圧を一定に保つことができる定圧発生機構を応用したプローブ上に配置することにより、口腔内でも手指を使ってセンサを一定圧で測定部位に作用させることができるようになり、手指を用いる再現性のある測定法が確立した。このセンサは非常に鋭敏であるが、規格化した測定には、標準切片による標準化が必要であることが示されたが、臨床的に考えられる各種状況において、読み取り値の再現性は高いことが確認された。一方、レーザー光を用いた蛍光による根面齲蝕の読み取りは、歯肉縁下歯石の存在と読み取り値が判別不能であることが明らかとなり、進行の度合いの見積においても良好な結果が得られなかった。これらから、超音波を用いた非破壊う蝕進行度評価装置を応用することにより、根面齲蝕の臨床診断が可能となり、さらに、根面齲蝕が急速に増加する高齢者において、歯の喪失の半分を占める根面齲蝕の進行とその対策を提示することが可能になるので、口腔内健康を高く維持する大きな推進力となるであろう。各種実験モデル歯の製作については、人抜去歯を用いて、象牙質中のコラーゲン等の有機質を分解せず、無機成分のみを脱灰の対象とした乳酸ゲル脱灰法において、化学的実験的根面う蝕モデルを製作している。現在、平行して実際の根面う蝕と同等であるかを検討している。さらに、臨床サンプルを用いた実際の根面う蝕歯の収集については、倫理事項に基づいて収集した。今後、臨床的診断における問題点の整理及び、光学的検索を行い、根面う蝕における進行状況の概要を把握、測定装置設計の基礎データとする。各種口腔内組織における物理的特性の詳細については、平成16年度の研究から超音波エナメル質診断装置が開発され、その性能分析から根面の性状検索に有効であることが確認されている。そこで、この装置を再度改良し、臨床的に応用可能な歯科用プローブ様形態にした。また、エナメル質よりも柔らかい象牙質を測定可能なようにプローブ先端をきずを付けない樹脂製に変更した。さらに、超音波センサによる測定後の適正荷重の調整をより簡便にするために、装置自体にロードセルを組み込む新しい装置を開発した。現在、開発した装置のキャリブレーションを行っており、今後製作している実験的根面う蝕モデル・実際の根面う蝕歯を様々な条件で測定することにより、根面う蝕の物理的性状を、光学的診断装置と合わせて検証していく。現在、人及び牛の抜去歯を用いて、実験的根面う蝕を測定することによる、診断基準の設定のための研究を進めている。今後この装置を用いることで、視診と探針による触診のみに頼る診断基準に客観的評価の解決方法を考案する。また、根面う蝕の臨床的診断方法の問題点の整理については、現段階では基礎的なデータが蓄積されつつある。

よって、根面う蝕診断基準の設定に向けての解決方法についての研究にシフトしてゆく。高齢者社会で大きな問題となる、歯周疾患で露出した根面に発生する根面齲蝕に関しては、環境因子の影響やその進行度合いを評価する方法は未だ確立されていない。そこで、超音波を用いた非破壊う蝕進行度評価装置を製作した。製作した超音波診断装置のセンサは、非常に小型で口腔内でも取り回しが良く、さらに接触子の先端をステンレス製の直径1mmの半球状の形状にしたことにより、歯質表面が削合される問題点は解消された。さらに接触子を、今回新たに開発した接触圧を一定に保つことができる定圧発生機構を応用したプローブ上に配置することにより、口腔内でも手指を使ってセンサを一定圧で測定部位に作用させることができるようになり、手指を用いる再現性のある測定法が確立した。しかしながら、このセンサは非常に鋭敏であるが、センサー毎の固有振動数が違っているために、規格化した測定には、標準切片による標準化が必要であることが示された。製作した超音波センサの読み取り値は、固有周波数の変化を測定することにより、温度補正が可能である。さらに接触子の象牙質への接触角も30度傾けたとしても読み取り値には変化が無く、臨床的に考えられる各種状況において、読み取り値の再現性は高いことが確認された。さらに、この超音波測定器をXYテーブルに配置することにより、二次元エリアの象牙質の変化を読み取ることが可能になった。この根面齲蝕の検査法を用いると、根面齲蝕が急速に増加する高齢者において、歯の喪失の半分を占める根面齲蝕の進行とその対策を提示することが可能になり、口腔内健康を高く維持する大きな推進力となるであろう。
可動型パノラマX線撮影装置のデジタル化と新しい個人識別システムの研究

可動型パノラマX線撮影装置(LPX7007・朝日レントゲン工業)を1台購入し、水中死体や腐乱死体や焼死体などの遺体のX線撮影を行った。いずれも感電圧を調節することにより鮮明な画像が得られた。体格のいい成人男子を撮影する時は線量不足になる可能性があるため高感度の増感紙の使用が望まれた。死後硬直のため開口不可能な遺体の撮影もLPX7007では問題なく撮影できた。ただし、肩が上がった状態の遺体撮影の場合、カセッテが肩に接触することがあった。そこで、アームを延長し回転半径を長くとるよう改良した。LPX7007のデジタル化開発に着手した。外形は大幅に変更せず、従来のフィルムカセッテホルダーにOCDセンサーを内蔵したカセッテを装着できるようにした。デジタルX線撮影によりコンピューター・ディスプレイ上に約1分で鮮明な画像が写し出された。拡大・縮小、計測、反転、回転、あるいは濃度・コントラストといった画像処理が簡単にできた。生前通院していた歯科医院と解剖室あるいは災害現場を想定しインターネットで結び、電子メールにてX線画像・歯科カルテ・口腔内写真を送受信することができた。歯科資料を直ちに見ることができ、さらに、生前と死後のX線画像をコンピュータ上でスーパーインポーズすることもできた。以上より、LPX7007のデジタル化およびインターネットを利用した歯科資料の転送により身元不明死体の迅速かつ正確な個人識別が行えることがわかった。可動型パノラマX線撮影装置(LPX7007・朝日レントゲン工業)を1台購入した。神奈川歯科大学付属病院放射線科にてLapix7007の試写を乾燥頭蓋骨、ファントーム及び生体ボランティアを対象に行なった。パノラマ撮影した結果、検屍上または臨床診断上十分な画像が得られた。乾燥頭蓋骨の場合、最低の60KVで撮影しても線量オーバーであったので、鉛フィルターが必要であることがわかった。一方、体格のいい骨の緻密な成人男子の場合、70KVでも若干線量不足に思われた。さらに感度の良い増感紙への変更が必要である。神奈川歯科大学解剖室にて、Lapix7007で水死体と腐乱死体のX線撮影を行った。いずれも鮮明な画像が得られた。デンタル撮影では不可能な死後硬直死体や凍結状態の死体も撮影したが、パノラマ撮影では問題なかった。ただし、肩が上がった状態の遺体撮影、カセッテが肩に接触することがある。位置付けをできるだけ下方に設定できるよう変更する必要がある。頭部の固定がしっかりと容易にできるよう変更する。消毒が容易にできるよう、できるだけビス等が表面に露出しないよう変更する。Lapix7007のデジタル化開発に着手した。外形は大幅に変更しないで、従来のフィルムカセッテホルダーにCCDセンサーを埋入したカセッテを装着できるようにする。CCDセンサーからのケーブルは回転軸に這わせるようにする。設計の段階では、Lapix7007のデジタル化は可能であることがわかった。神奈川歯科大学解剖室や法医解剖を行なっている法医学教室出向き、通常の遺体、腐乱死体、焼死体、死蝋化した死体、ミイラ化した死体、白骨化死体などをLapix7007にてパノラマX線撮影を行ない、撮影条件を決定した。実際に撮影して問題となったのは、焼死体に多く見られる肩が上がったケースで、Lapix7007のカセッテホルダーが肩に接触してしまう点である。そこで、回転半径を半径8cm広げるように改良したところ、成人男性で肩が上がった状態でも接触せず撮影可能であった。管球とフィルムの距離が伸びたため回転速度を遅くし、撮影時間12秒とした。Lapix7007のCCDセンサー方式によるデジタル化の開発を行なった。外形はほとんど変更せず、従来のフィルムカセッテホルダーにCCDセンサーを埋入したカセッテを装着できるようにした。X線撮影後、60秒でコンピューター・ディスプレイ上に画像をえることができた。また従来のアナログ撮影より管電圧をやや少なくすることができた。

現場での作業を著しく短縮でき大規模災害に非常に有効であることがわかった。歯科医院に保存されている生前の歯科カルテやX線フィルムや口腔内写真を解剖室や災害現場に電子メールで転送し、Lapix7007で撮影したX線画像と直接比較照合した。圧縮しても鮮明な画像の送信が可能で、また画像ソフト(Photoshop)にて生前と死後のX線画像をスーパーインポーズすることも可能であった。迅速かつ正確な個人識別が行なえることがわかった。