hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超高磁場MRIを用いた脳脊髄液動態評価による病態診断法の開発

近年、脳脊髄液(CSF)の排出・伝播・吸収に関する新たな概念としてglymphatic systemが提案されているが、詳細はいまだ不明であり、これまで画像診断へは応用されていない。拡散強調像(DWI)は、intravoxel incoherent motion (IVIM)の概念によって、拡散・灌流を同時計測可能であることが知られている。現在、超高磁場ヒト用7TMRIの登場によって、主として拡散・灌流計測に用いられてきたIVIM-DWIによってCSFの流れを明らかにできる可能性がある。本研究では、超高磁場必要7TMRIを用いて、CSFを用いた新たな画像診断法の開発を目指す。
超急冷凝固法による強化アルミニウム合金の作製と構造変化の解析

粉末冶金法による強化アルミニウム合金を開発するために必要な基礎データを得る目的で、回転ロール法により作成したAl-CeおよびAl-Fe-Ce合金の急冷リボンの組織形態および加熱に伴う組織変化について研究した。得られた結果をまとめると以下のようになる。1.Al-Ce合金においては、約【10^6】K/Sの冷却速度で0.5mass%Ceまで固溶限が拡大した。14mass%Ceの組成ではα固溶体中に直径約50nmの球状の第2相が冷却過程で析出した。この球状の化合物は母相と整合で新しい構造の準安定相と考えられる。約【10^5】K/Sの冷却速度では大きさ数百nmの粗大な球状の化合物およびα相セル組織が形成された。この球状およびセル壁の膜状の金属間化合物は、いずれも斜方晶の安定相【Al_4】Ceと同定された。2.Al-4mass%Fe-4mass%Ce合金および完全なα固溶体が得られたAl-1mass%Fe-0.5mass%Ce合金においては、加熱に際して、母相の〈100〉方向に成長する板状のAl-Fe-Ce3元化合物が微細に析出した。この板状の3元化合物の構造は立方晶で、格子定数は0.410nmと推定され、新しい構造の準安定相と考えられる。Al-4mass%Fe-4mass%Ce合金においては、約【10^5】K/Sの冷却速度でセル組織が形成され、セル壁は粒状の化合物で構成されていた。この化合物は正方晶構造の【Al_8】Ce【Fe_4】安定相と同定された。大きなセルではα固溶体中に立方晶のAl-Fe-Ce3元準安定相が急冷凝固後の冷却過程で析出した。3.【10^6】K/Sの冷却速度で急冷凝固したAl-4mass%FeおよびAl-4mass%Fe-4mass%Ce合金を加熱すると、Al-4mass%Fe合金では大きさ約100nmの粗大なθ ́相が析出するのに対して、Ce添加合金では非常に微細なAl-Fe-Ce3元化合物が析出した。すなわち、Al-Fe合金へのCe添加は本合金の耐熱性を高めることが明らかになった。
子宮体癌・卵巣明細胞腺癌における新規分子標的治療法とそのバイオマーカーの探索

我々は子宮体癌と卵巣癌(特に明細胞腺癌)において、癌特有のシグナル伝達経路の異常に着目し、新規分子標的治療薬の有効性とそのバイオマーカーについて新たな知見を得た。1.子宮体癌、卵巣明細胞腺癌において、PI3K経路を阻害する薬剤(PI3K/mTOR同時阻害剤)の有効性を示した。治療効果を予測するうえで、がん遺伝子KRAS変異陰性やがん抑制遺伝子TP53の変異陰性が有用であることを明らかとした。2.子宮体部・卵巣同時発生癌において、ゲノム解析により正確な診断と予後予測が可能であることを解明した。また、子宮体癌においてCyclin D1変異やDNA修復経路異常が重要であることを示した。【目的】子宮体癌および卵巣癌は、腺癌として種々の組織型が存在しており、特に類内膜腺癌の子宮体部、卵巣同時発生癌の頻度が高く、重複癌なのか、一方から他方への転移なのかが、臨床上問題となることが多い。そこで、子宮体部・卵巣同時発生類内膜腺癌を用いて、分子遺伝学的な新たな診断法の探索を行った。【成績】SNPタイピングアレイにおいて、CNAの以上を染色体1番から性染色体Xに至るまで一覧にまとめ、CNAについて詳細に比較検討を行った。子宮体部・卵巣の少なくともいずれか一方に染色体コピー数異常(Copy number alterations: CNA)が認められた。5例中1例においては、子宮体癌に1か所もCNAがないにも関わらず、卵巣癌では3か所のCNAが認められ、重複癌の可能性が強く示唆された。他の4例ではCNAのパターンが合致しており、子宮体癌からの卵巣転移(卵巣癌からの子宮体部転移は肉眼的に否定的)と考えられた。遺伝子変異、およびMSIの検索において、上記のSNPタイピングアレイの診断が妥当であり、臨床病理学的な診断とは5例中1例でしか合致しないことが明らかとなった。【結論】SNPタイピングアレイは、CNAを抽出するうえで高解像度の方法であり、転移か重複癌かの診断において有用であることが明らかとなった。同解析技術は、CNAの部位、個数、がん関連遺伝子の発現異常といった分子生物学的な特徴を明らかにするのみならず、従来の病理学的診断では確定しがたい診断にも応用可能であることが明らかとなった。【目的】卵巣明細胞腺癌は既存の化学療法に抵抗性であり、新規の治療標的・治療法の開発が喫緊の課題である。そこで、卵巣明細胞腺癌において活性化しているシグナル伝達経路としてPI3K/mTORに着目し、同経路阻害剤の抗腫瘍効果とその有効性を予測するバイオマーカーを探索した。【方法】卵巣明細胞腺癌細胞株9株を用い、PI3K/mTOR同時阻害剤DS-7423 (ヒト固形癌で臨床第I相試験進行中)を添加し、その抗腫瘍効果をin vitroおよびin vivoで検討した。卵巣漿液性腺癌株7株と比較検討を行った。【成績】DS-7423は濃度依存的に全細胞株で腫瘍増殖抑制効果を示し、卵巣漿液性腺癌株よりも有意に感受性株が多かった。皮下移植ヌードマウスモデルにおけるin vivo実験を卵巣明細胞腺癌3株で施行したところ、いずれの株においても、DS-7423は濃度依存的に有意に腫瘍増殖を抑制した。また、156nM以上の濃度を添加した際にアポトーシス誘導が確認された。アポトーシス誘導細胞は、TP53変異を有さない株で有意に比率が高く、DS-7423添加により、TP53依存性アポトーシスを制御する遺伝子(TP53AIP1, PUMA)の発現が誘導されることが明らかとなった。さらに、TP53の発現を抑制するとアポトーシス誘導能、および細胞増殖能が抑えられることが確認された。【結論】PI3K/mTOR同時阻害剤は、卵巣明細胞腺癌において新規の分子標的治療として有望であることが示された。また、本経路阻害剤によりTP53依存性に細胞死が誘導されること、およびTP53変異の有無がその有効性を予測するバイオマーカーである可能性が示された。【目的】Rasシグナル伝達経路は様々な癌種で活性化されており、下流にあたるPI3K/mTOR経路とMAPK経路を標的とした阻害剤の臨床試験が進行中である。子宮体癌では、PI3K/mTOR経路を活性化するPTEN, PIK3CA変異に加え、K-Ras変異の頻度も高い。子宮体癌株を用いて、mTOR単独阻害剤とPI3K/mTOR同時阻害剤の抗腫瘍効果の比較を行った。【方法】子宮体癌細胞株13株を、{A群} PTEN, PIK3CAの少なくとも一方の変異陽性、かつK-Ras変異陰性(n=9)、{

B群}K-Ras変異(遺伝子増幅を含む)陽性(n=4)に分類した。mTOR単独阻害剤:RAD001と、PI3K/mTOR同時阻害剤:BEZ235を添加し、IC50値をMTT assayにて比較した。Western Blotting法にてPI3K/mTOR経路の阻害効果を確認し、細胞周期に与える影響をFlowcytometry法にて評価した。in vivoでは、ヌードマウスの皮下移植モデルを作成し、それぞれの薬の連日経口投与を行った。【成績】RAD001では、濃度依存性変化が乏しく、IC50値が高いものが多かったが、BEZ235では、濃度依存的に細胞増殖抑制が顕著に認められた。PI3Kの下流のAKTのリン酸化抑制の有無が濃度依存性と相関していた。MTTアッセイにおいて、RAD001では変異と有効性に相関はみられなかったが、BEZ235ではA群で有意に抗腫瘍効果が高かった。細胞周期G1停止も濃度依存的な誘導がBEZ235で有意に強く誘導されていた。BEZ235のin vivoでの抗腫瘍効果も確認された。【結論】子宮体癌において、PI3K/mTOR同時阻害剤はmTOR単独阻害剤に比べ、より効果的な治療法であることが示唆された。K-Ras発現異常の有無がバイオマーカーとして有用であると考えられる。昨年度までのRas/PI3K経路を標的とした治療効果を予測するバイオマーカー探索に続いて、新たな診断的なバイオマーカーとして染色体コピー数の有用性を示す成果が得られ、子宮体癌・卵巣癌の分子生物学的特徴のさらなる解明に寄与したものと考えられる。H25年度以降においても、これまでの成果をもとに子宮体癌・卵巣癌における新規分子標的治療法とそのバイオマーカーの探索研究を遂行していく予定である。予定通りに研究を遂行できており、研究の成果を英語論文として投稿し採択された(PLos ONE, in press)。また、日本のJournal癌と化学療法誌の特集「分子標的治療薬におけるバイオマーカーの役割」においても研究成果の一端を紹介し、バイオマーカーの可能性についても言及した。昨年度までの研究課題(若手研究B:21791544)「Ras-PI3K経路を標的とした選択的p110阻害剤による抗腫瘍効果の解析」におけるデータをもとに、成果を積み重ねることができたことで、順調に研究を進めることができていると思われる。その一方、論文投稿の過程で、併用療法の効果、抵抗性の克服など、もともとH24年度以降に研究の必要性を挙げていた課題の重要性も明らかとなっており、今後も引き続き研究を遂行していく予定である。今後については、以下の2つのプロジェクトを中心に研究を進めていく予定である。一つは、子宮体癌においてさらなる遺伝子変異の探索とその意義の解明である。Ras/PI3K経路に関連した未知の遺伝子変異の同定を行い、その機能解析を進めていくことを計画している。もう一つは、卵巣癌におけるRas/PI3K経路、およびMAPK経路を標的とした分子標的薬の抗腫瘍効果とそのバイオマーカーの探索である。明細胞腺癌のほか、粘液性腺癌や漿液性腺癌も加え、幅広く卵巣癌に有用な分子標的治療法を見いだすべく、研究を推進していく予定である。子宮体癌株を用いて引き続き、解析を進める。
コア・シェル構造相関を用いた金属ナノ微結晶の形状・サイズ選択的合成

コア・シェル構造相関を用いて金属ナノ微結晶の形状・サイズ選択的合成を試みた。その結果、格子不整合が5%以下のAu@AgやAu@Pdコア・シェル微結晶のみならず格子不整合が10%以上のAu@CuやAu@Niコア・シェル微結晶のエピタキシャル合成に世界に先駆けて成功した。TEM, TEM-EDS解析により、各金属ナノ微結晶のエピタキシャル成長機構を考察した。近年、二元系金属ナノ微粒子は一元系微粒子とは異なる優れた特性を示すことから、その合成法の開発と応用に関する研究が活発に行われている。本研究では二元系金属コア・シェル微結晶の合成に関して、これまで蓄積した様々な研究手法を駆使して、世界に先駆けて(1):コア・シェル構造相関を用いた新規金属ナノ微結晶のサイズ・形状選択的合成、(2):コアにイオン化傾向が高い金属を有するAg@Au微結晶を初めとするコア・シェル微結晶の新規合成法の開発、(3):(1),(2)で合成したコア・シェル微結晶のカーボンナノチューブやグラフェン表面上での配列合成と新規機能材料として応用することで、複合金属ナノ微粒子の合成と応用の分野でプレークスルーを達成することを目的とする。本年度は上記の(1)の研究を特にAuをコアとする金属に対象を絞り研究した。これまで一般に金属コア・シェルナノ微結晶を形状選択的にエピタキシャル合成にするためには、コアとシェル間の格子不整合は5%以内である必要であり、格子不整合がそれ以上大きくなると、コアとシェル間の界面の歪エネルギーが大きくなり、シェル金属のコア金属上へのエピタキシャル成長は困難と考えられてきた。本年度はコア・シェル金属ナノ微結晶のエピタキシャル成長における格子不整合の効果を調べるために、コアとシェル間の格子不整合が114,13.6%と大きなAu@cu,Au@Niナノ微結晶のポリオール法による合成と成長機構の解明に関する研究を実施した。その結果、世界に先駆けて格子不整合が10%を超えるAu@Cu,Au@Niナノ微結晶の場合にも合成条件を最適化すれば金属コア・シェル微結晶の形状選択的エピタキシャル成長は可能なことを見出した。これらの成果は結晶成長分野のトップジャーナルである米国化学会のCryustal Growth & Design誌で発表した。本研究の目的は二元系金属コア・シェル微結晶の合成に関して、これまで蓄積した様々な研究手法を駆使して、世界に先駆けて(1):コア・シェル構造相関を用いた新規金属ナノ微結晶のサイズ・形状選択的合成、(2):コアにイオン化傾向が高い金属を有するAg@Au微結晶を初めとするコア・シェル微結晶の新規合成法の開発、(3):(1),(2)で合成したコア・シェル微結晶のカーボンナノチューブ(CNT)やグラフェン表面上での配列合成と新規機能材料として応用することで、複合金属ナノ微粒子の合成と応用の分野でブレークスルーを達成することである。本年度は上記の(1)の研究ではAu@Pdコアシェルナノ微結晶の形状選択的合成および(3)の研究では単層カーボンナノチューブ(SWCNT)表面でのPd微粒子の合成について研究した。その結果、Au@Pdの合成では世界に先駆けて正八面体、三角プレート状、十面体、二十面体、ロッド状のコア・シェル微結晶の合成に成功し、そのエピタキシャル結晶成長機構について多くの新知見を得た。各微結晶の最適合成条件を検討した結果、シャープなエッジを有する十面体Au@Pd微結晶を室温でもPVP存在下で合成可能なことを見出した。これらの成果は結晶成長分野のトップジャーナルの一つである英国化学会のCrystEngComm誌で発表した。またSWCNT表面への金属微粒子のPd担持に関する研究では、マイクロ波加熱を用いることで粒径が数nmのPdナノ微粒子をスーパーグロースSWCNT上に高密度担持可能なことを見出した。Pd/SWCNTは新規触媒としての応用研究を民間企業と実施中した。本研究は二元系金属コア・シェル微結晶の合成に関して、これまで蓄積した様々な研究手法を駆使して、(1):コア・シェル構造相関を用いた新規金属ナノ微結晶のサイズ・形状選択的合成、(2):コアにイオン化傾向が高い金属を有するAg@Au微結晶を初めとするコア・シェル微結晶の新規合成法の開発、(3):(1),(2)で合成したコア・シェル微結晶のカーボンナノチューブ(CNT)やグラフェン表面上での配列合成と新規機能材料としての応用研究から成る。本年度は上記の(1)の研究ではAu@Ag, Au@Pd, Au@Ag@Cu, Au@Pd@Cuコアシェルナノ微結晶の形状選択的合成、(2)の基礎研究としてガルバニック置換法を用いたAuAg, PdAg合金ナノフレームの合成、(3)の研究では単層カーボンナノチューブ(SWCNT)表面でのPt微粒子の合成について研究した。

その結果、八面体や十面体Au@Ag微結晶,ダンベルやロッド状Au@Pd微結晶、Au@Pd@Cuロッドの合成に世界に先駆けて成功し、そのエピタキシャル結晶成長機構を解明した。例えばAu@Pd@Cuナノ微結晶は一つの島状の核がAu@Pdナノ粒子の長軸上に発生し、それが層状のブロックとして成長し、そのブロックがPd層全体を取り囲むという新エピタキシャル成長機構でAu@Pd@Cuナノ粒子が生成することを見出した。これらの成果は結晶成長分野のトップジャーナルの一つである英国化学会のCrystEngComm誌で発表した。またSWCNT表面への金属微粒子のPt担持に関する研究では、マイクロ波加熱を用いることで粒径が約3 nmのPtナノ微粒子をスーパーグロースCNT(SGCNT)上に高密度担持可能なことを見出した。Pt/SGCNTの新規色素太陽電池触媒としての応用研究を民間企業と共同で実施した。本研究では二元系金属コア・シェル微結晶の合成に関して(1):コア・シェル構造相関を用いた新規金属ナノ微結晶のサイズ・形状選択的合成、(2):コアにイオン化傾向が高い金属を有するAg@Au微結晶を初めとするコア・シェル微結晶の新規合成法の開発、(3):(1),(2)で合成したコア・シェル微結晶のカーボンナノチューブ(CNT)やグラフェン表面上での配列合成と新規機能材料として応用するという三つの研究課題を設定している。このうち(1),(3)についての研究は当初の計画通りに順調に進展しているが、(2)については研究が緒についたばかりでやや遅れている。よって研究全体としての達成度は、おおむね順調に進展している(2)の状態である。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究で実施する二元系金属コア・シェル微結晶の合成に関する三つの課題について(1):コア・シェル構造相関を用いた新規金属ナノ微結晶のサイズ・形状選択的合成について次年度はAg@Pd,Pd@Ag,Au@Cuについて検討する計画である。一部の研究は予備実験を完了した状態である。(2):コアにイオン化傾向が高い金属を有する微結晶の合成についてはAg@AuやAg@Pd微結晶の合成を行う計画で、予備実験を一部完了した状態である。(3):コア・シェル微結晶のカーボンナノチューブ(CNT)やグラフェン表面上での配列合成と新規機能材料としての応用研究に関してはPt/SWCNTのマイクロ波加熱合成を行い、民間企業と新規太陽電池への応用を目指した共同研究を開始している。本研究に関して研究計画の変更あるいは研究を遂行する上での問題点はなく、今後は当初の計画通り研究を推進し、次年度は最終的なとりまとめを実施する計画である。
日本海洋民発展の研究-糸満漁民の社会・経済・民族学的総合研究 本土を中心に

昭和61年度の研究成果をふまえて,糸満糸漁民の活動のあとを本土を中心に追求した.南西諸島(与論,沖永良部,徳之島,喜界島,奄美大島),屋久種子島から甑島天草島,五島列島,壱岐対島さらに隠岐島,若狭湾,佐渡島まで日本海側では,実態調査を行い,太平洋側では,高知沖の島から和歌山三重県さらに伊豆半島房総半島,伊豆諸島(大島新島三宅島)および小笠原諸島にまで実態調査を行った.その結果,糸満糸漁民の出漁形態が,定住と出漁(出稼ぎ)漂泊に分類出来ることが理解され,母村たる糸満市の資料と古老の話し等と符合照合し,確実性をますことが出来た.2年にわたる総合調査によって,糸満糸漁民の活動のあとがほぼ確実にかつ広汎にわたって詳細に判明し,総合研究の威力と如何なく発揮出来たと思う. 62年度は, 61年の調査内容の不充分な点,各専門間の調整が進み下巻刊行のスケジュールもあわせて進行し, 1.経済学, 2.社会学, 3.民族学とそれぞれの調査内容の検討と執筆内容の調整が行われており, 63年度下巻としての刊行の準備もほぼととのった.上巻については, 1年間の調査期間しかなかったが,今回は2年連続の特質が大いに活用され,上巻での反省点がかなり克服され,総合研究学際的研究の特色が生かされたと考える.総合Bを含めて4年間にわたる研究参加者は25名をこえ,個人研究では,不可能な研究集積をえたし,恐らくこの分野の研究ではこれ以上のものは今後不可能であろう.またこの研究が,未開拓分野である日本海洋民に関する関心を喚起した点は極めて大きいと自負する次第である.昭和61年度の研究成果をふまえて,糸満糸漁民の活動のあとを本土を中心に追求した.南西諸島(与論,沖永良部,徳之島,喜界島,奄美大島),屋久種子島から甑島天草島,五島列島,壱岐対島さらに隠岐島,若狭湾,佐渡島まで日本海側では,実態調査を行い,太平洋側では,高知沖の島から和歌山三重県さらに伊豆半島房総半島,伊豆諸島(大島新島三宅島)および小笠原諸島にまで実態調査を行った.その結果,糸満糸漁民の出漁形態が,定住と出漁(出稼ぎ)漂泊に分類出来ることが理解され,母村たる糸満市の資料と古老の話し等と符合照合し,確実性をますことが出来た.2年にわたる総合調査によって,糸満糸漁民の活動のあとがほぼ確実にかつ広汎にわたって詳細に判明し,総合研究の威力と如何なく発揮出来たと思う. 62年度は, 61年の調査内容の不充分な点,各専門間の調整が進み下巻刊行のスケジュールもあわせて進行し, 1.経済学, 2.社会学, 3.民族学とそれぞれの調査内容の検討と執筆内容の調整が行われており, 63年度下巻としての刊行の準備もほぼととのった.上巻については, 1年間の調査期間しかなかったが,今回は2年連続の特質が大いに活用され,上巻での反省点がかなり克服され,総合研究学際的研究の特色が生かされたと考える.総合Bを含めて4年間にわたる研究参加者は25名をこえ,個人研究では,不可能な研究集積をえたし,恐らくこの分野の研究ではこれ以上のものは今後不可能であろう.またこの研究が,未開拓分野である日本海洋民に関する関心を喚起した点は極めて大きいと自負する次第である.2年継続の第1年目で59年度の総合Aの成果は、本年2月日本における海洋民の総合研究上巻-糸満系漁民を中心に-20名による410ページの本として公刊した。61年62年の研究は、その成果にもとづき糸満漁民の沖縄県の活動から県外漁業活動に視点を移したもので、本年度の調査地は、出身地たる糸満はもちろん、陸南諸島,大隅諸島はもちろん、黒潮と対馬暖流にそって五島列島,壱岐対馬,隠岐島,佐渡島,高知県沖の島,千葉和歌山県,伊豆諸島,小笠原諸島に対象をひろげ、それぞれの専問分野から、糸満漁民の活動を定住と漂泊(出稼ぎ)の2形態を中心に共同もしくは個別調査を行い文献の収集と聞取りによる調査を行った。その結果、旧来伝説につつまれた沖縄県所在の資料に記された出漁の様相がかなり鮮明になり、62年継続補充調査により、その活動のあとが科学的に実証しうる見とおしがつき、63年下巻として成果刊行のメドがついたことが何よりも大きい成果であった。本年度分担者が出かけた調査地は、糸満市,那覇市,与論島,沖永良部島,徳之島,奄美大島,喜界島,種子ケ島,屋久島,五島,小値賀島,長崎市,佐世保市,対馬,壱岐,呼子町,隠岐島,佐渡島,高知沖の島,和歌山,千葉県,伊豆大島,小笠原諸島と広汎な活動となり、集大成の可能性が出て来た。またそれによって未知の部分も出て来たので次年度は、以上の出漁地の調査の補充と学際的研究の成果をあげるため研究会と共同調査に重点を置く予定である。
実時間自律分散型マルチエージェント環境における知識発見に関する研究

近年の科学技術の進展に伴い,ロボットは人間の代わりに仕事をする存在として,産業分野のみならず,危険作業,災害救助,医療,家事など様々な場面での活躍が期待されている.この期待に答えるには,ロボットが自ら状況判断(自律制御)をし,他のロボットと協力(協調・分散制御)し,時々刻々と移り変わる環境に適応(実時間制御)することが望ましい.本研究では,これらの要件を満たす,「実時間自律分散型マルチエージェント環境」における有益な知識の発見を目的として,機械発見手法の研究に取り組む.最終年度は,目標とするシステムの理論的基盤の構築を目指して,計算学習理論の立場からシステムの定式化を行い,その定式化されたモデル上での学習・発見の難しさの解析も同時に進めた.特に,これまであまり理論的立場から研究が行われてこなかった「実時間性」という実践的課題について真正面から取り組み,この分野における新たな研究トレンドの開拓を目指した.「実時間性」とは,ある特定の時間内に特定の処理を行うことをいう.本研究では,例数制限付き教示の複雑さを定式化し,3つの概念クラス(単調単項式,空概念を除く単項式,単項式)についての解析を行った.得られた結果は,時間が限られている状況で物事を説明するときに,なるべく説明を簡略化し,場合によっては多少の嘘を交えたほうが相手に趣旨が伝わりやすいという経験則と一致した.自然に定義されたモデル上で,単項式のような自然な概念クラスを教示するときに,人間の自然な振る舞いが現れている点は理論モデルとして美しく,国内外から高い評価を得た.実際,国外では学習理論関連(査読付き)国際会議の最高峰であるCOLT 2009に採択され,国内では電子情報通信学会総合大会COMP学生シンポジウムの招待講演の依頼を受けた.近年の科学技術の進展に伴い,ロボットは人間の代わりに仕事をする存在として,産業分野のみならず,危険作業,災害救助,医療,家事など様々な場面での活躍が期待されている.この期待に答えるには,ロボットが自ら状況判断(自律制御)をし,他のロボットと協力(協調・分散制御)し,時々刻々と移り変わる環境に適応(実時間制御)することが望ましい.本研究では,これらの要件を満たす,「実時間自律分散型マルチエージェント環境」における有益な知識の発見を目的として,機械発見手法の研究に取り組む.初年度は,四足ロボットAIBOによるシュート(ボールを蹴る)動作を題材として,ハードウェアの制御に直結した時系列データからの知識発見に取り組んだ.シュート動作はロボットのすべての関節角度列からなる時系列データとして表されており,数十次元の高次元探索空間を持つ.申請者は,ボールをより遠くに転がすシュート動作を有益な知識と定義づけて,それを効率的に発見するための「間引き」を提案した.間引きは探索木の枝刈りと同様の概念であり,探索中の試行(評価)回数を削減する手法である.まず,性能を評価するために,様々な数学的テスト関数を用いた実験を行い,間引きが一般の問題に対しても適用できることを確かめた.次に,理想的なアプリケーションとして,仮想環境上のロボットを用いた実験を行い,初期動作とは全く異なる優れたシュート動作を発見することができた.さらに,目的関数の近似モデルである代理関数を利用することで,間引きの効果を増幅させる手法を提案し,数学的テスト関数と実際のロボットを用いた実験によりその効果を示した.近年の科学技術の進展に伴い,ロボットは人間の代わりに仕事をする存在として,産業分野のみならず,危険作業,災害救助,医療,家事など様々な場面での活躍が期待されている.この期待に答えるには,ロボットが自ら状況判断(自律制御)をし,他のロボットと協力(協調・分散制御)し,時々刻々と移り変わる環境に適応(実時間制御)することが望ましい.本研究では,これらの要件を満たす,「実時間自律分散型マルチエージェント環境」における有益な知識の発見を目的として,機械発見手法の研究に取り組む.次年度は,分散・強調制御における有益な知識の発見を目指して研究に取り組んだ.まず,2体のエージェント間の協調問題を題材にして,有益な通信規約を発見する手法を提案した.この手法により,エージェントは通信を利用して記憶を保存できることに気づき,記憶領域を持たないエージェントでは不可能であった部分観測問題に対する決定的政策を実現することができた.また,実ロボットを用いた実験を支援する拡張環境に関する研究を行った.天井カメラとプロジェクターを利用することで,四足歩行のようなシミュレーションが難しい部分のみ実環境で制御し,それ以外の部分を仮想環境で制御するシステムを開発した.システムの応用例として,仮想ボールを利用したキーパー戦略の自律学習に取り組んだ.ロボットは,人手を介することなく,仮想環境より優れた戦略を獲得することができた.近年の科学技術の進展に伴い,ロボットは人間の代わりに仕事をする存在として,産業分野のみならず,危険作業,災害救助,医療,家事など様々な場面での活躍が期待されている.この期待に答えるには,ロボットが自ら状況判断(自律制御)をし,他のロボットと協力(協調・分散制御)し,時々刻々と移り変わる環境に適応(実時間制御)することが望ましい.本研究では,これらの要件を満たす,「実時間自律分散型マルチエージェント環境」における有益な知識の発見を目的として,機械発見手法の研究に取り組む.最終年度は,目標とするシステムの理論的基盤の構築を目指して,計算学習理論の立場からシステムの定式化を行い,その定式化されたモデル上での学習・発見の難しさの解析も同時に進めた.

特に,これまであまり理論的立場から研究が行われてこなかった「実時間性」という実践的課題について真正面から取り組み,この分野における新たな研究トレンドの開拓を目指した.「実時間性」とは,ある特定の時間内に特定の処理を行うことをいう.本研究では,例数制限付き教示の複雑さを定式化し,3つの概念クラス(単調単項式,空概念を除く単項式,単項式)についての解析を行った.得られた結果は,時間が限られている状況で物事を説明するときに,なるべく説明を簡略化し,場合によっては多少の嘘を交えたほうが相手に趣旨が伝わりやすいという経験則と一致した.自然に定義されたモデル上で,単項式のような自然な概念クラスを教示するときに,人間の自然な振る舞いが現れている点は理論モデルとして美しく,国内外から高い評価を得た.実際,国外では学習理論関連(査読付き)国際会議の最高峰であるCOLT 2009に採択され,国内では電子情報通信学会総合大会COMP学生シンポジウムの招待講演の依頼を受けた.
注意誘導と内省評価機能に基づく生活共生型ロボットの支援行動獲得実現システムの研究

本年度は,前年度に引き続き生活共生環境においてロボットが支援行動を行うために必要となる機能要素の構成法を明らかにすると同時に,これまでに構築した要素技術を統合し,生活共生環境における長期経験に基づく日常生活支援行動の獲得を行うための枠組みを構成し,ロボットが家庭ごとに異なる支援行動のやり方を,それぞれの環境で得られる長期的な経験から自律的に獲得していくことが可能なロボットシステムを構築した.システムを実ロボットへ搭載し,掃除・片付け・配膳からなる支援タスク実験を通じて提案システムの有効性と課題を検証した.日常生活環境における自律的な支援行動の実現に必要な要素として,ロボットが長期経験を備え,タスクを行うそれぞれの環境において受け入れられる支援行動のやり方を後天的に獲得するために,タスク目的の環境に非依存な抽象的記述法,蓄積された長期経験を利用して各環境に適したタスク記述へと具体化する機能を挙げ,構成法を明らかにした.これまでに明らかにしてきた長期経験に基づく知識獲得機能の各要素を整理し,共生生活環境において得られる経験的知識を,人,物品,場所の各相互作用を表すモデルとしてまとめ,各環境におけるロボットの観測からモデルを構築する手法を示した.またロボットに与える行動記述の抽象性を分類し,従来の目標状態レベルの記述に対して,変数と具体化演算子を用いた環境に非依存な関係式を用いて抽象的にタスクを表す状況レベル記述を導入し,学習されたモデルをもとに各環境に適した具体的タスク記述へと変換する仕組みを構築した.また生活共生環境においてタスク実行中における人からの指示の随時受け付け対応を行う機能の必要性を指摘し,行動記述の階層的分類に基づくタスクの中断・修正・再開機能を統合的に組み込み,人の注意に対応したロボットの振る舞いの修正を行うことが可能なロボットシステムの構成法を明らかにした.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は本研究における重要な目的の1つとなる,ロボットの自律的な高次知識を獲得・構成していく上で必要となるロボットの個々の共生家庭環境における行動・観察経験の蓄積機構の構成法について明らかにするとともに実ロボットにおいて動作するシステムとしての開発・統合を行った.ロボットが自律的に各家庭環境における知識や規則を獲得するためには,実際の環境に人間と共生し環境を長期間にわたって観測しつづけることが必要となるが,そのためにはロボットから得られる膨大なセンサデータから知識獲得に有用な知識を抽出・構造化していく必要がある.本研究では人間の記憶構造のうち長期記憶の1種であるエピソード記憶に着目し,従来では行動計画前に与えられ,固定的であったロボットの記憶構造をエピソード記憶を用いて更新していくロボットシステムを提案した.蓄積されたエピソード記憶からロボットが行動する各環境において局所的に通用する規則・知識などの文脈を自律的に学習・獲得していくための構成法について片付けタスクを例に考察し,蓄積データから得られるセマンティックな情報と関連付けられたセンサデータを深層学習・3次元点群処理に基づく物体位置・クラス推定により生成される確率マップと,ロボットが環境状態に関する知識としてもつセマンティック地図を矛盾なく組み合わせることで,環境における文脈に適応した行動の計画と動作が可能であることを,実ロボットによる実験を通して示した.また個々の研究成果について適宜国際学会等において成果の発表を行った他,研究の発展や応用について独ブレーメン大学との国際連携研究を通して議論した.本年度では、ロボットが従来扱っていた社会一般的に通用する知識に加え、実際に動く個々の環境から得られる知識を獲得するためのエピソード記憶の蓄積をロボットが自律的に実現するためのシステム構成要素を明らかにし、実際にロボットを用いて片付けタスクを環境に適した形で行うことで、その応用例として示し、システムの有効性を評価した。一方で、物体の配置や手順など片付けで使われる知識以外のドメインにおける例を増やしてシステムの有効性についてさらなる検証が必要であり,これに取り組むほか、内省評価や一貫性の維持などについても引き続き要素開発に取り組む予定である.本年度は,前年度に引き続き生活共生環境においてロボットが支援行動を行うために必要となる機能要素の構成法を明らかにすると同時に,これまでに構築した要素技術を統合し,生活共生環境における長期経験に基づく日常生活支援行動の獲得を行うための枠組みを構成し,ロボットが家庭ごとに異なる支援行動のやり方を,それぞれの環境で得られる長期的な経験から自律的に獲得していくことが可能なロボットシステムを構築した.システムを実ロボットへ搭載し,掃除・片付け・配膳からなる支援タスク実験を通じて提案システムの有効性と課題を検証した.日常生活環境における自律的な支援行動の実現に必要な要素として,ロボットが長期経験を備え,タスクを行うそれぞれの環境において受け入れられる支援行動のやり方を後天的に獲得するために,タスク目的の環境に非依存な抽象的記述法,蓄積された長期経験を利用して各環境に適したタスク記述へと具体化する機能を挙げ,構成法を明らかにした.これまでに明らかにしてきた長期経験に基づく知識獲得機能の各要素を整理し,共生生活環境において得られる経験的知識を,人,物品,場所の各相互作用を表すモデルとしてまとめ,各環境におけるロボットの観測からモデルを構築する手法を示した.またロボットに与える行動記述の抽象性を分類し,従来の目標状態レベルの記述に対して,変数と具体化演算子を用いた環境に非依存な関係式を用いて抽象的にタスクを表す状況レベル記述を導入し,学習されたモデルをもとに各環境に適した具体的タスク記述へと変換する仕組みを構築した.また生活共生環境においてタスク実行中における人からの指示の随時受け付け対応を行う機能の必要性を指摘し,行動記述の階層的分類に基づくタスクの中断・修正・再開機能を統合的に組み込み,人の注意に対応したロボットの振る舞いの修正を行うことが可能なロボットシステムの構成法を明らかにした.

本研究ではロボットが家事支援タスクを自律的に行う上で必要となる知識や動作を,実際の家庭環境で長期的に動作しながら蓄積したロボット自身の記憶に照らしながら獲得,管理し,家事支援行動を一般知識のみならずロボットの活躍する各家庭や環境の規範に即して適応しながら計画・実行できる自己内省型知能を備えたロボットシステムの構成法を明らかにすることを目的としている.初年度ではシステムの中核となるロボットの自律的な知識獲得・管理手段として,エピソード記憶に着目し,ロボットの生活環境に関する知識・経験を蓄積し,その記憶から個々の環境に適応した行動計画・実行を行うためのモジュールについて開発と実ロボットを用いた実験を以て検討を行った.エピソード記憶はロボットが行動を計画するために必要なセマンティックな記憶の他に,人間の動作の時系列を観測したデータを利用することで,行動目的を達成するための具体的な動作や行動の達成条件を得ることが可能である.次年度では蓄積したエピソード記憶のうちこのような人間を観測する事によって得られる経験をロボットの扱うことのできる構造的な情報へ抽出し,ロボットの行動計画や動作制御に利用することで,各家庭に適応し,長期行動が可能なロボットシステムの構成について検討・考察していき,研究の全体像についてまとめる予定である.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
天然ターゲティング薬物キャリア血小板を活用した革新的再生治療技術の創生

本研究の目的は、血小板本来のもつ損傷、炎症部位への集積機能を活用して、再生治療を実現する革新的再生治療技術の創生することである。血小板は、物質を取り込むことが知られている。さらに、組織損傷、炎症部位にのみ存在するフィブリンなどの刺激により取り込んだ物質をはき出す性質をもっている。本研究では、再生能力の高い体内に存在する組織幹細胞を炎症部位へ呼びよせる薬物を血小板に取り込ませる。この薬物取り込みを向上させるために、薬物を高分子粒子キャリアに包含する。キャリアに包含することで、より効率よく薬物を血小板に取り込ませる。薬物を取り込んだ血小板を血液中に投与すると血小板は損傷、炎症部位へと自然と集積する(天然ターゲティング)。炎症部位に存在するフィブリンにより、炎症部位で血小板から薬物は放出され、再生能力の高い幹細胞を炎症部位に呼びよせられる。呼び寄せられた細胞によって生体組織の再生修復が実現する。本研究では、これらの一連の過程がうまく動くかどうかを過程に分けて、材料調製、血小板との相互作用、血小板の体内動態、薬物を取り込んだ血小板による治療効果などを評価していく。本研究の目的を達成するためには、血小板への薬物を取り込ませる薬物キャリアの作製、動物からの血小板の単離、薬物キャリアの血小板への取り込みとはき出しの評価、血小板の生物機能の評価、動物を用いた血小板による再生治療効果の評価などが必要である。まず、本年度は血小板に取り込まれる薬物キャリアの調製と選択を行った。ポリ乳酸からなるサイズの異なる粒子を作製した。加えて、粒子をゼラチン、ゼラチン誘導体、およびポリビニルアルコールなどでコーティングした。ウサギあるいはラット血液から血小板を活性化させることなく採取、それに粒子を与えた。その結果、いずれの粒子も血小板に取り込まれた。その中でポリビニルアルコールでコーティングしたポリ乳酸粒子が、血小板の活性化をともなわず、血小板内に取り込まれた。次に、血小板をフィブリンで処理したところ、期待通り取り込まれた粒子は、血小板からはき出されることがわかった。ポリ乳酸粒子に薬物として低分子抗生剤を包含させ、その徐放性を確認するとともに、血小板への取り込みとはき出しを調べた。本研究を遂行するための薬物キャリアの調製と血小板との相互作用を評価する実験系を立ち上げた。一方、SDF-1を含有したポリ乳酸粒子の調製を試みた。その結果、SDF-1の含有を確認できたが、粒子より徐放されたSDF-1の生物活性の低下が問題となっている。前年度に得られた結果を基に、SDF-1を血小板に取り込ませるための薬物導入キャリアとしてゼラチンあるいは正電荷、真電荷、疎水性残基を化学導入したゼラチン誘導体からなるハイドロゲル微粒子を作製する。血小板への取り込みとはき出しに与えるSDF-1の含有率とゼラチンおよびゼラチン導入体微粒子のサイズ、微粒子の分解性などを調べる。はき出されたSDF-1の生物活性をマウス骨髄由来間葉系幹細胞移動能力を調べることにより、評価する。皮膚欠損部を作製したマウスへSDF-1含有ゼラチンおよびゼラチン誘導体微粒子を取り込んだ血小板を静脈内に投与する。投与後の皮膚組織の再生修復について検討する。欠損部での再生修復評価は、再生組織の組織学的観察、再生過程における組織中の細胞外マトリクスなどの生物マーカー定量により行う。加えて、血小板の集積と機能を生物学的および生化学的検査により評価する。さらに、欠損部位におけるSDF-1量およびその幹細胞移動についての生物活性をディファージョンチャンバーを用いたin vitro細胞培養実験より調べる。

ウサギあるいはラット血液から血小板を活性化させることなく採取、それに粒子を与えた。その結果、いずれの粒子も血小板に取り込まれた。その中でポリビニルアルコールでコーティングしたポリ乳酸粒子が、血小板の活性化をともなわず、血小板内に取り込まれた。次に、血小板をフィブリンで処理したところ、期待通り取り込まれた粒子は、血小板からはき出されることがわかった。ポリ乳酸粒子に薬物として低分子抗生剤を包含させ、その徐放性を確認するとともに、血小板への取り込みとはき出しを調べた。本研究を遂行するための薬物キャリアの調製と血小板との相互作用を評価する実験系を立ち上げた。一方、SDF-1を含有したポリ乳酸粒子の調製を試みた。その結果、SDF-1の含有を確認できたが、粒子より徐放されたSDF-1の生物活性の低下が問題となっている。前年度に得られた結果を基に、SDF-1を血小板に取り込ませるための薬物導入キャリアとしてゼラチンあるいは正電荷、真電荷、疎水性残基を化学導入したゼラチン誘導体からなるハイドロゲル微粒子を作製する。血小板への取り込みとはき出しに与えるSDF-1の含有率とゼラチンおよびゼラチン導入体微粒子のサイズ、微粒子の分解性などを調べる。はき出されたSDF-1の生物活性をマウス骨髄由来間葉系幹細胞移動能力を調べることにより、評価する。皮膚欠損部を作製したマウスへSDF-1含有ゼラチンおよびゼラチン誘導体微粒子を取り込んだ血小板を静脈内に投与する。投与後の皮膚組織の再生修復について検討する。欠損部での再生修復評価は、再生組織の組織学的観察、再生過程における組織中の細胞外マトリクスなどの生物マーカー定量により行う。加えて、血小板の集積と機能を生物学的および生化学的検査により評価する。さらに、欠損部位におけるSDF-1量およびその幹細胞移動についての生物活性をディファージョンチャンバーを用いたin vitro細胞培養実験より調べる。
20世紀中葉のニューヨーク近代美術館の活動とその美学的意義

ドロシー・ミラーに関しては「16人のアメリカ人作家展」(1959)「アメリカ人作家展1963年」の2展覧会と1960年代アメリカ美術、美学思想などの連関を解明した。これまでフランク・オハラに関しては多摩美術大学ウェブサイト、並びに研究紀要に「瀧口修造とフランク・オハラ」を発表しているので、本年度は、これまでのミラーの8展覧会(特に1942、46、52,56,59,63展)を総合的な視点から研究して「ドロシー・カニング・ミラーとアメリカ美術の1950年代」という論文に纏めることが出来た。一連の「アメリカ人作家展」は同時代の美術の歴史において、最も重要な美術館の業績であり、画期的な出来事である。とりわけ1950年代に行われた3つの展覧会はそこに出品された作品の質、展示方法の洗練された優雅さや洞察の故に重要なものである。特定の目的を持っていた1942年展を唯一の例外として、全ての展覧会が戦後の時代の最も影響力を持った画家や彫刻家の重要な声明を記録しており、また今日では馴染みの薄い美術家の感動的で美しい作品を収録している。「アメリカ人作家展」の終結は時代の終結と等しい。1960年代は美術館の観客が大いに拡大し、現代美術の画廊も増大、その間、新しい文化形態に対する寛容な態度がアメリカ社会全体に広がった。国際美術の戦いの場ではアメリカは中心的な舞台となった。「アメリカ人作家展」は、ラディカルな抽象を展示することが困難な時代にMOMAが生み出した展覧会であり、それは自己防衛的な機構であった。1963年までには、しかし、ニューヨーク派は我々が国際的な重要性を持った運動の作り手であることを自己認識させてくれた。そのあとでは、MOMAが多様なスタイルで制作する少数の美術家の展覧会を組織することは殆ど意味を持ち得なかった。「アメリカ人作家展」の時代はもう終わっていたのである。本年度はドロシー・ミラーに関しては、Americans 1942、Americans 1943、14 Americans(1946)の3展覧会のカタログと展覧会評の分析、その背景としての1940年代アメリカ美術の情況や美学思想、更には社会状況との連関を探ることを目標とした。上記の3展覧会の内で最も重要なものは、もちろん第二次世界大戦後の1946年に開催された「14人のアメリカ人(画家)」展である。具象画家と抽象画家が混在するこの展覧会に対する賛否は二分されている。伝統的な立場をとる批評家はもちろんアシル・ゴーキー、イサム・ノグチ、ライス・ペレイラ、マーク・トビー、そしてロバート・マザウェルなどの戦後アメリカの抽象表現主義をになうことになる作家たちをドロシーが選択したことに否定的な評価を与えている。しかしその抽象表現主義のチャンピョン、ポロックを擁護するクレメント・グリンバーグがドロシーの展覧会を「みすぼらしい、未熟、真剣さや自立の精神、エネルギーに欠ける」と『ネイション』誌上で酷評しているのは、明らかに誤りであり、ドロシーの戦後アメリカ美術評価の先見性を無視した点で見逃せない。戦後美術批評の巨匠グリンバーグと比べても、ドロシーの先見性が際だつ展覧会といえる。夏期休暇には渡米しニューヨーク近代美術館資料室で1ヶ月ドロシー・ミラー文書とフランク・オハラ文書を引き続き調査した。前者では1966年開催の『新しい日本の絵画・彫刻』展関連資料を、後者では1958年夏のオハラの欧州旅行関連の調査を行った。

4年間に亘る研究なので、研究成果は最終年度の研究を終えた後に総合的な視点から研究成果をまとめるが、今年度に関しては、オハラの欧州旅行について、本学図書館所蔵瀧口修造文庫に関するウェブサイトに、論文「瀧口修造とフランク・オハラ」を発表する(3月末日インターネット上に公開予定)ので、それを研究成果の一部として提出する。本年度はドロシー・ミラーに関しては、15Americans 1952,12Americans 1956,の2展覧会のカタログと展覧会評の分析、その背景としての1950年代アメリカ美術の情況や美学思想、更には社会状況との連関を探ることを目標とした。この2展覧会は後に抽象表現主義と呼ばれる重要な作家を中心的に取り上げたもので、ミラーの学芸員としての慧眼を証するものとなった。その仕上げを行ったのが、同僚のフランク・オハラである。海外での巡回展の担当者であったオハラは、ミラーと協議しながら、1958年から翌年にかけヨーロッパ主要都市で、抽象表現主義の作家を紹介する2つの展覧会、「J・ポロック回顧展」と「アメリカ新絵画展」を組織する。この2つの展覧会を堺として現代美術の中心はパリからニューヨークに移行するのである。このオハラの2展覧会と先述のミラーの2展覧会を関連づけることが本年度の課題であった。日本での研究でその目的はほぼ果たせたと言い得る。夏期休暇には渡米したが、ニューヨーク近代美術館資料室がストライキのため、そこでの調査は不可能となった。そこでニューヨーク・パブリック・ライブラリーを中心に、1950年代のアメリカ文化関連文献の研究を主として行った。また、イエール大学バイネッケ稀覯本図書室で、20世紀アメリカの最大の詩人エズラ・パウンドの資料収集を行うこともできた。4年間に亘る研究なので、研究成果は最終年度の研究を終えた後に総合的な視点から研究成果をまとめる。今年度に関しては、1950年代のニューヨーク近代美術館の活動とアメリカ文化を幅広く研究したが、それを特定の研究成果としてまとめることは避け、さらに幅広い視点の構築を行っていく。本年度は昨年度に引き続き、ドロシー・ミラーの活動とフランク・オハラの活動が交錯する1958年から1959年にかけての欧米での美術の状況を主題的に扱った。とりわけ両者が共同で組織したヨーロッパ巡回展である《新しいアメリカ絵画》展の欧州における反響とその美術史上、美学上の意義の解明に焦点を当てた。この展覧会は抽象表現主義に代表される現代アメリカ作家17人の作品81点で構成されており、1958年4月からバーゼル、ミラノ、マドリッド、ベルリン、アムステルダム、ブリュッセル、パリ、ロンドンと巡回し、1959年3月アメリカに戻り、ニューヨーク近代美術館で最後の展覧会を行った。この展覧会の背景となった欧州におけるアンフォルメルとアメリカにおける抽象表現主義の運動は、美学的に見ても、文化史的に見ても20世紀美術の転換点となる重要な現象であり、この二つの美術潮流の帰趨をつぶさに跡づけることは、本研究に於いても最重要の位置を占める。アンフォルメルはパリを中心として展開した実存的な抽象とも言え、フォートリエ、デュビュッフェ、ヴォルスらの作家に代表されるが、それは、幾何学的抽象とは対照的に不定形の厚塗りのマチェールや画家の描く身振りの筆致に重点を置く抽象であり、戦後アメリカの「抽象表現主義」或いは「アクション・ペインティング」と同時代的に呼応している。
表面改質による高機能型生体材料の実現

本研究では表面改質法の一種であるピーニングを用いて生体材料の高機能化を実現するため,適切なピーニングおよび処理条件の選択が必要となる.本年度は以下二点の研究を行った.1.衝撃力の計測による圧縮残留応力の推定. 2.下限界応力拡大係数範囲に及ぼすショットピーニングの影響.1.衝撃力の計測による圧縮残留応力の推定ピーニングによる疲労強度向上の一因として,ピーニングで導入される圧縮残留応力が考えられるので,材料に導入される圧縮残留応力の分布を推定することは,重要である.ピーニングにより生じたピット形状の観察, PVDFセンサを用いた衝撃力の測定およびX線回折法を用いた残留応力の測定を行い,それらの結果から圧縮残留応力導入深さの推定およびその妥当性を検証した.その結果,最大負荷応力が塑性域の深さすなわち圧縮残留応力の導入深さを推定する指標となることが明らかとなった.2.下限界応力拡大係数範囲に及ぼすピーニングの影響ピーニングによる疲労強度向上機構を明らかにするため,ピーニングによって圧縮残留応力を導入した金属材料の疲労亀裂準展挙動を評価した.本実験では荷重制御型平面曲げ疲労試験機を用い,オーステナイト系ステンレス鋼JIS SUS316Lのショットピーニングを施した試験片と未処理の試験片に対して,それぞれ応力拡大係数漸減試験を行い,下限界応力拡大係数範囲を明らかにした.その結果,表面への圧縮残留応力の導入により下限界応力拡大係数範囲が増大していることが明らかとなった.(抄録なし)本研究では表面改質法の一種であるピーニングを用いて生体材料の高機能化を実現するため,適切なピーニングおよび処理条件の選択が必要となる.ピーニングはショットピーニング,キャビテーションピーニング(CP)およびそれらを組み合わせた複合ピーニングを想定している.特にCPはノズル出口形状,キャビテーション数,噴射圧力などの流体力学的パラメータがその処理能力に大きな影響を与える.よって第1年目度は以下の研究を行った.ノズル出口形状はキャビテーション噴流の特性を大きく変化させるので,ノズル出口形状およびキャビテーション数を変化させて壊食試験を行い,ノズル出口形状によって加工能力が最大となるキャビテーション数が異なることを明らかにした.CPはキャビテーション噴流を用いるため,処理能力は処理対象の形状に依存するので生体材料の一種のインプラントロッドを模した円柱形状の試験片側面に対し,有効なピーニングを目的とし,キャビテーション数を変化させてピーニングを行い,試験片表面に導入された残留応力を測定した.この結果,処理対象の形状に対し圧縮残留応力を導入できるキャビテーション数が存在することを明らかにした.ピーニングにより導入される圧縮残留応力は衝撃力による塑性変形,すなわちピットの生成に起因しているため,種々の衝撃力の評価方法を検討した.この結果,PVDFセンサ,AEセンサ,レーザドップラ振動計および水中マイクロホンを用いて測定したキャビテーション噴流の相対的エネルギーと加工能力の間に高い相関関係にあることを明らかにした.本研究では表面改質法の一種であるピーニングを用いて生体材料の高機能化を実現するため,適切なピーニングおよび処理条件の選択が必要となる.本年度は以下二点の研究を行った.1.衝撃力の計測による圧縮残留応力の推定. 2.下限界応力拡大係数範囲に及ぼすショットピーニングの影響.1.衝撃力の計測による圧縮残留応力の推定ピーニングによる疲労強度向上の一因として,ピーニングで導入される圧縮残留応力が考えられるので,材料に導入される圧縮残留応力の分布を推定することは,重要である.ピーニングにより生じたピット形状の観察, PVDFセンサを用いた衝撃力の測定およびX線回折法を用いた残留応力の測定を行い,それらの結果から圧縮残留応力導入深さの推定およびその妥当性を検証した.その結果,最大負荷応力が塑性域の深さすなわち圧縮残留応力の導入深さを推定する指標となることが明らかとなった.2.下限界応力拡大係数範囲に及ぼすピーニングの影響ピーニングによる疲労強度向上機構を明らかにするため,ピーニングによって圧縮残留応力を導入した金属材料の疲労亀裂準展挙動を評価した.本実験では荷重制御型平面曲げ疲労試験機を用い,オーステナイト系ステンレス鋼JIS SUS316Lのショットピーニングを施した試験片と未処理の試験片に対して,それぞれ応力拡大係数漸減試験を行い,下限界応力拡大係数範囲を明らかにした.その結果,表面への圧縮残留応力の導入により下限界応力拡大係数範囲が増大していることが明らかとなった.生体材料の高機能化を実現する手段の一つであるキャビテーションピーニングを用いて適切に表面改質を行うために,その処理能力に影響を与えるノズル形状の影響を明らかにした.また,表面改質の効果を明らかにする手法として,キャビテーション噴流の加工能力を種々の方法を用いてモニタリングを試みて,壊食試験での加工能力との相関関係を明らかにして各手法の比較検討を行った.以上より,本研究はおおむね順調に進展しているといえる.本年度は表面改質の手法としてキャビテーションピーニングに注目したが,来年度はショットピーニングやそれらを組み合わせた複合ピーニングを用いる.複数のピーニング手法を用いて,材料の残留応力,ビッカース硬さ,押し込み深さ等の測定を行うことで材料特性に与える影響を明らかにする.特に亀裂進展試験において,単一のピーニングでは破断までの疲労回数の増加が飽和する一方で,複数の異なるピーニングを施すことでその回数がさらに増加することを踏まえ,によって表面改質による疲労強度向上のメカニズムを明らかにする.また,異なるひずみ速度を有するピーニングを用いることで,衝撃力の導入による塑性変形の機構を解明する.(抄録なし)