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がんの血行性転移に関わる腫瘍循環細胞の接着を成立させる力学的条件の解明

本研究では,がんの血行性転移に関わる微小循環内の腫瘍循環細胞(CTC)の接着現象を計算モデル化し,大規模パラメトリック計算を行うことで,CTCの接着がどのような力学的条件下で成立するのかを解明する.そのために実験力学に基づく分子・細胞レベルの計算力学モデルを構築し,ボトムアップ的に組織レベルの計算力学モデルを構築する.このモデル構築には最先端の実験力学との融合が不可欠であることから、分子・細胞スケールに関してはマサチューセッツ工科大学(MIT,米)のRoger D. Kamm教授の研究グループと国際共同研究とした.平成26年4月1日から平成27年3月31日の12ヶ月間,Visiting studentとしてMITのRoger D. Kamm教授の研究室にて,本研究の基盤となる接着モデルの構築に従事した.Kamm教授の指導の下,実験力学に基づく分子・細胞レベルの計算モデルを構築し,ボトムアップ的に組織レベルの計算力学モデルの構築に成功した.モデル構築後はこれを用いて,受容体の種類や密度といった分子レベルのパラメータに注目したパラメトリック計算を実施した.毛細血管中における細胞は「Bullet motion」と呼ばれる運動を示し,この運動が接着細胞の速度を効果的に減少させることを明らかにした.このことから,白血球の回転挙動に寄与するとされるPSGL-1とP-selectinのような比較的弱い結合であっても,毛細血管においては安定した接着となることが明らかとなった(revision submitted).これらの結果は,細胞接着のバイオメカニクスに新たな知見を与えるものであり,白血球による免疫応答やCTCの転移を診断する上で重要な基礎的知見となる.一方、CTCの流動に関する研究は1件の査読付英文雑誌論文としてまとめた(Takeishi et al., 2015, Phys. Rev. E).27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、がんの血行性転移に関わる微小循環内の腫瘍循環細胞(CTC)の接着現象を計算モデル化し、大規模パラメトリック計算を行うことでCTCの接着がどのような力学的条件下で成立するのかを解明する。本研究では最先端の実験力学との融合が不可欠であることから、分子・細胞スケールに関してはマサチューセッツ工科大学(米)のRoger D. Kamm教授の研究グループと国際共同研究とした。平成26年4月から平成27年3月までのおよそ12ヶ月間、Kamm教授の指導の下、本研究の基盤となる接着モデルの構築に従事した。実験力学に基づく分子・細胞レベルの計算モデルを構築し、ボトムアップ的に組織レベルの計算モデルの構築に成功した。モデル構築後はこれを用いて受容体の種類や密度といった分子レベルのパラメータに注目したパラメトリック計算を実施した.これにより、ナノスケールの接着タンパクによる接着力とマクロスケールの流体によるせん断力のバランスを理解するための興味深い結果を得ることが出来た。現在、より大規模なパラメトリック計算を実施しており、細胞接着を力学の観点から理解するための新たな知見が得られると期待している。開発した計算力学モデルはがん細胞の接着現象だけでなく、炎症反応時の白血球の内皮細胞への接着や血小板の血栓形成をシミュレーションすることにも応用できると期待している。一方、本研究に先行して取り組んでいた白血球の流動に関する研究は1本の雑誌論文としてまとめることが出来た(Takeishi et al., 2014, Physiological Rep)。先行研究では白血球に限らず、様々な細胞に関する流動を解析しており、それらの研究成果も近日中に雑誌論文として投稿を予定している。本研究では,がんの血行性転移に関わる微小循環内の腫瘍循環細胞(CTC)の接着現象を計算モデル化し,大規模パラメトリック計算を行うことで,CTCの接着がどのような力学的条件下で成立するのかを解明する.そのために実験力学に基づく分子・細胞レベルの計算力学モデルを構築し,ボトムアップ的に組織レベルの計算力学モデルを構築する.このモデル構築には最先端の実験力学との融合が不可欠であることから、分子・細胞スケールに関してはマサチューセッツ工科大学(MIT,米)のRoger D. Kamm教授の研究グループと国際共同研究とした.平成26年4月1日から平成27年3月31日の12ヶ月間,Visiting studentとしてMITのRoger D. Kamm教授の研究室にて,本研究の基盤となる接着モデルの構築に従事した.Kamm教授の指導の下,実験力学に基づく分子・細胞レベルの計算モデルを構築し,ボトムアップ的に組織レベルの計算力学モデルの構築に成功した.モデル構築後はこれを用いて,受容体の種類や密度といった分子レベルのパラメータに注目したパラメトリック計算を実施した.毛細血管中における細胞は「Bullet motion」と呼ばれる運動を示し,この運動が接着細胞の速度を効果的に減少させることを明らかにした.このことから,白血球の回転挙動に寄与するとされるPSGL-1とP-selectinのような比較的弱い結合であっても,毛細血管においては安定した接着となることが明らかとなった(revision submitted).これらの結果は,細胞接着のバイオメカニクスに新たな知見を与えるものであり,白血球による免疫応答やCTCの転移を診断する上で重要な基礎的知見となる.一方、CTCの流動に関する研究は1件の査読付英文雑誌論文としてまとめた(Takeishi et al., 2015, Phys. Rev. E).平成26年4月よりマサチューセッツ工科大学(米)のRoger D Kamm教授の研究室にておよそ12ヶ月間、研究の基盤となるがん細胞の接着モデルの構築とそれを用いた大規模パラメトリック計算・解析に従事した。

滞在期間の初期に渡米の最大の目的である計算力学モデル開発に成功した。その後、開発したモデルを用いてナノスケールの接着タンパクによる接着力とマクロスケールの流体によるせん断力のバランスを定量化し、がん細胞の接着を力学的観点から理解するための重要なデータを得ることに成功した。さらに、申請テーマの研究の実施に並列して、先行研究である白血球の流動に関する論文を投稿し受理された(Taakeishi et al., 2014, Physiological Rep)。先行研究では白血球に限らず、様々な細胞に関する流動を解析しており、それらの研究成果も近日中に雑誌論文として投稿を予定している。渡米の目標を完遂させた点と、投稿論文の受理という点で当初の研究計画以上の進展を上げたと評価している。27年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの研究では単一のがん細胞の接着に注目していたが、今後は実際の微小循環系を想定し、赤血球が懸濁した流路内での接着シミュレーションを予定している。この研究では、これまでの単一細胞の接着シミュレーションで得られた知見を基に、流路形状もパラメータに加えた大規模パラメトリック計算を実施する。本研究室では既に微小流路を用いた実験により、乳がん細胞の分岐部と合流部における接着の違いについて実験結果を有しているため、実験を模擬した計算を行うことでがん細胞が特異的に接着する血管領域は存在するか否かを明らかにする。また、あるとすればそれはどのようなメカニズムによるものかを明らかにする。これまでのがん細胞の接着に関する研究は主にナノスケールの接着タンパクの働きについて注目してきたが、複雑流路内での赤血球とがん細胞の多体計算を実施することにより、がん細胞の接着に関するマクロスケールな細胞流動の影響を定量化できるのではないかと期待している。
グラフ表現による構造化データの可視化

本研究では,複雑な構造や分布を持つデータを適切に解釈する一つの方法を提案した.提案した手法は,データの局所的な部分集合をグラフの一つの頂点として表し,データの部分集合間の関係を辺で表現する.実際のデータに対して本提案手法を適用した結果,データの性質を非常によく表現することができた.本手法により,いわゆる学習やパターン認識の問題に対する認識率や学習性能を高めるための方法論の解明や,データ間の関係が複雑に依存しあっているようなネットワーク構造の解明につながると考えられる.本研究では,複雑な構造や分布を持つデータを適切に解釈する一つの方法を提案した.提案した手法は,データの局所的な部分集合をグラフの一つの頂点として表し,データの部分集合間の関係を辺で表現する.実際のデータに対して本提案手法を適用した結果,データの性質を非常によく表現することができた.本手法により,いわゆる学習やパターン認識の問題に対する認識率や学習性能を高めるための方法論の解明や,データ間の関係が複雑に依存しあっているようなネットワーク構造の解明につながると考えられる.平成20年度における研究実績は2件の研究発表を行った.これらの発表では,最近の重要課題である複雑に構造化したデータの可視化方法の検討,および実際の分類問題への応用を検討したものである.以下に概要を示す.・グラフ表現による有効なデータ可視化手法の検討必要な情報を過不足なく表現するグラフ表現を考える.具体的には,グラフの構成方法(頂点の配置,隣接関係の表現方法)を段階的に行う手法についての検討を行った.また,実際の遺伝子発現データのデータ構造を可視化することで定性的な評価を行った.・分類問題への適用大特徴・小サンプル問題である遺伝子発現データの分類問題において効果的な特徴選択を行う手法を提案した.これら遺伝子発現データなは複雑に構造化したデータであり,実際の分類問題としては非常に難しい問題であるものの,本提案により分類に有効な特徴のみを取り出すことで,認識率を向上することができた.現在のデータ解析において望まれることは,従来の方法論がそのまま適用できないような大規模な問題(カテゴリ数,変量数,データ数が多い場合)に対して,十分効率良く,かつ高精度な解析が行えることである.この問題に対してこれらの成果では,複雑な構造を持つデータを適切に解釈する一つの方法を与え,有限個のデータの構造を適切に解析することにより,いわゆる学習やパターン認識の問題に対する認識率や学習性能を高めるための方法論の解明や,データ間の関係が複雑に依存しあっているようなネットワーク構造の解明の一端を担える可能性を示した.本研究の目的は,観測したデータをその所属するカテゴリ(クラス)に適切に割り当てるパターン認識の問題において,大規模な問題に対する効果的なデータ解析手法の確立を目指すものである.パターン認識問題に対する現在のデータ解析において望まれることは,従来の方法論がそのまま適用できないような大規模な問題(カテゴリ数,特徴数,データ数が多い場合)に対して,十分効率良く,かつ高精度な解析が行えることである.この問題に対して,本研究で提案した手法は,1)One-Class SVMにおけるデータの部分集合化,2)グラフ表現によるデータ可視化,の2点に集約される.提案手法は,各データそのものを解析するのではなく,類似するデータを一つの塊として捉え,それらの情報を可視化する手段としてグラフ表現を用いて,データの構造を捉えようとするものである.本研究で提案した手法のプロトタイプを計算機上に実装し,実データに対して適用した.その結果,特にカテゴリ数,データ数が非常に多い場合,本研究で提案した手法によりクラス間の関係を解析者が直感的に理解することができた.大規模パターン認識問題を扱う場合,データの素性・特性を適切に捉えることが全体的な認識システムの性能向上にはかかせない.特に認識システムを構築する初期の段階では,本研究で対象とするような探索的なデータ解析は非常に重要な役割を持つ.本研究で提案した手法は,従来とは異なる観点から解析が行えるものとして,探索的データ解析方法の選択肢を増やすことができたという点から非常に意義のあるものである.
クドア食中毒の迅速発症に免疫介在性機序が関与している可能性の実験的検証

クドア食中毒は、Kudoa属粘液胞子虫が寄生した生鮮海産魚を喫食した人で発症する疾患である。原因食の喫食4-19時間(平均5時間)後に下痢や嘔吐が発症することが疫学研究から示され、その発症までの潜伏期間の短さについて解明することを目的に本研究は開始された。生活環が未解明で実験室維持できないKudoa粘液胞子虫について、実験室での解析に必要な胞子を確保できる天然魚を網羅的に探索した。宮古島周辺海域で水揚げされたテングハギからのK. thalassomi、タイワンブダイ、ツユベラ、シロタスキベラでのKudoa igami寄生は重度であり、安定して多くの胞子を確保できる天然魚として特定できた。クドア食中毒は、原因食(生鮮なクドア感染魚)喫食後5時間前後で下痢・嘔吐が発症し、極めて潜伏時間が短い。この要因として、発症には免疫機序が関わるのか否かを明らかにするのが本研究の最終目的である。日常的な海産魚喫食による免疫感作が基盤にあり、一定の摂食胞子数閾値を越えた免疫賦活化が劇的な発症の機序ではないかと仮説を設け、その検証を実験モデルを用いて行う予定にしている。本研究の実施にあたっては、クドア胞子の安定した入手が不可欠であることから、初年度は、20余種の市販魚についてクドア感染状況を調査した。日本海産マアジからKudoa trachuri、瀬戸内海産マゴチからKudoa iwatai、メカジキ類(西太平洋産ならびにインド洋産メカジキ、西太平洋産バショウカジキ)からKudoa musculoliquefaciens、オホーツク海産ホッケおよびベーリング海産シマホッケからKudoa pleurogrammi、カワハギ類(日本近海産のカワハギやウマヅラハギ)からKudoa septempunctata、Kudoa thyrsites、Kudoashiomitsui、Kudoaparathyrsites、西太平洋産タカノハダイからKudoa sp.、有明海産ハゼクチから2種のKudoa spp.が確認された。これらの多くは新宿主記録もしくは新種記録(K. pleurogrammi、K. parathyrsites)であった。また、カワハギ類からヒラメと共通する3種のクドア(形態学的同定とともにDNA塩基配列でも確認)が今回検出されたことは特に注目された。これまで感染状況が不明であった海産魚も含め、日常的に喫食する食用魚に高率にクドア胞子の感染があることから、一般的な日本人においてクドアに対する免疫感作は相応な頻度で起こっていると推測される。実験計画では、初年度からin vitroおよびin vivoでのクドア胞子原形質細胞と哺乳類細胞との相互作用を観察する予定であったが、まだ本格的に着手できていない。初年度の研究成果を受けて、クドア感染魚の確保が定常的に行える態勢をつくり、解析を進めていく予定である。クドア食中毒は原因食(生鮮なクドア感染魚の刺身や寿司)喫食後5時間前後で下痢・嘔吐が発症し、極めて潜伏時間が短い。この要因として、日常的な生鮮魚喫食によるクドア抗原への感作が背景にあり、迅速な発症に至る免疫機序の関与が関わっている可能性を検証するのが本研究の目標である。想定する感作がどの程度あり得るのか、日常的に喫食される市販魚でのクドア感染状況を調べる目的で、16目64科135種、計747尾について精査し、そのうち19種51尾にクドア寄生が確認された。51尾の感染例の内、15種46尾で筋肉Kudoa寄生例が見いだされ(K. iwatai, K. trachuri, K. musculoliquefaciens, K. pleurogrammi, K. septempunctata, K. thyrsites, K. parathyrsites, K. whippsi, K. akihioti, K. empressmichikoae, K. thunni, K. hexapunctata, K. neothunni, etc.)、2種2尾からは脳寄生(K. yasunagai)、2種3尾から囲心腔寄生(K. shiomitsui)が確認された。これまでに世界で記載されたクドアは108種、国内で市販される魚類からは25種が知られているが、実際に市販されている魚類から15種を検出するほどに感染は一般的であり、感作機会は相応に用意されていると考えられた。本年、特に注目されたのは、コシナガマグロの豊漁とかつてない活発な流通状況であり、また、K. hexapunctataとK. neothunniが高度に感染していた。コシナガマグロに寄生するK. neothunniは7殻片/極嚢であり、キハダマグロ寄生の当該種が6殻片/極嚢であることと対比的であった。その準備は揃いつつあるので、最終年度にあたり早急に解析を進めていく予定である。クドア食中毒は生鮮海産魚喫食後4ー19 (平均5)時間後に下痢や嘔吐を主徴として発症する人体疾患である。下痢の発症には、消化管上皮に接着した胞子から放出された原形質体細胞が上皮を貫通し破壊することが機序として推測されるが、発症までの経過が極めて迅速である点を科学的に説明する必要がある。そこで、日常的な生鮮魚喫食によってクドアに対して免疫

感作受けた人が閾値以上のクドア胞子を摂食することで、広汎な上皮破壊が誘導され、迅速な発症を引き起こしている可能性が考えられる。実験モデルを用いた実証的な観察を計画し、実験に用いるクドア胞子の入手先を確保するために国内で入手できる生鮮海産魚について網羅的探索を進めた。この調査研究のなかで、既知12種(K.iwatai, K.trachuri, K.musculoliquefaciens, K.septempunctata, K.thyrsites, K.shiomitsui, K.whippsi,K.hexapunctata, K.neothunnni, K.thunni, K.thalassomi, K.igami)、および5新種(K.pleurogrammi, K.parathyrsite, K.akihiotoi, K.empressmichikoae, K.konishiae)の感染状況を記録した。今回の研究で確認された種を含め、日本で市販される海産魚からはKusoa属粘液胞子虫26種がこれまでに報告されたことになる。最終的に、宮古島周辺海域で水揚げされたテングハギからのK. thalassomi、タイワンブダイ、ツユベラ、シロタスキベラでのKudoa igami寄生は重度であり、安定して多くの胞子を確保できる天然魚を特定できた。なお、Kudoa粘液胞子虫の生活環は未解明で、実験室で寄生虫を維持して実験に供することはできない。クドア食中毒は、Kudoa属粘液胞子虫が寄生した生鮮海産魚を喫食した人で発症する疾患である。原因食の喫食4-19時間(平均5時間)後に下痢や嘔吐が発症することが疫学研究から示され、その発症までの潜伏期間の短さについて解明することを目的に本研究は開始された。生活環が未解明で実験室維持できないKudoa粘液胞子虫について、実験室での解析に必要な胞子を確保できる天然魚を網羅的に探索した。宮古島周辺海域で水揚げされたテングハギからのK. thalassomi、タイワンブダイ、ツユベラ、シロタスキベラでのKudoa igami寄生は重度であり、安定して多くの胞子を確保できる天然魚として特定できた。当初計画の実施に努める。大きな当面する問題としては、実験動物飼育施設のごく一般的な、小規模の利用についても大きな受益者負担金を払う提案が部局内で浮上してきた。当初の計画時にはまったく想定していなかったため、この負担金の支払い資金について考えなくてはならない。今回の科研費でカバーできる金額ではないため、他の外部資金の獲得を図っている。実験動物の予定に沿った使用状況ができれば、計画にしたがって実験を進めていく。細胞間の相互作用を観察するための予備実験は進めており、今後はこの観察を推進していく。寄生虫学
mtDNAからなる核様体構造の分散様式の変化が司るミトコンドリア機能制御

ミトコンドリアは頻繁に分裂と融合を繰り返し、膜の形態を変化させている(ミトコンドリアダイナミクス)。このミトコンドリアダイナミクスという現象は生理的にも重要な役割を果たしていることが分かってきた。さらにミトコンドリアは膜だけでなくミトコンドリアDNA(mtDNA)もダイナミックにその動態を変化させており、これがミトコンドリアの機能維持に重要である事も分かってきた。本申請研究では、mtDNAの動態制御に関わる因子の探索からその分子メカニズムを解明し、呼吸機能だけでなく多様なミトコンドリア機能との関わりについて明らかにすることを目的とする。本年度はスクリーニングから絞り込まれたいくつかの候補因子の詳細な分子解析を進めた。その結果からも、これらがmtDNAの動態を制御していることが明らかになりつつある。そのうちのひとつは翻訳後修飾を制御する因子として報告されていたが、これまでにこの修飾機構がミトコンドリアの機能制御に関わるという報告はない。本申請研究によって、この遺伝子の発現抑制がミトコンドリアの活性を低下させ、核様体の形態を大きく変化させることが分かった。他にもミトコンドリアとは別のオルガネラの機能発現に重要な因子が候補因子となっている。このオルガネラの機能を抑制する薬剤処理でも同様の表現型が得られており、mtDNAの動態変化がこのオルガネラとのコミュニケーションにどのように関わっているのか解析を進めることで、新たなオルガネラ間コミュニケーションの重要性を議論できると考えている。妻の出産にともない家事・育児の分担が増えたため、研究の実施について当初の計画よりもやや遅れている。ただし、論文の作製準備などを進めることができ、プロジェクト全体としては順調に進捗していると考えている。mtDNAダイナミクスに関連する因子の解析について、スクリーニングによって得られた各候補因子の解析が進み、その詳細な分子機構が分かってきた。また、これら因子がミトコンドリアの活性にどのような影響を及ぼしているのかについても明らかにできつつある。いくつかの関連因子のうち、解析が進んでいる因子については、成果発表に向けての準備を始めている。当初の計画にそって研究を推進していく。申請者は平成30年度より所属機関を大阪大学へと異動し、本研究計画をより推進する体制を整えることができた。今後は、網羅的なスクリーニングから得られた各関連因子について詳細な解析を積極的に進め、mtDNAのダイナミクスについて全体像を明らかにしていく計画である。さらに、これら因子の中で特に生理的に重要な機能を果たしている遺伝子については個体への影響を明らかにし、さまざまな分野へ応用可能な分子基盤情報を整えていくことも進めていく。所属機関の異動にともない、使用予定だった一部の試薬の購入を次年度に延期した。また、妻の出産による家事・育児の分担のため、研究の実施計画には遅れが生じている。ただし、得られた研究成果について論文作製の準備を進めることができている。次年度は論文の投稿に向けて実験を進めるとともに、全体の研究計画をより発展させるための研究を遂行する。
暗号技術に基づく関数を用いたプログラムに対する情報フロー解析法の開発

本年度は,暗号技術に基づく関数を用いたプログラムに対する情報フロー解析に関して以下の研究を行った・解析モデルと解析アルゴリズムの評価・拡張新たに標準化され,実装が進んでいる暗号技術を調査し,その性質を現在の解析モデルで表現できるか否かを調査した.具体的には,長期署名の標準規格であるXAdESを調査した.XAdESで用いられている暗号技術はハッシュ関数,ディジタル署名,タイムスタンプである.解析モデルはハッシュ関数とディジタル署名の性質を記述できるようになっている.XAdESで用いられるタイムスタンプはディジタル著名の一種であることが確認できた.よって,昨年度のモデルで表現できることが分かった.また実際に解析モデルに従って記述した.・解析アルゴリズムの健全性の証明昨年度提案した解析アルゴリズムが定義した健全性を満たすことの証明を行った.昨年度提案した解析モデルには多くの暗号技術の性質を反映したため,健全性の定義が従来の定義と異なっている.また,解析アルゴリズムの構成も従来と異なっている.そのため従来の証明テクニックがそのまま使えない.よって今年度は新たに,公理系に基づく証明テクニックを用いて健全性の照明を行った.・情報フロー解析システムの開発昨年度提案した解析アルゴリズムを計算機上に実装し,その性能を実験的に評価した.解析対象のプログラムはXAdESを実装したものである.効率を向上させるため,解析対象のプログラムにおける情報フローを表すオートマトンを簡約化する処理を含めた.その結果,大幅に効率が向上することが確認できた.本年度は,暗号技術に基づく関数を用いたプログラムに対する情報フロー解析に関して以下の研究を行った1.暗号技術に基づく関数の性質を反映するための情報フロー解析モデルの提案解析対象は,暗号プロトコルを実装したプログラムである.すなわち,解析において,暗号プロトコルで利用される暗号技術の性質を反映する必要がある.よって,情報フロー解析モデルとして,暗号プロトコルのモデルで記述可能な性質全てが記述可能となるモデルを提案した.提案した解析モデルは,予備的検討で提案した解析モデルを拡張したモデルとなっており,暗号プロトコルで用いられる暗号技術がもつ一般的な性質を記述可能である.2.解析アルゴリズムの健全性の定義暗号プロトコルにおける安全性の定義をもとに,解析アルゴリズムの健全性を定義した.提案した解析モデルが暗号プロトコルの記述モデルをもととしていること,また情報フローの解析結果は暗号プロトコルの安全性と密接な関係があるためである.現在,提案した情報フロー解析アルゴリズムが定義した健全性を満たすことの証明を試みている.3.情報フロー解析アルゴリズムの開発1で提案した解析モデルに対して,解析アルゴリズムを設計した.予備的検討で開発したアルゴリズムよりも多様な暗号技術の性質を反映できるようになっている.また,出力の機密度が想定していたより高かった場合(機密データが漏洩しうる場合)に,その原因(攻撃法)を導出可能となっている.4.情報フロー解析システムの一部試作3で提案した解析アルゴリズムのうち,与えられたプログラムの構文を解析する部分と,そのプログラムで用いられている暗号技術の性質を抽出する部分の試作を行った.なお,抽出される暗号技術の性質はあらかじめ決められたものではなく与えられたプログラムに応じたものとなっている.引き続き,解析システムの試作を続ける.1,3の成果を国内研究会(ISEC2004-87)で発表し,有益な議論を行った.本年度は,暗号技術に基づく関数を用いたプログラムに対する情報フロー解析に関して以下の研究を行った・解析モデルと解析アルゴリズムの評価・拡張新たに標準化され,実装が進んでいる暗号技術を調査し,その性質を現在の解析モデルで表現できるか否かを調査した.具体的には,長期署名の標準規格であるXAdESを調査した.XAdESで用いられている暗号技術はハッシュ関数,ディジタル署名,タイムスタンプである.解析モデルはハッシュ関数とディジタル署名の性質を記述できるようになっている.XAdESで用いられるタイムスタンプはディジタル著名の一種であることが確認できた.よって,昨年度のモデルで表現できることが分かった.また実際に解析モデルに従って記述した.・解析アルゴリズムの健全性の証明昨年度提案した解析アルゴリズムが定義した健全性を満たすことの証明を行った.昨年度提案した解析モデルには多くの暗号技術の性質を反映したため,健全性の定義が従来の定義と異なっている.また,解析アルゴリズムの構成も従来と異なっている.そのため従来の証明テクニックがそのまま使えない.よって今年度は新たに,公理系に基づく証明テクニックを用いて健全性の照明を行った.・情報フロー解析システムの開発昨年度提案した解析アルゴリズムを計算機上に実装し,その性能を実験的に評価した.解析対象のプログラムはXAdESを実装したものである.効率を向上させるため,解析対象のプログラムにおける情報フローを表すオートマトンを簡約化する処理を含めた.その結果,大幅に効率が向上することが確認できた.
動的カルベン錯体の設計と機能

カルベン配位子、特にイミダゾリリデン配位子は、安定で、かつリン配位子と同様なσ供与性を示す配位子として近年注目を集めている。本研究ではこれらのカルベン配位子が容易に化学修飾可能であることに着目し、外部応答可能なカルベン配位子を設計・合成し、反応活性点の性質を動的に制御する系を確立することを目的としている。今年度は、共役系を延長したベンズイミダゾリリデン配位子に注目し、この窒素原子上の置換基が与える影響について検討した。まず錯体合成に関して、窒素上にレドックス活性部位を導入したo-フェニレンジアミン誘導体を用い、Cr(CO)_6に対し2段階の求核攻撃をワンポットで行う新しいルートを開発した。得られたこれらの錯体についてX線結晶構造解析および電気化学的測定を行った。これらの結果からクロム-カルベン炭素間の結合は大きく分極した構造で単結合に近い状態であることが示唆された。次に化学的酸化によりラジカルカチオン錯体の単離を試み、そのESR測定に成功した。窒素原子および水素原子に由来する微細構造が確認された一方、クロム原子由来の微細構造は確認されなかったことから、1電子酸化によって生成したラジカルカチオン種は、ベンズイミダゾリリデン環上に非局在化していることが示唆された。以上の結果は、以前に報告されている同種のクロムカルベン錯体とは大きく異なっており、より共役系の広がったベンズイミダゾリリデン環の影響が表れた結果と考えられる。
筋肉疲労に対して安全な電気刺激による遠隔リハビリテーションシステムの開発

本研究は,筋肉疲労に対して安全な電気刺激による遠隔リハビリテーションシステムの開発を行うため,今年度は下記の3つの課題について考える。課題1の筋肉疲労の推定と患者側での安全機構の開発については,筋肉疲労の推定を行うために2つのことを行う。はじめに,電気刺激を用いて膝関節の制御を行い,筋電計を用いて筋電圧を測定する。次に,電気刺激の電流と筋肉にかかる電圧から筋肉のインピーダンスを求める。これらの測定値から周波数解析を用いて,健全時と疲労時における筋肉の数式モデルの違いを考える。課題2の筋肉疲労に対するバイラテラル遠隔制御システムの安定化機構の開発については,改良型スキャッタリング変換とTime Domain Passivity Controlを考える。改良型スキャッタリング変換では,遠隔リハビリテーションの理学療法士側と患者側のゲインを独立する設計法を考える。また,Time Domain Passivity Controlでは,スキャッタリング変換を用いた遠隔リハビリテーションにTime Domain Passivity Controlを適用する。受動性を観測するPassivityオブザーバと受動性を満たすように制御するPassivityコントローラを用いた安定化機構を考える。課題3の高速化と耐故障性を備えたクラウドシステムの開発については,クラウドシステムを用いてHTTP通信による遠隔リハビリテーションを考える。汎用のクラウドサーバーを介して,理学療法士側と患者側が通信することで,グローバルIPを用いず,どこからでも通信できる遠隔リハビリテーションを考える。現在までの進捗状況を課題ごとに下記に示す。やや遅れている原因として,必要となった追加の研究内容を加えたためである。課題1の筋肉疲労の推定と患者側での安全機構の開発については,電気刺激を与えた状態で筋電計を用いた周波数特性を得た。次に,追加の研究内容として,電気刺激により筋肉に流れる電流と筋肉にかかる電圧を用いて,筋肉のインピーダンスを求めた。しかし,これら2つの方法では,明確な疲労を判断することができなかった。今後の課題は,オブザーバの設計,皮膚電位計と脳波計を用いた疲労の計測,機械学習による筋肉疲労度を推定である。課題2の筋肉疲労に対するバイラテラル遠隔制御システムの安定化機構の開発については,追加の研究内容として,スキャッタリング変換の改良型を提案して設計の自由度を上げた。また,Time Domain Passivity Controlをこれまでのスキャッタリング変換に適用することで,安定化の改善を行った。今後の課題は,当初から提案しているノルムオブザーバを用いて,さらに安定化の改善を行う。課題3の高速化と耐故障性を備えたクラウドシステムの開発については,HTTP通信を用いることで,グローバルIPを使わずに様々な端末から通信可能になるシステムを構築した。これにより,耐故障性を増加させることができた。しかし,UDPを用いた場合と比較して通信速度が低下したため,今後の課題は,通信速度の改善を図る。今後の研究の推進方策について,課題ごとに下記に示す。課題1の筋肉疲労の推定と患者側での安全機構の開発については,当初の計画とおり,皮膚電位計,脳波計の購入を行い,機械学習による判別をする考える。課題2の筋肉疲労に対するバイラテラル遠隔制御システムの安定化機構の開発については,当初予定になかったTime Domain Passivity Controlを用いることでよい成果が得られたので,これに加えて当初の計画とおり,患者側と理学療法士側のH∞ノルムの積が1以下であることをチェックするノルムオブザーバを用いて安定化機構を考える。課題3の高速化と耐故障性を備えたクラウドシステムの開発については,HTTP通信の通信速度を改善するために,通信に関連する処理の効率化を考える。そして,遠隔リハビリテーションシステムに適用して実験により検証する。課題4の遠隔地での実験による検証については,課題3が完成次第,石川高専-長岡技術科学大学で実験を行う。当初の計画では豊橋技術科学大学との実験であったが,研究分担者の所属が変更になったため,長岡技術科学大学に変更する。リハビリテーションを行う理学療法士側として,長岡技術科学大学にパドルを配置して,患者側として石川高専に電気刺激装置を配置する。実際の通信回線を用いることで,提案する遠隔リハビリテーションシステムの安全性について検証する。予定より早く進めば,石川高専-フロリダ大学(アメリカ)の間で実験を行う。

汎用のクラウドサーバーを介して,理学療法士側と患者側が通信することで,グローバルIPを用いず,どこからでも通信できる遠隔リハビリテーションを考える。現在までの進捗状況を課題ごとに下記に示す。やや遅れている原因として,必要となった追加の研究内容を加えたためである。課題1の筋肉疲労の推定と患者側での安全機構の開発については,電気刺激を与えた状態で筋電計を用いた周波数特性を得た。次に,追加の研究内容として,電気刺激により筋肉に流れる電流と筋肉にかかる電圧を用いて,筋肉のインピーダンスを求めた。しかし,これら2つの方法では,明確な疲労を判断することができなかった。今後の課題は,オブザーバの設計,皮膚電位計と脳波計を用いた疲労の計測,機械学習による筋肉疲労度を推定である。課題2の筋肉疲労に対するバイラテラル遠隔制御システムの安定化機構の開発については,追加の研究内容として,スキャッタリング変換の改良型を提案して設計の自由度を上げた。また,Time Domain Passivity Controlをこれまでのスキャッタリング変換に適用することで,安定化の改善を行った。今後の課題は,当初から提案しているノルムオブザーバを用いて,さらに安定化の改善を行う。課題3の高速化と耐故障性を備えたクラウドシステムの開発については,HTTP通信を用いることで,グローバルIPを使わずに様々な端末から通信可能になるシステムを構築した。これにより,耐故障性を増加させることができた。しかし,UDPを用いた場合と比較して通信速度が低下したため,今後の課題は,通信速度の改善を図る。今後の研究の推進方策について,課題ごとに下記に示す。課題1の筋肉疲労の推定と患者側での安全機構の開発については,当初の計画とおり,皮膚電位計,脳波計の購入を行い,機械学習による判別をする考える。課題2の筋肉疲労に対するバイラテラル遠隔制御システムの安定化機構の開発については,当初予定になかったTime Domain Passivity Controlを用いることでよい成果が得られたので,これに加えて当初の計画とおり,患者側と理学療法士側のH∞ノルムの積が1以下であることをチェックするノルムオブザーバを用いて安定化機構を考える。課題3の高速化と耐故障性を備えたクラウドシステムの開発については,HTTP通信の通信速度を改善するために,通信に関連する処理の効率化を考える。そして,遠隔リハビリテーションシステムに適用して実験により検証する。課題4の遠隔地での実験による検証については,課題3が完成次第,石川高専-長岡技術科学大学で実験を行う。
相変化材料を用いた全蓄熱空調における外気導入とパッシブ調湿による省エネルギー効果

はじめに、PCMと躯体蓄熱を併用した床吹出し空調システムについて、数値シミュレーションにより夏季冷房時のピークカットに有効な運転方法について検討した。1)午前中に循環風量を少なくすることで、床下からの過剰な放熱および室温の低下を防止できることを示した。今回の計算においては、最大32m^3/h/m^2に対し、70%の22m^3/h/m^2で送風する場合、良好な蓄放熱特性および室内環境が得られることがわかった。2)夜間10時間に加え、午前中にも冷凍機を運転して蓄熱を行うことにより、PCMからの放熱をピーク時間帯まで持続させる方法を提案した。6kg/m^2以上のPCMを用いる場合には、シーズンを通して高い夜間移行率でピークカットを行えることを示した。3)設定室温が28°Cのとき、26°Cの場合に比べ、午前中の室内温熱環境が改善される様子が確認できた。このときピーク負荷時間帯にもPMVはほぼ中立を示し、シーズンを通して快適な室内環境となることがわかった。続いて、同システムにおいて省エネルギー性を維持しながら外気処理(除湿)機能を付加することを目的とし、夜間蓄熱時の低温排熱を用いた潜熱顕熱分離空調システムを提案した。1)シリカゲル製ハニカムを用いた吸脱着実験から、総括物質伝達係数を1.0×10^<-5>m/sと同定した。2)デシカントシステムの給排気出口温湿度を算出する数値計算プログラムを作成し、デシカントシステムにおける低温排熱の利用可能性について検討した。40°C排熱を用いて再生を行うと、1段除湿の場合は必要除湿量の約4割、2段除湿の場合には約8割を賄えることが示された。また、デシカントシステムのみで全て除湿する場合、1段除湿で約90°C、2段除湿で約53°Cの再生温度が必要であることがわかった。本研究では、粒径23mmの粒状に保持された相変化材料(PCM)の適用により、躯体蓄熱時の蓄熱容量を増大させ、これらの組み合わせにより水や氷の蓄熱槽を用いなくとも、全蓄熱運転を可能とする全面床吹出し空調システムについて、本年度は実規模の環境試験室(床面積9.2m^2)を用いた実証実験を行った。実験ではPCMとしてパラフィンワックスを用い、これをマイクロカプセルに封入して固形化したものを粒状PCMとして使用した。まず、この環境試験室を対象とした数値シミュレーションを行い、夜間蓄熱時の床下への給気温度が1213°C程度であるときに、蓄熱終了時の温熱環境を損なわずに全蓄熱運転が行えることを示した。ここで得られた条件を用いて上記の実験を行った結果、深夜電力時間10時間の冷蓄熱で、躯体とPCMへの合計蓄熱量は2.38MJ/m^2に達し、昼間の冷房負荷に相当する量が得られ、全蓄熱運転を行うことができた。また、床面からの冷放射の効果により、室温が27°Cを超えた場合にも、快適性を維持できることを表した。これらの実験結果は、蓄放熱特性、室内温熱環境に関して、上記の計算結果をほぼ再現していることが示された。以上の全蓄熱運転時に、被験者を用いた温冷感申告を行った結果、従来指摘されてきた女性の足元付近の寒さは確認されなかった。全身温冷感と快適感の申告からも、「寒い」若しくは「不快」の申告は見られず、一定温度での調温効果を有するPCMの使用により、課題であった午前中の室内の過剰な冷却を改善できたといえる。さらに、暖房運転時の蓄放熱特性についても検討した結果、昼間、窓面から入射する太陽熱が床面においてパッシブ的に蓄熱される時、PCMの使用により室温のオーバーシュートを低減できる可能性が示された。

40°C排熱を用いて再生を行うと、1段除湿の場合は必要除湿量の約4割、2段除湿の場合には約8割を賄えることが示された。また、デシカントシステムのみで全て除湿する場合、1段除湿で約90°C、2段除湿で約53°Cの再生温度が必要であることがわかった。
海境の文化資源とコスモポリタニズムに関する研究

「海境」とは、「国境」以前の前近代の「境界」を分析するにあたっての概念で、「移動」や「翻訳」、トランスナショナルな「ネットワーク」のように流動的であるがゆえに統治権力が及ばない地域(アジール/無縁)の特徴が顕著な空間/海域のことである。本研究では、そのような特徴が顕著な地域(海域)についてコスモポリタニズムの視点から理論的考察のため、以下の3つの「ステージ」に分けてケーススタディを進める。すなわち、ステージ1:日本海周辺の島々、ステージ2:太平洋周辺の島々、ステージ3:東南アジア海域の島々についての基礎的調査・研究である。平成27年度は、2015年年8月11日から8月20日にかけて、長崎県対馬市・壱岐市における調査を実施した。対馬市では、研究協力者である鄭仁成(韓国嶺南大学校文科大学文化人類学科准教授)と共に、対馬島内の各資料館において出土資料の観察と発掘調査報告書等の情報収集、集落遺跡推定地の踏査を実施した。壱岐市においては、長崎県埋蔵文化財センター及び一支国博物館において出土資料の観察と関連資料の収集、原の辻遺跡、串山ミルメ遺跡など島内各地の集落遺跡の踏査を実施した。2016年3月24日から3月31日にかけて、島根県隠岐及び山陰地方の遺跡・博物館等を調査した。隠岐では、隠岐の島町・海士町・西ノ島町の3島の遺跡・資料館等で資料収集を行い、本土側では山口・島根・鳥取各県の遺跡を踏査した。さらに、本研究課題に関連する成果をふたつの国際学会で発表した。2015年6月に韓国慶尚北道慶山市で開催された鬱陵島国際会議「地方居住地の島嶼性と鬱陵島の交通ー交通の変化・ネットワーク・交易・文化」及び同年7月にパリ第10大学で開催された東南アジア考古学者ヨーロッパ協会第15回国際会議である。上記会議への参加とあわせ、各地の大学・博物館・遺跡等で調査を行った。韓国では嶺南大学校博物館の展示資料(地図資料)、蔚山博物館など慶尚北道の博物館と関連遺跡、フランスでは海外に流失したアジアコレクションの調査のためパリ市内の博物館を実施調査した。ドイツではルール大学において「アジール」に関する歴史研究の情報収集と研究協力者である同大学バーバラ・ザヨク博士との意見交換を行った。以上の実地調査・学会発表に加え、本研究課題に関連する史資料の集成と、考古学情報の収集を行なった。平成27年度の主要な目的であったステージ1、すなわち長崎県対馬・壱岐、島根県隠岐及び山陰地方、韓国慶尚北道沿岸地方など、日本海周辺の島々・地域を実地調査することができた。対馬・壱岐については、当初目的とした弥生時代の集落と「外来系」遺物ばかりでなく、中・近世にかけての資料についても実見し視野を広げることができた。韓国では鬱陵島への渡航を計画していたが、中東呼吸器症候群(MERS)の感染が拡大し、公共交通機関での移動が制限されたため中止となった。隠岐については、山陰地方の調査と合わせて実施することで、古代出雲の歴史的背景の重要性と中世から近代にかけての長期的な位置づけを把握できた。二度の国際学会で発表することにより、本研究における「移動」や「翻訳」、トランスナショナルな「ネットワーク」といった議論を国際学界にアピールすることができた。以上のように、研究の目的はおおむね順調に達成されつつあると評価できる。平成28年度、12月26日29日、韓国済州島での現地調査を実施した。韓国国立済州大学を拠点とし、済州大学博物館及び在日済州人センター、済州特別自治道民俗自然史博物館、済州海女博物館、済州4・3平和記念館、国立済州博物館等での資料調査及び現地踏査を行った。また、6月から9月にかけて対馬市及び壱岐市での補足的な調査を実施した。3月6日3月7日、沖縄本島での現地調査を実施した。那覇市の沖縄県立博物館・美術館、壺屋焼資料館での遺物観察と、首里城・今帰仁城跡・斎場御嶽等の遺跡踏査に加え、沖縄県平和記念資料館・ひめゆり平和記念資料館等の戦争関連施設等の現地視察も行った。3月23日29日には、「本土」側である南九州(熊本・鹿児島・宮崎各県)の調査を実施した。沿岸部の遺跡の立地、また、各地の博物館等で遺物を観察することで、「南島」の歴史的背景について基礎的な把握ができた。平成28年度より、山形眞理子(金沢大学国際文化資源学研究センター教授)が分担研究者として研究に加わり、東南アジア島嶼部のケーススタディを実施している。本研究に関連し、2016年8月28日9月2日、京都市で開催された第8回世界考古会議京都大会(WAC-8京都)で口頭発表を行った。国内では同年9月2日9月5日、広島県大崎上島で開催された日本島嶼学会に出席し、あわせて瀬戸内海の島々について現地踏での資料調査を実施した。なお本研究の一部について、7月18日・19日、奈良県香芝市二上山博物館で開催されたシンポジウム『邪馬台国時代の狗邪韓国と対馬・壱岐』において「邪馬台国時代の対馬」と題する講演も関連している。以上の実地調査・学会発表等に加え、本研究課題に関連するデータ・資料の集成と関連情報の収集を行なった。平成28年度の進捗状況として、昨年度に続くステージ1:日本海周辺の島々についての調査・研究に加えて、ステージ2:太平洋周辺の島々、ステージ3:東南アジア海域の島々についての調査・研究を開始している。

「ステージ1」については、前年度中止となった韓国鬱陵島での調査を変更したものの、韓国済州島での新たな調査を実施し、その結果、対馬海峡を隔てた「移動」や「翻訳」、トランスナショナルな「ネットワーク」等の実態についてより詳しい情報を得ることに成功している。また、「ステージ2」についても、沖縄と南九州との関係に着目し、双方での現地調査を実施することで、先史時代から現代までの歴史的「まなざし」を見出すことが可能となった。さらに、平成28年度より分担研究者として山形眞理子氏が加わり、ベトナムを中心にタイ・マレーシア・フィリピンをつなぐ実証的な研究へと発展している。さらに、これら進行中の研究成果については世界考古学会議京都大会(WACー8京都)をはじめ、国内外の論文・雑誌などで公表されている。以上のように、研究の目的はおおむね順調に達成されつつあると評価できる。平成28年度(最終年度)、本研究の「ステージ2」として、8月8日8月17日、小笠原諸島(東京都小笠原村)および関連地域(伊豆半島)における歴史・文化(民俗)・自然遺産等の基礎的調査を実施した。小笠原諸島では、父島での調査に加え母島での調査を実施し、伊豆半島では伊豆半島東部から南部にかけての調査を実施した。同年9月1日9月3日、鹿児島県薩摩川内市において開催された2017年次日本島嶼学会甑島大会において研究発表を行った。「海境」とは、「国境」以前の前近代の「境界」を分析するにあたっての概念で、「移動」や「翻訳」、トランスナショナルな「ネットワーク」のように流動的であるがゆえに統治権力が及ばない地域(アジール/無縁)の特徴が顕著な空間/海域のことである。本研究では、そのような特徴が顕著な地域(海域)についてコスモポリタニズムの視点から理論的考察のため、以下の3つの「ステージ」に分けてケーススタディを進めるものである。すなわち、ステージ1:日本海周辺の島々、ステージ2:太平洋周辺の島々、ステージ3:東南アジア海域の島々についての基礎的調査・研究である。3年間の研究期間において、長崎県対馬・壱岐、島根県隠岐、韓国済州島、小笠原諸島、沖縄本島、ベトナム・トーチュー島に関する調査を実施し、さらに南九州、瀬戸内地方の島嶼・海域についても調査を実施した。それら研究成果については国際学会、国内学会で発表を行っており、当初の研究目標・計画はほぼ達成できたものと考える。「海域」が重要なのは陸にある大きな市場をつなぐからであり、「海+陸」を常にセットとして考える必要がある。日本列島を含む東アジア、太平洋、そして東南アジアにおいてさらなる現地調査、理論的考察が必要であり、「日本とは何か」、ひいては「アジアとは何か」についての研究の開拓を目指して本研究を深化させていきたい「海境」とは、「国境」以前の前近代の「境界」を分析するにあたっての概念で、「移動」や「翻訳」、トランスナショナルな「ネットワーク」のように流動的であるがゆえに統治権力が及ばない地域(アジール/無縁)の特徴が顕著な空間/海域のことである。本研究では、そのような特徴が顕著な地域(海域)についてコスモポリタニズムの視点から理論的考察のため、以下の3つの「ステージ」に分けてケーススタディを進める。本研究課題は今後も各地域(海域)の文化資源に関するケーススタディを推進する。
油膜の衝撃吸収能力に関する研究

大動力を要する機械装置の自動化・高性能化には,油圧伝動が広く用いられているが,振動や騒音の低減を求められることが多い.本研究は,主騒音源である油圧ポンプに生じる衝撃に基因する振動や騒音を,しゅう動部の油膜と部材の弾性変形により,吸収することを目的とする.初年度(平成2年度)は理論解析を主とした.理論モデルは,円柱が油膜を張った片持ばりに面衝突する場合を対象とし,流体に対しては圧力にともなう粘度変化と圧縮性を考慮し,片持ばりに対しては衝突部の弾性変形と片持ばりのたわみとを独立に考慮した.衝撃吸収能力を反発係数で評価すると,衝突速度の比較的小さく膜厚の厚い場合に吸収能力の大きくなること,部材のたわみを許容する構造では膜厚の薄い場合に吸収能力が認められること,などを明らかにした.最終年度(平成3年度)は実験を主とした.すなわち,円柱(8.5g,衝突面半径4.5mm)と球(8.35g,半径6.35mm)を油膜を張った片持ばり(鋼製,長さ180mm,幅36mm,厚さ16mm)および基礎に固定した鋼材に自由落下させ,その反発係数を求めて衝撃吸収能力を評価した.結果として,点衝突となる球の場合に比べ平面衝突となる円柱の場合の方が反発係数が小さく緩衝能力のあること,油膜の厚さが厚いほど能力が増大すること,片持ばりの存在ははりのエネルギ-吸収が存在するため全体としての能力の増大に結びつくこと,などを明らかにした.さらに,前年度の理論解析(円柱)と実験値との比較を行ったが定性的な一致は良好であるが,定量的には反発係数に差を生じた.なお,片持ばりの最大たわみについては,両者の一致は定量的にも良好であった.以上に基づき,油膜と部材の弾性変形を利用して衝撃を吸収することは可能であり,その程度については理論解析から判断ができるとの結論を得た.大動力を要する機械装置の自動化・高性能化には,油圧伝動が広く用いられているが,振動や騒音の低減を求められることが多い.本研究は,主騒音源である油圧ポンプに生じる衝撃に基因する振動や騒音を,しゅう動部の油膜と部材の弾性変形により,吸収することを目的とする.初年度(平成2年度)は理論解析を主とした.理論モデルは,円柱が油膜を張った片持ばりに面衝突する場合を対象とし,流体に対しては圧力にともなう粘度変化と圧縮性を考慮し,片持ばりに対しては衝突部の弾性変形と片持ばりのたわみとを独立に考慮した.衝撃吸収能力を反発係数で評価すると,衝突速度の比較的小さく膜厚の厚い場合に吸収能力の大きくなること,部材のたわみを許容する構造では膜厚の薄い場合に吸収能力が認められること,などを明らかにした.最終年度(平成3年度)は実験を主とした.すなわち,円柱(8.5g,衝突面半径4.5mm)と球(8.35g,半径6.35mm)を油膜を張った片持ばり(鋼製,長さ180mm,幅36mm,厚さ16mm)および基礎に固定した鋼材に自由落下させ,その反発係数を求めて衝撃吸収能力を評価した.結果として,点衝突となる球の場合に比べ平面衝突となる円柱の場合の方が反発係数が小さく緩衝能力のあること,油膜の厚さが厚いほど能力が増大すること,片持ばりの存在ははりのエネルギ-吸収が存在するため全体としての能力の増大に結びつくこと,などを明らかにした.さらに,前年度の理論解析(円柱)と実験値との比較を行ったが定性的な一致は良好であるが,定量的には反発係数に差を生じた.なお,片持ばりの最大たわみについては,両者の一致は定量的にも良好であった.以上に基づき,油膜と部材の弾性変形を利用して衝撃を吸収することは可能であり,その程度については理論解析から判断ができるとの結論を得た.大動力を要する機械装置の自動化・高性能化には,油圧伝動が広く用いられるが,振動や騒音の低減を求められることが多い。本研究は,主騒音源である油圧ポンプに生じる衝撃に基因する振動や騒音を,摺動部の油膜と部材の弾性変形により,吸収することを目的とする。理論解析として,円柱が油膜を張った片持ちばりに面衝突する場合を対象とし,流体に対しては圧力に伴う粘度変化と圧縮性を考慮し,片持ちばりに対しては衝突部の弾性変形とはりのたわみとを独立に考慮した。つまり,このたわみを無視すれば,部材が半無限弾性体である場合も扱うことができる。衝撃吸収能力を反発係数で評価すると,衝突速度の比較的小さく膜厚の厚い場合に吸収能力の大きくなること,部材のたわみを許容する構造では膜厚の薄い場合に吸収能力が認められること,などを明らかにした。一方,実験については衝突物体として,円柱(8.5g,衝突面半径4.5mm)と球(8.35g,半経6.35mm)を選定,片持ちばり(長さ180mm,幅36mm,厚さ16mm)に高さ約200mmの位置から自由落下させる方式の実験装置を作成した。さらに円柱については衝撃力の大きい場合についても実験するため,ハンマ方式も実施した(等価質量0.211kg)。油膜厚さは00.15mmの範囲とし,衝突物体の速度を光センサで検出,はりの振動をギャップセンサとFFTアナライザで求めた。

自由落下方式については,反発係数による評価として,円柱(面衝突)では油膜の衝撃吸収能力は認められたが,球では(点衝突),その能力がわずかであることが判った。理論との比較,衝撃吸収能力の増大方法などについては,今後研究を続ける予定である。大動力を要する機械装置の自動化・高性能化には,油圧伝動が広く用いられているが,振動の騒音の低減を求められることが多い.本研究は,主騒音源である油圧ポンプに生じる衝撃に基因する振動や騒音を,しゅう動部の油膜と部材の弾性変形により,吸収することを目的とする.本年度は実験を主とした.すなわち,円柱(8.5g,衝突面半径4.5mm)と球(8.35g半径6.35mm)を油膜を張った片持ばり(鋼製,長さ180mm,幅36mm,厚さ16mm)および基礎に固定した鋼材(半無限弾性体)に自由落下させ,その反発係数を求めて衝撃吸収能力を評価した.結果として点衝突となる球の場合に平面衝突となる円柱の場合の方が反発係数が小さく,緩衝能力のあること,油膜の厚さが厚いほど能力が増大すること,片持ばりの存在ははりのエネルギ-吸収が存在するため全体としての能力の増大に結びつくこと,などを明らかにした.衝突物体の持つ運動量の大きさの影響を実験的に調べるため,ハンマ方式の実験装置を作り同じ円柱端面を用いて等価質量を増大させた(0.211kg).予想されるごとく,反発係数は油膜厚さを変えてもほとんど変わらず,衝撃吸収能力は大きいとは言えない.次いで前年度の理論解析(円柱)と実験値との比較を行ったが定性的な一致は良好であるが,定量的には反発係数に差を生じた.なお,片持ばりの最大たわみについては,両者の一致は定量的に良好であった.以上に基づき,油膜と部材の弾性変形を利用して衝撃を吸収することは可能であり,その程度については理論解析から判断ができるとの結論を得た.