hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非線形統計モデルにおける統計理論とその応用の研究

1.本研究の目的は(1)代表者および分担者によって非線形統計モデル・非線形統計解析法の研究を進めること、および(2)研究集会を開催して、いろいろの研究成果の発表を得て、代表者・分担者による討論・情報交換を行うとともに研究班以外の研究者との交流を深めること、にあった。2.1(1)に関しては、代表者・分担者による個別もしくは共同研究により多くの結果を得ている。その多くは各種学術雑誌に掲載されるか、国内・国外の研究集会・学会・シンポジウム等で発表されている。その詳しいリストは冊子体の成果報告書を参照されたい。3.1(2)に関しては、研究期間の3年間に7回の研究集会を開催した。それぞれのテーマは(1)非線形統計モデルにおける統計理論とその応用の研究・第1部(発表5件、開催地:呉市)、(2)非線形統計モデルにおける統計理論とその応用の研究・第2部(発表12件、開催地:大分市)、(3)実験計画法における理論と非線形問題(発表17件、開催地:広島大学)、(4)ノンパラ・非線形・シミュレーション(発表7件、開催地:成蹊大学)、(5)非線形統計モデルとデータ解析(発表12件、開催地:鳥羽市)、(6)非線形統計モデルとコンピュータ(発表13件、開催地:金沢大学)、(7)実験と非線形統計モデル(発表13件、開催地:松山市)であった。計79件の発表は純粋に理論を追求した研究から非線形構造を持つ実際のデータの解析まで多岐に渡り、また達成した成果の発表から解けなかった問題や重要な問題の提示に渡る。ただし、そのほとんどはコンピュータに源を持つ発表であり、かつこれから統計学の研究対象となる大きなテーマである。本研究の目的は(1)非線形統計モデルおよびその解析手法の開発、それら手法の数学的性質の解明と応用、(2)分担者相互の研究すりあわせおよび研究組織外の研究者を交えての研究発表のための研究集会の開催にあった。(1)については、分担者の数が多くかつその研究は多岐にわたるのでその一部のみを記す。代表者を中心にした研究では、非線形モデルの中で最も重要である非線形回帰分析の分野で特に成果を上げ、スプライン回帰分析において関数の乱雑度にペナルティを課すときの平滑化パラメータの決定法の性能評価、説明変数の途中で回帰関数が直線的に変化する2相直線回帰分析分析における尤度比検定法とその棄却点の導出、3相直線回帰分析における推定量の評価などで実用的な結果を得た。またその他の非線形問題の中では分担者水田を中心にした、Principal pointsの性質の理論的・実証的考察や非線形手法の天気図分類への応用、分担者後藤を中心にした変換に基づくデータ解析、分担者小西による平滑化パラメータの情報量基準による選択等多くの分野で成果をあげた。これらは一部を除きまだ論文投稿中もしくは投稿準備中である。(2)については、分担者正法地、藤越を責任者として平成9年10月に広島県呉市で、分担者越智を責任者として平成10年2月に大分市で研究集会を持った。呉シンポジウムでは5件の研究発表があり、テーマはSlice逆回帰問題、ニュウ-ラルネットワークによる非線形回帰、星座グラフ等であった。大分シンポジウムでは13件の発表がありデータの平滑化、平滑化パラメータの選択、数え上げ問題に現れる非線形性、多重比較法の実際、外れ値のモデル当てはめへ与える影響等が主な内容であった。本研究の目的は(1)非線形統計学に関する理論と応用研究、(2)分担者相互の研究すりあわせおよび研究組織外の研究者を交えての研究発表のための研究集会の開催にあった。(1)については、分担者の数が多くかつその研究は多岐にわたるので一部のみを記す。

代表者を中心にした研究では、尤度を用いたノンパラメトリック回帰分析における平滑化パラメータの決定法の性能評価、品質管理における全数検査におけるパラメータ推定を行ってきた。分担者による主な研究では、後藤による変数のベキ変換の研究と応用、稲垣による曲指数分布族における非線形構造の研究、小西による情報量基準を用いた平滑化パラメータの選択やモデル選択の研究、、越智による離散非線形モデルの研究、正法地による成長モデルの実証研究、藤越によるSIRに関する研究、等多くの分野で成果をあげた。(2)については、分担者正法地、藤越を責任者として平成10年9月に広島大学で「実験計画法における理論と非線形問題」をテーマに、分担者岩崎、柏木を責任者として平成10年11月に成蹊大学で「ノンパラ・非線形・シミュレーション」をテーマに、代表者白旗および分担者後藤、坂本を責任者として平成11年1月に鳥羽市で「非線形統計モデルとデータ解析」をテーマに研究集会を持った。広島集会では18件の研究発表があり、内容は実験計画における線形モデルと非線形モデルの関係、計画法の構成、最適実験計画の構成等であった。成蹊集会では7件の研究発表があり、内容は不完全データに関するシミュレーション、モンテカルロフィルター、ベイズ的データ解析等であった。鳥羽集会では12件の研究発表があり、非線形回帰問題、生存時間解析、射影追跡法、非線形時系列解析、成長曲線モデル等が主な内容であった。1.本研究の目的は(1)代表者・分担者による非線形統計学に関する理論と応用研究、(2)分担者相互の研究のすりあわせおよび研究組織外の研究者を交えての研究発表のための研究集会の開催にあった。2.1(1)については、分担者の数が多くかつその研究は多岐にわたるので一部のみを記す。代表者を中心にした研究では、罰則付き尤度法によるスプライン回帰分析における平滑化パラメータの決定法の研究、品質管理における繰り返し全数検査における検査停止法の比較研究を行ってきた。分担者による主な研究では、後藤によるデータ変換の研究、およびその医学統計への応用研究、佐藤・水田によるファジー理論や多次元データの表現法の研究、柏木によるベイズ法の研究、正法地による成長モデルの実証研究、藤越によるSIRに関する研究、柳川による離散医学データへの応用研究、小西による情報量基準を用いた平滑化パラメータの選択やモデル選択・モデル評価の研究、越智による離散データの超過変動の研究、等多くの分野で成果をあげた。3.1(2)については、研究協力者田子精男の世話で、平成11年11月に金沢大学で「非線形統計モデルとコンピュータ」をテーマに、研究協力者大森博之の世話で平成12年1月に松山で「実験と非線型モデル」をテーマに研究集会を持った。金沢集会では、13件の研究発表があり、内容はニューラルネットワークによるデータ解析、ファジーデータ解析、非線型データ解析のソフトウェア、乱数、等computer intensiveな研究発表であった。松山集会では13件の研究発表があり、内容は実験データ解析における非線形仮説、非線形回帰分析、離散データ解析における非線形問題、等、比較的理論的な研究発表が主であった。
脊髄後角における局所神経回路の解析と神経因性疼痛

侵害受容性の一次感覚神経には何種類かの神経ペプチドが含まれている。代表的なものとして、サブスタンスP(SP)、カルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)、ソマトスタチン(STT)などがある。しかしながら、これらの神経ペプチドの後角ニューロンに対する生理作用についてはほとんど知られていない。我々はラット脊髄の新鮮スライス標本を用い、ブラインド・パッチクランプ法により神経ペプチドの深層ニューロンに対する膜電位応答について検討した。SP(1μM)のbath applicationは、後角深層の約60%のニューロン(42/68 cells)にslow inward currentを誘導した。このslow inward currentは、記録しているニューロンにSPが直接作用したものと考えられている。CGRP(1μM)のbath applicationもまた、約30%のニューロン(42/68 cells)にslow inward currentを誘導した。しかしながら、このinward currentの大きさはSPのそれと比較して小さいものであった。一方、STT(1μM)のbath apphcationは、後角深層の約30%のニューロン(7/22 cells)にslow outward currentを誘導した。CGRPとSTTによるslow inward currentもしくはslow outward currentは、テトロドトキシン(TTX)存在下においても記録できた。つまり、記録しているニューロンに直接、これらの神経ペプチドが作用したことを意味する。これらの結果は、脊髄後角においてSPとCGRPは興奮性に、STTは抑制性に作用し、侵害性情報の伝達にこれらの神経ペプチドが参画していると考えられる。慢性的な痛みを生ずる疾患の一つにニューロパチックペインがある。ニューロパチックペインは様々な原因によって神経に障害が生じた結果起こる痛みの症候群である。そのメカニズムは中枢と末梢の両サイドからアプローチされてきた。侵害受容の一次感覚ニューロンに含まれる神経ペプチドのうち、SP(サブスタンスP)やCGRP(カルシトニン遺伝子関連ペプチド)は、疼痛を増強する神経修飾物質として知られている。これらの侵害受容ニューロンは脊髄後角の表層に分布し、それらの情報はI層及びV層の投射ニューロンにより上位中枢へと伝えられる。今回、我々はラット脊髄の新鮮スライスを用いたパッチクランプ法により、SP/CGRPの後角ニューロンに対する膜電位応答の解析を進めた。SP/CGRPをスライスに作用させると後角深層ニューロン(IIIVI層)の約40%において、非常にゆっくりしたinward currentやEPSPの増加が観察された。前者の応答はmono-synaptic、後者はpoly-synapticな成分であると考えられる。また、一部ではIPSPの増加も記録されたが、これらの意義については不明である。また、抑制性の神経修飾物質として知られているSRIF(ソマトスタチン:成長ホルモン抑制ホルモン)の応答についても測定したところ、約20%の深層ニューロンにおいて、非常にゆっくりしたoutward currentを記録することができた。今後、これらのペプチドを手掛かりにさらに解析を進め、疼痛を中心とした脊髄局所神経回路のモデルを提示し、神経因性疼痛との関係について検討する。SP(1μM)のbath applicationは、後角深層の約60%のニューロン(42/68 cells)にslow inwardcurrentを誘導した。

一方、STT(1μM)のbath applicationは、後角深層の約30%のニューロン(7/22 cells)にslow outward currentを誘導した。CGRPとSTTによるslow inward currentもしくはslow outward currentは、テトロドトキシン(TTX)存在下においても記録できた。つまり、記録しているニューロンに直接、これらの神経ペプチドが作用したことを意味する。これらの結果は、脊髄後角においてSPとCGRPは興奮性に、STTは抑制性に作用し、侵害性情報の伝達にこれらの神経ペプチドが参画していると考えられる。
回転水平円管外面の滴状凝縮における凝縮水の挙動と熱伝達に関する研究

滴状凝縮においては、凝縮水の挙動はその熱伝達に重要な影響をおよぼす。一般に、伝熱面上の離脱、転落、落下凝縮滴は下部伝熱面の掃除作用による伝熱促進効果と被覆作用による伝熱妨害効果を同時にもたらす。著者らは回転水平円管を対象として、回転凝縮円管上の凝縮滴の挙動と熱伝達の関係を計算と実験より検討し、滴状凝縮における伝熱促進に関する新しい知見を得る。研究成果に関しては、大別して大気中における回転水平円管上の水滴の挙動に関しての成果と実際の回転水平円管上の凝縮滴の挙動と熱伝達に関する成果とに分けられる。前者に関しては以下の成果が得られる。1、回転円管上の単一転落滴の速度分布が得られる。2、回転円管上の転落滴の付着滞在時間および管表面からの落下位置などが求められる。3、回転円管上の転落滴が管表面から落下する際の条件が得られる。4、回転円管上の凝縮転落、落下滴の挙動モデルが得られる。後者に関しては以下の成果が得られる。1、簡単な滴転落、落下の計算モデルより、回転円管に関する伝熱特性が得られる。2、限られた実験範囲ではあるが回転数による伝熱促進効果が認められる。3、回転円管上の転落、落下滴の掃除作用は回転数の増加にしたがって大きくなるが、残滴による薄膜が形成され、必ずしも高回転で高伝熱促進効果が得られるとは限らない。4、低伝熱負荷の場合に、比較的広い回転数の範囲において、回転による高伝熱促進効果が期待される。滴状凝縮では凝縮滴の挙動が、その熱伝達に重要な影響をおよぼす。しかし、その挙動は極めて複雑であり、特に、回転水平円管外面上の滴挙動に関しては、一層複雑な現象になると考えられ、初年度は大気中における回転試験円管上の既知質量の水滴の挙動を中心に調べる。(1)上記の目的に関しては購入備品によって滴質量の実験範囲も拡張することができ、そして、各質量の滴における落下速度、滞在時間、位置、離脱条件などを検討することができた。(2)また、計算により、落下速度が求められ、実験結果と比較して、概略一致した結果がえられ、実際の回転凝縮器への応用のための滴挙動モデルを提案することができる成果がえられた。(3)凝縮のともなう実際の回転凝縮器に関しては、装置製作段階まで進めることができた。滴状凝縮においては、凝縮滴の挙動はその熱伝達に重要な影響をもたらす。そのため、昨年度に関しては、凝縮滴の挙動を計算と実験より解明することを主たる目的として研究を行う。本年度は実際の回転凝縮器を製作し、滴状凝縮現象をビデオカメラにより撮影し、その挙動解析を行う。一方、凝縮円管上の凝縮水量、あるいは冷却水温度上昇を測定することにより、各回転数における熱流束を測定する。以上の実験成果をまとめると次のようになる。1.回転伝熱面上の凝縮滴の転落、落下は伝熱面の掃除作用と被覆作用による伝熱促進効果と伝熱妨害効果とをもたらす。2.低回転数領域においては、伝熱面上の凝縮転落滴は、発生位置からの転落は促進されるが、伝熱円管からの落下はあまり促進されず伝熱促進効果も静止円管の場合と比べるとその効果は小さいようである。3.中回転数領域においては、凝縮滴は遠心力により転落、落下が促進され、伝熱促進効果がみられる。4.高回転数領域においては、凝縮滴は遠心力により管表面からの落下が促進されるが、しかし、伝熱面上に薄く凝縮液が残り、薄膜が形成されているようである。そのため、伝熱促進効果はみられず被覆効果が大きくなるようである。5.冷却水流量による影響は小流量の熱負荷が小さいときは回転による伝熱促進効果が見られ、大流量の熱負荷が大きい時は回転による伝熱促進効果はみられず、むしろ、伝熱妨害効果が大きく表れるようである。
製品デザインに関わる組織構造と開発プロセスの設計

本研究の目的は、企業における製品の根本的な差別化と競争優位の創出に貢献するような優れたデザインを創出するための組織構造や開発プロセス上の重要な要件を明らかにすることである。本研究では、主に以下の3点を実施した。第1に、製品デザインにおける組織や開発プロセスに関わる既存研究の整理・検討を通じて、事例を調査・分析するための分析枠組みを導出した。第2に、事例調査を通じて得られたデータの定性分析を行い、概念モデルを構築した。最後に、概念モデルにもとづき、日本と韓国の製造業企業を対象とした質問票調査を実施し、その結果の定量分析を行った。本研究の目的は、企業における製品の根本的な差別化と競争優位の創出に貢献するような優れたデザインを創出するための組織的要件を明らかにすることである。とりわけ、先進性や革新性の高いデザインの創出を促す、組織構造と開発プロセスの設計における重要な要件とメカニズムを解明することを目的としている。今年度は、昨年度に引き続き、デザイン・マネジメントに関わる既存研究のレビューを丹念に行うことで、既存研究の課題を再度整理しなおした。また、昨年度に実施した事例調査の結果と併せて、製品デザインに関わる組織構造や開発プロセスにおける説明変数の抽出を行った。そして、これらの成果をもとにデザイン・マネジメントに関わるアンケート調査を実施し、日本企業に加え、韓国企業に対しても調査を行った。本研究では、以上の調査結果を踏まえ、デザイン部門と他部門の部門間調整のあり方が、デザイン・アウトプットに及ぼす影響を分析するとともに、デザインに関わる戦略、組織構造、デザイン部門の権限などの組織要因が、デザイン部門と他部門の部門間調整のあり方に及ぼす影響を分析した。これらの分析を通じて、デザイン・アウトプットを向上させるためには、デザイン部門と他部門の統合が図られているとともに、デザイン部門の妥協や譲歩を低減させる必要性を示唆することができた。また、デザインに関わる組織要因では、デザインが内包する柔軟性・多義性・主観性・暗黙性などの性質が重要な影響を及ぼす可能性を示唆することができた。これらの研究成果には、既存研究では着目されてこなかった新たな発見が含まれているとともに、デザインの性質にもとづいて組織やプロセスのメカニズムを解明できたという点においても、重要な発見が含まれているものと考える。研究成果は、海外の学会において報告するとともに、国内外の学術雑誌に論文として掲載されている。本研究の目的は、企業における製品の根本的な差別化と競争優位の創出に貢献するような優れた製品デザインを創出するための組織的要件を明らかにすることである。とりわけ、先進性や革新性の高いデザインの創出を促す、組織構造と開発プロセスの設計における重要な要件とそのメカニズムを解明することを目指している。今年度は、まず、デザイン開発に関わる組織構造と開発プロセスを統合的に分析・説明するための分析枠組みの構築に取り組んだ。具体的には、組織設計論、製品開発論、デザイン・マネジメント論、デザインに関わる認識論を中心とした既存研究レビューを通じて、デザイン活動に関わる組織構造と開発プロセスに特有の課題や重要な論点を導出した。次に、導出した課題や論点に基づき、デザインにおいて高いパフォーマンスを発揮している企業の事例調査(総合家電メーカー、日用品メーカー)を行い、いかなる組織構造と開発プロセスの仕組みにおいて、いかなるデザイン・アウトプットが生み出されているのかを定性的に分析すると同時に、新たな変数の発見や仮説の構築を行った。併せて、予備調査として行っていた質問票調査の結果をもとに、先進性・革新性の高いデザインや統一されたデザインの創出において高いパフォーマンスを発揮している企業において、いかなる組織的要件がデザイン・アウトプットの性質にいかなる影響を及ぼすのかを定量的に分析した。これらの調査および分析を通じて、デザイン開発に関わる組織構造、製品開発プロセスにおけるデザイン部門の関与の仕方、デザイン開発に関わる部門間調整、デザイン開発に関わる権限などの要因が、デザイン・アウトプットにいかなる影響を及ぼすのかを明らかにした。これらの研究成果には、既存研究において議論されてこなかった新たな知見が含まれているとともに、今後の研究をさらに発展させるうえで重要な発見が含まれている。とりわけ、本研究では、先進性や革新性の高いデザインの創出を促す、組織構造と開発プロセスの設計における重要な要件とメカニズムを解明することを目的としている。最終年度となる今年度は、昨年度に実施した「デザイン・マネジメントに関わるアンケート調査」の結果の分析を行った。ここでは、既に回答を得ていた日本の製造業企業のうちグッドデザイン賞を受賞している43社に、韓国の製造業企業のうちグッドデザイン賞を受賞している38社から得られた回答を加えて、主に以下の2つの観点から分析を行った。

第1に、全社的なデザイン戦略、組織構造、デザインに関わる意思決定、製品開発プロセスに対するデザイン部門の関与範囲、デザイン部門と他部門の部門間調整などの要因が、最終的なデザイン・アウトプットの成果にどのような影響を及ぼすのか、クラスター分析を行った。分析の結果、デザインの重要性に対する認識が高く、デザイン活動の尊重度合いが高い企業グループほど、最終的なデザイン・アウトプットの質が高いという発見事実が得られた。第2に、製品開発プロセスに対するデザイン部門の関与の仕方が、製品デザインの成果に及ぼす影響と、このデザイン部門による関与の影響が、産業の相違や組織要因によってどのように変化するのかを分析した。分析の結果、デザイン部門の機能分化が、デザイン部門の関与効果にネガティブな影響を及ぼすことや、デザイン・ポリシーの策定やデザイン部門が最終決定権をもつことが、デザイン部門の関与効果にポジティブな影響を及ぼすことなどが発見事実として得られた。本研究では、これらの研究成果を、国内(1件)・国外(1件)の学会で報告するとともに、国内の学術雑誌に投稿・掲載した。経営学二年目の研究計画では、既存研究レビューの成果にもとづいた事例調査を実施し、それらの結果を踏まえて、アンケート調査を実施するための説明変数を抽出することを目標としていた。それに対して、今年度は、既存研究レビューと事例調査をほぼ計画通りに進行させ、説明変数の抽出を概ね終了させることができた。また、抽出した説明変数にもとづいてアンケート調査項目の設計を行い、日本と韓国のグッドデザイン賞受賞企業約200社に対して、アンケート調査を実施し、約80社より回答を収集することができた。さらに、収集したこれらのデータにもとづき、製品デザインに関わる組織要因、デザイン部門と他部門の部門間調整、デザイン・アウトプット、それぞれの関係を計量的に分析し、学会報告と論文掲載も果たすことができた。以上より、本研究は、当初の研究計画にもとづいて進捗していると考える。初年度の研究計画では、先進性・革新性の高いデザインの創出を促す組織構造と開発プロセスの要件やメカニズムを分析・説明するための分析枠組みを構築することを目標として設定していた。特に、デザインに関わる組織構造や開発プロセス上の特にどのような側面を重視して調査や分析を行えば良いのかを検討し、重要な説明変数や論点を明らかにすることとなっていた。また、導出した分析枠組みにもとづき、日本の製造業企業を対象に事例調査と定性的分析を行い、組織構造・開発プロセスにおける要因とデザイン・アウトプットの性質との関係を論理的に解明していくこととなっていた。今年度は、既存研究レビューの検討を通じた分析枠組みの構築と、それに基づいた企業の事例調査(総合家電メーカー2社、日用品メーカー1社)を行い、いかなる組織構造や開発プロセスの中でいかなるデザイン・アウトプットが生み出されているのかを明らかにすると同時に、それらがどのような論理によるものなのかを分析枠組みにもとづき検討することができた。また、この研究成果は、国際学会において報告するとともに、論文として学会誌に投稿し、採択されている。
物理学学習のための3Dシリアスゲーム教材の開発

本研究では,物理学学習支援を目的として物理現象をモチーフとした3Dゲームの製作を行い,その教育効果について評価・検討した。さらに学習の進捗を管理できるサーバシステムを構築した。開発したゲームでは,テーマとなる物理学の公式のパラメータを自在に変更し,それに伴いどのような変化が現象として現れるかを観察した後,公式問題や計算問題に取り組むことができる。また製作したゲームを用いて模擬授業を行い,授業後に実施したルーブリクスとアンケートによりその教育効果を評価した。その結果からゲーム教材での学習はプリント教材と同程度の学習効果を持ち,モチベーション向上の面ではプリント教材より優れていることが示された。平成27年度は当初の予定通り,3Dゲームエンジン・統合開発環境Unityを用いて,物理学学習3Dゲームの実装を主に行った。実装した3Dゲームは,教科書内に掲載されている練習・章末問題の物理法則をモチーフとした設定とした。ゲーム内では,まず問題を解くために覚えておく必要がある公式の入力を求める。公式が正しく入力されると,その公式を使って解く(式変形が必要な場合もある)計算問題が出題され,計算結果を入力して回答ボタンを押下するよう指示が出る。この際,正解・不正解時で異なる画面効果が表示されるが,不正解時にはあえて派手なエフェクトを実装している。これは不正解であっても本ゲームによる学習を続ける動機付けを目的としている。平成27年度では予定よりも多くの3Dゲームの実装を完了することができた。その中でも特に早く実装が終了した「フックの法則(ばね)」,「自由落下」,「摩擦力」,「浮力」,「熱量」に関する3Dゲームを用いて模擬授業を行った。模擬授業は高専1年生5年生までの計24名に対して行われ,通常のプリント課題を解いてもらった後に,同じ問題をモチーフとした3Dゲームで学習してもらった。学習終了後アンケートを取ったところ,約80%の学生が「3Dゲームでの学習を楽しんだ」,約67%の学生が「従来のプリント課題よりも分かり易い」,「3Dゲームが物理学の直感的な理解を助ける」と答えた。これにより,本研究の目標である「物理学を直感的に理解し,学生自ら問題を解くモチベーションを向上できる」教材が実現できていることが確認された。その他にもインターフェースの改善に関する意見やゲームシステムに関する意見が得られており,それらを取り入れた改良も既に実施している。また,ゲームサーバーおよびゲームシステムに関しては,平成27年度は実装に至っておらず,今年度注力する必要がある。平成27年度末までに,東京書籍の検定教科書「物理」における「1編力と運動」の章における「速度,加速度」「自由落下」「斜方投射」「摩擦力」「フックの法則(ばね)」「浮力」だけでなく,「2編熱」の章における「熱量」,「3編波」における「波の表し方(正弦波,周波数,周期)」,「波の干渉(重ね合わせ)」,「光の干渉」に関する3Dゲームの実装が完了し,今年度の研究実施計画以上のテーマについてのゲーム化が完了した。そのうち,早く実装が完了した「フックの法則(ばね)」,「自由落下」,「摩擦力」,「浮力」,「熱量」の3Dゲームを用いて模擬授業を行い,アンケートを実施した。その後,得られたアンケートをもとにゲームシステムやUIの変更も行っており,ゲームの改良についても順調に進んでいる。ただし,ゲームサーバーおよびゲームシステムに関しては,平成27年度は実装に至っておらず,今年度特に注力する必要がある。平成28年度は当初の予定通り,3Dゲームエンジン・統合開発環境Unityを用いて,昨年度までに実装が完了しなかったテーマにおいて物理学学習3Dゲームの実装を行った。さらに,昨年度実装を完了したゲームを用いた模擬授業を実施した結果得られたアンケート結果を分析し,実装済みのゲームについても改良した。また,開発したゲームを学生が実際に学習する際,進捗状況をスコアとして記録するためのサーバシステムを学内に設置し,実際に稼働することを確認した。また学習効果を測る実験として,高専2年生34名に対して模擬授業を実施した。模擬授業は学生を「プリント教材で学習するグループ」,「3Dゲームで学習するグループ」「プリント教材で学習した後,さらに3Dゲームで学習するグループ」の3つに分けて実施した。各学習は問題が解けるまで(もしくはあきらめるまで)とし,時間は無制限とした。学習終了後は各教材に関するアンケートを実施し,学習前後に各学習項目の理解度をルーブリクスによって評価した。その結果75%の学生が「3Dゲームでの学習を楽しんだ」と答えた(プリント教材は22.2%)。また60.8%の学生が「今後もゲーム教材で学習したい」と答えた(プリント教材は22.2%)。ルーブリクスによる学習効果の評価では,プリント教材とゲーム教材に関しては,学習前後の理解度の平均値や中央値の伸びがほぼ同じで,両教材の学習効果は同程度であることを示している。一方で,プリント教材での学習後に3Dゲームで学習したグループは学習効果が他のグループに比べて明らかに高い結果となった。今回の実験では,模擬授業の時間を特に設定していないため,プリントとゲーム両方で学習したグループが,他のグループの2倍の時間学習したとは限らないため,新旧両方の教材を上手く組み合わせながら学習することが,学習に大きな効果をもたらすことを示唆する結果が得られた。

開発したゲームでは,テーマとなる物理学の公式のパラメータを自在に変更し,それに伴いどのような変化が現象として現れるかを観察した後,公式問題や計算問題に取り組むことができる。また製作したゲームを用いて模擬授業を行い,授業後に実施したルーブリクスとアンケートによりその教育効果を評価した。その結果からゲーム教材での学習はプリント教材と同程度の学習効果を持ち,モチベーション向上の面ではプリント教材より優れていることが示された。今後は,未実装の学習項目である「電気と磁気」,「原子」に関する問題のゲーム化を行い,本校で用いている教科書「物理基礎」,「物理II」における全学習項目の網羅を目標とする。これらのゲーム実装には,昨年アンケートで得られた意見を初めから反映する。次に,昨年度実施した模擬授業以降に実装が完了したゲームに関しても実際に学生に利用してもらい,学習効果,操作性,演出効果についてアンケートを実施し改良を行う。まず,平成28年度初頭には力学や波に関するゲームについて,前年度より多くの学生に利用してもらい,アンケートを実施する。その後,結果を集計・分析し,ユーザーインターフェイスや学習効果の評価を行い,得られたデータを基にゲームの改良を行う。さらに年度後半には,波,電気と磁気に関するゲームについて,同様の項目についてアンケートを実施,さらなる改良を行う。改良については平成28年度中に終了することを目標に進めていく。サーバー環境の構築および種々のゲームシステム構築は遅れが出ているため,今後特に注力する。サーバー構築は平成28年度前半に終了することを目標に,研究協力先である地元香川県のソフトウェア会社(真空電気システムズ株式会社)に協力を仰ぐ予定である。ゲームシステムの構築は,年度中に終了することを目標とする。教育工学サーバー用計算機を購入し外部公開用のプログラムを実装予定であったが,学内サーバーの外部公開に関する規定が見直しされることになったため,購入を見送る必要が出たため。今年度,3Dゲームプログラムの実装用と研究室内サーバーを兼ねる計算機を購入し,サーバープログラム等を実装し,十分に接続実験を行った上で今年度外部サーバーによる公開を目指す。
マン・マシン・システムを対象とした信頼性・安全性解析支援システムの開発

システムの信頼性・安全性解析においては、ハードウェアのみならず人間を含めたマン・マシン・システムとして解析することが重要である。本研究では、解析の基礎となるモデル作成に最近その表現能力と解析方法で注目されているペトリネットを用いて、従来の信頼性・安全性解析での知識蓄積を継承して評価・解析が行えるマン・マシン・システム信頼性・安全性解析支援システムの構築を目的とする。研究成果の概要は、以下の通りである。1.ヒューマン・エラーの評価手法およびマン・マシン・システムの信頼性・安全性解析支援システムに関する研究についてのサーベイを行い、研究の現状を把握した。2.マン・マシン・システムの信頼性解析のモデリングと定性的解析および定量的解析にペトリネットおよびカラー・ペトリネットを用いた手法を提案し、マン・マシン・システムを対象とした信頼性・安全性解析支援システムのプロトタイプをパーソナル・コンピュータ上の構築した。その応用例の一つとして、複数の人間が協同して作業を行う場合のヒューマン・エラーの解析モデル化とその解析法を提案し、簡単なモデルに対して本プロトタイプ・システムの有効性を確認した。3.監視制御モード下におけるマン・マシン・システムにおいて、アラームが発生した場合に取りうる安全管理則あるいは安全制御策を確率論的に評価するためのモデルを提案した。このモデルを用いることにより、状況に応じた最適な安全管理則あるいは安全制御策を適応的にかつオンラインで選択することができることを示した。4.ヒューマン・エラー解析を中心とする信頼性・安全性解析支援システムを実際問題に適用する場合に支援システムの満たすべき要件等について、特に排水ポンプ設備の運転と管理を対象として検討を行った。研究計画の初年度である今年度は、1.ヒューマン・エラーの評価手法およびマン・マシン・システムの信頼性・安全性解析支援システムに関する研究についてのサーベイを行うとともに、2.主として信頼性・安全性解析支援システムの定性的解析部分の開発を行った。すなわち、マン・マシン・システムの信頼性解析のモデリングと定性的解析にペトリネットを用いた手法を提案し、そのプログラム化を行った。その特徴は(1)事象系列のみでなく、それに対応したシステム状態も同時に表現できる、(2)独立に発生する事象や、計器の値に従ったオペレータの行動のような相互に依存しながら発生する事象も表現できる、(3)システム・モデルができれば、初期マーキングを変更するだけで、任意の初期状態から発生する事象系列を探索することができる、(4)複雑なシステムを、要素モデルを基にして簡単に表現することができ、システム変更が容易に行える、などである。3.さらに、監視制御モード下におけるマン・マシン系において、アラームが発生した場合に取りうる安全管理則あるいは安全制御策を確率論的に評価するためのモデルを提案した。研究計画の第2年度かつ最終年度である今年度は、第1年度に引き続き1.ヒューマン・エラーの評価手法およびマン・マシン・システムの信頼性・安全性解析支援システムに関する研究についてのサーベイを行うとともに、2.信頼性・安全性解析支援システムの定性的解析部分の追加開発を行った。すなわち、マン・マシン・システムの信頼性解析のモデリングと定性的解析にカラーペトリネットを導入し、その応用例の一つとして、複数の人間が協同して作業を行う場合のヒューマン・エラーの解析モデル化とその解析法を提案した。またこの解析法に基づく解析ソフトウェアを開発し、パーソナルコンピュータ上に実装した。簡単なモデルに対して計算を実行し、解析法およびソフトウェアの有効性を確認した。3.昨年度に開発を行った通常のペトリネットを用いた定性的解析部分および今年度開発したカラーペトリネットを用いた定性的解析部分の両者に定量的解析部分を付加し、マン・マシン・システムを対象とした信頼性・安全性解析支援システムのプロトタイプを完成した。4.ヒューマン・エラー解析を中心とする信頼性・安全性解析支援システムを実際問題に適用する場合に支援システムの満すべき要件等について、特に排水ポンプ設備の運転と管理を対象として検討を行った。
分子シャペロンによる運動ニューロン疾患治療法の開発-SBMA・ALSを中心に-

ポリグルタミン病、筋萎縮性側索硬化症(ALS)などの神経変性疾患は、神経細胞内に変異した蛋白が蓄積して病態が形成される。ポリグルタミン病は責任遺伝子のcoding region内のCAGリピートの異常延長によって引き起こされる遺伝性神経変性疾患である。球脊髄性筋萎縮症(SBMA)は成人発症の下位運動ニューロン徴候を特徴とする神経変性疾患で、アンドロゲン受容体(AR)のポリグルタミン鎖の異常延長がみられる。我々は、97CAGリピートを有する全長のヒトARを発現するトランスジェニックマウス(Tg)を作成し、Hsp70の高発現によりマウスの運動機能が改善し、核内変異ARの蛋白複合体及びモノマーが減少することを示した。本研究では、ポリグルタミン病を含む神経変性疾患に応用可能な治療を、トランスジェニックマウスや培養細胞を用いてスクリーニングし、臨床応用を目指した。分子シャペロンであるHsp90は他の分子シャペロン(Hsp70,Hop,p23,p50など)とともに、Hsp90依存性のクライアントタンパク質と複合体を形成し、そのクライアントタンパク質の安定化と機能発現に重要な役割を果たしている。Hsp90阻害剤は,Hsp70やHsp40といった抗ストレス分子シャペロンを非特異的に増加させる薬理作用も持つ。SBMA培養細胞モデルへHsp90阻害剤である17-AAGを投与すると、濃度依存性に変異AR蛋白が著減し、Hsp70やHsp40の発現も増加し、さらに、SBMAモデルマウスへ17-AAGを投与すると、治療群は非治療群に対して、有意に運動機能障害の改善を認めた。これは、Hsp90阻害剤により変異ARの分解が促進された結果と考えられた。また、消化性潰瘍の薬剤である。geranylgeranylacetone (GGA)には、マウスや細胞レベルで分子シャペロンの発現を増加させる作用が確認されており、GGAもTgに投与すると、分子シャペロンの発現増加がみられ、運動機能障害の改善効果がみられた。このような、分子シャペロンやユビキチン・プロテアソームシステムを活性化する方法は、ポリグルタミン病の枠を超えて、臨床医学に寄与することができる治療法と考えられる。
中級・上級に移行しやすい中国語初級教材の開発

全20課、86頁にわたる初級教科書を作成した。教科書を自作して無償で配布する試みのである。そのかわり、学生には辞書を買わせ、その辞書を授業で活用する試みを検証した。この教科書を使用してのアンケートを実施した。概ね好評であったが、CDがついていない点で不満もあった。今後、CDを作成して、新たな授業を展開していきたい。この教科書には、これまでの教材とは異なる数多くの工夫が施されている。・学生には不評の会話形式をやめ、文章を読んでいくという形式をとった。・比較的容易な字には発音符号(ピンイン)をはずし、既習の字は発音を憶えるように誘導した。・教材そのものは無償で配布するので、学生はかわりに辞書を購入する。そのために、学生は常に学習できる環境を整えられた。現在、WEB上に載せ、多くの人が活用できるようにしている。どれだけのひとがこの教材を使用しているか分からないが、今後、この教材が多くの人に利用されれば、改訂作業を進めていきたい。中国語学習を支援するシステムのひとつとして、単語学習プログラムがある。このプログラムを用いて単語を学ぶ環境を整えた。全部で1000単語の音声入力を終えた。この作業は、数種類の単語学習教材を検討し、かならず初級で学習しておくべき単語を漏らさず集め、ネイティブにひとつひとつ録音して、mp3ファイルに変換しておいたものである。このため、ファイルサイズを小さくしてデータのやりとりが可能になるのである。これは、多くの人に使ってもらうためには必要な作業である。初級教材の開発も、あわせて進行させた。具体的には、まず始めに中級教材を用意し、ここで使われる頻度の高い文法をリストアップした。そのうえで、この中級教材を易化し、初級としても使えるような文章に変換した。こうすれば、中級で頻繁に使われる文法を始めの段階でしっかり学習し、かつ、それほど難しくない内容で学習できる。この教材を作成して、若干の不備が残っている。それは、教材が一編の掌編小説であるために、初級教材で学ぶべき事柄がかならずしも網羅されていない、ということである。たとえば、曜日の言い方などは、入っていない。したがって、この教材に手を加え、コラムとして、漏らした事柄を挿入したいと考えている。文法の練習問題作成に関しては、いくつかの中国語能力検定試験を調査した。その成果を元に、中級の内容をしっかり理解する際に必要な文法をWEB上で学習できるように作業を進めている。本年の最大の課題であった「教科書の実作」は、授業と並行して制作し、一年生を対象に、教室で実際に試行を行なった上で、何度も協議を繰り返し、完成した。全20課、86頁にわたる初級教科書が3月に刷り上がった。これをなるべく早く、WEB上に載せ、多くの人が活用できるようにしたいと考えている。また、DVDを活用した授業も実践した。授業のアンケートを見ると、極めて講評であった。来年度は、教材の種類を増やし、より有効な授業の在り方を探っていきたい。全20課、86頁にわたる初級教科書を本年度使用した。教科書を自作して無償で配布する試みの第一年である。
次世代超臨界流体システムに向けた多成分系超臨界流体熱流動の解明

本研究では次世代発電サイクルにおける回転機械内部の熱流動,化学反応プロセスにおける反応器内部流動,化学反応を伴う熱交換器内部流動などの臨界点近傍の複数流体が混在した流動問題の解決を目的とし,実在気体効果を考慮した混合流体モデルの提案,Look-up Table化による計算時間の削減,産業利用における超臨界条件下の混合流体の熱流動について明らかにすることを目指す.特に理想気体,単一流体の流動とは大きく異なる多成分超臨界流体の熱流動を明らかにすることで,超臨界流体の工業利用における流動の諸問題の解決に大きく寄与することができると期待される.本研究では次世代発電サイクルにおける回転機械内部の熱流動,化学反応プロセスにおける反応器内部流動,化学反応を伴う熱交換器内部流動などの臨界点近傍の複数流体が混在した流動問題の解決を目的とし,実在気体効果を考慮した混合流体モデルの提案,Look-up Table化による計算時間の削減,産業利用における超臨界条件下の混合流体の熱流動について明らかにすることを目指す.特に理想気体,単一流体の流動とは大きく異なる多成分超臨界流体の熱流動を明らかにすることで,超臨界流体の工業利用における流動の諸問題の解決に大きく寄与することができると期待される.
ヘルトビッヒ上皮鞘の細胞増殖がマウス臼歯歯根形成に果たす役割と調節因子の検討

1: PDGFのHERS発達に対する影響0,2,20,200ng/mlの各濃度を培養液に投与して器官培養を行った結果、PDGFはHERSの発達を促進.することが分かった。対照群(0ng/ml)の培養7日目の臼歯はHERSが神長し、歯形成の進行が観察されたが、2,20,200ng/mlPDGFを添加した培地で培養された臼歯はさらに発達し、その効果は濃度依存的に促進され、昨年度報告したIGF-Iの作用と類似していた。2: EGFのHERS発達に対する影響0,10,100,500ng/mlの各濃度を培養液に投与して器官培養を行った。その結果、培養7日目の対照群(0ng/ml)の臼歯ではHERSが伸長し、歯根形成の進行が観察されたが10,100,00ng/mlEGF添加群では内外エナメル上皮層だけで形成される典型的なHERSの組織構築が乱れた。現在その原因について、HERS周辺組織における細胞増殖も併せてさらに検討を進めている。3: FGFのHERS発達に対する影響FGF-7,10について添加濃度を変え、臼歯歯根形成に対する影響を検討したが、HERS発達・歯形成への影響は観察できなかった。FGFは胎生期歯胚の上皮間葉相互作用において重要な役割を果たすことが知られるが、歯根形成開始期の歯胚発達にはIGF-IやPDGF, EGFが重要な役割を果たすと考えられた。1,マウス臼歯歯歴のヘルトビッヒ上皮鞘(HERS)細胞の成長に伴う増殖とその変化を確認するために生後5、10、15、20日のマウスにおいて腹腔内にBrdUを投与し、経時的にマウスから下顎第一臼歯歯胚を摘出・固定し、HERS細胞へのBrdU取込み数の変化を内エナメル上皮(IEE),外エナメル上皮(OEE)、HERS全体について調べた。HERS形成直前の生後5日BrdU投与2時間後におけるIEE細胞のMitotic Index (MI)は生後10-20日のMIより高い直を示した。一方生後5日齢のIEEとOEEのMIの差はIEEがOEEに比べ高いのに対して、その他の時期ではOEEのほうが高い直を示した。生後5日齢のOEEも投与後3日までに緩やかに増加した。2,IGF-I歯胚において,細胞増殖因子として知られている。生後の臼歯歯胚においてIGF-Iリセプターの局在を免疫組織化学的に検索したところ、生後0-3日では陰性反応であったが、生後5日齢以降、陽性反応が見られることが分かった。3,局所的に外因性因子をデリバリーするヘパリンbeadsをHERS付近に置き生後5日齢の臼歯を4日間器官培養したところ、IGF-I投与群は対照群に比べヘルトビッヒ上皮鞘細胞のMIが高い値を示した。さらにIEEとOEEのMI値を比較するとOEEの方がより高い値を示した。歯根形成期開始期のHERS細胞は、他の時期に比べ細胞増殖が活発で、かつIEEとOEEの細胞動態には違いがある、すなわちOEEの細胞増殖(MI)がIEEより高い値を示すこと、またこの増殖活性にはIGF-Iが関係していることが示唆された。
光波干渉を利用した高周波高効率光変調に関する研究

光波の多重干渉を利用することにより,光変調器の変調効率を飛躍的に向上させるとともに,光変調器に新たな機能を付与することを目的として研究を行った.まず,新たに考案したGT形変調器を設計・試作し,その動作を実験的に確認した.GT形変調器は,全反射ミラ-と部分透過ミラ-で構成されるGT干渉計(GiresーTournois干渉計)の内部に光位相変調器を組み込んだもので,光共振周波数に同期して内部で位相変調することにより,全体として高周波高効率位相変調を達成しようというものである.電気光学結晶にLiTaO_3を用いて,動作周波数2.5GHzの位相変調器を試作し,動作実験を行った.光源にアルゴンレ-ザを用い,変調サイドバンドは掃引形FP干渉計で測定した.その結果,理論的に予想されるとおり,変調器単体の場合の20倍から50倍の位相変調指数がマイクロ波領域で得られることが実験により確認できた.良好な動作をさせるには,干渉計を構成する鏡の損失を極力小さくすることと,光共振器のモ-ドマッチングを十分に行うことが,非常に重要であることが明かとなった.また,GT変調器は出力での位相変調度がπを越えるようになると,指数関数的に非常に大きく広がったサイドバンドが生成されることも確認した.ただしこのとき,キャリア成分がかなり大きく残留した.次に,光共振器構成法について検討を進め,変形GT変調器を提案した.これはGT変調器の入射ミラ-をFPフィルタに交換し,入射光は干渉計内に進入することができるが生成されたサイドバンドは光共振器内に閉じ込められるものである。入力周波数から非常に離れたところに,大きな周波数成分を生成することができる.基礎的な実験を行い,動作を確認することができた.これらの変調器は特異な群速度分散性を有しており,パルス生成等さまざまな応用が期待できる.光波の多重干渉を利用することにより,光変調器の変調効率を飛躍的に向上させるとともに,光変調器に新たな機能を付与することを目的として研究を行った.まず,新たに考案したGT形変調器を設計・試作し,その動作を実験的に確認した.GT形変調器は,全反射ミラ-と部分透過ミラ-で構成されるGT干渉計(GiresーTournois干渉計)の内部に光位相変調器を組み込んだもので,光共振周波数に同期して内部で位相変調することにより,全体として高周波高効率位相変調を達成しようというものである.電気光学結晶にLiTaO_3を用いて,動作周波数2.5GHzの位相変調器を試作し,動作実験を行った.光源にアルゴンレ-ザを用い,変調サイドバンドは掃引形FP干渉計で測定した.その結果,理論的に予想されるとおり,変調器単体の場合の20倍から50倍の位相変調指数がマイクロ波領域で得られることが実験により確認できた.良好な動作をさせるには,干渉計を構成する鏡の損失を極力小さくすることと,光共振器のモ-ドマッチングを十分に行うことが,非常に重要であることが明かとなった.また,GT変調器は出力での位相変調度がπを越えるようになると,指数関数的に非常に大きく広がったサイドバンドが生成されることも確認した.ただしこのとき,キャリア成分がかなり大きく残留した.次に,光共振器構成法について検討を進め,変形GT変調器を提案した.これはGT変調器の入射ミラ-をFPフィルタに交換し,入射光は干渉計内に進入することができるが生成されたサイドバンドは光共振器内に閉じ込められるものである。入力周波数から非常に離れたところに,大きな周波数成分を生成することができる.基礎的な実験を行い,動作を確認することができた.これらの変調器は特異な群速度分散性を有しており,パルス生成等さまざまな応用が期待できる.
グローバル化する高齢者介護労働と福祉国家におけるジェンダー課題

今年度の研究は、台湾において来年度から実施予定とされていた「長期介護サービス法」施行にむけた現状を視察し、実施前と実施後の変化を明らかにすることを目的に、視察調査を実施した。視察先は、公営施設、私営施設を織り交ぜ、4つの施設を見学した。施設視察から明らかになったこととして、まず、日本と同様に、介護職につくものは、女性が圧倒的に多いことだった。つぎに、外国籍(ベトナム、フィリピン)のヘルパーは、公営施設ではおらず、私営施設に少数雇用されているだけであった。背景には、施設利用者が外国籍のヘルパーをあまり好まないということがあった。特に、富裕層が入居する私営の施設では、そのことが顕著であり、すべて自国のヘルパーを雇用していた。外国籍ヘルパーを好まない理由の1つに、コミュニケーション手段としての「言語」の問題があった。また、わずかながら、雇用されていた外国籍のヘルパーは、自国のヘルパーよりも若干賃金が低かった。今後、日本においても、介護労働市場では、雇用人材不足を理由に、外国籍のヘルパーが公営、私営施設にこれまで以上に増加することが予想される。だが、台湾と同様に、利用者からの外国籍ヘルパーに対する抵抗感が薄まらないと、人材不足を補えるほど、外国籍ヘルパーは増加しないと考えられる。最後に、この視察内容の報告と有識者との意見交換もかねて、シンポジウムを開催した。シンポジウムでは、台湾、中国、韓国の介護実情に精通している講師を招き、活発な議論が行われた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
高速主軸に対応した極微量切削液供給システム

マシニングセンタに代表される切削加工用工作機械では,主軸やテーブル駆動の高速化についてその技術開発が盛んに行われている.ここで問題となるのは,高速切削プロセスで使用される高圧かつ大量の切削液の使用後の廃棄処理である.廃液処理の問題を解決する有効な方法として,いわゆる極微量切削液供給による高速切削加工技術の開発が注目されている.本研究では,高速回転中に微量切削液と高圧空気を安定して加工点に供給するための新しい機構を提案することを目的としている.平成11年度は,主に高速回転中の主軸内における潤滑流体の挙動解析ならびに切削液ミスト供給部の機構検討を行った.また,解析結果を評価する為に,実験用高速主軸を製作し,評価実験を行った.平成12年度は,これに引き続いて,高速主軸内でミストが受ける遠心力の影響を軽減するために,特殊な構造の非回転ミスト供給機構を考案し,これを実際に高速主軸に装着してその性能を実験的に評価した。まず,汎用数値解析ソフトを利用して,主軸回転速度や供給管路の形状と潤滑流体の挙動の関係を解析した.その結果にもとづいて,非回転構造を有するミスト供給装置を設計・製作し,これを高速主軸に組み込んで,高速回転中の切削液ミストの工具先端への供給特性について実験的に評価した.その結果は良好であったことから,次のステップとして,実用の高速穴あけ加工機の主軸にに開発した機構を組み込み,これを用いて切削加工実験を行った.その結果,切削液を全く使用しないドライ切削加工の場合に比較して,工具摩耗や切削点温度上昇が効果的に抑制され,本研究で考案した高速主軸用の微量切削液供給加工の有効性を示すことができた.また、微量切削液供給加工は,従来の切削液を大量に供給する湿式加工法に比較しても,工具寿命や加工面精度の点で遜色の無いことも確認することができた.マシニングセンタに代表される切削加工用工作機械では,主軸やテーブル駆動の高速化についてその技術開発が盛んに行われている.ここで問題となるのは,高速切削プロセスで使用される高圧かつ大量の切削液の使用後の廃棄処理である.廃液処理の問題を解決する有効な方法として,いわゆる極微量切削液供給による高速切削加工技術の開発が注目されている.本研究では,高速回転中に微量切削液と高圧空気を安定して加工点に供給するための新しい機構を提案することを目的としている.平成11年度は,主に高速回転中の主軸内における潤滑流体の挙動解析ならびに切削液ミスト供給部の機構検討を行った.また,解析結果を評価する為に,実験用高速主軸を製作し,評価実験を行った.平成12年度は,これに引き続いて,高速主軸内でミストが受ける遠心力の影響を軽減するために,特殊な構造の非回転ミスト供給機構を考案し,これを実際に高速主軸に装着してその性能を実験的に評価した。まず,汎用数値解析ソフトを利用して,主軸回転速度や供給管路の形状と潤滑流体の挙動の関係を解析した.その結果にもとづいて,非回転構造を有するミスト供給装置を設計・製作し,これを高速主軸に組み込んで,高速回転中の切削液ミストの工具先端への供給特性について実験的に評価した.その結果は良好であったことから,次のステップとして,実用の高速穴あけ加工機の主軸にに開発した機構を組み込み,これを用いて切削加工実験を行った.その結果,切削液を全く使用しないドライ切削加工の場合に比較して,工具摩耗や切削点温度上昇が効果的に抑制され,本研究で考案した高速主軸用の微量切削液供給加工の有効性を示すことができた.また、微量切削液供給加工は,従来の切削液を大量に供給する湿式加工法に比較しても,工具寿命や加工面精度の点で遜色の無いことも確認することができた.マシニングセンタに代表される切削加工用工作機械では、主軸やテーブル駆動の高速化についてその技術開発が盛んに行われている。ここで問題となるのは、高速切削プロセスで使用される高圧かつ大量の切削液の使用後の廃棄処理である。廃液処理の問題を解決する有効な方法として、いわゆる極微量切削液供給による高速切削加工技術の開発が注目されている。本研究では、高速回転中に微量切削液と高圧空気を安定して加工点に供給するための新しい機構を提案することを目的としている。平成11年度は、主に高速回転中の主軸内における潤滑流体の挙動解析ならびにロータリジジョイント部の機構検討を行った。また、解析結果を評価する為に、実験用高速主軸とロータリジョイントを製作し、評価実験を行った。まず、汎用数値解析ソフトを利用して、主軸回転速度や供給管路の形状と潤滑流体の挙動の関係を解析した。その結果にもとづいて、高速回転に耐えうるようにシール部分を非接触構造としたロータリージョイントを設計し試作した。つづいて、試作したロータリージョイントの性能評価実験を行い、主軸端に取り付けたロータリージョイントの非接触シール部のすきま変動、主軸の軸方向熱変位とシール部すきまの関係、シール部からの漏れ、シール部の摩耗などロータリージョイントの性能について測定し評価を行った。その結果、当初期待した性能をほぼ満足する結果が得られたが、一部に再検討を要する部分も確認され、次年度の課題となった。マシニングセンタに代表される切削加工用工作機械では,主軸やテーブル駆動の高速化についてその技術開発が盛んに行われている.

ここで問題となるのは,高速切削プロセスで使用される高圧かつ大量の切削液の使用後の廃棄処理である.廃液処理の問題を解決する有効な方法として,いわゆる極微量切削液供給による高速切削加工技術の開発が注目されている.本研究では,高速回転中に微量切削液と高圧空気を安定して加工点に供給するための新しい機構を提案することを目的としている.平成11年度は,主に高速回転中の主軸内における潤滑流体の挙動解析ならびに切削液ミスト供給部の機構検討を行った.また,解析結果を評価する為に,実験用高速主軸を製作し,評価実験を行った.平成12年度は,これに引き続いて,高速主軸内でミストが受ける遠心力の影響を軽減するために,特殊な構造の非回転ミスト供給機構を考案し,これを実際に高速主軸に装着してその性能を実験的に評価した。まず,汎用数値解析ソフトを利用して,主軸回転速度や供給管路の形状と潤滑流体の挙動の関係を解析した.その結果にもとづいて,非回転構造を有するミスト供給装置を設計・製作し,これを高速主軸に組み込んで,高速回転中の切削液ミストの工具先端への供給特性について実験的に評価した.その結果は良好であったことから,次のステップとして,実用の高速穴あけ加工機の主軸にに開発した機構を組み込み,これを用いて切削加工実験を行った.その結果,切削液を全く使用しないドライ切削加工の場合に比較して,工具摩耗や切削点温度上昇が効果的に抑制され,本研究で考案した高速主軸用の微量切削液供給加工の有効性を示すことができた.また、微量切削液供給加工は,従来の切削液を大量に供給する湿式加工法に比較しても,工具寿命や加工面精度の点で遜色の無いことも確認することができた.