hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高齢者・障害者を考慮した聴覚情報環境の評価方法と情報提示手法の開発

その結果,ある程度の話速を確保すると話速を遅くしても正聴率は向上しないこと,一つのメッセージ中のキーワード呈示個数は高齢者,健常者ともに3個までが適切であることを明らかにした.4.サイン音聴取実験及び音の提示方向と反射音及び背景騒音盲導鈴による安全で円滑な移動支援を確実にするために,昨年度に引き続き,現在使われている盲導鈴について視覚障害者を被験者として用いて方向定位実験を行い,健常者とその結果を比較した.盲導鈴の全体が聞こえる音圧レベルでも前後誤判定が見られること,暗騒音レベルが高い場合,前後誤判定率が増すことなど,健常者と視覚障害者の実験結果に有意な差は認められなかったが,少数しか参加してもらえなかった全盲の被験者と弱視の被験者では方向認知の構造が異なる傾向が見受けられたためさらなる検討が必要である.平成19年度は以下の3項目を実施した.(1)音声・サイン音聴取実験:音声・サイン音を聴取する際の音の大きさについて,聴き取りにくさや単語の正聴率に及ぼす影響を定量的に測定し,聴覚信号呈示時音量について、最小の提示音量、最適な提示音量,提示音量の上限値を得た.その際に聴力健常な若齢者,高齢者を被験者として用い、それぞれの聞き手に対してのデータを得た.(2)空間の騒音と反射音の測定・解析:騒音の測定に関しては,聴覚情報が提示されているときの聴覚情報と騒音のレベルの双方が必要であるため,公共空間として駅舎や会議室,住宅内等において測定を行った.反射音の測定に関しては空間情報を得るためにマルチマイクロホン収録も従来のモノーラルおよびバイノーラル測定と同様に試みた.19年度末に所内予算で所内に設置したマルチチャンネル音場再生システムによってさらに実験を継続し,様々な音環境の中での聴覚情報のデザイン手法について、これまで得た知見を元に検証を今後行う.(3)視覚障害者向け聴覚情報の現状調査:白色雑音と誘導鈴の方面知覚に関して健常者と視覚障害者の差が見られなかったこたから主に健常者を用いで,残響音が方向定位に及ぼす影響を評価した.また,視覚障害者を被験者として用いて,騒音下において誘導鈴の方向同定までの所要時間を計測し,判断の正確さと判断速度を両立する信号を確認した.また,聴覚情報の配置時には教育や周知等の広報活動が重要であることが明らかとなった.
血管内皮細胞タイトジャンクションの動的評価によるウイルス関連急性脳症の病態の解明

ウイルス関連急性脳症の病態解明のため、血管内皮細胞モデルであるヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を使用し、TNFαを作用させた時の、血管透過性の変化を経内皮細胞電気抵抗(TER)、透過性試験、タイトジャンクション蛍光免疫染色によって経時的に観察した。いずれの評価法においても、TNFα濃度依存的に、TERの低下度合いが大きく、血管透過性が増大し、タイトジャンクションの非局在化の程度が大きくなった。本評価法は急性脳症時の高サイトカイン血症における血管内皮細胞障害の細胞モデルとしてさらなる病態解明の一助となる。本年度も昨年度に引き続き、臍帯からヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を単離・培養し、凍結保存した。HUVECに対する炎症性サイトカインの影響を動経時的に評価し、急性脳症におけるin vitroモデルの実験系確立を目指した。(1)経内皮細胞電気抵抗(TER)測定。トランスウェルに単層培養したHUVECへ炎症性サイトカインの一つであるTNFαを添加し、細胞リアルタイムモニタリングシステム(cellZscope®)を用いて経内皮細胞電気抵抗(TER)を経時的に評価した。TNFα添加後、TERは一旦低下するものの、その後回復を認め、回復に至るまでの時間はTNFα濃度依存性に遅延した。タイトジャンクション蛍光免疫染色。HUVECのタイトジャンクション構成蛋白のひとつであるclaudin-5について、蛍光免疫染色により、評価した。TER測定試験、溶質透過性試験と同様に、TNFαの濃度・時間依存的なclaudin-5の局在変化を認めた。本年度は臍帯からヒト臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)の単離培養し、タイトジャンクション構成蛋白の免疫染色を行い、さらに炎症性サイトカインのHUVECのタイトジャンクションへの影響を継時的に測定した。(1)ヒト臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)の単離培養。本研究について説明し同意を得られた妊婦より出産時に臍帯の提供を受け、唐崎らの方法(産業医科大学雑誌18:281-285, 1996年)を参考にし、臍帯から臍帯静脈血管内皮細胞を単離培養した。単離培養後の細胞は使用まで液体窒素にて保存した。(2)単層培養HUVECにおけるタイトジャンクション構成蛋白の発現検討。単層形成後のHUVECを免疫組織化学的に蛍光顕微鏡下で観察した。培養細胞が内皮細胞に特異的に発現するCD31が陽性であり、さらにタイトジャンクション構成蛋白であるclaudin5、occluding、ZO-1、JAM-Aなどが存在することを確かめた。同時にウエスタンブロットでもこれらの蛋白の発現を確認した。(3)細胞透過性の検討。HUVECをトランスウェルを用いて培養し、cellZscopeを用い経上皮内皮電気抵抗値(TER)を経時的に測定した。タイトジャンクションの形成を確認した後、培養液中に炎症性サイトカイン(TNF-αやIL-6)を添加しTERを経時的に測定し、細胞バリア機能(細胞透過性)の変化を検討した。炎症性サイトカインの濃度依存的にTERが減少し細胞透過性の亢進が確認された。タイトジャンクションの変化を電気的に評価する一方、機能的にも評価するために蛍光マイクロプレートリーダーを購入した。Rempeらの方法(BBRC 406: 64-69, 2011)を参考に、FITC結合ウシアルブミン(FITCーBSA)の細胞透過を機能的に評価するために準備を進めた。本年度も昨年度同様、提供された臍帯から臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を単離・培養し、以下の評価系を用い、HUVECに対する炎症性サイトカインの影響を評価する評価系を確立した。1)経内皮細胞電気抵抗値(Transendothelial Electric Resistance: TER)測定。24ウェルトランスウェルに単層培養したHUVECへ炎症性サイトカインの一つであるTNFαを段階希釈して添加した。細胞リアルタイムモニタリングシステム(cellZscope®, CELLSEED JAPAN)を用いてTERを経時的に測定した。TNFα添加後、TERは一旦低下し、その後回復することが観察されたが、TER低下と回復までの時間はTNFα濃度依存性であった。2)溶質透過性測定試。TER測定と同様に培養したHUVECに段階希釈したTNFαを添加し、一定時間培養後、トランスウェル上層にFITC標識デキストランを添加し、下層に漏出したデキストランの蛍光強度を傾向マイクロプレートリーダーを用いて測定した。TNFαの濃度依存性に添加12時間後の下層の蛍光強度が強く、血管の透過性が亢進していることを確かめた。また、時間経過とともに透過性の改善を認めた。3)タイトジャンクションの免疫染色。上記細胞培養系を用い、血管内皮細胞タイトジャンクションの一つであるクローディン5を蛍光免疫染色し、その局在について観察した。

血管透過性亢進状態ではクローディン5が非局在化し、TER測定試験、溶質透過性試験同様血管透過性変化の様子をタイトジャンクションの免疫染色でも観察することができた。以上の評価系を用いることにより、急性脳症時の高サイトカイン血症状態における血管透過性亢進の様子をin vitroで評価することができた。本法を用いることで急性脳症のさらなる病態解明・治療方法開発が進むと考えられる。感染症HUVECの単離・培養、経内皮細胞電気抵抗の測定、溶質透過性試験、蛍光免疫染色が安定して行えるようになり、実験系が確立しつつあるため。HUVECの培養、経上皮内皮電気抵抗値の測定が安定して行えるようになり、実験系が確立しつつあり、また概ね研究計画通りに進んでいるため。研究計画書に基づき進める。昨年度研究費の250万円のうち約25万円を本年度の繰り越しとなった。その理由として、蛍光色素標識タンパクによるタイトジャンクションの機能的評価の準備がやや遅れたことがあげられる。本年度はタイトジャンクションの機能的評価のための試薬を年度早々に購入し、本年度の計画通りに研究計画書に基づき進める。
超混雑環境における群集ナビゲーションに関する研究

群集の移動についてHelbingらの提案するSocial Force Modelを拡張する方法と深層学習を用いる方法の2つの方法でモデル化する方法を明らかにした。前者はSocial Force Modelに人がどちらに行きたいという意思を埋め込むことができるように拡張する手法を提案した。一般に、Social Force Modelは(1)歩行者推進力、(2)社会的作用、(3)壁や障害物の影響力、(4)集団凝縮力、(5)その他の力の相互作用によって移動方向を決定するが、(5)の一つである周りの人についていくという力を定式化した。実際に新国立劇場の避難訓練の移動の様子を再現できることを確認した。パラメータを変化させながら行った実験からナビゲーションの方法によって急激に経路を誤る人が増加することなどが分かった。後者は深層学習によって人の移動軌跡を学習し、テストすることで人の流れの時系列を再現する手法を提案し、30人程度の対向流が発生するような計測データを用いて、シミュレーションで再現できることを確認した。一方で学習させていないデータを再現するのは困難であることも分かった。さらに群衆が混雑環境を歩く際の各経路の移動時間と時間のかかる経路と時間のかからない経度の差という2つの指標を定式化し、様々なナビゲーション方法によってその指標がどのように変化するかを評価した。特に関門海峡花火大会の実データを用いて評価した。研究内容は国際会議や国内の会議で成果を発表した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,オリンピックやワールドカップのような大規模イベントやコミケなどの展示会,野外音楽フェスティバルなど多くの人が集まる環境での人の移動をモデル化し,群集に適切な情報を提示することで安全で安心なナビゲーションを行う科学的方法を明らかにすることを目的としている.本年度は以下に示す通りHelbingらの手法を拡張する手法と深層学習を用いる手法の2つで群集の移動モデルを作成した.(1)HelbingらがNatureなどで報告してきたSocial Force Modelに目的地選択の機能を取り入れることによって群集が移動している最中に目的地が変更できるように拡張した.この拡張によって新国立劇場で行った1300人規模の避難訓練で実際に見られた,先頭の人の移動に誤って付いて行く現象が再現できた.また,本モデルを用いて確信度のパラメータを調整しながらシミュレーションを行うことによって、誘導が曖昧な状態の場合,確信度が少し変化するだけで目的地選択を誤る人数が急激に増加する様子が見て取れた.これらの知見からナビゲーションを正しくするためには誘導効果を定量的に評価することが重要であることが分かった.(2)群集の中で人が周囲の人を避けながら歩く軌跡を計測し,その軌跡を合成して画像を作成し,実際の人の移動方向をその画像のラベルとして与え,深層学習によって軌跡画像からラベルを推定するネットワークを作成することによって,人の移動をモデル化する手法を提案した.連続的に移動軌跡から画像を作り,深層学習によって出力された方向に人を移動させることによって提案手法で人が人を避けながら進む様子をシミュレーションで再現できることが分かった.当初予定していた,Helbingらの手法の拡張による人の移動モデルと逆強化学習を用いた人の移動モデルのうち,前者は順調に進展し,後者は予定通りに進展しなかった.しかし,当初予定していなかった深層学習によるモデル化に成功し,全体としてはおおむね順調に進展しているといえる.群集の移動についてHelbingらの提案するSocial Force Modelを拡張する方法と深層学習を用いる方法の2つの方法でモデル化する方法を明らかにした。今後の研究推進方策としては以下の2つの点を考慮しながら研究を進める.(1)初年度で提案した2つのモデルについてナビゲーションという観点での拡張を行うことで安全で安心なナビゲーション方法を科学的に明らかにする.(2)新学術領域の研究では異分野との横断型の研究が期待されている.犬のナビゲーションを行っている研究グループなどと連携しながら,犬など人間以外の移動軌跡の抽出やそのモデル化を行う.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
水痘セイワクチンウイルスをベクタ-とするレコンビナント生ワクチンの開発

水痘ワクチンウイルスのチミジンキナ-ゼ(TK)遺伝子にB型肝炎ウイルスS抗体(HBS)遺伝子を組み込み、HBS抗原を発現するレコンビナント水痘ワクチンウイルスを得た。ウイルスTKのopenreading frameの開始ATGコドンにframeを合わせてHBS抗原のpreSiのアミノ酸25コとHBS抗原全領域を発現できるようにTK遺伝子を含むプラスミド内に組み込みこのプラスミドDNAと水痘ワクチンウイルスDNAのトランスフェクションよりHBS抗原を発現するレコンビナントウイルスを得た。レコンビナントウイルスDNAのササンブロット解析によりHBS遺伝子がウイルスゲノムのTK遺伝子部位にあることが確認された。HBS抗原はレコンビナントウイルス感染細胞の細胞質に存在し、26Kと30Kの蛋白質を細胞内に30K、35Kの蛋白質を細胞外(培養上清)に認めた。この分子量の変化は、HBS抗原の細胞外への放出に伴い修飾されたものと思われる。また電子顕微鏡による観察にて、細胞質内3040nmの中空の円形模様HBS粒子をみとめ培養上清にも同様の粒子を認めた。モルモットにおいてこのレコンビナントウイルス2,000PFUにて感染免疫四週間後に水痘ウイルスに対してだけでなくHBS抗原に対する有意の抗体上昇を認めた。以上のようにHBS抗原を発現するレコンビナント水痘生ワクチンウイスルは、モルモットに対し、水痘ウイルス及びHBS抗原に対する免疫誘導能を有していることが明らかになった。またこのウイルスは、継代に対して安定であった。このようにこの研究は現在使用されているワクチンを基礎として使用し、他のウイルス抗原を発現する多価ウイルスレコンビナント水痘生ワクチンの開発の方向付けとなる重要な意義のある成果である。水痘ワクチンウイルス(岡株)のチミジンキナーゼのゲノムにB型肝炎S抗原(HBs)ゲノムを導入する研究は成功しHBs+PreS(アミノ酸9コ)及びHBs+PreS(アミノ酸25コ)をTKゲノムの上流に挿入できた。このベクターをヒト細胞にトランスフェクトさせアシクロビル(ACV)を用いこれによる増殖阻害をうけないウイルス株を得ることを試みたが、蛍光抗体陽性クローンは得ることができなかった。このようにトランスフェクトによる分離は水痘ウイルスのトランスフェクションの効率が悪いことがわかったので更に以下の2つの方法にてリコンビナントの分離を試みた。Cell freeウイルスを作製する際、感染細胞浮遊液中にHBsDNAを含むプラスミド1mg/mlを加え凍結融解後低速遠心上清をHEL細胞に感染させた。そしてACV(100μM)を加え更に培養後HEL細胞に感染させCPE出現後Cell free virusを作製した。このCell free virusをACV100μM存在下で培養しACV抵抗株31株を得た。そのうち1株は蛍光抗体法でHBs抗原陽性HBsDNAの存在をDot blot法にて確認した。しかしこの株を更に3代継代したところ蛍光抗体法Dot Blot法両者共陰性となった。次に感染細胞培養液にHBsDNAプラスミドを1mg/ml加え感染細胞及びその周辺細胞の核にプリッキング法を用いてDNAを注入し24時間後Cell to Cell感染を行い継代2代目にHBs抗原陽性コロニーを蛍光抗体法にて5ケ確認したが更に2代継代したところ陽性クローンを認めなくなった。以上のように現在まで得られているHBsDNAを含むリコンビナントは不安定であり継代に伴いHBsDNAを失うものと思われる。今後はCell-Sorterを用い抗原陽性細胞の多いフラクションを集めlimiting dilutionの方法などにより安定なリコンビナント株を得ることを計画している。昨年度報告したように種々の方法を用いてレコンビナントウイルスの作製を試みた。最終的に水痘ウイルスDNAとHBs抗原遺伝子を組み込んだプラスミドとのco-transfectionによりリコンビナントウイルスを得た。

レコンビナントウイルスDNAのサザンブロット解析によりHBs遺伝子がウイルスゲノムのTK遺伝子部位にあることが確認された。HBs抗原はレコンビナントウイルス感染細胞の細胞質に存在し、26Kと30Kの蛋白質を細胞内に30K,35Kの蛋白質を細胞外(培養上清)に認めた。この分子量の変化は、HBs抗原の細胞外への放出に伴い修飾されたものと思われる。また電子顕微鏡による観察にて、細胞質内3040nmの中空の円形膜様HBs粒子を認め培養上清にも同様の粒子を認めた。モルモットにおいてこのレコンビナントウイルス2,000PFUにて感染免疫4週間後に水痘ウイルスに対してだけでなくHBs抗原に対する有意の抗体上昇を認めた。以上のようにHBs抗原を発現するレコンビナント水痘生ワクチンウイルスは、モルモットに対し水痘ウイルス及びHBs抗原に対する免疫誘導能を有していることが明らかになった。またこのウイルスは、継代に対して安定であった。このようにこの研究は現在使用されているワクチンを基礎として使用し、他のウイルス抗原を発現する多価ウイルスレコンビナント水痘生ワクチンの開発の方向付けとなる重要な意義のある成果をあげた。
原子層科学の推進

本新学術領域研究は、「人類史上最も薄い物質」である、一原子層の厚さしかない物質(以下原子層物質)を合成してきました。また合成した非常に薄い物質を使って、消費電力が非常に小さい電子デバイスや、光デバイスの作成と検証を行い、その社会における有用性を実証しました。さらに、異なる原子層物質を積み重ねることによって、今までにない物質(複合原子層物質)を人工的に合成し、超伝導や量子的な性質を持つ、新しい機能材料を開発することに成功いたしました。これらは、国際共同研究基金を用いて国際共同研究を推進することによって、新しい物質の開発を加速いたしました。新学術領域の総括班の初年度および繰り越し分として下記の活動を行った。(1)博士研究員5名を雇用し、各計画研究において研究活動を実施した。(2)新学術領域の全体会議を2回行い、共同研究の実施体制の強化を確立した。(3)新学術領域が主催する、原子層物質試料の作成講習会、及び第一原理計算講習会を実施した。本新学術領域研究は2年度目になり、公募研究を採択した。総括班は、共同研究を促進するために2回全体会議を行うとともに、各種講習会を実施した。(1)総括班でまとめて博士研究員を5名雇用した。この結果、計画研究のサポートと共同研究の促進のために多くの貢献をした。(2)平成26年7月に東大工学部(本郷)で第3回の全体会議(公開)を開き、公募研究のキックオフミィーテイングとして、新たな共同研究の提案をおこなった。また全体会議の後に、応用班主催のミニシンポジウム(公開)があり、遷移金属カルコゲナイド合成の講習会などが開かれた。また平成27年1月に東大物性研で第4回の全体会議(公開)を、中間審査に向けた成果発表会をおこなった。第4回の全体会議の後にも講演会を主催した。(3)平成26年度がちょうど中間に位置するので、3月をめどに自主的に中間報告書を作成(日本語、英語各200ページ、PDF形式で公開)し、Web上に公開した。1000件を超えるダウンロードがあった。(4)このほかに10月に東大生産技術研究所で原子層技術講習会が、また平成27年2月には東北大学理学部で原子層道場(理論の勉強会)が公開で開かれた。これらの資料はWeb上に公開されていて、今日も良くダウンロードされている。平成26年は2年度にあたり、初年度にすでに計画されていた企画はすべて実行された。初年度確保できなかった博士研究員も5名確保することができた。全体会議や講習会も、一般の人から多く参加があり、原子層科学の知名度は十分に上がったと考えている。平成27年度は応用班(A03)が重点課題であり、以下のような全体計画を実行した。(1)平成27年10月東京大学工学部で、複合原子層物質を合成するためのドライプロセス技術講習会を開催した。(2)平成27年6月名古屋大学で、新学術領域研究主催の国際会議として、NT15(ナノチューブと原子層物質に関する国際会議)を主催した。全体の参加者は750名(30か国以上からの参加)で、本新学術領域から大学院生も含め100名強が参加した。(3)平成27年8月京都大学理学部で、第5回全体会議(公開)を開き、領域全体の中間審査に向けた成果をまとめた。全体会議に先立って8月に、総括班が主催者となって原子層科学に関する市民講座を京都開催した。200名を超える参加者があった。また平成28年2月東北大学理学部で第6回全体会議(公開)を開催し、公募研究の成果を発表した。またこの全体会議においてMITのDresselhaus教授に対して東北大学名誉博士を授与する記念シンポジウムも行い。(4)平成27年10月東京の東北大学オッフィスで、EUのグラフェンフラグシップの代表者と、原子層物質に関するJapanーEU Workshopを開催した。この会議の重要性をお互いに確認し、来年度はEUで開催することになった。当初4年度目に行う予定であった、国際シンポジウムを3年度目に行い、700名を超える参加者(本新学術領域研究からの参加者は100名)30か国を超える国からの参加があった。またグラフェン、遷移金属カルコゲナイド物質以外の新規物質に関する研究も進み、さらにそれらを積層した複合原子層物質に関しても研究がスタートしたことなどが理由である。また、国際的にも本新学術領域が認知され、国際共同研究が加速しているから。平成28年度の総括班の活動として、後半の新たな公募研究を迎え共同研究を推進するとともに、博士研究員5名を継続して雇用し、原子層科学を推進した。10月7日に東京大学マテリアル工学専攻において、第2回原子層複層化技術講習会を、一般にも公開して開催した。また11月30日には、東京大学生産研究所において原子層科学作成講習会を、一般にも公開して開催した。平成29年3月20日に、名古屋大学でオープンレクチャー(公開講義)が開かれ、「世界で一番うすい物質のはなし」と題した講義を行った。(1)9月29-30日に、産業技術総合研究所において、第7回領域全体会議を開催した。公募研究の新しいメンバーを中心に、新しい共同研究を模索した。(3)平成29年1月24-25日に、東京大学生産技術研究所において、第8回領域全体会議を開催した。

中間審査の結果をもとに、最終年度に向けて今後の計画を議論した。当初の研究計画は、予想以上に進展している。すでに、当初の目標であった研究は、すべて着手され、成果をまとめる段階に入っている。さらに領域全体としては、新たな原子層物質の合成と物性の研究に大きく展開している。これは、世界的な新物質開発による研究スピードの加速されているという現状もあるが、領域内外の共同研究により、優良なサンプルが合成班を通じて次々に提供されるので、実験がしやすくなったことによるところが大きい。また、グラフェンのサンプルの品質が上がったため、応用研究でも実用に耐えられる、数値が出てきたことも研究の進展に寄与している。このような各計画研究班の展開によって、当初に比べて、発表論文や招待講演の数が、加速度的に増加した。さらに、国際共同研究基金を別にもらったことで、国際共同研究が文字通り加速して、それによって国際的にも注目される研究成果が数多く出てきたことも、また国際シンポジウムを多く開催できたのも、当初の計画以上に進んでいる大きな理由になっている。原子層科学の総括班は、(a)原子層科学の各計画研究班、公募研究と協力して、領域内の共同研究を推進すること、また、(b)全体会議や国際会議を開催すること、さらに、(c)社会貢献として講習会などを一般に公開して行うことを、継続しておこなってきた。平成29年度は最終年度であり、研究成果の取りまとめを行うとともに、成果を発表するために下記国際シンポジウムを主催した。また、第3回第一原理計算講習会(仙台、8月23-24日)、原子層作製講習会(東京、10月30日)をそれぞれ、一般にも公開して開催した。さらに、原子層科学の成果報告書(教科書形式、720頁)を平成30年2月に発表した。Facebookにおいて、原子層科学の最新の成果を毎週報告してきたが、このFacebookへのアクセスの総数は、40,000件を超えることが統計で分かった。(1) 5月6-9日、スペインのバルセロナで、EUのグラフェンフラグシップとの日本のJapan - EU Workshopを開催した。この会議は、平成27年10月に東京で行ったWorkshopの次に相当する。次回は平成30年11月に仙台で行う予定である。(2) 9月11-12日、大阪大学で第9回原子層科学全体会議を行い、成果のとりまとめと次のプロジェクトに向けた議論を行った。またスピン変換科学との合同セッションもおこなった。(3) 10月25-29日、中国の蘇州で原子層物質に関する日中韓A3シンポジウムを開催した。このシンポジウムは、毎年持ち回りで開かれるものである。(4)平成30年2月19-21日、東北大学で最終第10回原子層科学全体会議を行い、最終成果のとりまとめを行い、事後評価に向けて作業について議論した。本新学術領域研究は、「人類史上最も薄い物質」である、一原子層の厚さしかない物質(以下原子層物質)を合成してきました。また合成した非常に薄い物質を使って、消費電力が非常に小さい電子デバイスや、光デバイスの作成と検証を行い、その社会における有用性を実証しました。さらに、異なる原子層物質を積み重ねることによって、今までにない物質(複合原子層物質)を人工的に合成し、超伝導や量子的な性質を持つ、新しい機能材料を開発することに成功いたしました。
琉球列島・洞窟産哺乳類化石におけるコラーゲン保存状態モデルの構築

沖縄島・宮古島・与那国島において、哺乳類化石の産出が確認されている6箇所の洞窟・裂罅の踏査を行い、哺乳類化石標本の収集を行った。また、多良間島で新たに3箇所の洞窟を踏査し、化石が産出すると考えられる堆積物の予備的な採取を行った。得られた標本については、系統・分類学的研究を行い、属種を同定した。タフォノミーの観点からは破片化の状況(磨耗度含む)・サイズ・着色状態・表面の変成状態などのデータを観察・測定し、評価を進めている。前述した6産地においては化石調査と並行して洞窟堆積物のサンプリングを行っている。採集してきた堆積物については、実験室内でpHを測定し評価を行った。化石の化学分析については、総合地球環境学研究所において、コラーゲンの抽出作業及び炭素/窒素比の測定を行った。加えて哺乳類の遺骸を堆積物に埋没させるコラーゲンの減少実験を行い、得られたサンプルについて同様に作業・測定を進めている。前年度からの継続調査において、宮古島・伊良部島・石垣島の計5箇所の洞窟から得られたサンプルに関する研究成果は、博士論文にまとめて京都大学理学研究科に提出した。沖縄島フナクブ第2洞及び宮古島無名の穴での研究成果の一部については、BAR International SeriesのJAQUA proceedingsに投稿し、受理された(現在、編集作業中である)。また、石垣島C-1洞での調査の過程で採集した古人骨については、共同研究者たちとともにAnthropological Scienceに論文を投稿し、受理された(近日掲載される予定である)。学会発表については、日本洞窟学会第35回大会において伊良部島アブガー第2洞から産出した化石を報告し、鉱物分析の結果とコラーゲンの保存に関する考察についてポスター発表を行った。沖縄島・宮古島・伊良部島・石垣島・与那国島において、哺乳類化石の産出が確認されている8箇所の洞窟・裂罅の踏査を行い、哺乳類化石標本の収集を行った。この8産地においては、化石調査と並行して洞窟堆積物のサンプリングを行い、堆積場の温湿度・水利条件等を測定して記録した。採集してきた堆積物については、実験室内でpH・透水性・粒度分布を測定し、評価を進めている。化石の化学分析については、総合地球環境学研究所にて実験を開始し、コラーゲンの抽出作業及び炭素/窒素比・同位体等の測定を進めている最中である。哺乳類の遺骸を堆積物に埋没させるコラーゲンの減少実験は、包含堆積物及び乾燥状態の違う6種類の条件を設定し、2008年9月までに1年分のサンプルを得ることができた。このサンプルも同様に作業・測定を進めている。沖縄島フナクブ第2洞での研究成果の一部については、すでにBAR International Seriesに投稿中である。また、宮古島仲原洞での調査で採集した化石標本を元に、共同研究者たちとともに洞窟学雑誌に論文を作成・投稿し掲載された。学会発表については、第四紀学会2008年大会では、洞窟外における哺乳類遺骸の変成過程を追った研究を発表した。これは、洞窟内外で起こる遺骸の変成を区別し、タフォノミーからの化石の評価やコラーゲン減少実験における条件の検討に用いるために行った研究である。また、日本洞窟学会第34回大会では、これまでの研究手法・成果について、専門研究者以外にもわかりやすい形で紹介したポスター発表を行った。このポスターについて、日本洞窟学会から優秀ポスター賞を受賞した。
精神病発症危険状態から統合失調症への移行に関わる脳形態変化についての研究

本研究では多数例での脳形態画像解析を可能とするため、国内の4施設で統合失調症などの精神病発症のハイリスク状態と考えられる対象を集積した。Labeled cortical distance mappingやlocalgyrification index等の解析法を用い、精神病発症に先立つ前部帯状回の皮質の菲薄化や背外側前頭前野の体積減少、さらに後頭葉皮質の脳回過形成などが見出された。これらの脳形態変化が将来の統合失調症などの精神病発症予測に応用できる可能性が示された。2014年度は、本研究に参加している3施設で、これまでに本研究のプロトコールに沿ったMRI撮像、臨床評価を終えている被験者(ARMS群79名と健常者75名)のデータ解析を行った。解析は2つの手法で行った。1FreeSurferを用いた解析大脳皮質厚を半自動的に計測するFreeSurferを用い、2群(ARMSと健常者)もしくは3群(ARMS移行群、ARMS非移行群、健常者)で全脳レベルの比較を行った。ARMS群と健常者の比較では、ARMS群において両側の海馬傍回、紡錘状回、右側頭極など、側頭葉底面を中心に皮質の菲薄化を認めた。一方で左中心前回や鳥距溝周辺ではむしろARMS群で皮質は厚かった。ARMSの精神病移行群と非移行群間で有意な変化は見られなかった。後者の解析結果は、本研究の主たる目的であるARMSから精神病性障害への移行に関連する脳形態変化の同定により近づいたと考えられるが、移行群の数が少なく(17名)、さらにサンプルサイズを増して強固なエビデンスを追求したいと考えている。2015年度は、昨年度解析を行った3施設(富山大学、東邦大学、東北大学)のデータに加え、東京大学で撮像されたMRIデータの解析を行った。これまでにMRI撮像、臨床評価を終えている被験者は現時点でARMS群104名と健常者106名である。このように、全脳解析、局所解析ともにARMS-C群とARMS-NC群で脳形態の変化が見られ(左後頭葉のLGI値のARMS-C群における増大、左ACGの皮質厚のARMS-C群における減少)、これらが精神病発症のマーカーとして利用できる可能性が示された。局所解析の所見は、原著論文として現在国際誌に投稿中である。ARMS群で精神病に移行した群における特異的な所見が複数見いだされ、その所見をまとめた論文の投稿まで研究は進んでいる。LCDMについては、海外研究協力施設のJohns Hopkins大学Center for Imaging ScienceのTilak Ratnanather准教授の技術的支援を受け、解析を進めている。研究代表者は2014年度に続き、当初の計画通り2016年度もJohns Hopkins大学へ出張し解析を行った。これまで、ARMS精神病発症群において前部帯状回の皮質圧が発症前より有意に菲薄化していること、ARMS精神病発症群では非発症群より後頭葉皮質のLGIが有意に上昇していることなどを見出している。つまり、将来の精神病性障害の発症に関連する脳形態変化が発症前から存在すことを示唆している。前者の成果についてはSchizophrenia Bulletinに原著論文として公表した。後者の成果も現在国際誌に投稿している。この様な脳形態変化が臨床応用、すなわちサロゲートバイオマーカーとして利用できるか否か、今後検討する予定である。多数例のMRI画像の撮像及び臨床評価・追跡を終えており、国内・国際学会における研究成果を発表し、原著論文として国際誌に成果を公表している。ある程度のサンプル数で予備的解析を行い、ARMS群のうちで精神病性障害へ移行した群と移行しなかった群との比較で、有意な脳形態変化を確認することが出来たため。本研究の主たる目的はARMSから精神病性障害への移行に関連する脳形態変化の同定であり、すでに複数の関連した変化が見いだされている。今後は、より頑健な結果を得るべくさらに被験者のリクルートを行う予定である。今後は臨床応用、すなわち発症予測を主眼とした解析を行う。多変量の線形判別分析やサポートベクターマシンを用いた非線形判別分析などを行い、脳画像で将来の精神病発症がどの程度予見可能か検討する。精神医学本研究の主たる目的はARMSから精神病性障害への移行に関連する脳形態変化の同定である。予備的解析では目的に沿った有意が所見は得られている。しかし先行研究の所見より予見されたことではあるが、非移行群(52名)に比べ移行群はサンプル数が少ない(17名)ため、被験者の新規リクルートとすでにベースラインの撮像・臨床評価を終えている被験者の追跡を継続し、サンプル数を増し、より強固なエビデンスを追求したい。解析用のコンピュータの新規購入をしなかった。消耗品を購入しなかった。画像解析用ワークステーションが想定より安価であったこと、及び海外出張の滞在日数が当初の想定より短期間であったため。予定していた画像解析用のコンピュータを購入しなかったため。解析用コンピュータを購入する予定。
三次元空間における有効視野形状の動的特性に関する検討

三次元空間における注意配分の形状とその変化を検討した.大規模空間内での観察者動態と静態の結果の比較から,静態と動態で注意配分の形状が変化し得ることが示され,三次元空間における動的な注意配分である柔軟性が明らかになった.また,直接対象を観察する場合よりも,鏡を介して対象を観察する場合には反応時間が遅延した.このことは,鏡を利用して後方を観察する場合には前方を直接観察する場合とは異なる参照枠を利用して空間表象を形成する可能性が示された.三次元空間における注意配分の形状とその変化を検討した.大規模空間内での観察者動態と静態の結果の比較から,静態と動態で注意配分の形状が変化し得ることが示され,三次元空間における動的な注意配分である柔軟性が明らかになった.また,直接対象を観察する場合よりも,鏡を介して対象を観察する場合には反応時間が遅延した.このことは,鏡を利用して後方を観察する場合には前方を直接観察する場合とは異なる参照枠を利用して空間表象を形成する可能性が示された.本研究の目的は,三次元空間内での注意の配分型がどのようなものであるのか,また,その配分型が観察者静態と動態のそれぞれの事態によって,どのように変化するのかを明らかにしていくことである.この問題は自動車運転や工場内での作業といった,動的環境内における認知処理が求められる場合のインタフェースの配置や安全性の確保に重要な点である.本研究では,これまでに用いられてきた手がかりによって注意配分を操作する手法ではなく,ノイズ刺激による干渉を用いたパラダイムという新たな手法からのアプローチによってこの問題を検討することとした.すなわち,ある空間的位置での課題遂行の際に,奥行き方向の異なる位置に提示されるノイズの干渉がどの程度みられるのかを指標として注意配分の様相を検討する手法である.本年度は初年度であり,具体的な実験実施に向けて,実験装置の整備と実験計画決定のための基本的な事項についての検討を行った.本研究は,より現実に即した事態での認知処理を検討するために,実際空間内での実験を実施するため,刺激とその提示方法については慎重に吟味する必要がある.そのため,標的刺激とノイズ刺激に関する提示手法について,これまでの研究を含めて検討した.次年度では,具体的に実際空間内で注意がどのように配分され,仮題によってどのように変化するのかを明らかにしていくために,新たな実験パラダイムによるデータ収集を進め,三次元空間内での有効視野形状の動的特性について接近していく.本研究は,3次元空間内における注意の配分型がどのような形状であるのか,また,その配分型が,観察者静態と動態のそれぞれの事態において,外界情報を獲得するためにどのように形状を変化するのかを明らかにすることを主眼としている.今年度は,第一に観察者静態における注意配分型を検討するために,主課題となる色の弁別課題を遂行する際に,それとは異なる奥行き位置に提示される妨害刺激が反応時間にどのような影響を及ぼすのかについて検討を行った.この時に,注意配分が必要となる現実の行動に即した実験場面の設定として,鏡を介した観察条件を新たに設定した.これは,自動車などの運転の際には,直接観察する前方のみならず,鏡を介した観察によって後方空間に対する注意配分が行われるのが通常であり,このような観点からの検討は,3次元空間内における注意配分型を明らかにするためにも有用な研究手法となり得るためである.その結果,直接前方を観察する場合であっても鏡を介して観察する場合であっても,妨害刺激は主課題に対する反応時間を遅延しない傾向が見られた.このことは,主課題が容易であったために注意を焦点化する必要がなかった結果,妨害刺激を無視することが出来た可能性が考えられた.したがって,次のステップとして,主課題の難易度に注目した上で,さらに検討を行う必要性が示唆された。また,第二に,観察者動態時における注意配分型の検討を行う研究環境の整備のため,実験装置に対する改修と調整を行い,実験実施の準備を行った.次年度は最終年度であることから,これらの新たな研究手法で得られた知見を発展させ,3次元空間における注意の配分型に関する統合的な注意モデルを構築していくことを目指す.今年度は,以下のふたつの側面から三次元空間における注意配分,すなわち三次元有効視野の形状を検討した.具体的には,主課題を遂行する際に,異なる奥行き位置に同時に提示されたノイズが反応時間を遅延する程度を指標として注意の分布型を調べた.(1)実際空間での対象観察と鏡を用いた観察における比較三次元空間での注意配分に関する研究の多くは実験参加者の前方空間における注意の拡がりを検討したものであるが,本研究では前方に加え,鏡を介した後方観察を条件に加え,ノイズの干渉を指標とした注意配分特性を調べた.結果,直接対象を観察する場合よりも,鏡を介して対象を観察する場合には反応時間が遅延することが示された.また,提示される刺激の強度が直接観察の場合と鏡を介した観察で異なる可能性を追加実験により検討したところ,どちらの観察条件でも刺激の強度は変わらないことが明らかになった.このことは,鏡を利用して後方を観察する場合には前方を直接観察する場合とは異なる参照枠を利用して空間表象を形成している可能性を示唆している.(2)実験参加者が動態時における注意配分型の変化従来の注意研究は実験参加者が静止した状態で観察することが多いが,本研究では実験参加者が前方に移動しながら視覚刺激を観察した.これによって,注意配分に対して移動事態が及ぼす影響を検討した.

課題は固視点位置での形状弁別で,その前後にノイズ刺激が提示されたが実験参加者はそれを無視するよう教示された.結果,三次元空間での注意配分には個人差が見られることと,静態時と動態時では空間内における注意配分に違いが見られる可能性が示唆された.このことは,注意が配分されるときの柔軟性を示しており,自己の運動との関係性を今後さらに検討していく必要性がある.
メニエール病の免疫学的研究

メニエール病の免疫傷害病因解明の目的で以下の2つの基礎的研究を行なった。1)異物抗原に対する内耳免疫傷害:本研究者等が開発した内リンパ嚢局所免疫反応による内耳傷害モデルを用いて、内耳免疫現象、内耳機能傷害、内耳形態変化、内耳微小環境変化の解析を行なった。内リンパ嚢への抗原刺激にてIFN-γが産生放出され、内耳全域にこれらの炎症性サイトカインの拡散がおこる結果、内リンパ嚢、蝸牛前庭の血管内皮細胞、線維芽細胞の接着分子ICAM-1が発現し、内耳全域が免疫反応に巻き込まれることが示唆された。形態機能変化として、蝸牛前庭への免疫担当細胞の遊走、内リンパ水腫形成、聴覚閾値上昇、自発眼振出現の所見が内リンパ嚢への抗原刺激後、12時間目から24時間目までに発生した。内リンパ嚢は内耳免疫防御の中枢的役割と同時に内耳免疫傷害起因となることが示唆された。多様な薬理作用をもつエンドセリン-1(ET-1)の内耳分布を検索した結果、内耳の水、電解質代謝ならびに神経伝達の領域にET-1の活性を認めた。内リンパ嚢免疫傷害モデルでの12時間目から24時間目までの期間、内リンパ嚢上皮細胞のET-1活性が消失する一方、蝸牛前庭ではET-1活性の増強が見られた。内耳免疫反応による微小環境変化とET-1機能との関連が示唆された。2)内耳自己抗原による内耳免疫傷害:内耳抗原として牛内耳膜迷路組織を採取し、C57BL/6マウスでモデル作製を検討した。牛内耳粗抗原、並びにSDS可溶性抗原と完全アジュバントとの単回全身皮下感作の結果、リンパ球、多核球などの細胞の内耳遊走浸潤が主として外リンパ腔領域に起こり、またラセン神経節細胞変性が発生した。他臓器並びに対照では著変なかった。これまでマウスを用いた同様の研究報告は無い。次いで人内耳疾患患者血清には牛内耳SDS可溶性抗原と反応する数種のバンドの存在がwestern blot法にて確認された。今後、抗原特異性など多くの解明すべき課題が残されている。はじめに:メニエール病では内リンパ嚢線維化と内リンパ水腫の病理学的変化が見られることから、内リンパ嚢機能障害を起こす病因とメニエール病発症との密接な関連が示唆されている。本研究はメニエール病と類似の所見を呈する内耳免疫傷害モデル動物を開発し、この動物モデルにおける内耳免疫傷害の発症機序を解明することを目的とした。結果:1)実験動物モルモットの内リンパ嚢にIII型免疫反応を惹起させ、めまい発作、変動する感音難聴と内リンパ水腫形成を同時に誘発可能な内耳免疫傷害モデル動物の開発に成功した。抗原としてkeyhole limpet hemocyaninを使用した。抗体過剰動物の内リンパ嚢への直接抗原刺激後、10時間から48時間の期間が発症のピークを示した。2)蝸電図、聴性脳幹反応検査による聴力閾値は12日芽に上昇し、7日目に回復したが、一部の動物では回復しなかった。3)めまい発作は10時間前後に発症した。

4)内リンパ嚢に注入した抗原の分布は内リンパ嚢に局在し、10時間後から2日間は炎症細胞の内リンパ嚢遊走が著明であったが、さらに抗原の局在しない蝸牛、前庭の外リンパ腔にも遊走した。5)蝸牛への炎症細胞遊走は蝸牛軸ラセン静脈からであり、鼓室階下部回転に多く、前庭階では上部回転に多く遊走した。5)外リンパ補体CH50、抗KLH抗体価は10時間後から2日間、有意な高値を示した。まとめ:内リンパ嚢局所でのIII型免疫反応で放出される酵素、化学作動物質、サイトカインなどの内耳全域への拡散により、内リンパ嚢のみならず内耳全域の免疫防御と同時に内耳全域の免疫傷害発症の機序が本研究にて示唆された。メニエール病の免疫傷害病因を解明する目的で、1)本研究者等が開発した異物抗原による内耳免疫傷害モデル動物を用いて、内耳免疫現象の解析、内耳免疫現象と機能、形態変化、内耳環境恒常性維持との関係を検討した。さらに2)内耳自己組織による内耳免疫傷害病因について研究した。1)異物抗原による内耳免疫傷害モデル(モルモットおよびラット)では内リンパ襄局所での二次免疫反応惹起後、12時間から48時間の期間に自発眼振出現、温度眼振抑制、聴力閾値上昇、内リンパ水腫形成など内耳免疫傷害発症のピークがあった。内リンパ嚢に注入した抗原(KLH)は内リンパ嚢にのみ局在した。急性炎症細胞の遊走が内リンパ嚢に起こり、抗原刺激12時間後から48時間までがピークであった。抗原の分布しない蝸牛、前庭領域へも急性炎症細胞が僅かながら遊走し、24時間後最大に達し以後急速に減少した。蝸牛軸ラセン静脈から遊走した炎症細胞は主として外リンパ腔領域に、特に蝸牛基底回転鼓室階に集積した。外リンパの補体、抗KLH抗体価は抗原刺激12時間から48時間の期間、高値を呈した。蝸牛、前庭におけるIFN-γの発現が抗原刺激後6時間にピークとなり、続いてICAM-1の発現が誘導され、12時間24時間の間、ピークを呈した。これらの結果は、内リンパ嚢二次免疫反応に随伴する急性炎症反応と内耳免疫傷害発症とが密接に関連することを示唆した。内耳でのエンドセリン-1の分布が内耳の水、電解質代謝部位に局在すること、また同上免疫傷害動物モデルでは内リンパ嚢上皮のエンドセリン-1活性が抗原刺激後12時間目から48時間の期間、消失することなど、エンドセリン-1の内耳環境恒常性維持への関与が示唆された。2)内耳臓器特異的免疫反応の成立について牛内耳膜迷路を抗原とし、マウスで検索した。牛内耳組織の完全アジュバントを用いた単回感作にて、炎症細胞の内耳外リンパ腔への遊走とラセン神経節の変性が観察された。今後、遊走細胞の分析、内耳の機能形態の変化、細胞移入、内耳特異抗原の精製などの検討を要する。
GPS(人工衛星測量)を用いた危険斜面の判定と監視

岡山県・田口地すべり地を試験地として、地すべり地内および周辺の斜面に測量点を12点選択し設置した。5台のGPSレシーバーを用いGPS測量(Static)を4回行い、どの斜面がクリープしており、地すべり発生危険斜面かどうかの判定を行った。この地すべりは年間2cm程度移動していることがわかっているが、大規模なため(長さ約1.5km)移動土塊の範囲および移動状況が正確に把握できていなかったが、斜面中腹の点で地すべり移動が観測されたが上部では観測されず、地すべり移動範囲の境界がわかった。地すべり地周辺の村落内の測点では移動が観測されなかったが、道路の盛土部分で年間2cm以上の変位が観測され、崩壊の危険があることがわかり、行政当局により対策が講じられることになった。結果として年間12回のGSP測量により5mm以上の斜面の変位は計測可能であることがわかり、不動点を慎重に選ぶ必要があるが、危険斜面の判定にGSPは有用であることがわかった。1.GPSレシーバーの主要メーカー2社の製品を借用し、徳島県善徳地すべり地でこれまで3年間GPS測量による地すべり移動観測を行ってきた基線で精度比較のための観測を行った。その結果(1)トプコン社のレシーバーが悪天候時以外では5mm以内の再現性を有し、地すべり移動観測に適していることがわかった。(2)2周波タイプと1周波タイプのレシーバーの比較を行ったところ、精度が良いと言われる2周波より1周波の方が再現性が優れていることがわかった。2周波測量では電離層補正を行うが、10km以上の基線で有効と言われている。地すべり地でのGPS測量基線は1km未満の短基線であり、この場合電離層補正は精度を落とす原因になることがわかった。2.平成5年10月に中国・西安市の華清池(楊貴妃宮殿)地すべり地に西安市地震局と共同で5点のGPS測量点を新設し、購入したGPSレシーバー3台で第1回目の測量を行った。うち1測線で光波測量も行い精度を評価した。今回行ったGPS測量で、斜距離1.5kmの測線の2回の測量結果は3mm以内の再現性で良好な結果を示した。その後西安市地震局にさらに3点のGPS測点を設けてもらい、2台のGPSレシーバーを用いて1カ月に2回定期的に測量を行った。3.岡山県・田口地すべり地を試験地として、田口地すべりの末端と上端および周辺の斜面に測点を14点選択し、GPSアンテナ専用杭を製作・設置した。GPS測量を2回行い、2回の間の移動量を測定したところ、地すべり地内の測点は2回の測量の間の3カ月間に5mm程度移動していることがわかり、地すべり地外の測点では移動が認められなかった。平成6年度も継続して観測を行う必要があるが、この地すべり地の末端は年間2cm程度移動していることがわかっており、クリープ的な移動をしているとすれば妥当な結果である。1)京都大学防災研究所(本研究の申請者:佐々恭二他)と中国・西安市地震局(謝正章局長)は西安市にある楊貴妃の宮殿の裏山の地すべり危険斜面を合同で調査することに合意し、現在、文部省の特別事業費、国際協力事業団、西安市特別事業費等を得て研究を行っている。この地すべりは年間数mmから2cm程度移動していると推定されているので、ここでGPS測量の特性を活かして山頂の不動部と地すべり斜面内の各測点の相対移動量を監視した。平成5年度に5箇所の測点を設置し第1回測量を行ったが、平成6年度は月約2回観測を実施した。再現性のチェックも行い、3mm以内の高い精度の再現性を得た。華清池内の点および外の点において目立った変位は観測されなかったが、華清池内の点における光波の観測点の変位も認められなかったので、妥当な結果といえる。移動がすくなくなった原因のひとつは地盤沈下対策で地下水の汲み上げ量を減少させたためと考えられる。2)岡山県・田口池すべり地を試験地として、地すべり地内および周辺の斜面に測量点を12点選択し設置した。5台のGPSレシーバーを用いてGPS測量(Static)を4回行い、どの斜面がクリープしており、地すべり発生危険斜面かどうかの判定を行った。

この地すべりは年間2cm程度移動していることがわかっているが、大規模なため(長さ約1.5km)移動土塊の範囲および移動状況が正確に把握できていなかったが、斜面中腹の点で地すべり移動が観測されたが上部では観測されず、地すべり移動範囲の境界がわかった。地すべり地周辺の村落内の測点では移動が観測されなかったが、道路の盛土部分で年間2cm以上の変位が観測され、崩壊の危険があることがわかり、行政当局により対策が講じられることになった。結果として年間12回のGPS測量により5mm以上の斜面の変位は計測可能であることがわかり、不動点を慎重に選ぶ必要があるが、危険斜面の判定にGPSは有用であることがわかった。
切削工具の機上再生技術に関する研究

本研究の目的は,切りくずの凝着などによって加工特性が低下した切削工具を工作機械上で再生する,つまり「切削工具の機上再生」というこれまでにない技術を提案・確立することである.本研究ではアルミニウム合金のドライ切削加工に着目して検討を行い,1液体金属脆化作用を援用した凝着物の脆化,2ケミカルウッドの切削,からなる工具再生プロセスを提案した.そして,提案手法をアルミニウム合金のドライエンドミル加工に適用した結果,切りくず凝着によって加工特性が著しく低下した工具に対して提案プロセスを適用することで,工具のパフォーマンスが新品状態と同程度まで回復することを明らかにした.本研究の目的は,切りくずの凝着などによって加工特性が低下した切削工具を工作機械上で再生する,つまり「切削工具の機上再生」というこれまでにない技術を提案・確立することである.本研究ではアルミニウム合金のドライ切削加工に着目して検討を行い,1液体金属脆化作用を援用した凝着物の脆化,2ケミカルウッドの切削,からなる工具再生プロセスを提案した.そして,提案手法をアルミニウム合金のドライエンドミル加工に適用した結果,切りくず凝着によって加工特性が著しく低下した工具に対して提案プロセスを適用することで,工具のパフォーマンスが新品状態と同程度まで回復することを明らかにした.切削工具の『切れ味』を工作機械上で再生するという新たな切削加工技術を創出・構築するという目的に対し,本年度はその具体的な手法,およびその実現可能性についての検討を行った.本年度は特に,超硬合金製切削工具を用いたアルミニウム合金の切削加工に着目し,アルミニウム合金の加工における最重要課題である工具への切りくず凝着をターゲットとして研究を行った.まずアルミニウム合金のドライ加工切削実験を行うことで,工具すくい面上に生成する切りくず凝着と切削特性の関係について評価を行い,切りくず凝着の増大にともない切削抵抗の増大・不安定化,切りくず排出性の悪化といった問題が生じることが明らかとなった.さらに,NaCl溶液による電食反応を利用することで工具表面上の切りくず凝着を除去し,その工具で再度加工実験を行った.その結果,切りくず凝着を除去した工具では各種加工特性が回復することが明らかとなり,凝着除去による工具再生の可能性を見出した.また,工作機械上での凝着除去の方法として,工具へのダメージを最小限に留めつつ,すくい面上の凝着のみを除去できるような環境で加工を行うことで工具を再生するという,『凝着除去加工』についての検討を行った.凝着除去加工で用いる被削材として,快削黄銅や快削アルミニウム,樹脂材料など幅広い検討を行った結果,ABS樹脂が適切な材料の一つであることを明らかにした.さらに,延性の高い切りくず凝着を効率的に除去する方法として,低融点合金がもたらす液体金属脆化現象を援用する手法を着想するに至った.本研究の目的は,切りくずの凝着などによって加工特性が低下した切削工具を工作機械上で再生するという,これまでにない技術を提案・確立することである.アルミニウム合金などの軟質な金属の切削加工においては,被削材が溶融し工具表面に付着する切りくず凝着が問題となっており,凝着が生じた切削工具は切削抵抗の増大,切りくず排出性の低下,仕上げ面精度の悪化などを引き起こし,加工特性が著しく低下する.そこで,本研究では工具母材へのダメージを最小限にしつつすくい面上の凝着のみを除去できるような手法を開発することで,工具表面の切りくず凝着を工作機械上で除去し,切削工具の“切れ味"を再生するという新たな切削加工技術を創出・構築し,実用化への目途を明確化することを目指す.【研究実績の概要】で述べたとおり,本年度はアルミニウム合金切削における工具再生技術についての検討を行い,切りくず凝着が工具の“切れ味"にもたらす影響,凝着の除去による“切れ味"の変化,凝着除去加工の除去性能など,今後必要となる基本的な事項を明らかにすることができた.特に凝着除去加工についての検討過程で見出した低融点合金を援用する手法は,工作機械の機上再生技術への利用のみならず,幅広い展開が期待できる.しかしながら,本年度の成果は『機上再生技術』の根本的な手法の検討,およびその実現可能性についての基礎的な検証に留まっているのが現状であり,今後の更なる展開が必須であると言える.25年度が最終年度であるため、記入しない。今後はまず,凝着除去加工における加工条件,加工時間などと除去性能の関係を明らかにすることで,本手法による工具再生技術を確立する.また液体金属脆化作用については基礎的な検討が不可欠であり,まず凝着に対する脆化作用とあわせて工具材料である超硬合金への影響を評価し,本技術への適用可能性を明らかにする.さらに,液量,温度,時間,応力分布など,脆化作用に影響を与える因子を明らかにすることで,効率的な除去方法の提案・構築を行う.以上の検討の後,現有のマシニングセンタを使用したフライス切削加工に適用し,加工の進行に伴う凝着の生成⇒本手法による機上工具再生⇒再生工具を用いての再加工,といった一連のサイクルについて評価を行い,本手法の工具再生能力,および工具再生前後の切削抵抗,切削温度,切りくず形状などを評価することで本手法の優位性を確立する.それと同時に,複数回の再生を行った切削工具の加工特性変化の確認,工具の干渉を始めとした機上再生特有の課題の抽出を行う.25年度が最終年度であるため、記入しない。