hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
銅鐸の使用痕分析による弥生時代祭祀構造の再構築

本研究は銅鐸の使用痕分析によって弥生時代の祭祀がどのように転換するのかを実証的に明らかにすることを目的とした。使用痕分析はデジタルマイクロスコープによる表面観察を中心におこなった。成果の一つとして青銅器の使用痕分析の方法論を確立することができた点が挙げられる。また国内外の学会でそれを発信した。銅鐸の使用形態については、扁平鈕式銅鐸の新段階において使用痕跡が不明瞭になることが確認された。この段階ですでに「聞く」銅鐸から「見る」銅鐸への転換が始まっていたと考えられる。またそのような祭祀形態の転換の要因の一つとして、寒冷化による環境変動を挙げた。本研究では、銅鐸の使用痕跡の客観的評価(デジタルマイクロスコープでの観察・レプリカSEM法による)から、銅鐸使用圏の周縁部にあたる中・四国地域における使用実態を明らかにし、弥生時代の祭祀構造を立体的に明らかにすることを目的としている。実作業としては銅鐸の集成、使用痕跡の観察が中心となる。今年度は全国的な銅鐸の集成、岡山県内所蔵銅鐸の調査をすすめた。集成はすでに公表されている2007年までのデータを基に、それ以降に出土したものを中心に行った。また資料調査・見学は岡山県立博物館、井原市教育委員会、津山市教育委員会、岡山大学において行った。資料調査では銅鐸の使用から廃棄に至る多くの痕跡を確認できた。観察は銅鐸の鈕・内面突帯、外表面における磨滅の進行状況に着目した。使用痕跡は新しくなるにつれ明瞭さを失い、突線鈕式(II式)では確認されなかった。突線鈕式の前段階にあたる扁平鈕式では古段階は内面突帯の使用痕跡が確認できるが、新段階では明瞭ではない状況がみられた。銅鐸の性質が「聞く」ことから「見る」ことへどの段階で転換するのかということについての重要な知見を得ることができたといえる。また特に注目される成果として赤色顔料の使用、文様の追刻を確認できた点が挙げられる。文様の追刻は扁平鈕式古段階、赤色顔料の使用は扁平鈕式新段階でみられ、今後も類例の抽出を続ける必要がある。研究成果の一部は岡山大学埋蔵文化財調査研究センター編2016『吉備の弥生時代』で公表し、銅鐸やその模倣品の出土状況から弥生時代中期後期における岡山県南部地域での銅鐸保有・使用の意義についてまとめた。岡山県内の資料については順調に調査を行うことができた。ただし資料の状態(錆などによる腐食、土の付着、欠損の多い資料など)により実施計画に挙げていたレプリカSEM法を導入できないものが多かった。このため調査の主体を肉眼観察、デジタルマイクロスコープによる観察に切り替えた。また中・四国での観察が難しい場合は同笵銅鐸や周辺地域の同型式資料によって補完していく必要がある。本年度はデジタルマイクロスコープを使用した銅鐸、および舌、鋳型の観察を中心に研究を進めた。特に1内面突帯および鈕の使用痕の観察、2舌および舌を伴って出土した銅鐸の観察、3鋳型の観察、という点を重要視した。1については調査対象資料を中四国地域出土の銅鐸、およびそれらと同笵関係にあるものとし、中四国地域での出土例が乏しい型式については他地域のものについても調査を行った。中四国地域での使用形態の転換過程を明らかにするために、特に岡山県域での事例を検討した。その結果、使用形態の転換は銅鐸の形態が大きく飛躍する突線鈕式段階よりも前にすでに生じていたことを明らかにすることができた。2については、舌の使用痕は地域によって異なっており、「聞く銅鐸」として鳴らす方法は各地域で異なっていたことを想定することができた。舌には石製と金属製とがあるが、材質差による使用形態の差異についても視野にいれて観察する必要がある。3については鋳型の表面状態の観察から、完成した銅鐸は表面に明瞭な鋳肌が形成されていたであろうことを再確認することができた。鋳型の彫り込み面の表面には細かな凹凸が形成されており、これが転写されることによって鋳肌が形成されることを明らかにした。以上の点から、青銅器に対する使用痕研究の有効性、銅鐸に使用形態の転換過程についての論考を発表した。後者の中では近年発表されている火山活動による地球規模の寒冷化と、銅鐸の使用形態の転換期が重複していることについても指摘した。銅鐸の観察がやや遅れている状況である。2016年度から開始した舌を伴う資料調査の際に、銅鐸本体のみの場合よりも時間がかかることが一因である。中四国の銅鐸で未調査のものもあることから、資料の絞り込みを行う必要がある。本年度は最終年度であり、1調査成果の社会発信、2研究成果のまとめにあてた。1については特に海外での学会発表(英語のアブストラクトを含む)を積極的におこなうことで、研究成果の国際発信に努めた。アジア鋳造技術史学会とBUMAIX成果を発表し、鋳造技術者や文化財科学を専門とする研究者と意見交換をおこなった。

本研究で観察を続けてきた鋳肌の残存状況については、表面の汚染または傷みではないかとの指摘もあったが、全体の表面状態が一様ではないことから、やはり鋳肌としての観察が可能であることを確認することができた。海外では成分分析が積極的におこなわれており、成分組成によって鋳肌の生成状況が異なるのではないかという点も問題として挙げられた。鋳造時の成分と鋳肌の生成状況については今後の課題としておきたい。2については研究期間中に発表した論文等に加筆する形で報告書を作成した。収録した内容は、青銅器の使用痕分析の方法とその実践、鋳肌の残存状況からみた銅鐸使用形態、銅鐸拡散・受容の地域相、銅鐸使用形態の転換過程についてである。銅鐸はこれまで集成作業がおこなわれているが、図面や写真を集められる機会はもたれていない。本研究では銅鐸、舌、小銅鐸、鐸形土製品の集成作業をおこなったが、報告書に所収することはできなかった。この成果はいずれかの機会に公表し、今後の銅鐸研究の基礎資料として広く活用できるようにすることが望まれる。以上のように最終年度では研究実施計画に挙げた内容を予定通りおこなうことができた。本研究は銅鐸の使用痕分析によって弥生時代の祭祀がどのように転換するのかを実証的に明らかにすることを目的とした。使用痕分析はデジタルマイクロスコープによる表面観察を中心におこなった。成果の一つとして青銅器の使用痕分析の方法論を確立することができた点が挙げられる。また国内外の学会でそれを発信した。銅鐸の使用形態については、扁平鈕式銅鐸の新段階において使用痕跡が不明瞭になることが確認された。この段階ですでに「聞く」銅鐸から「見る」銅鐸への転換が始まっていたと考えられる。またそのような祭祀形態の転換の要因の一つとして、寒冷化による環境変動を挙げた。資料調査を継続して行い、どの段階の銅鐸にどのような使用痕跡が残されているのかに関するデータを収集していく。資料調査は中・四国地域の銅鐸を中心に進めるが、今後はそれらと同笵関係にある資料についての調査を行う必要がある。それによって使用実態の地域間比較が可能となり、銅鐸使用圏周縁部の特徴がより明確になると考えられる。また使用形態へのアプローチとしては舌を伴った銅鐸・小銅鐸の調査も重要となる。平成28年度以降はそれらの資料調査も並行してすすめていく。また調査方法としてはレプリカSEM法に耐えうる状態の資料が少ないことから、肉眼・デジタルマイクロスコープによる観察を中心に行っていく。2017年度が最終年度であるため、資料調査も的を絞って実施する必要がある。また使用形態の検討においては舌の情報も重要であるため、銅鐸本体の調査と並行して行っていく。考古学平成27年度はレプリカSEM法に伴う研究補助としての人件費を執行予定していたが、資料状態によりレプリカSEM法断念せざるをえない状況が生じたため、使用を見送った。2015・2016年度の資料調査成果のとりまとめに多くの時間を要し、計画通りに調査を行えなかったため、旅費を執行できなかった。また資料収集のための人件費を執行しようとしたが、人材が確保できなかった。平成28年度に集成資料の整理を目的とした人件費として使用する計画である。未調査の銅鐸の調査を2017年度の前半までに行い、旅費を執行する。6月から1名の雇用を予定している(手続き中、2ヶ月)。また報告書についてもこれまで発表した論考に加え、銅鐸の資料集を付編として加えることで、印刷費が計画よりも多く必要となる。
印象派物理学による天然複合材料の研究：マテリアル開発における指導原理の構築

本研究は、「真珠層」や「クモの巣」等について、その天然構造と優れた物理的特性の関係を明らかにすることを目指している。これにより、シンプルで本質をついた理解からマテリアル開発の指導原理を構築し、マテリアル開発に貢献することを目的とする。本研究では、非線形性と多重階層性に着眼点を広げ、従来のモデルを深化させるなどして、理論、シミュレーション、実験の研究を同時進行する。さらに積極的な領域内研究によって、領域内の他の研究者と本代表者の特徴を共に生かすことができるようなオリジナルな新テーマの発掘も目指す。この目的に沿って、本年度は以下のような研究を行った(1)非線形シートポリマーの破壊応力の実験:破壊の基本理論であるグリフィス理論を非線形に拡張した拡張グリフィス理論が実験と理論の一致から示され、その成果が論文に発表された。破壊強度の速度依存性に関する研究も進め、物理学会等で発表した。(2)破壊に関するシミュレーション:真珠層についてFEM解析を行い、代表者らが得てきたスケーリング法則が予想よりも広い範囲で成立することを示し、論文に発表した。真珠層について、非線形シミュレーションと解析を行ってきているが、その結果の仕上げを行ってきた。また、真珠層とクモの巣のシミュレーションに分子レベルからの多重階層性を反映させるための準備として、弾塑性(多重階層性)モデルにおける応力集中のシミュレーションと解析を行ってきているが、その結果の仕上げを行ってきた。(4)その他:甲殻類の外骨格についてのスケーリング理論の構築に着手した。また、領域内のメンバーが提供する特殊サンプルを用いた濡れの実験を開始して、物理学会等で発表した。24年度が最終年度であるため、記入しない。この目的に沿って、本年度は以下のような研究を行った(1)非線形シートポリマーの破壊応力:シート状のポリマー物質の破壊応力に関する実験研究を深化させ、論文にまとめた。亀裂のサイズ(a)をシートサイズ(L)とシート厚み(t)の中間にとり、t<<a<<Lの条件をよく満たすようにして、空間スケールが良く分離する状況を実現した。その結果、身近で非線形性の強い材料から明確なスケーリング法則を発見した。この法則は、破壊力学の古典的法則であるグリフィスの公式を非線形に拡張するものであり、基礎的な意味も大きく、今後、材料の開発の指導原理として役立つ可能性もある。さらに、この実験を、速度可変で行うことを目指して、実験装置の開発を行った。(2)非線形真珠層モデルの強靭性:真珠層について、どのような非線形性を入れると効率的に応力集中を抑えられるかに着目してシミュレーションと解析を行った。その結果、大変興味深い結果が得られつつある。(3)弾塑性(多重階層性)モデルにおける応力集中:真珠層とクモの巣のシミュレーションに分子レベルからの多重階層性を反映させるための準備として、弾塑性(多重階層性)モデルにおける応力集中のシミュレーションと解析を行った。(4)領域内のメンバーが提供する特殊サンプルを用いた濡れの実験を開始した。目的に沿った研究実績がアウトプットされ、着実に研究が進行しており、来年度にさらにアウトプットが出る準備が整ってきている。

領域内交流では予想外の研究テーマが発掘され、今後の展開に期待できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在着手している研究を着実に進めていく。領域内交流で発掘された濡れ現象に関する新テーマもマテリアル開発の指導原理という観点から捉え、本研究で積極的に取り組んでいく。
現代オセアニアにおける地域的図像の流通と集合性の形成をめぐる人類学的研究

本研究の目的は、フィジーで確立したレッド・ウェーヴ・アート(絵画芸術のスタイルや世界認識)がオセアニア島嶼域へ流通する動態に着目し、各種図像が継承・創出された経緯や流通経路を実証的に解明するとともに、その社会的意味を分析することにある。とりわけ、レッド・ウェーヴが基盤とするオセアニア的「集合性」が、国家・民族的属性に由来する差異を包摂していくメカニズムを明らかにすることをめざす。2018年度は、以下の通り文献研究と海外調査をおこなった。1.文献研究人類学における芸術論やオセアニア地域研究にかんする文献研究をおこなった。とりわけ、東南アジア島嶼部とオセアニア地域(主にメラネシア)との文化的連続性に関して考察を深めたほか、芸術および物質文化研究の集合性の議論における本研究の理論的位置づけについて考察を進めた。2.海外調査インドネシア(2018年8月)、フィジー(2018年9月)、米国ハワイ州(2018年11月)、米国準州グアム(2018年12月)にて海外調査をおこなった。インドネシア・カリマンタン島・ジャワ島では、先住民族の復権運動に用いられる図像表象について、インドネシア・スラウェシ島では、図像表象における動植物の利用について調査をおこなった。フィジーでは、主に首都スヴァにてレッド・ウェーヴ・アートの調査および国立アートギャラリーの建設に関する調査をおこなった。米国ハワイ州および米国準州グアムでは、オセアニア的集合表象にかんする図像収集を継続したほか、観光市場における図像表象に関してのインタビュー調査を行った。初年度である平成28年度は、以下の通り文献研究と海外調査をおこなった。1.文献研究人類学的芸術論やオセアニア地域研究にかんする文献研究をおこなった。とりわけ、物質文化研究や考古学を横断しながら論じられる「スタイル」の議論や、ポリネシア地域の入れ墨モチーフが現代的文脈においてオセアニア島嶼域へと拡散していった経緯についての考察を深めた。2.海外調査米国準州グアム(H28.56月/H29.3月)、米国ハワイ州(H28.89月)、台湾(H29.3月)、韓国(H29.3月)にて海外調査をおこなった。グアム(H28.56月)では、4年に一度開催される最大の地域的祭典「第12回太平洋芸術祭」に参加し、参加者やオーガナイザーへのインタビュー調査および参与観察をおこなったほか、再訪し(H29.3月)、開催後の動向調査をおこなった。汎オセアニア的図像の巨大市場をもつハワイ州では、日用品や衣料品に施される商品の図像収集をおこなった。太平洋芸術祭への正式参加をめざす台湾では、原住民(おもにアミ族)にまつわる図像収集やオセアニア地域との連続性を主張する原住民の言説にかんする資料収集をおこなった。フィジーへの直行便を有する韓国・ソウルでは、オセアニア地域への渡航を促す観光市場の戦略にかんする資料収集をおこなった。まず海外調査として、太平洋芸術祭というオセアニア的集合性を生みだす地域的祭典において参与観察調査およびインタビュー調査を十分におこなえたとともに、約10か月後に再訪し、その後の動向調査を十分におこなえた。ハワイでの調査では、とりわけ衣料品に用いられるオセアニア的図像のデジタル画像を十分に収集できた。台湾では、オセアニア地域との連続性を主張する原住民の言説や図像生産にかんする資料を収集することができた。韓国での調査は短期間であったが、オセアニア地域への渡航をうながす観光産業の戦略にかんする文書資料を収集することができた。また文献研究においても、スタイルの概念にかんする考察を深められたとともに、とりわけ入れ墨モチーフとの連続性にかんする発見があった。以上の理由による。平成29年度は、以下の通り文献研究と海外調査をおこなった。とりわけ、図像表象が政治利用された近代史にかんして考察を深めたほか、物質文化研究における集合性の議論にかんして広く考察を進めた。2.海外調査フィジー(H29.8月)、韓国(H29.8月)、米国準州グアム(H29.12月)にて海外調査をおこなった。レッド・ウェーヴ・アートの本拠地であるフィジーでは、首都スヴァ、ロマイヴィチ諸島(おもにレレウヴィア島)、タヴェウニ島などを中心に、適宜アーティストに同行しながら、集合性にかんする参与観察、インタビュー調査、図像収集をおこなった。フィジーへの直行便を有する韓国・ソウルでは、オセアニア地域への渡航を促す観光市場の図像的戦略にかんする資料収集を継続した。グアムでは、オセアニア的集合表象にかんする図像収集を継続したほか、チャモロ系アーティストへのインタビュー調査および参与観察調査を実施した。

まず海外調査として、レッド・ウェーヴという、オセアニア島嶼域における地域的図像創出の中心地において十分な資料収集をおこなえた。ソウルでは短期間であったにもかかわらず、オセアニア地域への渡航をうながす観光産業の戦略にかんして多くの図像資料を収集することができた。さらにグアムではレッド・ウェーヴとの連続性を示唆する図像資料を複数点発見できたほか、人的ネットワークにかんする調査をおこなえた。また文献研究においても、人類学的芸術論にかんする考察をおおいに深めることができた。以上の理由による。本研究の目的は、フィジーで確立したレッド・ウェーヴ・アート(絵画芸術のスタイルや世界認識)がオセアニア島嶼域へ流通する動態に着目し、各種図像が継承・創出された経緯や流通経路を実証的に解明するとともに、その社会的意味を分析することにある。とりわけ、レッド・ウェーヴが基盤とするオセアニア的「集合性」が、国家・民族的属性に由来する差異を包摂していくメカニズムを明らかにすることをめざす。2018年度は、以下の通り文献研究と海外調査をおこなった。1.文献研究人類学における芸術論やオセアニア地域研究にかんする文献研究をおこなった。とりわけ、東南アジア島嶼部とオセアニア地域(主にメラネシア)との文化的連続性に関して考察を深めたほか、芸術および物質文化研究の集合性の議論における本研究の理論的位置づけについて考察を進めた。2.海外調査インドネシア(2018年8月)、フィジー(2018年9月)、米国ハワイ州(2018年11月)、米国準州グアム(2018年12月)にて海外調査をおこなった。インドネシア・カリマンタン島・ジャワ島では、先住民族の復権運動に用いられる図像表象について、インドネシア・スラウェシ島では、図像表象における動植物の利用について調査をおこなった。フィジーでは、主に首都スヴァにてレッド・ウェーヴ・アートの調査および国立アートギャラリーの建設に関する調査をおこなった。米国ハワイ州および米国準州グアムでは、オセアニア的集合表象にかんする図像収集を継続したほか、観光市場における図像表象に関してのインタビュー調査を行った。今後は、今年度と同様の方法を採用しながら、オセアニア島嶼域において調査研究を継続するほか、オセアニア地域との文化的連続性を有しながらも「アジア地域」と分類される地域の動向も視野に入れる。さらに、レッド・ウェーヴ・アートの動向調査をおこない、制作者たちの生活世界にかんする考察を深めていく。また文献研究などを通して、芸術人類学の理論的基盤を発展させる。今後は、今年度と同様の方法を採用しながら、オセアニア島嶼域において調査研究を継続するほか、東南アジア島嶼国の動向も調査する。さらに、レッド・ウェーヴ・アートの動向調査をおこない、製作者たちの生活世界にかんする考察をおこなっていく。葬儀によって予定していた海外調査をおこなえなかったため、やむをえずこの分は次年度課題とした。
都市廃棄物の溶融処理に関する研究

汚泥溶融炉のプロセス解析の基礎として,移動層における固体流れに関する2次元冷間実験装置を製作し,固体流れについての実験を行なった。従来,製鉄用高炉やシャフト炉内における固体流れの解析に使用されていたポテンシャル流れ,およびKinematicモデルを実験デ-タに適用して検討した結果,Kinematicモデルがより妥当であることがわかった。一方,BFC法を用い,2次元一般座標系による汚泥溶融炉充填層における固体の運動,ガスの流動および伝熱の同時解析を行なった。固体粒子の降下は壁面近傍と中心部で速度に大きな相違が生じることを示した。ガスの流速は高温部で大きくなっていたが等温における計算と同様な結果が得られた。温度の計算ではガス入口においては固体温度がガス温度より高く,それ以外の場所ではガス温度が固体温度よりも高くなった。汚泥溶融炉の数学モデルを確立するため,2次元の気固液3相共存充填層実験装置を製作し,実験によるモデルの検証を行なった。溶融物の滴下挙動,3相間の伝熱などの現象をモデルに取り入れ,充填層内における複雑な流動,伝熱現象を表せる数学モデルを開発した。任意形状を取り扱える一般曲線座標を充填層および液流れ領域の二つの計算領域に適用した。確率モデルによって得られた液体流れ領域に適用し,BFC法によってメッシュを作成した。2次元一般曲線座標系により充填層の流動,伝熱の同時解析を行なった。得られた解析結果は実験結果とよい一致を示し,モデルの妥当性が確認された。以上の成果は化学工学会講演大会ならびに論文集に発表されている汚泥溶融炉のプロセス解析の基礎として,移動層における固体流れに関する2次元冷間実験装置を製作し,固体流れについての実験を行なった。以上の成果は化学工学会講演大会ならびに論文集に発表されているコ-クス充填層型汚泥溶融プロセスはコ-クスベッドとフリ-ボ-ドから成り立っているが、このプロセスにおけるガス流れについて、理論的、実験的に検討した。最初に充填層中のガス流れを記述する基礎式としてErgunの式の妥当性を検討するため、2次元ならびに3次元の冷間模型実験を行った。その結果、移流項の効果を考慮することが必要であることがわかった。また、ガス導入口の2段化や傾斜角、ガス流量、充填層の層頂形状など操作条件とガスの流速分布、圧力分布の関係を調べた。これらの結果は移流項を考慮したErgunの式で説明できることがわかった。フリ-ボ-ド内ガス流れには乱流κ-εモデルを適用し、充填層とフリ-ボ-ドを接続した形で全体のガス流れ特性を理論的に検討した。数値シミュレ-ションには炉の形状の複雑さに対処するため座標変換法に基づく曲線座標系を採用した。この方法によると有限差分法で開発された有効な数値計算技術を使用することができる。計算の結果によると、フリ-ボ-ドは多くの2次ガス導入口を有するため、渦が生じ、複雑な流れ場を形成していることがわかった。2次元および3次元の数値シミュレ-ション結果を比較すると、ガス導入口近傍の流れがかなり異なっており、3次元計算の重要性が示された。これらの結果は実プロセスの設計に使用され有効であることが確認されている。一方、真汚泥はシリカ、ライム、アルミナを主成分としており、溶融させると高炉スラグに近い組成になり、12001500°Cの融点を有している。汚泥の脱水、溶融特性を調べるため、加熱実験を行った。この結果は、次年度開発を予定している充填層中の固体流れおよび液流れモデルと組みあわせて、汚泥溶融炉の伝熱・流動シミュレ-ションモデルに使用する予定である。

一方,BFC法を用い,2次元一般座標系による汚泥融炉充填層における固体の運動,ガスの流動および伝熱の同時解析を行なった。固体粒子の降下は壁面近傍と中心部で速度に大きな相違が生じることを示した。ガスの流速は高温部で大きくなっていたが等温における計算と同様な結果が得られた。温度の計算ではガス入口においては固体温度がガス温度より高く,それ以外の場所ではガス温度が固体温度よりも高くなった。汚泥溶融炉の数学モデルを確立するため,2次元の気固液3相共存充填層実験装置を製作し,実験によるモデルの検証を行なった。溶融物の滴下挙動,3相間の伝熱などの現象をモデルに取り入れ,充填層内における複雑な流動,伝熱現象を表せる数学モデルを開発した。任意形状を取り扱える一般曲線座標を充填層および液流れ領域の二つの計算領域に適用した。確率モデルによって得られた液体流れ領域に適用し,BFC法によってメッシュを作成した。2次元一般曲線座標系により充填層の流動,伝熱の同時解析を行なった。得られた解析結果は実験結果とよい一致を示し,モデルの妥当性が確認された。以上の成果は化学工学会講演大会ならびに論文集に発表されている
高機能切削工具刃型形状の設計に関する研究

高機能切削工具の刃型形状は切削条件によって変化する,切削力,切削温度,工具摩耗速度,工具欠損確率,切りくず処理状態などの要因を全て考慮した上で設計される.そのため,高機能切削工具を開発するためには様々な切削条件における上記切削特性の因子を詳細に把握する必要がある.常用切削速度範囲における上記切削特性因子のおのおのは静的陰解法熱弾塑性FEM解析によって把握することができた.すなわち切削速度数m/s程度の二次元切削状態であれば解析的に予測することができ,解析結果から得られる情報を,統計的処理を用いて統合し,最適な工具形状を設計する手法の確立ができた.例えばニューラルネットワークを用いてFEM解析結果を学習させれば,与えられた工具形状に対する最適な切削条件を探索することが可能である.また,チップブレーカ工具のような工具形状を決定する幾つかの設計形状パラメータを因子とし,各因子を幾つかの水準に分けて実験計画法を用いて処理すると,切削性能に大きく影響を与える因子やそうでない因子を的確に選別でき,能率的に高機能工具形状を設計するための指針を得ることができた.さらに切削速度が数十m/s数百m/sとなる高速・超高速切削過程における,最適工具形状を解析的に設計するため,動的陽解法熱弾塑性FEMによる切削シミュレータを開発した.切削速度が非常に高速で被削材の塑性波伝播速度以上の切削速度域では,塑性波が衝撃波として伝播するためせん断面付近に非常に大きな圧縮の静水圧が発生し,切削力が非常に大きくなることがFEM解析結果より得られた.この現象は常用切削速度域では無い現象であるため,塑性波伝播速度を境にして最適工具形状は変化する可能性があることが得られた.超高速切削過程における切削力の変化や,仕上げ面の残留応力,残留ひずみの変化は以前より様々に議論されておいるが,本FEM解析によってより明白にすることができる可能性を得た.高機能切削工具の刃型を解析的に設計するためには、被削材と工具の材料・切削条件(切削厚さ、切削速度)工具刃型形状が、切削力や切削温度、さらには工具磨耗特性や工具欠損特性、切りくず処理特性、加工製品の質などを、解析的に把握できる必要がある。上記の設計評価因子は、切削速度や工具材種(コーティング膜質)によって変化するが、このことを定量的に予測し評価できる手法は確立されていない。通常の切削速度域で、コーティング膜の無い工具においては、熱弾塑性FEMを用いて上記の評価因子を予測し把握することは、既に研究者代表者が開発している。本研究では、工具表面のコーティング膜の影響、切削速度が高速から超高速域での影響をも評価できる解析システムの構築を目指すものでる。本年度は、まず工具表面のTiNやAl203などのコーティング膜の動性値と、それが切削機構に及ぼす影響を定量的に評価するために、工具表面に自由にコーティング膜を付加することのできるヘリコンスパッタ装置を購入し、その立ち上げを行った。コーティング膜の材料特性と膜厚が、切削機構に及ぼす影響は次年度以降に詳細に検討する。また本年度は、異型工具刃型での高速、超高速切削過程(切削速度が被削材材料の塑性波の伝播速度を超えるような切削速度域)を解析的に把握するために、動的熱弾塑性FEM解析を用いた非定常切削シミュレータを新たに開発した。これにより、種々様々な工具材種で低速から超高速切削域における最適工具刃型形状を、熱弾塑性FEMとこれを統合するCAE技術を用いて解析的に設計するシステム構築の準備が整った。高機能切削工具の刃型形状は切削条件によって変化する,切削力,切削温度,工具摩耗速度,工具欠損確率,切りくず処理状態などの要因を全て考慮した上で設計される.そのため,高機能切削工具を開発するためには様々な切削条件における上記切削特性の因子を詳細に把握する必要がある.常用切削速度範囲における上記切削特性因子のおのおのは静的陰解法熱弾塑性FEM解析によって把握することができた.すなわち切削速度数m/s程度の二次元切削状態であれば解析的に予測することができ,解析結果から得られる情報を,統計的処理を用いて統合し,最適な工具形状を設計する手法の確立ができた.例えばニューラルネットワークを用いてFEM解析結果を学習させれば,与えられた工具形状に対する最適な切削条件を探索することが可能である.また,チップブレーカ工具のような工具形状を決定する幾つかの設計形状パラメータを因子とし,各因子を幾つかの水準に分けて実験計画法を用いて処理すると,切削性能に大きく影響を与える因子やそうでない因子を的確に選別でき,能率的に高機能工具形状を設計するための指針を得ることができた.さらに切削速度が数十m/s数百m/sとなる高速・超高速切削過程における,最適工具形状を解析的に設計するため,動的陽解法熱弾塑性FEMによる切削シミュレータを開発した.切削速度が非常に高速で被削材の塑性波伝播速度以上の切削速度域では,塑性波が衝撃波として伝播するためせん断面付近に非常に大きな圧縮の静水圧が発生し,切削力が非常に大きくなることがFEM解析結果より得られた.

この現象は常用切削速度域では無い現象であるため,塑性波伝播速度を境にして最適工具形状は変化する可能性があることが得られた.超高速切削過程における切削力の変化や,仕上げ面の残留応力,残留ひずみの変化は以前より様々に議論されておいるが,本FEM解析によってより明白にすることができる可能性を得た.
溶融金属フィルム挙動と電磁気力の効果

モデル実験により,スリット流はフィルム状の部分とその両側端に形成される管状の部分からなること,および,フィルム状の部分の流体は自由落下することを明らかにした.この知見に基づいて,スリット流の落下挙動を表現する数学的モデルを展開した.水模型実験によって得られた観測とモデルによる計算値の比較から,スリット流の落下挙動が本数学的モデルによってよく表現できることがわかった.さらにフィルム領域が形成される条件はウェーバー数We>2で表されることを理論的に示した.次に,スリット状ノズルから落下する流体の収縮の抑制と安定化を図ることを目的として,溶融金属のスリット流に高周波磁場を印加した場合について理論展開を行なった.すなわち,上述の数学的モデルに磁場の効果を加味して,磁場の強度と周波数がスリット流の幅収縮の抑制とフィルム流の温度上昇に及ぼす効果について検討した.上記の検討結果に基づいて,低融点合金を用いて溶融金属フィルムを作り磁場の印加を行なった.その際,磁場発生装置として現有設備を流用したため,周波数を十分高く取ることができず,フィルムの収縮を抑制できなかった.そこで,フィルム流の不安定化の引金となる溶融金属表面波動に着目し,直流磁場による波動抑制について検討した.その結果,次のことが明らかとなった.(1)水銀の表面波動に横断方向から直流磁場を印加した場合,波動抑制は磁場の強さでなく,磁場の勾配に依存する.(2)磁束密度の勾配を考慮した分散関係を導出した.(3)表面と垂直な直流磁場を印加した場合の分散関係を導出した. (4)(3)の理論結果を水銀を用いた実験により検証した.(5)溶鋼の波動を完全に抑制する磁場の強さを分散関係とここで導出した減衰定数を用いて検討した.モデル実験により,スリット流はフィルム状の部分とその両側端に形成される管状の部分からなること,および,フィルム状の部分の流体は自由落下することを明らかにした.この知見に基づいて,スリット流の落下挙動を表現する数学的モデルを展開した.水模型実験によって得られた観測とモデルによる計算値の比較から,スリット流の落下挙動が本数学的モデルによってよく表現できることがわかった.さらにフィルム領域が形成される条件はウェーバー数We>2で表されることを理論的に示した.次に,スリット状ノズルから落下する流体の収縮の抑制と安定化を図ることを目的として,溶融金属のスリット流に高周波磁場を印加した場合について理論展開を行なった.すなわち,上述の数学的モデルに磁場の効果を加味して,磁場の強度と周波数がスリット流の幅収縮の抑制とフィルム流の温度上昇に及ぼす効果について検討した.上記の検討結果に基づいて,低融点合金を用いて溶融金属フィルムを作り磁場の印加を行なった.その際,磁場発生装置として現有設備を流用したため,周波数を十分高く取ることができず,フィルムの収縮を抑制できなかった.そこで,フィルム流の不安定化の引金となる溶融金属表面波動に着目し,直流磁場による波動抑制について検討した.その結果,次のことが明らかとなった.(1)水銀の表面波動に横断方向から直流磁場を印加した場合,波動抑制は磁場の強さでなく,磁場の勾配に依存する.(2)磁束密度の勾配を考慮した分散関係を導出した.(3)表面と垂直な直流磁場を印加した場合の分散関係を導出した. (4)(3)の理論結果を水銀を用いた実験により検証した.(5)溶鋼の波動を完全に抑制する磁場の強さを分散関係とここで導出した減衰定数を用いて検討した.モデル実験により、スリット流はフイルム状の部分とその両側端に形成される管状の部分からなること、および、フイルム状の部分の流体は自由落下することを明らかにした。この知見に基づいて、スリット流の落下挙動を表現する数学的モデルを展開した。水模型実験によって得られた観測値とモデルによる計算値の比較から、スリット流の落下挙動が本数学的モデルによってよく表現できることがわかった。さらに、フイルム領域が形成される条件はウェーバー数We>2で表されることを理論的に示した。次に、スリット状ノズルから落下する流体の収縮の抑制と安定化を図ることを目的として、溶融金属のスリット流に高周波磁場を印加した場合について理論展開を行った。すなわち、上述の数学的モデルに磁場の効果を加味して、磁場の強度と周波数がスリット流の幅収縮の抑制とフイルム流の温度上昇に及ぼす効果について検討した。研究結果の一部は日本鉄鋼協会第112回講演会(昭和61年10月21日)にて発表済みであり、また日本鉄鋼協会「鉄と鋼」Vol.73(1987)No.7,5月号に掲載予定である。
ＩＣＴ人材育成向け統合教育ドキュメンテーション基盤の構築

(1)教育コンテンツのDITA化とRDF化にもとづく教育ドキュメンテーションリポジトリ(蓄積系)を設計・開発した.(2)コラボラティブ教育ドキュメンテーション環境(活用系)として学習者が自ら取捨選択して学ぶPull型の学習環境とPBLの状況や担当する役割に応じて学習すべき教育コンテンツを推薦するPush型学習環境を開発した.(3)クリエイティブ教育ドキュメンテーション環境(生成系)として,教育コンテンツをソフトウェア工学の知識体系を用いてチャンク単位でトピックをまとめてトピック管理の効率化を図る方式を開発した.本研究ではICT教育を高度化,効率化するための教育コンテンツの生成,蓄積,活用を管理するドキュメンテーション方式の開発を目標としている。H24年度は教育コンテンツの活用系、生成系を中心にとした研究目標に対して、以下の項目を実施した。(1)教育コンテンツの活用系として、LODを利用した教育コンテンツ間のリンクとEPUBを利用した電子書籍化の実験を実施した。具体的には、教育コンテンツ内のリンク先の指定を文書から切り離すことでリンクのマルチユース度が高まる.教育コンテンツ内のリンク・システムを試作し、講義資料をEPUB形式とすることでWebとの親和性を高めた.リンクにLinked Open Data方式を採用することで,具体的なリンク先の指定を文書から切り離すことができ,リンク先をきめ細かく制御でき,また,幅広い選択肢からリンク先を選択可能とする方式とした。.また、教育コンテンツの活用系として、DITAによる教育コンテンツに対して、教育効果向上のための改善プロセスを検討し、実験を実施した。(2)教育コンテンツの管理系としてDITA化におけるトピック管理の最適化の検討と実験を実施した。具体的には知識の体系化を用いたトピックの管理を提案し,再利用性の向上と科目間での再利用どを高めることを目標とした.知識の体系化は,SWEBOK(Software Engineering Body of Knowledge)と共通キャリアフレームワークによるBOKとJ07-SEから既存のコンテンツ用いて比較,検証した.知識の体系間で,大きな差は見られなかった.また,知識の体系化を用いることで,科目間でのトピックの関連が明確になり,前提知識や共通知識での再利用が可能になった.本研究ではICT教育を高度化,効率化するための教育コンテンツの生成,蓄積,活用を管理するドキュメンテーション方式の開発を目標としている。H25年度はインストラクショナルデザインプロセスの開発、ICTスキルに対する教育ドキュメンテーションの影響評価という研究目標に対して、以下の項目を実施した。1.これまで検討・開発してきた教育コンテンツを生成、蓄積、活用する統合ドキュメンテーションシステムを効果的に開発、利用、評価できることを目標に、インストラクショナルデザインプロセスを参考に実用システムに向けた開発プロセスを検討した。具体的には、現状分析ニーズ調査、分析を実施し、これまでの実験システムでの課題と教育コンテンツの蓄積系、活用系、生成系それぞれについての改善案を検討を実施した。また、検討した改善案について、順次設計、開発を進めた。2.ICTスキルに対する教育ドキュメンテーションの影響評価にとして、前年度実施した教育コンテンツの再利用度を高めるトピック粒度の最適化にもとづいて、教育コンテンツをツリー状に表示し利用する実験システムを開発し、ICTスキルに対する影響評価を実施した。具体的にはPBL(Project Based Learning)のチームに適用し、実験システムを使用する/しないにより、WBS作成の変化を観察し有効性を確認した。(1)教育コンテンツのDITA化とRDF化にもとづく教育ドキュメンテーションリポジトリ(蓄積系)を設計・開発した.(2)コラボラティブ教育ドキュメンテーション環境(活用系)として学習者が自ら取捨選択して学ぶPull型の学習環境とPBLの状況や担当する役割に応じて学習すべき教育コンテンツを推薦するPush型学習環境を開発した.(3)クリエイティブ教育ドキュメンテーション環境(生成系)として,教育コンテンツをソフトウェア工学の知識体系を用いてチャンク単位でトピックをまとめてトピック管理の効率化を図る方式を開発した.本研究ではICT教育を高度化,効率化するための教育コンテンツの生成,蓄積,活用を管理するドキュメンテーション方式の全体像を検討し,以下の項目を実施した.(1)教育コンテンツを対象としたLOD化、DITA化仕様の策定(2)教育ドキュメンテーションリポジトリの開発(蓄積系)全体像のうち,蓄積系のコンテンツ共有環境の実現方式を具体化し,同期教育コンテンツを対象にDITA化の検討と蓄積系の設計を実施した.また,実験により有効性を確認した.LOD(Linked Open Data)の利用については,歴史を題材としたシナリオと実現性を検討した.本研究ではICT教育を高度化,効率化するための教育コンテンツの生成,蓄積,活用を管理するドキュメンテーション方式の開発を目標としている.最終年度はPBL(Project Based Learning)での実施状況や役割に応じた教育コンテンツの推薦機能の開発と評価を実施した.また,インストラクショナルデザインプロセスに基づいて講義とPBLの相互交流の仕組みの設計と評価,実践型教育におけるカリキュラム改善を実施した.研究期間全体としての研究成果はつぎの通りである.(1)教育コンテンツのDITA化とRDF化を策定し,これに基づく教育ドキュメンテーションリポジトリ(蓄積系)を設計・開発した.これにより,教育コンテンツの再利用性が高まると共に作成の効率化を図れた.(2)コラボラティブ教育ドキュメンテーション環境(活用系)として学習者が自ら取捨選択して学ぶ

Pull型の学習環境と教育コンテンツにメタデータを付与した講義資料RDF,講義資料を補足するWebページおよび工程情報のRDF、J07のスキル一覧からPBLの状況や担当する役割に応じて学習すべき教育コンテンツを推薦するPush型学習環境を開発し,その有効性を示した.(3)クリエイティブ教育ドキュメンテーション環境(生成系)として,教育コンテンツをソフトウェア工学の知識体系を用いてチャンク単位でトピックをまとめてトピック管理の効率化を図る方式と教育コンテンツのRDF化を容易にするツールを開発した.(4)インストラクショナルデザインプロセスに基づく講義とPBLの相互交流のしくみの開発と評価を実施した.実践型教育におけるカリキュラムの設計とExperience Mapを利用した改善を実施した.(5) ICTスキルに対する教育ドキュメンテーションの影響評価を開発したシステムを利用して実施した.ソフトウェア工学申請における下記の計画項目について,検討および実験により有効性を確認し,その結果を3件学会発表した。(3)コラボラティブ教育ドキュメンテーション環境の開発(活用系)(4)クリエイティブ教育ドキュメンテーション環境の開発(生成系)研究目的に対して、95%以上の達成度であると考える。申請における下記の計画項目について,検討および実験により有効性を確認し,その成果を国内学会(10件)で発表した。申請における下記の計画項目について,検討および実験により有効性を確認し,その結果を学会発表した。(1)教育コンテンツを対象としたLOD化、DITA化仕様の策定(2)教育ドキュメンテーションリポジトリの開発(蓄積系)本研究ではICT教育を高度化,効率化するための教育コンテンツの生成,蓄積,活用を管理するドキュメンテーション方式の開発を目標としている。H25年度はこれまでに開発した教育コンテンツの生成、蓄積、活用機能をもつクリエイティブ教育ドキュメンテーション環境を利用した同期・非同期・実践型学習の教育効果の実験を実施する。教育コンテンツの開発ではどのような教育内容を実施するのがよいかを設計し、その上で実施するものである。教育コース開発を効果的に開発できる方法論として「インストラクショナルデザイン」がある。この方法論に基づく「ニーズ調査」→「初期分析」→「設計」→「開発」→「実装・実施」→「評価」のプロセスを生成系、蓄積系、活用系にどうインプリメンテーションするかを検討する。さらに、教育ドキュメンテーションがICT教育およびICTスキルへ与える影響について明らかにすることを試みる。これまで開発してきた実験システムを元に、本年度実施したインストラクショナルデザインプロセスを適用し、他大学でも利用可能な統合的な学習管理システムに向けて開発・評価していく。最終的な成果をまとめて学会発表する。以下の項目を中心に研究を推進する.
強大電磁応力下におけるBi系高温超伝導線材の特性評価

銀シースBi2212テープ線材を補強材との共巻き手法による補強コイルを用いて、フープ応力または圧縮応力の強大な電磁応力状態での特性評価を行う。また、冷凍機冷却型超伝導マグネットへの応用化を目指して、熱的安定性を解明する。特に、高温超伝導体の磁束フロー状態に着目し、クエンチを生じない磁束フロー状態が新しいマグネット技術として応用できるものなのかを調べる。強大なフープ力に耐える新しい試みとして、ハステロイテープに張力を加えながら巻線することで残留圧縮歪が加わるようにした。この結果270MPaまでの応力を克服することが可能となり、ハステロイテープ補強AgシースBi2212テープの実用化に大きな期待が持てるようになった。ハステロイテープで共巻き補強したAgシースBi_2Sr_2CaCu_2O_8(Bi2212)テープのテスト用コイルを用いて、横圧縮歪状態におけるBi2212の臨界電流特性を調べた。本センターに設置されているヘリウムフリー超伝導マグネットに組合わせた横圧縮歪印加装置を作製してきたが、テストコイルに横圧縮力を印加し、磁場を10Tまで変化させながら補強方法による臨界電流の振舞いの違いを測定した。補強のないAgシースBi2212では、10MPaの横圧縮で40%のIc低下となるが、補強されたものは40MPaの横圧縮で同等となることが分かった。冷凍持冷却によるAgシースBi2212の熱的安定性は冷凍能力とのバランスで決まり、Ic以上であっても冷却バランスが保てれば十分に安定であることが分かった。AgシースBi_2Sr_2CaCu_2O_8テープ線材を用いて、試験評価用ダブルパンケーキ型大口径コイル作製した。今年度のものは、9-10ターンとし、内側、中間、外側の3つの異なる層の部分の歪測定を行えるようにした。また、補強方法としてヤング率の高いハステロイテープを用いたこと、絶縁としてハステロイの酸化膜を利用したことなど、実際のマグネット作製時に有効ないくつかの方法も採用した。実験はこの試験コイルをバックアップ磁場のもと、液体ヘリウム中で行われた。これまでの歪、電流電圧特性の他に、いくつかのパートにおける常伝導伝搬測定も行うことにより、機械特性、超伝導特性、安定性の3つの特性を評価した。機械特性としては、ハステロイを多層化する事によってより大きな補強効果が得られることが分かった。実験的に得られた歪の値は、複合則に基づいた計算結果とほぼ一致した。さらにこれまでの実験で、線材が不可逆的に劣化する歪の値は約0.18%と見積もれているが、あらかじめ線材自身にプリストレインがかかるようにコイルを巻くことにより、超伝導特性の劣化が始まる歪を大きくすることが可能となった。高強度材料との供巻き方式とプリストレイン方式による耐歪特性の向上の2点によって、今後の強磁場超伝導磁石の設計に対する重要なデーターが得られた。これらの結果に基づいて将来、30T級超伝導磁石の設計が可能となると考えられる。また、超伝導特性は、多くの場合用いられる10^<-13>Ωmの抵抗基準で決めた臨界電流値よりもはるかに高い電流値まで安定した通電が可能であることが分かった。これは、高温超伝導体の高い安定性を示唆するものである。

強大なフープ力に耐える新しい試みとして、ハステロイテープに張力を加えながら巻線することで残留圧縮歪が加わるようにした。この結果270MPaまでの応力を克服することが可能となり、ハステロイテープ補強AgシースBi2212テープの実用化に大きな期待が持てるようになった。ハステロイテープで共巻き補強したAgシースBi_2Sr_2CaCu_2O_8(Bi2212)テープのテスト用コイルを用いて、横圧縮歪状態におけるBi2212の臨界電流特性を調べた。本センターに設置されているヘリウムフリー超伝導マグネットに組合わせた横圧縮歪印加装置を作製してきたが、テストコイルに横圧縮力を印加し、磁場を10Tまで変化させながら補強方法による臨界電流の振舞いの違いを測定した。補強のないAgシースBi2212では、10MPaの横圧縮で40%のIc低下となるが、補強されたものは40MPaの横圧縮で同等となることが分かった。冷凍持冷却によるAgシースBi2212の熱的安定性は冷凍能力とのバランスで決まり、Ic以上であっても冷却バランスが保てれば十分に安定であることが分かった。
道路橋支承部から放射される衝撃音の発生機構の解明と低周波音低減対策工法の効果比較

平成17年9月に実施した実測結果に基づき、伸縮装置部および支承部の移動量と橋梁上を通過する車両の種類および走行速度との関係を分析したが、特に有意な関係が認められなかった。これは、車両重量が精度良く把握できず、また、車両の連行により橋桁に複雑な振動が生じているためと考えられる。従って、今回の実測結果から道路橋の伸縮装置部および支承部の挙動をモデル化することは見送らざるを得ないと判断した。今後は、高速道路ではなく、車種が特定でき、かつ、積載重量もある程度予測可能な一般国道に架かる橋を対象として、実測を試みる必要がある。これに対し解析的手法による低周波音低減対策工法の効果比較に関しては、伸縮装置部や可動支承部の挙動を適切にモデル化して組み込むことは出来なかったものの、ねじれ振動(橋面の3次元的な挙動)が低周波音の音圧レベルに及ぼす影響を考慮できる3次元FEM解析プログラムを構築し、平成14年9月上旬に低周波音の実測が行なわれた東海地区に架かる高架橋(3径間連続鋼製I型多主桁橋)を対象としてTMD(同調質量減衰器)を複数個設置する場合の、最適な設置場所、設置個数について検討を行った。その結果、この高架橋に各々の径間に4基ずつ総計12基のTMDを設置することにより、4.3[Hz]付近の1次の振動に対して34[dB]、5.1[Hz]付近の2次の振動に対して7[dB]程度の音圧レベルの低減効果があることが明らかとなった.また、設置するTMDの個数を少なくすると低周波音の低減効果も減少すること、橋上を通過する車両の走行状況(連行か並走か、どの車線を走行するのか等)によっても低減効果に違いが見られることも結果として得られた。平成17年9月上旬に磐越自動車道八丁目橋(5径間連続鋼製I桁橋)において、伸縮装置部および支承部に、設備備品費で購入したデジタルHFマイクロスコープを設置し、車両通過時にこれらの部位がどのような挙動をしているのかを実測した。橋梁を通過する車種の特定はできたものの、その重量と走行速度については計測不可能であったため、現在、車両重量と走行速度を適切に仮定し、支承部の移動量と車両重量および走行速度との関係を分析している。また、同時に計測した低周波音・衝撃音の卓越周波数との関係についても分析を行っている。これと並行して、走行車両が伸縮装置部を通過する際にその段差により跳ね上がった後落下するということを想定し、車両が主桁に与える衝撃的な影響等を「前輪および後輪から橋面に作用する荷重を伸縮装置部通過時のみ係数倍する」としてモデル化を行い、これまで開発してきている有限要素法をベースにした低周波音解析プログラムに組み込むことを試みた。その結果、この解析手法を用いると、車両走行により放射される低周波音の音圧レベルが数dB増大することが明らかとなった。また、支間長に比べて幅員の大きい道路橋では、ねじれ振動(橋面の3次元的な挙動)が低周波音の音圧レベルに及ぼす影響を考慮する必要があることから、道路橋から放射される低周波音を3次元FEM解析を用いて算出するプログラムの構築に努めた。このプログラムの精度に関しては、現時点において、平成14年9月上旬に低周波音の実測が行なわれた東海地区に架かる高架橋の挙動をほぼ再現できる段階にまで到達している。平成17年9月上旬に実施した伸縮装置部および支承部の移動量と橋梁上を通過する車両の種類および走行速度との関係を分析したが、特に有意な関係が認められなかった。

従って、今回の実測結果から道路橋の伸縮装置部および支承部の挙動をモデル化することは見送らざるを得ないと判断した。今後は、高速道路ではなく、車種が特定でき、かつ、積載重量もある程度予測可能な一般国道に架かる橋を対象として、実測を試みる予定である。解析的手法による低周波音低減対策工法の効果比較に関しては、ねじれ振動(橋面の3次元的な挙動)が低周波音の音圧レベルに及ぼす影響を考慮できる3次元FEM解析プログラムを構築し、平成14年9月上旬に低周波音の実測が行なわれた東海地区に架かる高架橋(3径間連続鋼製1型多主桁橋)を対象としてTMD(同調質量減衰器)を複数個設置する場合の、最適な設置場所、設置個数について検討を行った。その結果、この高架橋に各々の径間に4基ずつ総計12基のTMDを設置することにより、4.3[Hz]付近の1次の振動に対して34[dB]、5.1[Hz]付近の2次の振動に対して7[dB]程度の音圧レベルの低減効果があることが明らかとなった,また、設置するTMDの個数を少なくすると低周波音の低減効果も減少すること、橋上を通過する車両の走行状況(連行か並走か、どの車線を走行するのか等)によっても低減効果に違いが見られることも結果として得られた。
表皮、真皮、皮下組織の同時培養、同時再建-培養皮弁作製

手術時に余剰となった皮膚、脂肪組織から表皮細胞、皮膚線維芽細胞、脂肪由来幹細胞を分離培養した。培養された細胞を用いて、従来我々の研究室で行ってきた方法で複合型培養皮膚の底面に脂肪由来幹細胞を播種した複合組織を培養作製した。3種類の細胞を播種し、1週間培養した複合組織を免疫不全マウス(SCIDマウス)に移植した。脂肪由来幹細胞は蛍光色素PKH26で染色しておいた。この際、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)を20μg/cm2を移植時に投与した群、投与しなかった群で表皮形成、脂肪形成を比較した。移植後6週後に組織を採取した。組織の評価はHE染色、オイルレッド0染色で行った。また、形成された表皮、真皮が移植されたヒトの細胞であるかどうか、免疫組織染色を行った。この結果、bFGF投与群では脂肪組織が形成され、非投与群では脂肪組織はほとんど形成されなかった。切片上で脂肪の面積を比較すると有意にbFGF投与群の面積が大きかった。脂肪組織は蛍光色素で染色されており、移植した細胞が生着し分化したものであることが確認された。また、表皮細胞はヒトサイトケラチンで染色され移植した表皮細胞が生着したことが確認された。現在、表皮、真皮、脂肪組織を含む複合組織を移植するには皮弁移植手術しかなく、この方法は採取部位の犠牲、長時間の手術時間が必要となる。本研究にて行った方法は、植皮術と同等の簡便さで、表皮、真皮、皮下組織(脂肪)を同時に再建できることを示す画期的な方法であり、皮弁移植手術に替わる再建方法と成り得るのではないかと考えている。表皮細胞、皮膚線維芽細胞を用いて、従来我々の研究室で行ってきた、二種類のコラーゲンスポンジを足場として用いた複合型培養皮膚に、更に脂肪由来幹細胞を播種し、in vitroで1週間培養、表皮、真皮、脂肪の三層からなる培養皮弁を作製した。1週間で表皮は重層化したが、脂肪組織は形成されていなかった。次にこの培養皮弁を重症免疫不全マウス(SCIDマウス)の背部に作製した全層皮膚欠損創に移植した。移植する際に、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)を20μ9/cm^2投与した群と、投与しない群を作製した。移植後6週後に組織を採取し、肉眼的、組織学的に評価を行った。bFGF投与群では、肉眼的に表皮、真皮、脂肪の三層が形成されていたが、非投与群では表皮、真皮は形成されたものの、脂肪はほとんど形成されなかった。これは脂肪染色であるオイルレッドO染色でも確認された。移植する脂肪由来幹細胞は蛍光色素PKH26で染色しておいたが、形成された脂肪組織はPKH陽性であり、移植した脂肪由来幹細胞が、生着分化したことが確認された。また、表皮細胞についてはHLAclassI免疫染色で染色され、移植した表皮細胞の生着が確認された。ヘマトキシリンエオジン染色切片上で形成された脂肪の面積を比較すると、bFGF投与群の方が有意に面積が大きかった。現在まで、この皮弁のような培養複合組織が生着したとの報告はなく、形成外科領域で行われる皮弁移植手術の代替になる可能性もあると考えられた。