hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フォトンハイブリッド量子科学の研究

この成果は、回折限界を大きく超えたナノサイエンスという分野に繋がるものである。2)フォトンの量子制御に関しては、三次元カイラルフォトニック結晶に面欠陥を導入した構造について検討を行い、数値計算により円偏光バンドギャップ中に円偏光共振器モードが存在することを示すとともに、マイクロマニプレーション法を用いて実際に試料を作製し、共振器モードを観測することに成功した。3)ダイヤモンドNV中心については、ダイヤモンドnin構造を用いた試料において、NV中心の電荷状態の安定化に取り組んだ。また、液体ヘリウムを用いた低温下での磁気共鳴が可能な共焦点レーザー顕微鏡装置の構築ための準備、実験室の整備を行った。さらに、基板微細加工と化学気相成長を組み合わせることで、位置・配向が制御されたダイヤモンド中NV中心集合体を生成し、交流磁場センシングのデモンストレーションを行なった。4)半導体量子ドットについては、その成長方法や評価方法の整備を行うとともに、新たに半導体量子ドットと半導体超格子をハイブリッドに積層させる構造を提案し、構造劣化を起こすことなく結晶成長することに成功した。さらにInAs積層量子ドット集合体からのフォトンエコー光の生成効率がチャープパルスを用いることで改善できることを見出した。本研究では、1分子スケールのテラヘルツダイナミクス、23次元フォトニック結晶、3ダイヤモンドNVセンター、4量子ドットと光のコヒーレント相互作用、の4つのテーマを軸に研究を進めるが、本年度は主にそのための準備や予備実験を行っている段階である。1)単一分子テラヘルツ分光においては、世界で初めて単一分子からの信号の観測に成功したが、分解能やS/N比が十分ではなく、精密な議論を行うために高輝度なTHz発生系を整備しつつある。2)3次元フォトニック結晶については、当初計画した円偏光共振器の設計と作製および基礎評価という当初計画は十分達成された。さらに、共振器の特性(Q値、偏光度)の改善を図りつつある。3)ダイヤモンドNV中心については、量子センシング応用において、その基礎となるサンプル作製および測定系開発を進め、当初の計画通り、交流磁場をセンシングするところまで至った。さらに、ダイヤモンドn-i-n構造を用いた試料において、今後につながる成果を得られた。また、H27年度は、研究分担者の水落の異動に伴い、研究室の移動があったが、予定通り移設を完了し、装置の立ち上げを速やかに開始でき、今後の目的達成のための準備を予定通り進められた。4)フォトンエコー法を用いた量子ドット励起子集合体の量子制御に関しても、実験および数値計算の両方から進めており、結晶欠陥が低減される新しいナノ構造結晶の作製にも成功している。フォトンに軸足を置きつつ、電子・スピン、フォノンとの相互作用の解明と制御の研究を進めており、本年度は以下のような成果が挙がった。
強誘電性液晶を用いた新しい高速フォトリフラクティブ材料の研究

自発分極や粘性の異なる数種の強誘電性液晶に光導電性化合物と電荷捕捉剤をドープした試料のBragg回折条件下での2光波結合利得定数を測定した(488nm Ar^+レーザー).強誘電性液晶に,光導電性化合物CDHを1wt%,電荷発生剤TNFを0.1wt%ドープし,セル厚10μmのITO電極付きガラスセルに注入したものを測定用サンプルとした.フォトリフラクティブ効果の評価は,2光波結合法によって行った.Ar^+レーザーの光をビームスプリッターで2つに分け,試料中で干渉させた.そして,それぞれの光が試料を透過する強度を測定した.試料が強誘電相を示す温度に保ち,0.1V/μmの電界を印加して測定を行った.レーザー光をサンプル中で干渉させると,片方の透過光強度が増大し,もう一方の透過光強度は減少した.ノイズにまで対称的な応答が見られ,2光波結合が生じていることが分かる.自発分極値や相転移温度の異なる数種類の強誘電性液晶で同様の測定を行ってみると,いずれの液晶でもフォトリフラクティブ効果は試料が強誘電性を示す温度範囲でのみ見られた.このことから,強誘電性液晶でのフォトリフラクティブ効果は個々の分子の双極子モーメントではなく,バルクの自発分極が内部電界に応答して生じていることがわかる.応答時間の測定を行うと数ms数十msの応答が得られ,既存の有機フォトリフラクティブ材料に比べて一桁以上速い応答が得られることがわかった.この応答時間は強誘電性液晶の電界応答特性によって決定されるため,より高速な強誘電性液晶を用いれば応答時間はさらに短縮される.研究代表者は,光導電性化合物と電荷発生剤をドープした強誘電性液晶中で光の干渉によって内部電界を発生させ,それによって強誘電性液晶の分極化を誘起する新しいフォトリフラクティブ効果の検討を行った.ネマチック液晶などの再配向型フォトリフラクティブ効果が内部電界に分子の双極子モーメントが応答して生じているのに対して,強誘電性液晶のフォトリフラクティブ効果は自発分極というバルクの分極が内部電界に応答するものである.自発分極や粘性の異なる数種の強誘電性液晶に光導電性化合物CDHと電荷捕捉剤TNFをドープした試料のBragg回折条件下での2光波結合利得定数を測定した.試料中で干渉されたレーザービーム間に明瞭な非対称カップリングが見られ,フォトリフラクティブ効果の発現が確認された.また,試料を加熱し常誘電相にすると2光波結合は見られなくなった.この試料の自発分極の温度依存性を三角波法で測定すると,自発分極が消失する温度とフォトリフラクティブ効果が見られなくなる温度とが一致していた.つまり,強誘電性を示すSc*相の温度領域のみでフォトリフラクティブ効果が発現している.自発分極値や相転移温度の異なる数種類の強誘電性液晶で同様の測定を行ってみると,いずれの液晶でもフォトリフラクティブ効果は試料が強誘電性を示す温度範囲でのみ見られた.このことから,強誘電性液晶でのフォトリフラクティブ効果は個々の分子の双極子モーメントではなく,バルクの自発分極が内部電界に応答して生じていることが確認された.自発分極や粘性の異なる数種の強誘電性液晶に光導電性化合物と電荷捕捉剤をドープした試料のBragg回折条件下での2光波結合利得定数を測定した(488nm Ar^+レーザー).強誘電性液晶に,光導電性化合物CDHを1wt%,電荷発生剤TNFを0.1wt%ドープし,セル厚10μmのITO電極付きガラスセルに注入したものを測定用サンプルとした.フォトリフラクティブ効果の評価は,2光波結合法によって行った.Ar^+レーザーの光をビームスプリッターで2つに分け,試料中で干渉させた.そして,それぞれの光が試料を透過する強度を測定した.試料が強誘電相を示す温度に保ち,0.1V/μmの電界を印加して測定を行った.レーザー光をサンプル中で干渉させると,片方の透過光強度が増大し,もう一方の透過光強度は減少した.ノイズにまで対称的な応答が見られ,2光波結合が生じていることが分かる.自発分極値や相転移温度の異なる数種類の強誘電性液晶で同様の測定を行ってみると,いずれの液晶でもフォトリフラクティブ効果は試料が強誘電性を示す温度範囲でのみ見られた.このことから,強誘電性液晶でのフォトリフラクティブ効果は個々の分子の双極子モーメントではなく,バルクの自発分極が内部電界に応答して生じていることがわかる.応答時間の測定を行うと数ms数十msの応答が得られ,既存の有機フォトリフラクティブ材料に比べて一桁以上速い応答が得られることがわかった.この応答時間は強誘電性液晶の電界応答特性によって決定されるため,より高速な強誘電性液晶を用いれば応答時間はさらに短縮される.
メキシコにおける中米移民の社会関係形成過程と生活世界の構造

メキシコにおける中米移民の生活世界を、フィールドワークや参与観察・聞き取りを通じて分析する。また特に、彼らの日常生活や就労現場・社会運動の場にける社会関係を映像で記録することにより、そうした世界における人間関係や秩序の形成や維持に関する分析を行うことが可能となる。こうして、排除者たちの社会関係のもつ特質やその機能を、実証的に明らかにすることができるわけである。極度に不安定であるにもかかわらず、なぜそうした関係が成立し、自律的に再調整されうるのか、またそこにいかなる創発性が存在しているのか。世界各地で見られるこうした現象を分析するための鍵を本研究は提供することができる。
グリコサミノグリカンの網羅的解析法のヒト軟骨、靱帯への応用

グリコサミノグリカン(GAG)は2種類の単糖が交互に繰り返す基本骨格に硫酸化、エピマー化などの修飾を有する、ヘテロ性の高い糖鎖である。変形性関節症(OA)、ムコ多糖症、動脈硬化症、癌などの疾患や加齢に、質的もしくは量的変化を介する、GAGの機能変化が関係していることがわかっている。OAや腰痛など整形外科領域での疾患の発生機序の解明・治療・予防などについて研究する目的で、これまで申請者がタンパク質の修飾の解析に用いてきた方法である質量分析法を応用し、生体試料におけるGAGの網羅的解析のための方法の確立をめざした。1破砕器具の導入、タンパク消化酵素の検討を行い、生体試料を完全に可溶化してGAGを抽出する条件を確立した。2これまでに検討していたLCと質量分析を組み合わせた網羅的解析法で、ブタ軟骨や靭帯中のGAGを一斉解析した。3第40回BMSコンファレンスに出席し、質量分析の方法について情報収集を行った。4今年度の結果を「第25回生物学技術研究会・第36回生理学技術研究会」において発表した。523年度の研究結果とあわせて論文作成中である。
ハイペロン弱生成反応研究のための電荷弁別可能なトリガー検出器系の開発

本研究では、大阪大学核物理センターで行うpn→pΛ反応測定実験で用いるトリガー検出器系の開発を行う。Λ粒子の崩壊で放出される負電荷π中間子がこの反応の信号となる。そのため、負電荷π中間子を効率良く検出し、バックグラウンドである陽子など正電荷を持つ粒子をトリガー段階で除去する工夫が必要である。多線検出器をはさんで内側検出器と外側検出器を設置し、内側と外側の同時計測によりトリガー効率をあげる。内側検出器は細分割されたプラスチック検出器で構成され、波長変換剤入り光ファイバー(WLS-fiber)により読み出される。外側検出器は、動径方向から傾けたプラスチック検出器を多数セグメント用意し、磁場中の曲がりによって、正電荷に対して不感になるよう設計されている。平成12年度中に上記検出器系を終了し、個別の検出器の単体での性能評価を行ってきた。平成13年度に入って外側検出器に新たなアイデアを持ち込んだ。平成12年度の設計では全てのプラスチック検出器を磁場中に置かれた高磁界用光電子増倍管で読み出していたが、内側検出器で成功したWLS-fiberを用いた読みだしを行う。しかし、WLS-fiberを用いた読みだしでは必要な時間分解能・エネルギー分解能が得られないため、従来の読みだしセグメントとWLS-fiberを用いた読みだしセグメントを交互に設置することで全体の性能を落さず低コストで立体角を大きくする。平成13年12月、平成14年2月にこの設計を基にテスト実験を行った。初段階の実験データ解析により、既に負電荷π中間子を正電荷粒子に比べ高効率で選択できていることを確認している。定量的な解析は現在も進んでおり、平成14年3月に開催される物理学会で発表する。早急に結果の取りまとめを行い論文発表を行う。本研究では、大阪大学核物理センターで行うpn->PΛ反応測定実験で用いるトリガー検出器系の開発を行う。平成11年度に行われたテスト実験では、磁場のない状態で主に中性子起源のバックグラウンドについて調査した。そのデータ解析を今年度にかけて行い、検出器系の最終的な設計を終了した(国際会議「Hypernuclear and Strange Particle Physics」(2000年10月イタリア)において口頭発表)。この設計を基に検出器系の製作を全体の1/4に相当する部分を行った。本実験では、検出器系は全て磁場中に置かれる。磁場による粒子軌跡の曲がりにより更にバックグラウンドを除去できるよう設計されており、最終的な検出器系の性能を評価するため、磁石を用いたテスト実験を平成13年4月に計画中である。ビームラインの整備、ソレノイド磁石の設置等は全て終了した。特にビームラインはpn->PΛ反応測定実験専用のものを新たに建設した。外側プラスチック検出器に対しては、磁場中で検出器が使える様に本科研費で購入した光電子増倍管を装着した。また、内側プラスチック検出器に対しては、空間的制約のため、光ファイバーによる読み出しを行う。その開発は終了し、平成13年3月の物理学会で成果を発表する。4月に行うテスト実験により、磁場中での(つまり本実験での条件で)検出器系の性能評価を行い、そのデータ解析により、検出器系の設計を修正し、平成13年度秋に予定している本実験に向けて検出器系全体の製作を行う。本研究では、大阪大学核物理センターで行うpn-(3E)16pΛ反応測定実験で用いるトリガー検出器系の開発を行う。

Λ粒子の崩壊で放出される負電荷π中間子がこの反応の信号となる。そのため、負電荷π中間子を効率良く検出し、バックグラウンドである陽子など正電荷を持つ粒子をトリガー段階で除去する工夫が必要である。多線検出器をはさんで内側検出器と外側検出器を設置し、内側と外側の同時計測によりトリガー効率をあげる。内側検出器は細分割されたプラスチック検出器で構成され、波長変換剤入り光ファイバー(WLS-fiber)により読み出される。外側検出器は、動径方向から傾けたプラスチック検出器を多数セグメント用意し、磁場中の曲がりによって、正電荷に対して不感になるよう設計されている。本年度は外側検出器に新たなアイデアを持ち込んだ。平成12年度の設計では全てのプラスチック検出器を磁場中に置かれた高磁界用光電子増倍管で読み出していたが、内側検出器で成功したWLS-fiberを用いた読みだしを行う。しかし、WLS-fiberを用いた読みだしでは必要な時間分解能・エネルギー分解能が得られないため、従来の読みだしセグメントとWLS-fiberを用いた読みだしセグメントを交互に設置することで全体の性能を落さず低コストで立体角を大きくする。平成13年12月、平成14年2月にこの設計を基にテスト実験を行った。初段階の実験データ解析により、既に負電荷π中間子を正電荷粒子に比べ高効率で選択できていることを確認している。定量的な解析は現在も進んでおり、平成14年3月に開催される物理学会で発表する。早急に結果の取りまとめを行い論文発表を行う。
妊娠期ヒ素曝露によるF2肝腫瘍増加機序解明のための精子の網羅的DNAメチル化解析

C3Hマウス雌(F0)の妊娠期に無機ヒ素を投与すると、F1雄を介してF2雄で肝腫瘍が増加する。その原因としてF1精子のDNAメチル化変化の関与を仮定し、妊娠期ヒ素曝露によるF1精子のDNAメチル化変化を次世代シークエンスを用いたRRBS法によって解析した。その結果、対照群と比較してヒ素群F1精子でDNAメチル化が増加または低下したシトシン(DMC)および領域(DMR)、および遺伝子発現の制御に重要な転写開始点付近のDMR (promoter DMR)の検出に成功し、ヒ素群F1精子がF2に影響を伝える経路のさらなる検討のための重要な手がかりを得た。C3Hマウスは雄が高齢になると一定の割合で肝腫瘍を自然発症する系統である。C3Hマウスの妊娠8ー18日の母親(F0)に無機ヒ素を投与することによって、F1雄を介してF2雄に肝腫瘍が増加することが明らかになっている。そこで本研究では、その原因がF1雄の精子のDNAメチル化変化によるとの仮説を設定し、Reduced representation bisulfite sequencing (RRBS)法によって妊娠期無機ヒ素曝露による子の精子のDNAメチル化変化を明らかにする計画である。対照群雄5匹および妊娠期に無機ヒ素を投与した母親F0から生まれたF1雄5匹の精巣上体尾部より精子を採取し、DNAを調製した。DNAを制限酵素で水解して断片化し、アダプター付加、精製後bisulfite処理を行い、RRBSライブラリーを作製した。PCR法によりテンプレートライブラリーを増幅し、現在次世代シークエンスを実施している。研究協力者:岡村和幸、鈴木武博(国立環境研究所)、中林一彦(国立成育医療研究センター)、松下隼也(東京理科大学、国立環境研究所)合計10サンプルについて次世代シークエンスを行っている。各サンプルについて5 Gb以上の読み取りを予定しており、2.5-3.9 Gbの読み取りを終了した。追加の読み取りに関してトラブルが発生し、今年度中に目的の読み取りを終了することができなかった。C3Hマウスは高齢期の雄が一定の割合で肝腫瘍を自然発症する系統である。C3Hマウス雌(F0)の妊娠期に無機ヒ素を投与すると、F1雄を介してF2雄で肝腫瘍が増加することが明らかになっている。その原因にF1精子のDNAメチル化変化が関与すると仮定し、妊娠期ヒ素曝露によるF1精子のDNAメチル化変化をReduced representation bisulfite sequencing (RRBS)法によって解析した。その結果、C3Hマウス精子のゲノムワイドなDNAメチル化状態と、ヒ素群F1精子のDMC, DMRおよびpromoter-DMRを明らかにし、ヒ素群F1精子ではhypo-DMCが増加していることを見いだした。またヒ素群F2肝腫瘍で対照群肝腫瘍に対してメチル化の程度が異なるpromoter-DMRと、F1精子のpromoter-DMRに共通する領域を見い出した。以上の結果は、妊娠期ヒ素曝露がF1精子のDNAメチル化変化を介してF2に影響を及ぼす可能性をさらに検討する重要な手掛かりを示した。連携研究者:中林一彦(国立成育医療研究センター)、岡村和幸、鈴木武博、宇田川理(国立環境研)、研究協力者:松下隼也(東京理科大)C3Hマウス雌(F0)の妊娠期に無機ヒ素を投与すると、F1雄を介してF2雄で肝腫瘍が増加する。今年度は次世代シークエンスを完了し、データ解析を行う。取得したデータについて、統計ソフトR上でmethylkitパッケージおよびedmrパッケージを用い、妊娠期ヒ素曝露によってF2でメチル化が変化したシトシン(DMC)および領域(DMR)を検出する。特に遺伝子発現の制御に重要と考えられる転写開始点±2000bpの領域等をLinux上でbed tools closestを用いて検出し、解析を進める。上記の解析で得られた結果について、qMSPやPyrosequence等の方法でvalidationを行い、妊娠期ヒ素曝露によってF1精子で影響を受けるDNAメチル化領域を明らかにする。本研究によって、妊娠期ヒ素曝露によるF2肝腫瘍増加メカニズムの解析を進めるための重要な知見を得ることができる。分子毒性学次年度において次世代シークエンスの読み取り追加を行い、バイオインフォマティクス解析やvalidationを行う。このために試薬購入費や人件費等を使用する。また成果発表の費用が必要である。各種試薬代、人件費、成果発表のための費用。
輸入品志向に傾斜する日本の食料需要構造―市場開放の影響と対策―

日本が直面する農産物市場開放の流れは今後も続き、日本の食料自給率はさらに低下することが懸念されている。こうした市場開放の流れが国産食料に対する需要を脅かすものであることに相違はないが、それ以前に、仮に国境措置が現状程度に維持されたとしても、すでに日本の食料需要は輸入品志向へ傾斜する方向に構造が変化している可能性が高い。以上の認識に基づき、1今後に予想される市場開放の進展を待たずとも、現在の日本における食料の需要構造は輸入品志向に傾斜している現状を解明し、2こうした輸入食料に対する傾斜構造の下で、今後の国産及び輸入食料の需要見通しを明らかにすること、1と2をふまえて、3開放経済体制下における国産食料需要の脆弱性を克服するための対策について、具体的に提言することが本研究の目的である。本研究は平成30年度を最終年度とする3年間の研究であるが、初年度は研究枠組みの検討と分析手法の開発を行った。その結果、「世代と世帯の2つの二極化が、日本の食料需要構造を輸入品志向に傾斜させている」という仮説を設けた。2年目の平成29年度は、前年度に設けた仮説を実証するための分析を行った。その結果、「世代と世帯による2つの二極化」は構造的な事象であり、日本の食料需要構造を輸入品志向に傾斜させている主要因であることが明らかになった。最終年度の平成30年度は、はじめに、「世代と世帯による2つの二極化」が食料需要の輸入品志向に結びつくメカニズムについて、詳細な確認作業を行った。その上で、国産食料需要の脆弱性を克服するための対策として複数の方策が考えられる中で、外食を含む食品産業への食材供給を目指すことが、開放経済体制下ではもっとも重要であることを指摘した。日本が直面する農産物市場開放の流れは今後も続き,日本の食料自給率はさらに低下することが懸念されている。こうした市場開放の流れが国産食料に対する需要を脅かすものであることに相違はないが,それ以前に,仮に国境措置が現状程度に維持されたとしても,すでに日本の食料需要は輸入品志向へ傾斜する方向に構造が変化している可能性が高い。以上の認識に基づき,1今後に予想される市場開放の進展を待たずとも,現在の日本における食料の需要構造は輸入品志向に傾斜している現状を解明し,2こうした輸入食料に対する傾斜構造のもとで,今後の国産及び輸入食料の需要見通しを明らかにすること,1と2をふまえて,3開放経済体制下における国産食料需要の脆弱性を克服するための対策について,具体的に提言することが本研究の目的である。研究初年度である平成28年度は,現在の食料需要の構造が輸入品志向に傾斜している可能性を解明するため,概念を整理して研究手法を開発した。具体的には,次の13の手順にしたがって作業を進めた。1はじめに,輸入品志向に傾斜している食料需要構造の形成が,日本人の食生活における「世代と世帯の2つの二極化」に起因することを仮説として念頭に置きながら,概念整理を行った。この際,食生活における世代間の二極化とは,若者世代の簡便化・低価格志向とシニア世代の健康・高価格志向との関係であり,また世帯間の二極化とは内食割合の高い二人以上世帯と中食・外食割合の高い単身世帯との関係である。2本研究では,農産物の需要主体として家計と食品産業(外食を含む)を想定する。そのため,1の構造との関係で,家計と食品産業を規定する要因について検討した。31と2に基づいて分析の枠組みを構築し,「世代と世帯の2つの二極化」を体現した食料需要分析のためのモデルを作成した。本研究課題の交付申請書における「平成28年度の研究実施計画」では,主に研究手法の開発を挙げている。そのために,次の13の手順にしたがって作業を進めることが明記されている。1輸入品志向に傾斜している食料需要の構造について,「世代と世帯による2つの二極化」が重層している状況を仮説として念頭に置き,概念整理を行う。2本研究では農産物の需要主体として家計と食品産業(外食を含む)を想定するため,1の構造との関係で,家計と食品産業を規定する要因について検討する。31と2に基づいて分析の枠組みを構築し,「世代と世帯の2つの二極化」を体現した食料需要分析のためのモデルを作成する。「研究実績の概要」に記載したとおり,交付申請書の「平成28年度の研究実施計画」に対してほぼ計画どおりの進捗状況であることから,「(2)おおむね順調に進展している」と評価した。2年目の平成29年度は、平成28年度に開発した研究手法に基づき、輸入食料に対する傾斜構造の下で、今後の国産及び輸入食料の需要見通しを明らかにすることを研究の主眼とした。

具体的には、次の13の手順にしたがって作業を進めた。1現在の日本における食料の需要構造は輸入品志向に傾斜しているとする仮説の下で、「世代と世帯による2つの二極化」が一過性の現象ではなく、構造的な変化として捉えるべき事象であるかどうかを確認するための実証分析を行った。2「世代と世帯による2つの二極化」が構造的な変化として捉えるべき事象であることが確認できたので、次に「世代と世帯による2つの二極化」と輸入食料に対する傾斜構造との関係性を分析した。32をふまえて、今後の国産及び輸入食料の需要見通しについて、その概要を取りまとめた。今後の国産及び輸入食料の需要見通しを明らかにする計画(上記2)に対して、実績は需要見通しの概要を把握した段階にとどまっている点など、計画と実績の間に若干の相違はあるものの、ほぼ計画どおりの進捗状況であることから、「(2)おおむね順調に進展している」と評価した。日本が直面する農産物市場開放の流れは今後も続き、日本の食料自給率はさらに低下することが懸念されている。こうした市場開放の流れが国産食料に対する需要を脅かすものであることに相違はないが、それ以前に、仮に国境措置が現状程度に維持されたとしても、すでに日本の食料需要は輸入品志向へ傾斜する方向に構造が変化している可能性が高い。以上の認識に基づき、1今後に予想される市場開放の進展を待たずとも、現在の日本における食料の需要構造は輸入品志向に傾斜している現状を解明し、2こうした輸入食料に対する傾斜構造の下で、今後の国産及び輸入食料の需要見通しを明らかにすること、1と2をふまえて、3開放経済体制下における国産食料需要の脆弱性を克服するための対策について、具体的に提言することが本研究の目的である。本研究は平成30年度を最終年度とする3年間の研究であるが、初年度は研究枠組みの検討と分析手法の開発を行った。その結果、「世代と世帯の2つの二極化が、日本の食料需要構造を輸入品志向に傾斜させている」という仮説を設けた。2年目の平成29年度は、前年度に設けた仮説を実証するための分析を行った。その結果、「世代と世帯による2つの二極化」は構造的な事象であり、日本の食料需要構造を輸入品志向に傾斜させている主要因であることが明らかになった。最終年度の平成30年度は、はじめに、「世代と世帯による2つの二極化」が食料需要の輸入品志向に結びつくメカニズムについて、詳細な確認作業を行った。その上で、国産食料需要の脆弱性を克服するための対策として複数の方策が考えられる中で、外食を含む食品産業への食材供給を目指すことが、開放経済体制下ではもっとも重要であることを指摘した。2年目の平成29年度は,28年度に開発した(1)研究手法に基づき,(2)輸入食料に対する傾斜構造のもとで,今後の国産及び輸入食料の需要見通しを明らかにする予定である。そのため,次の13の手順にしたがって作業を進める。1現在の日本における食料の需要構造は輸入品志向に傾斜しているとする仮説をふまえて,「世代と世帯による2つの二極化」が一過性の現象ではなく,構造的な変化として捉えるべき事象であるかどうかを確認するための実証分析を行う。21によって「世代と世帯による2つの二極化」が一過性の現象ではなく,構造的な変化であることが実証できた場合,次に輸入食料に対する傾斜構造のもとで,今後の国産及び輸入食料の需要見通しを明らかにする。最終年度の平成30年度には,前年度までの結果をふまえて
場合の数における児童の指向性思考からの考察

本研究では、場合の数について、児童の指向性思考の実態を明らかにし、その結果から指導開始に適正な学年を見いだすことを目的として始めた。手島の行った調査研究をもとに「並べ方」における指向性思考を4点に整理し、さらに、指向性思考の現れを明らかにするため、第1学年第5学年の児童を対象にした調査を行った。その結果、第3学年から正答率が高くなること、第4学年と第5学年では「先頭を固定する考え」と「ペアをつくる考え」の2つの指向性思考が顕著にみられることが明らかになった。これらの特徴を踏まえ、場合の数における指導開始学年は、第5学年に早めることが必要と考えた。また、第4学年と第5学年では「先頭を固定する考え」と「ペアをつくる考え」の2つの考えが出現する背景を、教科書6社の記述を比較分析により行い、「ペアをつくる考え」の場合は教科書の記述が少ないこと、また、記述の表れが調査と合致していないことから、算数・数学の学習が「ペアをつくる考え」についての知識や経験を形成しているとはいえないという結論に至った。「ペアをつくる考え」が働くことは、「場合の数」を解決する上での思考の妨げになり、「先頭を固定する考え」が優先するよう指向性思考を再構成する必要がある。「場合の数における児童の指向性思考を再構成する授業設計」に取り組み、「先頭を固定する考え」を優先する指向性思考に再構成する授業提案ができた。
シコニン生合成におけるゲラニルヒドロキノンの酵素的・非酵素的閉環反応の機構的解明

本年度計画中、現段階ではムラサキ培養細胞のシコニン生産株が安定していないので、生合成中間体およびその類縁体の合成とそれらを用いた非酵素的反応を中心に検討した。まず、prenylated hydrobenzoquinone(HBQ)の合成を行った。以下の合成においてはHBQをmethoxymethyl chlorideで処理することにより得たdimethoxymethylated HBQ(MOM-HBQ)を出発物質とした。myrceneを位置特異的にエポキシ化し3,10-epoxymyrceneを得た。このepoxideを塩基の存在下MOM-MBQと反応させた後、CF_3COOHで保護基を除去し目的の10-hydoxygeranyl-HBQ(1)を合成した。nerolidol(C_<15>unit),geranyllinalool(C_<20>unit)をPBr_3で各々対応するブロミド体を調製し、それぞれをMOM-HBQと反応させた後、保護基を除きfarnesyl-およびgeranylgeranyl-HBQを合成した。nerolidolとgeranyllinaloolを用いて1の場合と同様な合成経路で、各々15-hydroxyfarnesyl-および20-hydroxygeranylgeranyl-HBQを合成した。他方、シコニ生成能を欠くムラサキ懸濁培養細胞にシロニン生合成中間体geranyl-HBQを投与したところ、geranybenzoquinone,benzopyran型、酸化度の低いnaphthoquinone型などの代謝物と共に、4種の新規骨格のbenzoquinoneと、構造未詳ではあるが、2種の新規骨格のdihydrobenzoquinone型と予想される代謝産物が単離された。後6者は、geranyl-HBQを培地と振盪しても低収率ながら得られることから、非酵素的反応による生成物と考えられ、それらの構造よりその閉環機構は理解できるが、酸化因子が不明である。酸化反応への培地含有金属の関与について種々検討しているが、現段階では明白な結果が得られていない。今後さらにこの問題を検討すると共に、ムラサキ培養細胞を用いたシコニン生合成実験あるいは上記の合成した種々のprenylated HBQの生物変換による生成物の構造の比較より、シコニンの酵素的、非酵素的閉環機構を解明する予定である。
咀嚼・嚥下過程での食塊挙動と食品の物性に関する体系的研究

咀嚼による食片数の増加率は3.5mm立方体寒天ゲル(3.5mmゲル)よりも15mm立方体寒天ゲル(15mmゲル)で高かった。15mmゲルの咀嚼効率は、咀嚼後期よりは咀嚼前期の段階において、大きい平均サイズの食片で高かった。3.5mmゲルでは、咀嚼における咬筋活動強度が高く、咀嚼終了から嚥下までの時間が長かった。粘性率の高いジュースでは、嚥下時の舌と硬口蓋の総接触圧は大きく、咽頭部における食塊の最大速度は遅かった。米飯摂食後の血糖値の上昇は増粘剤の添加により抑制された。我が国では高齢者の人口が増加して、誤嚥性肺炎が多くみられる。その対応として、刻み食やとろみ剤が使用されている。しかし、嚥下と食品や食塊の物理的性質との関係は十分な解明がなされていない。平成25年度は、一辺が15mmの立方体寒天ゲル(以下「15mm立方体ゲル」とする。)と一辺が3.5mmの立方体寒天ゲル(以下「3.5mm立方体ゲル」とする。)を試料とし、2種類の摂食前サイズの異なる寒天ゲルの食塊の嚥下特性の相違とその原因について検討した。実験は、咀嚼の影響が大きい110回咀嚼後の食片サイズの測定およびテクスチャー特性値の測定、数式による咀嚼過程のモデル解析、ヒトの感覚評価について実施した。食塊の食片サイズを10グループに分類して平均食片サイズを求め、咀嚼回数、テクスチャー特性およびヒトの知覚と平均食片サイズとの関係について検討した。15mm立方体ゲルでは食塊を構成する食片サイズの分布は広く、少ない咀嚼回数でも3.5mm立方体ゲルよりもまとまりやすいと評価された。3.5mm立方体ゲルの食片サイズは、少ない咀嚼回数では正規分布に近い分布であったが、咀嚼回数が増加すると15mm立方体ゲルの分布に近い分布へと変化した。3.5mm立方体ゲルでは、少ない咀嚼回数において、平均食片サイズが小さくなると、咀嚼回数に対する食片サイズの減少率は大きくなった。反対に、多い咀嚼回数では、咀嚼回数に対する食片サイズの減少率は小さくなるというクロスオーバー構造を有した。また、食片サイズに壊れにくくなる閾値があることが示唆された。嚥下にとって重要なファクターであるまとまりやすさは、食塊を構成している食片サイズの大きさよりも、食品サイズの分散に大きく影響され、食塊は単分散なサイズの食片から構成されるよりも、サイズ分布の広い食片から構成される方が、よりまとまりやすく、飲み込みやすいことが示された。平成26年度は平成25年度の結果をヒトの咀嚼運動の観点からさらに追求するために、破砕寒天ゲルと一辺が3.5mmの3.5mm立方体寒天ゲルおよび一辺が15mmの15mm立方体寒天ゲルを試料として、摂食前の食品サイズの相違が咀嚼時および嚥下時の筋活動量に及ぼす影響について検討した。ミートグラインダーにより破砕した破砕ゲルは、少ない咀嚼回数においても咬筋活動量は小さく、咀嚼回数の増加に伴う咬筋活動量の変化も小さかった。特に、咀嚼回数の増加に伴う咬筋活動時間の低下が緩慢であった。主観評価においても、他のゲルと比較して全ての咀嚼回数において咀嚼時の力は弱く、嚥下時の舌圧は弱いと評価された。3.5mm立方体ゲルでは、520回咀嚼における咬筋活動強度は3種のゲルの中で最も高く、咀嚼回数の増加に伴う咬筋活動量および咀嚼終了から嚥下までに要する時間の低下は緩慢であった。主観評価においても、ゲルが咀嚼により破壊されている感覚は15mm立方体ゲルと比較して低く、咀嚼回数が増加してもまとまりにくく、嚥下時の舌圧は強いと評価された。15mm立方体ゲルは、5回咀嚼では3.5mm立方体ゲルに比べ咬筋活動強度は低かったが、咬筋活動時間は長く、咬筋活動量も大きく得られた。咀嚼終了から嚥下までの時間も長かった。しかし、咀嚼回数の増加に伴い咬筋活動量および咀嚼終了から嚥下までに要する時間は顕著に低下し、主観評価においてもゲルが咀嚼により破壊される感覚は強く、3.5mm立方体ゲルと比較して、まとまりやすく、嚥下時の舌圧は弱いと評価された。以上の結果から、摂食前の食品サイズの相違により、咀嚼時の咬筋活動量は異なることが判明し、今回用いた試料では破砕ゲルの咀嚼時の力が最も弱く、反対に3.5mm立方体ゲルでは最も大きな咀嚼力を必要とする結果が得られ、平成25年度の結果をヒトの咀嚼運動から明らかにした。本年度は、寒天ゾル・ゲルを破砕したゾルを試料として、その物性と嚥下特性との関係について検討した。

テクスチャー特性である硬さおよび付着性は、寒天濃度が増加すると、破砕前後の寒天ゾル・ゲル共に増加した。反対に、破砕前後の寒天ゾル・ゲルの凝集性は、寒天濃度が増加すると緩慢に減少した。官能評価項目の「口腔内での付着性」、「まとまりやすさ」、「嚥下時のまとまりやすさ」「嚥下時に舌が硬口蓋を押す力の強さ」、「総合的な嚥下力の大きさ」については、寒天濃度が増加すると有意に高いと評価された。「水と比較しての嚥下のしやすさ」は0.3%で一旦高く評価されたが、0.5%以上の寒天濃度では低く評価された。嚥下時の舌と硬口蓋の初期接触時間は、寒天濃度が同一の場合、チャンネル(以後、CHとする)1で最も早く、CH3で最も遅かった。舌と硬口蓋の接触時間は、同一チャンネルにおいて寒天濃度の高いゾルで長く得られた。舌と硬口蓋接触時のピーク値および積分値は、どのチャンネルにおいても寒天濃度の高いゾルで大きく、総積分値は寒天濃度が高くなると増加した。破砕後寒天ゾル食塊の咽頭部における最大速度、最大速度平均および速度平均は、寒天濃度が高くなると遅くなった。グラフ面積も寒天濃度が増加すると遅くなったことから、寒天の濃度が高くなると、食塊の移動速度のばらつきが小さくなると考えられる。通過時間は、0%と比較して0.3%以上の寒天濃度の破砕後寒天ゾルで長くなった。以上の結果より、寒天濃度の低い破砕後寒天ゾルでは咽頭部における食塊の移動速度が速く、反対に寒天濃度の高い破砕後寒天ゾルでは大きな嚥下力が必要であったことから、嚥下機能の低下している者に対して総合的に適した物性を有するゾルは0.5%寒天破砕ゾルと考えられる。平成27年度は、平成26年度に実施予定であった寒天ゾル・ゲルを用いた嚥下機能低下者が安全に嚥下できる物性と嚥下特性との関係について検討した。被験者は20歳代女子学生とし、寒天濃度は0.10.9%として、寒天ゾル・ゲルを破砕した寒天ゾルをモデル試料とした。力学特性は昭和女子大学現有装置であるクリープメータを用いて、厚生労働省(現・消費者庁)が定めた嚥下困難者用食品許可基準の試験方法に従い、硬さ、凝集性、付着性などからモデル食品の力学特性について考察した。舌と硬口蓋の接触様相については、5個の感圧点を配列した極薄型シート状センサー(ニッタ社製)を用いて、舌と硬口蓋の定量的接触様相を座位にて計測した。測定は1試料につき1人10回ずつとし、得られたデータから初期接触時間、接触持続時間、ピーク値、積分値、総積分値などを求めた。これらの解析値から、破砕寒天ゾル食塊の嚥下時の舌と硬口蓋の接触様相について検討した。咽頭部における食塊の移動速度については、超音波画像診断装置を用いて咽頭部における食塊通過時の時間ー速度スペクトルを計測し、咽頭部における食塊の最大移動速度、平均速度、通過時間、最大平均速度などを求め、破砕寒天ゾルの力学特性とこれらの移動特性との関係について検討した。官能評価について、ヒトが破砕寒天ゲルを摂食する際の口腔内感覚である「咀嚼の容易さ」、「まとまりやすさ」、「嚥下しやすさ」などについて、尺度法により評価し、検討した。上述により得られたデータについて総合的に検討し、嚥下過程において安全に嚥下できる食品の力学特性について究明した。その結果、0.5%破砕寒天ゲルが軽度の嚥下機能低下者にとって飲み込みやすい物性を有することが考えられた。しかし、平成27年度当初計画した目標に対してはやや遅れていると考えられる。破砕寒天ゲル、一辺が3.5mmと15mmの3.5mmおよび15mm立方体寒天ゲルを試料とし、摂食前サイズが咀嚼と安全な嚥下に及ぼす影響を検討し、安全な嚥下に対する基礎的知見を究明した。平成28年度はこれまでの不足分を検討し、まとめを行った。破砕ゲルでは、少ない咀嚼回数でも機器測定による咬筋活動量は小さく、咀嚼力および嚥下時の舌圧は弱いと主観評価された。機器測定による咽頭部での食塊の最大速度は遅く、流速スペクトル面積も小さかった。3.5mmゲルでの食片サイズの累積数は、少ない咀嚼回数では正規分布に近い形状を示した。3.5mmゲルの小さい平均食片サイズにおいて、咀嚼回数による食片サイズの減少率は少ない咀嚼回数では大きく、多い咀嚼回数では小さいクロスオーバー構造を示した。
高負荷活動従事者の生体情報を活用した疲労度判定システムの構築

高負荷活動従事者自身の主観的な判断に,疲労蓄積状態を示す科学的かつ客観的な情報に基づく判断を付加できれば,労務災害発生の未然防止に役立つと考えられる。本研究では,高負荷活動従事者として消防隊員に注目した。活動中の隊員から非侵襲的に取得出来る心電位データを周波数解析することで得られる新規指標をもとに,換気性作業閾値を越えるか否かの判断から活動継続注意を,さらに嫌気性代謝が優位な過負荷活動状態を検出すれば活動継続中止を警告するなど,効率的できめ細やかな交代あるいは休憩を含めた長期的な消防活動の展開を可能にする手法を提案した。防火衣を着装して消火・救助活動する消防隊員,化学防護服を装着して薬物採取・除去活動する従事者,暑熱環境下で建設・港湾現場での作業者などは,過酷な環境条件下での高負荷活動を強いられる。防火衣や非エアー供給型の防護服は,通常の綿製の作業服に比べて,熱がこもりやすく,透湿性が悪いため,防火衣や防護服の中は,活動に伴う産熱や発汗により高温多湿状態となる。このような状態での活動の継続は,活動従事者の加速度的な体力消耗を招き,疲労蓄積だけでなく,適切な水分補給や休息,あるいは積極的な放熱がなければ,機能低下として現れる集中力の低下,人的ミス,安全管理の欠如あるいは熱中症を招く要因となる。本研究では,消防活動を高負荷活動の代表例に位置づけ,活動従事者の疲労状態を客観的に推し量る手法を検討するために,体温,RR間隔の周波数解析から得られるパワースペクトル密度の形状変化およびゆらぎ指標を追跡することで,心肺機能への負荷程度を客観的に推し量ることができるかを検討する。活動従事者の疲労状態をリアルタイムで捉えるには,身体的疲労度を判定する指標の閾値の設定,データ処理アルゴリズムの高速化,現場活用に向けての測定機器の小型化・防水化および現場での情報の共有化(個々の活動従事者と現場指揮者との情報共有)が必要である。そこで,活動従事者の個人差の影響を検討するために中層建物火災での消防活動を模擬した消防活動モデルに沿った活動中における各隊員のRR間隔の周波数解析結果と外耳温度の変化を積み重ねるとともに,計測機器開発を通して,疲労度判定システムの構築を目的とする。火災現場において消防隊員は,さまざまな消火・救助活動を実施する。これら一連の活動の継続は,隊員の加速度的な体力消耗と,肉体的・精神的な疲労の蓄積を加速させる。隊員の疲労状態を科学的な数値で推し量ることができれば,従来の経験に基づく判断(主観的情報)に科学的検討(客観的情報)からの支援が可能となり,安全管理の向上に役立つと考えられる。しかしながら,高負荷活動従事者の疲労状態を推し量るために利用できるデータの蓄積は殆どなく,活動に伴う疲労がどのように蓄積されていくのか,この疲労の蓄積状況をどのような物理量で捉えることができるかを判断するための数値基準も確立されていない。そこで,消防活動時における隊員の疲労状態を示す物理量の取得,得られたデータを基に科学的な根拠に基づいた判定指標の導出とその数値基準で構成した疲労状態判定ロジックの確立を目的として,4種類の実験を行った。横浜消防局所属の17名の現役隊員の協力のもと,高温多湿状況を再現した人工気候室において,一定の負荷がかかり続ける連続活動を模擬した自転車エルゴメータを用いた実験(Test 1),負荷が時間ともに漸増する連続活動を模擬したシャトルラン実験(Test 2)である。さらに6名の横浜消防局以外の現役消防隊員の協力を得て,火災現場対応の個人装備品(防火服一式,空気呼吸器計20 kg)を着装し,地下一階から地上42階までの階段を一気に駆け上がる負荷活動実験(階段駆け上がり実験,Test 3)および土嚢搬送(1個30 kgの土嚢を6個20 m搬送),ハンマー叩き(鋼材をハンマーで叩いて1.5 m移動させる),消防車けん引(8 tの消防車を30 mけん引)の3種目で構成された負荷活動実験(パワー負荷実験,Test 4)を行った。(1)Test1およびTest 2では,呼吸代謝量(酸素摂取量,換気量,呼吸数など),心電位,体温上昇,および動脈血酸素飽和度(SpO2)を,Test 3およびTest 4では心電位の,いずれも負荷活動中の時間変化のデータを収集した。(2)Test 1あるいはTest 2において,心拍数の時間変化から求めた心拍数閾値(Heart Rate Threshold, HRT)を超えた心拍数を維持したまま活動を継続できる時間と,HRTには高い相関性がある。これは,高負荷がかかり続ける状況下での限界活動時間を,HRTを指標として設定することができることを示唆している。(3)心肺機能への負荷程度は,心電位データの周波数解析で得られる指標をもとに推測できることを確認した。さらに呼吸代謝データとの比較から,心肺機能に負荷がかかり始める時間と,有酸素運動に無酸素運動の要素が加わり始める時間(Ventilation Threshold, VT)がほぼ一致することがわかった。(4)英国消防局(Lancashire Fire Rescue & Service)に所属する6名の現役消防隊員の協力ももと,横浜消防局の消防隊員に課した,3種類の負荷活動(Test 1,Test 2および標準消防模擬活動実験)を実施し,体温上昇,心電位および呼吸代謝量の時間変化を測定し,既存結果と比較した。筋力面で大きな違いがあるにも係わらず,本研究で注目している指標で,心肺機能への負荷程度を評価できることを確認した。

(5)マルチステージシャトルランテストは,英国消防局で採用されているチェスターステップアップテストと同様に,隊員の活動限界および最大酸素摂取量を測定できることを確認した。(6)実験で得られたデータを,リアルタイムの連続的な処理を可能とするために解析システムおよびセンサーシステムのプロトタイプを開発した。建設・港湾現場の作業者,化学防護服を装着しての薬物採取・除去活動する従事者,防火衣を着装しての消火・救助活動する消防隊員などは,高負荷活動を強いられる。このような高負荷活動の継続は,従事者の加速度的な体力消耗を招くだけでなく,集中力の低下,人的ミスの発生,安全管理の欠如あるいは熱中症を招く要因となる。本研究では,身体負荷が大きい消防活動を代表例として,消防活動を行う隊員から非侵襲的に取得した心電位データ(RR間隔)の周波数解析結果をもとに,心肺機能への負荷程度を客観的に推し量る新規指標(RiR)を提案し,この指標と血中乳酸値および酸素摂取量などの生体情報との検討から,以下の事項が明らかとなった。1.時間経過ととともに課される負荷が漸増する多段階間欠負荷実験および修正20mシャトルラン実験から,RiRは呼吸代謝測定値を基に決定した換気性作業性閾値,瞬時心拍数,酸素摂取量,血中乳酸値および動脈血酸素飽和度の変動と高い相関があることを確認した。2.一定の負荷が課せられた活動と休憩を繰り返すインターバル負荷実験および中層建物火災での消防活動を模擬した消防活動モデルに沿った時間変動負荷実験から,RiRは,負荷の時間的変化に敏感に追随することを確認した。3.消防活動モデルに沿った時間変動負荷実験におけるRiRと平常時からの瞬時心拍数の上昇値(ΔHR)の時間変化を追跡することで,有酸素活動領域からの逸脱の有無を判定することができることを確認するとともに,隊員に活動継続警告を伝えるための閾値を決定した。4.消防活動モデルに沿った時間変動負荷実験中の隊員のΔHRとRiRの積分値の時間変化の追跡することで,隊員の活動限界を捕らえることができることを確認するとともに,活動現場から本部へ帰還できるほどの余力を残した状態で,活動中断を指示する閾値を決定した。高負荷活動従事者自身の主観的な判断に,疲労蓄積状態を示す科学的かつ客観的な情報に基づく判断を付加できれば,労務災害発生の未然防止に役立つと考えられる。本研究では,高負荷活動従事者として消防隊員に注目した。活動中の隊員から非侵襲的に取得出来る心電位データを周波数解析することで得られる新規指標をもとに,換気性作業閾値を越えるか否かの判断から活動継続注意を,さらに嫌気性代謝が優位な過負荷活動状態を検出すれば活動継続中止を警告するなど,効率的できめ細やかな交代あるいは休憩を含めた長期的な消防活動の展開を可能にする手法を提案した。消防活動従事者の疲労状態を客観的に推し量る手法を検討するために,負荷程度と消防隊員の心肺機能および生体情報の関係を示すデータを安定した条件下で再現性よく収集できること,活動内容毎に心電データの周波数解析が可能な時間履歴データを取得できることを条件として,中層建物火災での消防活動を模擬した消防活動モデル沿った活動を温度・湿度が制御できる人工気候室(設定条件:35 °C,70 %)にて,18名の現役消防隊員に実施いただき,活動中のRR間隔および外耳温度の連続測定,模擬活動前後での,血中乳酸値,VAS値の変化などの各種データを収集した。
株価変動分析の方法

1.株価收益率を多変量時系列として,周波数領域で解析した。(1)ある企業の株価收益率が他の企業の株価收益率と比べ,時系列としてどの程度遅れているかを最大法で推定した。鉄鋼業界では,新日本製鉄を中心として,1社の例外を除いてほぼ同じ動きをし,遅れの構造もサンプリング問隔によらず安定であることが分かった。名油業界では2週間程度の時間遅れが認められることがある上に,遅れの構造も不安定である。業界による差の意味については,さらに検討を続ける。(2)一部上場企業のうち8業界各30社,合計240社の株価收益率変動と業界平均変動の類似性のデ-タ解析を行った。次に,統計的基準による人工知能構築支援システムMicro strategy(AT&Tベル研究所,Galeが開発)を用いて,どのような統計量が人間の主観的分弁を反映するかを調べた。その結果,スペクトル,クロススペクトルによる評価が,十分に人間の判断に代わりうることが分かった。これは,「株価收益率の類似性は時間領域の統計量に関連する」という定説に反するものであり,さらにデ-タ解析を続けたい。2.株価変動を記述する確率分布族として,安定分布に注目しその形状パラメ-タの推定法を研究した。(1) PaulsonおよびKlebanovの推定法をシミュレ-ションにより比較し,前者の方が秀れていることを確かめた。またKlebanov推定量を改善するため,事前に与える定数をミニマックスの意味で最適化する方法を考案した。(2)尤度方程式を無限級数で表わし,近似最尤推定量をニュ-トン法で求める等法を考案した。フィッシャ-情報量の無限級数展開も試みたかつ打切り誤差の評価ができていない。
金属間化合物の高温破壊靭性に関する研究

当該年度の研究目的としては、平成4年度に制作した高温衝撃試験機本体に、高精度の荷重-変位測定装置を付帯させ、衝撃破断時の荷重-変位曲線を求めて金属間化合物の高温における衝撃破断吸収エネルギーおよび動的破壊靭性値を測定することである。そのため、高い応答周波数を持ち、かつ、数値解析の可能なアナライジングレコーダーを購入した。この記録計を用いることで、より正確な破断吸収エネルギーおよび衝撃破断応力が求められ、これらの値から動的破壊靭性値を求めることが可能となった。また、変形速度の速い衝撃試験では、室温付近における環境脆化の寄与はほとんどなく、環境脆化割れ感受性の高い金属間化合物においてもその本来の(環境の影響を受けない)破壊靭性を評価することが可能となった。例えば、それぞれ室温および673K付近で顕著な環境脆化を示すCo_3TiとNi3(Sは、衝撃試験においては、いずれも延性を示した。このことは、環境脆化を抑制すれば、これらの合金は極めて延性的であることを明確に示している。一方、as-castTi_3Alは、衝撃試験においても顕著な脆化を示し、環境の影響を取り除いてもなお、脆性的であるといえる。この合金が脆性的であることの原因の1つに、この合金の持つ水素および酸素との高い活性度が上げられる。すなわち、この合金の製造過程に吸収される微量の水素および酸素が脆化を引き起こしているとも考えられる。特に、比較的高温で生ずる酸素脆化に関してはこの合金の高温側での脆化の要因となることも予想され、酸素の影響について詳細に調べることが肝要である。さらには、残留水素および酸素量を極力低下させた雰囲気内での合金溶製方法の確立が望まれる。
未利用資源による新天然繊維素材の開発

新しい衣料用天然繊維の創出と森林資源保全の為の木材代替素材の開発を目的として、我々の身近にありながら従来全く利用されていなかった植物の処理方法を、短繊維織物用の紡績糸とレ-ヨン・アセテート用及び製紙用のパルプに分けて検討した。まず、紡績糸については、素材としてキュウリその他のウリ類、エンドウ、カラスノエンドウ、小豆などのマメ類、チュウリップやアヤメなどを選んで、それらの枯れ茎をアルカリによって精練した後、さらにペクチナーゼ系の酵素によって処理し、繊維を得た。これらを得られた各種の繊維を緯糸に、木綿糸を経糸として平織布を試織し、それぞれに特徴のある織物を得た。次に、パルプについては、まず600種類前後の草本類をリストアップし、これらの中から身近な植物類の処理を試みた。すなわち、常法としてのアルカリによる処理を行った他、近年、要望の多い灰汁による処理または薬品を使用せず叩解のみによる処理についても検討を行って、それぞれに適した素材の種類と方法を比較考察した。さらに、得られた各種のパルプを精製し、ビスコース法による溶解を試み、これらのパルプがレ-ヨンやテンセルなどの再生繊維としても、また、ウレタンに代わるセルローススポンジとしても使用出来ることを知った。次いで、無水酢酸によってアセチル化することを試み、アセテートが疎水性の大きなパルプとして或いは雑草紙の加工処理用として各種の用途が期待されることを知った。製紙については、各種の素材からのパルプを使用して、手漉きと機械漉きを試みたが、現在迄に実用化が進渉し、身近な未利用素材と故紙から得られた紙のみによる著書を出版することを得た。新しい繊維素材としての開発目的物質を織物用短繊維、レーヨン・アセテート用パルプ及び製紙用パルプの3つに分けて研究を実施した。まず、織物用短繊維としては從来のリネンまたはラミーに匹敵し得る布を目的として、主として靭皮繊維類の使用を試みた。その結果、ウリ科、マメ科などのツルを有する植物からはいずれも好適な繊維を得ることが出来、例えばキュウリの収穫後の枯茎やエンドウ豆の枯茎などから得られた繊維を用いた布を試作することが出来た。また、葉脈繊維も優れた織物用の糸となり得ることを知り、特にアヤメなどは好適であった。その外には例えば竹の皮の繊維も十分実用性を有していることなどの結果が得られている。次に、レーヨン・アセテート用パルプとしては、本年度に設置したロータースピードミル(遠心粉砕機)の活用によって、それぞれの反応が均一に行なえるようになり、例えばヨシヤススキの枯茎などから木材パルプを使用したレーヨン・アセテートと同等の繊維が得られることを知り、特にアセテートについて現在、トリアセテートとジアセテートの試作を行なっている。さらに、各種の製紙パルプについては從来から多くのデータを用いているが、特に異種の植物から得られたパルプの混合抄紙によって、各種の用途に適した性能を有する紙を製造出来ることを見出している。前年迄の結果に基づいて、新しい繊維素材としての開発を織物用の紡績糸と溶解または製紙用のパルプとに分けて行なった。まず、紡績糸については、既にキュウリ他のツル性植物類の枯れ茎などから得られた靱皮繊維を緯糸に、木綿繊維を経糸とした平織布を試織しているが、さらに新しく球根から生育する花類の茎からも好適な織物用の繊維が得られることを知った。これらはいずれの身近な花類であるから、その名を冠したイメージの良い織物を得ることが出来る。次に、溶解用および製紙用のパルプを得る為に、カ性ソーダを使用しない処理条件の開発が強く求められていることに対応して、アルカリ無使用、古来の灰汁使用、珪酸ソーダによる代替えなどの条件の検討を行なった。

その結果、材料の選択と前処理の方法によって、カ性ソーダを使用しなくても、ほぼ同等のパルプが得られることを知った。さらに、得られた各種のパルプを精製し、前年度に設置した遠心式粉砕機によって均一に粉砕した。これらをビスコース法によって溶解したところ、従来の木材パルプとほぼ同等の結果を与え、また、酢酸によってアセチル化することによって、それぞれのアセテートを得ることが出来た。これらの結果から、再生繊維或いは半合成繊維のいずれについても、従来の木材パルプに代替し得ることを知ったが、同時にセルローススポンジの製造にも好適であることを知った。このことは、衛生と廃棄の面で現在のポリウレタンスポンジに生じている問題点の解決を期待し得るものである。また、現在迄に我々の提唱した森林保全の為の非木材による製紙は、既に一部で工業的な生産が行なわれるようになり、この程、全ての用紙をサトウキビ残滓と故紙から作られた紙を使用した世界最初の単行本「雑草からの紙作り」こ出版することが出来た。