hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
環境絵本を利用した保育・幼児教育における生活重視の環境教育にかかわる基礎的研究

とりわけ、環境絵本を利用して、保育・幼児教育における生活重視の環境教育を実践する際には、消費者教育の視点が必須であるという知見に達したため、この点に留意して絵本の収集と分析をすすめた。その結果、禁欲の原理を語り紡ぎだす絵本と、世俗外個人が共同体の外部から「もったいない」ことを教える絵本があることがわかり、それぞれの特徴を観察するとともに分析をすすめた。また、環境教育の視点から消費の自発的制限について説明する絵本についても検討した。具体的には、絵本『花咲き山』と『ハリネズミと金貨』について、そのストーリーについて丹念に調査し、子どもに読み聞かせる実践も行って、子どもたちの反応を調べた。その内容は、今村光章、幼児期における消費者教育に関する教育学的考察--絵本のなかの消費者教育、中部消費者教育学会紀要第2号、2006年9月(査読あり)、および、今村光章、絵本による幼児期の消費者教育の可能性を求めて--消費者教育的な視点からみた『花咲き山』分析の試み、日本消費者教育学会消費者教育第26冊、2006年9月、pp.171-181(査読あり)に掲載した。他方、ジョルジュ・バタイユの贈与論や人類学の視点から、自然からの贈与をいかに受け取るか、ないしは分配するか、そして、機会があれば、どのようにして返礼するか、といった「贈与と交換」にかかわる視点について文献研究をすすめた。こうした文献研究でえられた視点は、近著『プラットフォーム環境教育』(東信堂)として出版される予定である。
レーザスキャンとデジタルヒューマンを融合した大規模実環境のアクセシビリティ評価

実際の大規模な屋内外環境の3次元レーザスキャンから,その環境に存在する物体の詳細形状や意味属性までをも高精度に再現した3次元実環境モデルを自動構築し,その環境モデル内で,視覚や自律歩行を模擬できる精緻な人間のモデルであるデジタルヒューマンモデル(DHM)を動作させ,行動時に人間にかかる身体的・認知的負荷を数値的に予測推定するシステムを開発した.これにより,屋内外の実環境に対する「アクセシビリティ」を,レーザスキャン計測データと計算機シミュレーションのみから効率的・合理的に評価できるソフトウエアを試作し,その有効性を検証した.実環境をレーザスキャナ計測して得られた高密度な3次元レーザ計測点群から,人間行動シミュレーションのための環境モデルを高精度かつ低コストに自動構築する技術を実現し,さらに,環境モデル上でのデジタルヒューマンモデル(DHM)を用いた人間行動シミュレーションに基づき,実環境のアクセシビリティを定量評価する手法の開発を目的とし以下の成果を得た.(1)屋内環境の3次元計測点群から環境モデルを構築し,得られた環境モデル上で運動学に基づくDHMの歩行シミュレーション機能を開発した.従来,計測点群が低密度な領域では,人が歩行可能な領域を表す歩行面が生成できず,歩行シミュレーションを行えないといった問題や,歩行シミュレーション機能において,DHMの歩行経路が必ずしも滑らかに接続されておらず,不自然な歩行軌跡が生成されてしまうといった問題があった.これらを解決するため,歩行面領域点群を低密度な計測点群からも抽出できる手法を開発し,さらに,DHMの歩行シミュレーションにおいて,Snakesに基づいて,より滑らかで自然な歩行軌跡を生成する最適化アルゴリズムを開発した.(2)人間の実際の歩行のMotion Captureデータを自動修正し,実験環境と異なる傾斜歩行面などでも,より人間に近い歩行動作を再現する機能を開発した.実環境をレーザ計測して得られた高密度点群から,人間行動シミュレーションのための実環境モデルを自動構築する技術を実現し,さらに実環境モデル上でのデジタルヒューマンモデル(DHM)を用いた人間行動シミュレーションに基づき,実環境のアクセシビリティを定量評価する手法の開発を目的とし,以下の成果を得た.(1)実際の平地直進歩行のMotion-Captureデータを,計測環境とは異なる傾斜面・階段・平地旋回歩行などの実環境モデルに対し適応的にフィットさせ,13歳から72歳までの様々な年齢・性別の人間と類似したDHMの自然な歩行運動を自動生成する機能を開発した.生成された膝関節や股関節の運動パターンをMotion-Captureデータと比較し,関節角最大誤差が5-6degと高精度に近似可能なことが確認できた.(2)DHMの歩行シミュレーション実行中において,床面からのつま先クリアランスを推定する機能を開発し,実環境モデル内で「つまづき」が発生する可能性のある個所を推定可能とした.またその個所周辺において,Motion-Captureデータの歩行開始位置・歩幅・遊脚足関節高さを確率的に変化させ,モンテカルロ法により,つまづきリスク増加を定量評価する機能を開発した.これにもとづき,30mm程度の段差で,つまづきリスクが数10%程度増加すること,高齢者のリスク上昇値が若年者より13%程度も増加することが示唆された.(3)認知的な観点に基づき,環境の経路探索の容易性をDHMによるシミュレーションで評価する基本機能として,実環境モデル中に掲示されているサインの可視性・視認性を推定し,視認されたサインの指示情報に基づいてDHMが自律的に指定目標点までの経路選択を行う機能を開発するとともに,不適切なサイン配置やサイン不足による迷い個所を自動推定する機能を開発した.実際の大規模な屋内外環境の3次元レーザスキャンから,その環境に存在する物体の詳細形状や意味属性までをも高精度に再現した3次元実環境モデルを自動構築し,その環境モデル内で,視覚や自律歩行を模擬できる精緻な人間のモデルであるデジタルヒューマンモデル(DHM)を動作させ,行動時に人間にかかる身体的・認知的負荷を数値的に予測推定するシステムを開発した.これにより,屋内外の実環境に対する「アクセシビリティ」を,レーザスキャン計測データと計算機シミュレーションのみから効率的・合理的に評価できるソフトウエアを試作し,その有効性を検証した.従来のDHMの歩行シミュレーション機能の問題点であった,計測点群が低密度な領域では,人が歩行可能な領域を表す歩行面が生成できず,歩行シミュレーションを行えないといった問題や,歩行シミュレーション機能において,DHMの歩行経路が必ずしも滑らかに接続されておらず,不自然な歩行軌跡が生成されてしまうといった問題をこれまでに全て解決し,さらにより自然な歩行軌跡を生成する最適化アルゴリズムを開発し,これを実歩行軌跡と比較しほぼ一致していることが検証できた.以上の研究成果を,精密工学会誌,国際会議Digital Human Modeling Symposium 2014での研究論文,ならびにAsian Conference on Design and Digital Engineering,精密工学会学術講演会等で公表した.また上記2編の論文がそれぞれ,精密工学会研究奨励賞,およびDigital Human Modeling Symposium 2014でのBest Paper Awardを授賞した.以上より,本研究はおおむね順調に進展している.デジタルエンジニアリング, CAD平成27年度においては,主にデジタルヒューマンモデルに基づく身体的負荷の定量予測機能の開発を計画している.具体的には下記項目を推進する.(1)デジタルヒューマンモデルに基づく身体的負荷の定量予測機能の開発,(2)デジタルヒューマンモデルに基づく認知的負荷の定量予測機能の開発,(3)認知的・身体的負荷のパラメータサーベイと不具合発見機能の開発,(4)実被験者とテスト環境を用いた身体的・認知的負荷予測機能の実験的評価と検証以上の研究項目を推進しすることで,全身の骨格

・関節構造を持ち,かつ自律歩行や視覚処理の模擬能力を持った精緻な人間モデルであるデジタルヒューマンモデルを,3次元実環境モデル内で利用シナリオに則して動作させる.そして,身体寸法,関節可動域,筋力,視力などのパラメータを変化させながら,動作時に人間が受けるであろう身体負荷(例えば,階段昇降時の必要関節トルク)や認知的負荷(例えば,歩行経路周辺の案内表示板の認識率)を網羅的に定量予測できる技術を実現する.これにより,従来の実験的方法では不可能であった,実環境のどの部分が,どのようなユーザにとって,どのような利用時に,どの程度支障を生ずるのかが,計算機上で効率的に判断可能とすることを試みる.
データ・理論・分析手法の統合によるマーケティングモデルの進化と理論構築

課題について既存の理論や手法のサーベイを広範に行い限界と適用可能性について詳細に把握し、新しい展開を探った。具体的には、POSデータなど数値化された大規模情報のみならず、顧客の不満、顧客による製品評価、ソーシャルネットワークサービス、ブログなどの非構造化データのマーケティングモデルでは取り込むために、自然言語処理など機械学習分野の新しいデータ分析手法を網羅的に調査した。さらに消費者に関する新しい理論を周辺領域で調査し、行動経済学や認知心理学など消費者理解に関する知見や理論を精査した。その上でメンバー各位が自身の関心に応じた課題の中の具体的問題について、モデルとデータと背景にある理論を用いたモデリング研究を行い、新しいマーケティングモデルの開発研究も行った。具体的な研究成果の項目は、大規模ビジネスデータの高次元統計モデリング、テキスト情報のマーケティングモデルへの融合研究、POSデータおよびID付POSデータを用いたベイジアンモデリングによる実証研究、マルチメディア・マルチチャネル環境下における消費者のデバイス利用実態の変化に関する研究、集約的シンボリックデータ(個体データのグループを表現するデータ)に対する解析手法の開発、非構造化データを用いた予測モデルの構築とそのマーケティングへの応用に関する研究、UGCにおける製品評価レビューのテキスト情報を用いた製品の満足と期待評価モデル開発、などである。本課題に関する研究論文7件、学会報告10件の成果を挙げており、おおむね順調に進展している。今後は各自の関心領域での手法や問題のサーベイおよび本課題に関する研究成果をメンバー間で共有して議論を深め、組織的展開を推進する。
コントラスト変調順応法による色覚メカニズムの諸特性の検討

本研究では、色空間内の白色点を中心にさまざまな方向に色度(色コントラスト)を変化させ、その色刺激の検出および弁別に寄与する色覚システムの特性を検討することを通じて、色覚のメカニズムを心理物理学的に解明することを目的とした。この目的に沿って、まず、白色点からの色度変化の検出閾を測定し、続いて、コントラスト変調順応後の検出閾の変化を検討した。ここで、コントラスト変調順応とは、白色点を中心に色度を時間的に変調させ、それに対して順応させる手続きを指す。コントラスト変調順応の際には、時間的に平均すると刺激の輝度と色度が一定となることから、錐体の順応状態は変化せず、錐体以降のレベルにおいて順応が生じることが示されている。したがって、コントラスト変調順応の効果の選択性を分析することにより、検出に寄与する色覚システムの特性を明らかにすることができる。本研究の結果は、2種類以上の色覚システムの寄与を支持し、L-M方向およびS錐体のみの活動量が変化する方向だけでなく、その他の方向の順応刺激を用いた場合にも、色度変化方向に選択的な順応が認められた。続いて、検出閾付近の刺激を用いて、色相の弁別に関して検討したところ、検出閾付近であっても色相の弁別は可能であった。このことは、白色点近傍の色度変化の検出には、特定の色相の知覚を媒介する複数の色覚システムが寄与していることを示している。さらには、2種類の刺激の一方の色度変化方向を基準として固定し、他方の色度変化方向を小刻みに動かして色弁別率を検討することにより、各色相を媒介する色覚システムの関数とバンド幅の分析を行った。現在、これまで得られた成果を公表するための準備を進めるとともに、色覚のメカニズムをさらに明らかにするために、以上の分析により得られるバンド幅に対してコントラスト変調順応が及ぼす影響を検討すること、さらに、色名法を用いて閾上の刺激に関して色覚システムのバンド幅を検討することを計画している。コントラスト変調順応法とは、3次元色空間内のある色度点を中心に色コントラストを時間的に変調させ、その変調に対する順応の前後での色覚システムの感度の変化を検討する方法である。この方法によって、大脳皮質以降の中枢レベルにおける二次・高次の色覚システムの存在が明らかにされつつある。本研究は、こうした二次・高次の色覚システムの特性の検討を通じて、色覚のメカニズムを心理物理学的に明らかにしていくことを目的としている。本研究の目的を達成するためには、刺激の色度、輝度、空間周波数、時間周波数を厳密かつ組織的に変化させうる刺激提示システムを構築する必要があった。このため、本年度はまず、コンピュータ・ディスプレイ・システムを中核とした刺激提示システムを構築した。コンピュータにはビデオカードが搭載されており、高い色解像度および空間解像度での刺激提示が可能となった。また、このシステムでは、ハロゲン光源により作成される高強度の定常順応光とコンピューター・ディスプレイ上に提示された刺激を、ハーフミラーによって重ね合わせられるようになっている。これにより、研究の基礎になる色空間内における3錐体の軸の位置を、各観察者について決定することが可能となった。また、定常順応光は、二次・高次システムの色順応特性の検討においても使用される。刺激提示システムの構築にあっては、高色解像度の実現の際にビデオカードのインターフェースに関する技術上の問題などに直面し、その解決に時間を必要とした。このため、研究は当初の計画よりも遅れぎみであるが、現在は、コントラスト変調に対する順応の前後において、閾値付近から閾上の強度にわたる色の見えがどのように変化するかを色名法を用いて検討するため、予備実験を進めているところである。

現在、これまで得られた成果を公表するための準備を進めるとともに、色覚のメカニズムをさらに明らかにするために、以上の分析により得られるバンド幅に対してコントラスト変調順応が及ぼす影響を検討すること、さらに、色名法を用いて閾上の刺激に関して色覚システムのバンド幅を検討することを計画している。
免疫担当細胞の機能と腫瘍化を制御する分子‐Ku70/80‐に関する研究

この研究ではKu70/80の免疫グロブリンクラススイッチ、リンパ系悪性腫瘍発生における役割を検討した。そのために私たちは、Ku70がどのように修飾され、どのように分解されるか、Ku70/80とHMGファミリータンパクの会合とその生理学的意義、DNA-PK依存性にV(D)J再構成に関与するArtemisのDNA切断修復における機能、さらには抗アレルギー薬がクラススイッチを抑える機構などについて検討を加えた。私たちのデータからはまずKu70/80が膵臓腺房細胞が酸化ストレスを受けたときに核内で分解され、またimportin-βとの会合も消失することが明らかになった。分解はカスパーゼ3及びカルパインに依存性であった。以前にKu70/80がCD40の細胞内領域と会合していることを明らかにしたが、今回の検討で、HMGタンパクのいくつかとも実際に会合していること、その会合はTCF1依存性の転写に重要であることが明らかになった。会合部位としてはKu80のC末端部分が重要であることを示している。Artemisに関する研究では、細胞が電離放射線を受けた際に、ArtemisがATM及びNbs1依存性に高度にリン酸化されること、S645がそれに関与していることを明らかにした。ArtemisはDNA-PK依存性にV(D)J再構成のヘアピン開裂に関与しており、Ku70/80がArtemisによるDNA切断修復に関与している可能性がある。さらに私たちは、ある特定の抗アレルギー薬が免疫グロブリンクラススイッチを抑制することを示した。Ku70/80が核内移行阻害により、抑制がかかっている可能性があり、さらに検討を進めているところである。これらの研究結果により、Ku70/80は免疫シグナル伝達および、DNA切断修復におけるシグナル伝達に関与することがわかり、その詳細な機構についてさらに検討を行いたいと考えている。まず(1)Kuの分解とそれによるアポトーシス誘導について検討を加えた。まず膵臓のacinarcell lineを用いた検討では、酸化ストレスによりKuのdegradationが誘導され、細胞がアポトーシスに陥ることでKuの過剰発現によってこれを抑えることが明らかになった(J. Biol Chem.278:36676-36687,2003)。この分解にはセリンプロテアーゼが関与するが、さらにNF-kBも関与しているらしいという証左をうかんでいる。ヒト休止期B細胞でも同様の現象が観察されつつある。ドミナントネガティブKu分子を細胞に導入した際に、そのまま細胞死を起こすものと、刺激が加わって初めて細胞死が顕著になるものがある。細胞死を起こさなかったものについては、以後の形質変化が起きる可能性もあり、これらの関係をさらに詳細につめる準備が整った。また(2)TCF1との会合についての検討では、TCF1をFLAG-TCP1として組換えタンパクを作成することを試みたが、収率が悪く、現在His-TCF1のシステムで再検討中である。Ku70,Ku80についてはそれぞれ7,8領域に分けて発現させることが可能なため、His-TFC1発現系が完成次第、その会合様式が明らかになると期待できる。またKuのリン酸化とTCF1との会合の関係についても検討が可能な状況になっている。さらに(3)B細胞系での検討を容易にするために、樹状細胞株を用いたB細胞の長期培養系の確立を試みている、Fcレセプターを有する樹状細胞にCD40抗体をまぶし、さらにIL-4を添加して増殖を試みる方法である。これが完成すればB細胞へのクラススイッチ誘導、IgE産生に対するKuの作用をより詳細に検討できるものと期待している。

今年度はKu70/80を操作することによる細胞機能の変化に焦点を当てて検討を加えた。1.TCF1と会合するKu70/80領域の決定:Ku80のC末端部では主に、449-600aa,556-658aa,643-732aaも3つの領域で会合していることが判明した。その他Ku80のN末端、Ku70のN末端ともゆるい結合が認められた。2.TCF1/β-catenin依存性転写活性におけるKu70/80の役割の検討:4.Ku70/80の転写調節における役割:上記実験より、Ku70/80は間接的に他の転写因子活性を調節する可能性が示唆された。現在、Ku70/80の存在によりTCF1-β-cateninの会合が安定化するかどうかなどを検討している。以上の実験からTCF1はKu70/80との会合がそのβ-cateninを介した転写活性に重要であることがあきらかになった。Ku70/80の発現を抑えることにより、β-cateninを介したtransformationを抑止できる可能性を示唆している。
セラミックス薄膜の水素透過特性制御-水素遮蔽材料と水素透過材料への応用

平成30年度は,前年度に引き続き鉄鋼材料中に含まれる元素であるAl, Si, Fe, Cr, Tiの酸化物及び窒化物に着目して研究を行った.このとき,考慮する組成を増やし,14種類のセラミックス材料を取り扱った.今年度は元素置換が導入されたセラミックス材料中での水素の固溶状態に関して詳細な電子状態解析を行い,水素固溶エネルギーにおける置換前後の元素種依存性の起源を明らかにした.これらの結果を系統的に整理し,欠陥導入による材料劣化への耐性までを考慮し水素遮蔽膜として望ましいセラミックス材料を同定し,水素遮蔽膜材料設計の指針を構築した.得られた元素置換セラミックスの電子状態から炭素や酸素が置換された窒化アルミニウムの光学特性が変化することも明らかにした.また,機械材料や保護被膜として着目されているMAX相セラミックスの保護被膜や水素環境下での触媒担体としての応用可能性を調査するため,それらの単原子層であるTi, Cr, V系のMXene上での触媒金属と水素の吸着状態を明らかにした.加えて,前年度までに高速ヒドリド伝導の実現が可能であり,水素分離膜として応用が可能であることが見出された窒化チタンナノ結晶膜に着目し,様々な界面構造を有する窒化チタンナノ結晶の界面中での水素拡散特性を調査した.その結果,特定の界面構造が形成された場合に水素の拡散障壁が著しく低下することを明らかにした.得られた知見から,水素拡散の高速化を実現するための界面設計指針を構築した.これらの成果を2報の学術論文,2件の国際会議,及び7件の国内会議にて発表し,うち1件は招待講演である.平成29年度は,鉄鋼材料中に含まれる元素であるAl, Si, Fe, Cr, Tiの酸化物及び窒化物に着目し,13種類のセラミックス材料を取り扱った.これらのセラミックス材料における水素の侵入特性に関して研究を行った.まず,原子空孔や置換元素を含まないバルク材料中での水素の最安定な吸着構造を決定した.得られた吸着構造における電子状態の解析から,典型元素(Al,Si)の酸化物及び窒化物中では水素とバルク材料間に結合を形成しづらく,水素が固溶しづらいことを明らかにした.一方,遷移金属(Fe, Cr, Ti)の酸化物及び窒化物中では水素とバルク材料間に結合が形成され,典型元素の系と比較し水素が固溶しやすいことを明らかにした.このとき水素原子は,酸化物中ではOと共有結合を,窒化物中ではバルク材料から電子を受け取り負に帯電し,水素原子の周囲に存在するカチオンと静電相互作用による結合を形成する傾向があることを明らかにした.また,多くのセラミックス材料において原子空孔やカチオンサイトもしくはアニオンサイトに置換元素が存在する場合,余剰電子や正孔が導入され,これらの影響により水素とバルク材料間に結合が形成されやすくなることを明らかにした.ここから,水素原子の固溶特性の原子空孔及び置換元素依存性を系統的に明らかにした.さらに,バルク材料に加え,窒化チタンのナノ界面中における水素原子の吸着状態や拡散特性も調査し,ナノ構造の影響を明らかにした.加えて,水素遮蔽膜として有望な層状セラミックス材料であるMXeneの触媒担体としての応用の可能性も検討した.これらの成果を3報の査読付き原著論文,2件の国際会議,及び7件の国内会議にて発表し,うち1件は依頼講演である.平成29年度は密度汎関数理論に基づく第一原理電子状態計算手法により,セラミックス材料中への水素原子の侵入特性における原子空孔及び置換元素の影響を解明した.5種類の元素の酸化物及び窒化物を考慮し,13種類のセラミックス材料を取り扱った.これらのセラミックス材料中のアニオンサイトとカチオンサイト双方の原子空孔及び置換元素について系統的に研究を行った.得られた知見は,セラミックス材料の水素遮蔽膜及び水素透過膜としての応用において非常に重要なものである.また,バルク材料のみでなく,セラミックス材料界面における水素原子の吸着状態とその拡散特性を明らかにした.以上の点から,おおむね順調に進展していると判断した.平成30年度は,前年度に引き続き鉄鋼材料中に含まれる元素であるAl, Si, Fe, Cr, Tiの酸化物及び窒化物に着目して研究を行った.このとき,考慮する組成を増やし,14種類のセラミックス材料を取り扱った.今年度は元素置換が導入されたセラミックス材料中での水素の固溶状態に関して詳細な電子状態解析を行い,水素固溶エネルギーにおける置換前後の元素種依存性の起源を明らかにした.これらの結果を系統的に整理し,欠陥導入による材料劣化への耐性までを考慮し水素遮蔽膜として望ましいセラミックス材料を同定し,水素遮蔽膜材料設計の指針を構築した.得られた元素置換セラミックスの電子状態から炭素や酸素が置換された窒化アルミニウムの光学特性が変化することも明らかにした.また,機械材料や保護被膜として着目されているMAX相セラミックスの保護被膜や水素環境下での触媒担体としての応用可能性を調査するため,それらの単原子層であるTi, Cr, V系のMXene上での触媒金属と水素の吸着状態を明らかにした.加えて,前年度までに高速ヒドリド伝導の実現が可能であり,水素分離膜として応用が可能であることが見出された窒化チタンナノ結晶膜に着目し,様々な界面構造を有する窒化チタンナノ結晶の界面中での水素拡散特性を調査した.

その結果,特定の界面構造が形成された場合に水素の拡散障壁が著しく低下することを明らかにした.得られた知見から,水素拡散の高速化を実現するための界面設計指針を構築した.これらの成果を2報の学術論文,2件の国際会議,及び7件の国内会議にて発表し,うち1件は招待講演である.平成29年度までに,密度汎関数理論に基づく第一原理電子状態計算手法を用いて,セラミックス材料中の水素原子の安定吸着サイトと吸着エネルギーの置換元素依存性について明らかにした.平成30年度はこれらの知見に基づき,セラミックス材料中での水素原子のより詳細な拡散特性を調査する.このとき,原子拡散の活性化障壁を正確に求めることができるClimbing Image Nudged Elastic Band法を用いる.また,計算に用いるスーパーセルを大きくし,原子空孔や置換元素の濃度依存性も明らかにする.
自律分散型センサネットワークのディペンダビリティに関する研究

自律分散的な制御手法によるセンサネットワークは、集中制御によるものよりも、データ損失やネットワーク障害に対するロバスト性が高い。それは、制御情報に対する依存性の強さに拠るものであることを示した。また、自律分散的な方法で、ノード間の時刻の同期や逆相同期を行なう手法を提案し、その特性を明らかにした。さらに、メッシュ構造を持つ実システムを対象として、省電力化のための適応的な制御方式を提案した。本研究では、シミュレーションによって集中制御との比較を通して、自己組織型制御の優れたロバスト性を定量的に評価した。その結果、集中制御は理想的な環境下では遅延などの経路制御のメトリックにおいて優れた予測可能性を持つものの、自己組織型制御は伝送誤りやノード故障、リンクの切断などの様々な摂動に対して、データ収集機能を保持できることを示した.その原因として、集中制御における制御局は信頼の低いノードからめられるネットワークの能にる情報に依存しており、特にその情報が誤っでいた場合に、集中制御に脆弱性をもたらす.逆に、自己組織型制御におけるノードはそれほど強く他のノードからの情報に依存しておらす、結果として誤った情報の影響も局所化されることが明らかとなった.次に、センサネットワークにおける時刻同期手に関して、自律分散的な時刻同期手法の特性や適用範囲を明らかにすることを目指した評価を行った。自律分散的な方式としては、パルス結合振動子(PCO)による時刻同期手法を対象とし、比較対象となる集中型の方式としては、基準ノードからの時刻のずれを平均化することで、ネットワーク全体の時刻同期を得るマルチホップRBS方式を考えた.その結果、パルス結合振動子による時刻同期は無線通信品質によらない安定度の高い時刻同期を広範囲の観測領域にわたって実現することができ、マルチホップRBSは接続性の高い環境において短時間で正確な時刻同期が実現できることを明らかにした.最後に、今後のアドホックネットワークやセンサネットワークの実現において、有効であると考えられているメッシュネットワークに関して、その省電力化をはかるための通信方式を対象として、省電力化を行うための方式の性能評価を行った。本研究では、シミュレーションによって自己組織型制御によるセンサネットワークと集中制御を比較することによって、制御手法によるロバスト性の違いが、ネットワークの状態を把握するためにどれだけノードからの情報に依存しているかどうかによるものであることを示した。すなわち、自己組織型制御におけるノードは、それほど強く他のノードからの情報に依存しておらず、結果として誤った情報の影響も局所化されることが明らかとなった。われわれは本研究結果を国際会議The Third International Conference on Systems and Networks Communicationsにおいて発表し、Best Paper Awardを受賞した。また、センサネットワークにおける自律分散型の時刻同期手法であるパルス結合振動子(PCO)の特性や適用範囲を明らかにするために、集中型であるマルチホップRBS方式との性能比較を行なった。その結果、PCOによる時刻同期は無線通信品質によらない安定度の高い時刻同期を広範囲の観測領域にわたって実現することができることを明らかにした。さらに、センサネットワークのトポロジーとしてメッシュ構造を採用することによって、複数経路による信頼性の高いネットワークを構成することができることがわかっている。しなしながら、その反面一般に消費電力が大きくそれを抑制することが重要な課題となっている。そこで本研究では、各センサノードが間欠的に自身のIDを周囲に送信し、送信側ノードがそれを受信することによって通信を開始する方式を対象として、間欠周期を負荷に応じて適応的に変化させることで消費電力を抑制できることを示した。
反強磁性金属を用いた反射器を有する静磁波共振子の研究開発

本研究は反強磁性/強磁性材料界面に生じるバイアス磁界を利用し、静磁波の反射、屈折の制御を実現すること、静磁波反射器、および静磁波減衰器を実現することを目的とした。本研究では静磁波を伝搬させる媒体として強磁性金属材料であるNiFe合金を採用し、静磁波を反射、屈折させる材料として反強磁性材料であるIrMnを採用した。初年度はマグネトロンスパッタ装置を用いて、石英基板上にNiFe/IrMnを成膜し、その磁気特性評価装置を用いて評価を行った。NiFe/IrMnの試料はIrMnによるバイアス磁界の影響を受けており、160 Oe程度の磁界オフセットが観測された。IrMn有無で存在できる静磁波の周波数が異なることが実験的に示された。平成29年度は実験の効率化を目的として、静磁波シミュレーションを中心に研究を推進した。実際の静磁波は磁性材料の磁気特性に加えて、厚みや幅に依存して異なる振る舞いを示すこと。またIrMnストライプの幅、厚さ、作製条件によっても静磁波の振る舞いが変化することがわかった。さらに静磁波速度がある一定の値以上かつバイアス磁界がある値を超えると急峻に静磁波反射率が増大する条件が存在することを見出した。この結果からIrMn厚みが静磁波反射を決定するうえで、非常に敏感であることがわかった。前年度までの成果を受けて、最終年度は試料作製の効率化を重視して研究を推進した。静磁波の振る舞いはIrMn厚みに敏感であることから、IrMn膜厚を細かく制御すること、それに対するNiFe膜厚の依存性、IrMnをストライプ状に配置する場合、ストライプ幅および間隔依存性を精査する必要がある。これらの依存関係を明らかにするためには大量の試料作製および評価が不可欠である。そのため、現在の成膜装置を自動化し、チャンバーの増設を行った。成膜装置改造にはある程度の時間が要求されるが、長い目で見た場合、今後の研究推進の効率化に大きく寄与すると考えられる。本研究では反強磁性/強磁性材料界面に生じるバイアス磁界を利用し、静磁波の反射、屈折の制御を実現すること、およびこれらを応用することで静磁波を利用した高周波デバイス実現を目的としている。研究計画に則り、以下のように研究を推進した。強磁性材料および反強磁性材料としてNiFe合金およびIrMnを採用した。基板は熱酸化膜付きSi基板および石英基板を用意し、超高真空チャンバー内のDCマグネトロンスパッタを用いてNiFeおよびNiFe(5)/IrMn(5) (nm)を各基板に成膜した。IrMn成膜時にはIrMn/NiFe界面においてバイアス磁界を付与するため、SmCo磁石を基板面内方向に磁界がかかるように配置した。得られた試料の静的磁気特性を振動試料型磁力計(VSM)を用いて評価した。動的磁気特性は電子スピン共鳴装置(ESR)を用いて評価した。NiFe単膜では、従来報告されているのと同様、軟磁性の磁化曲線が得られ、磁気モーメントはバルクの値860 emu/ccから低い800emu/ccより少し小さい程度であるが、薄膜として十分な大きさの磁気モーメントが得られた。ESR測定では熱酸化膜付きSi基板の大きな誘電率の影響でキャビティ内に定在波を安定して形成できなかった。そのため、石英基板上にNiFe/IrMnを成膜した試料のみ動的磁気特性の評価を行った。石英基板/NiFe/IrMnではバイアス磁界による160 Oe程度の磁界オフセットがみられた。バイアス磁界の大きさは従来報告されている値と同じオーダであり、磁界中成膜により、バイアス磁界がNiFeに印加されていることを示すことができた。本研究では以下の項目を順に達成することを研究計画としている。A、反強磁性/強磁性積層膜、および強磁性/Pt膜の構造評価および磁気特性評価B、反強磁性/強磁性積層膜の静磁波反射特性評価C、反強磁性/強磁性積層膜の静磁波反射特性評価D-1、強磁性/Pt積層膜の静磁波吸収特性評価D-2、静磁波屈折を利用した静磁波吸収器の形成現在はAの磁気特性評価の部分が完了している。本研究における障壁は主に試料作製および、試料の加工および評価の3つである。試料作製においては成膜装置の立ち上げが完了し、すでに達成している。また実際に試料を作製し、磁気特性の評価を完了している。NiFeおよびIrMn以外の材料においても、スパッタ装置のターゲット(母材)を変更することで成膜することが可能であるため、試料作製において、技術的困難はない。次にクリアすべき障壁は試料の加工である。試料加工にはリソグラフィや電子線描画など、高価な装置が必要であるが、北九州産業学術推進機構微細加工ナノプラットフォームにおける共同研究施設を利用することで微細加工を実現する予定である。試料評価にはVSM、ESRおよびネットワークアナライザなどの装置を必要とするが、申請者の所属する福岡工業大学においてすでに所有ている。以上より本研究推進は差し当たって大きな障壁はなく、実現へ向けて十分達成可能であると考えている。本研究は反強磁性/強磁性材料界面に生じるバイアス磁界を利用し、静磁波の反射、屈折の制御を実現することを目的とする。従来同様、強磁性材料および反強磁性材料としてNiFe合金およびIrMnを採用した。

これまでVSMやESRを用いて石英基板上にNiFe/IrMnを成膜し、その磁気特性の評価を行ってきており、IrMnを起因とするバイアス磁界がNiFeに付与されていることを確認した。IrMnストライプを有する静磁波反射試料の設計を行った。NiFe強磁性金属材料上に形成される実際の静磁波は磁気特性に加えて、厚みや幅に依存して異なる振る舞いを示す。またIrMnストライプの幅、厚さ、作製条件によっても静磁波の振る舞いは変化する。そのため、静磁波反射試料の作成を実施する前に、設計条件を検討することが要求される。実際の磁性材料は有限のサイズであるため、端面の反射による波の干渉の影響およびreciplocal spinwaveとよばれる、静磁波が磁界に対して非対称に伝搬する現象に注目して静磁波シミュレーションを行った。静磁波伝搬シミュレーションにおいてはマイクロメートルオーダのNiFe材料を仮定し、厚さ、および幅を変えて行った。またNiFe上にIrMnを配置していると仮定し、IrMnがある場合、ない場合においての比較も行った。NiFe膜厚が変わるに従い、静磁波の波の伝搬速度が変化すること、静磁波の励起条件が変化することを見出した。NiFe幅の変化による影響は特に見られなかった。IrMnによるバイアス磁界によって静磁波の反射率が変化する様子はこれまでと同様に見られた。今回はこれに加えて、静磁波速度がある一定の値以上かつバイアス磁界がある値を超えると急峻に静磁波反射率が増大する条件が存在することを見出した。またバイアス磁界のしきい値は静磁波の速度に依存して変化することがわかった。本研究では以下の項目を順に達成することを研究計画としている。A、反強磁性/強磁性積層膜、および強磁性/Pt膜の構造評価および磁気特性評価B、反強磁性/強磁性積層膜の静磁波反射特性評価C、反強磁性/強磁性積層膜の静磁波反射特性評価D-1、強磁性/Pt積層膜の静磁波吸収特性評価D-2、静磁波屈折を利用した静磁波吸収器の形成現在はA、およびBの一部磁気特性評価が完了している。昨年同様本研究における障壁は主に試料作製および、試料の加工および評価の3つである。試料作製においては成膜装置の立ち上げ試料作製、磁気特性の評価を完了している。試料加工にはリソグラフィや電子線描画など、北九州産業学術推進機構微細加工ナノプラットフォームにおける共同研究施設を利用する。同施設を利用することで、微細加工を実現することがであると考えられるが、研究をより効率的に進めるためには、手当たり次第に試料を加工作製するのではなく、どのような試料を作製し、評価すればより効率的に研究を推進できるかを検討する必要がある。そのため、試料の設計およびシミュレーションを今回行った。以上より本研究推進は差し当たって大きな障壁はなく、実現へ向けて十分達成可能であると考えている。本研究は反強磁性/強磁性材料界面に生じるバイアス磁界を利用し、静磁波の反射、屈折の制御を実現すること、静磁波反射器、および静磁波減衰器を実現することを目的とした。本研究では静磁波を伝搬させる媒体として強磁性金属材料であるNiFe合金を採用し、静磁波を反射、屈折させる材料として反強磁性材料であるIrMnを採用した。
α,α-ジ置換アミノ酸より構成されるホモペプチドの合成とその配座解析

α位のエチル化されたアセト酢酸エステルからケトンをキラル補助剤であるシクロヘキサン-1,2-ジオールによりアセタール保護した後、塩基としてLDAを用いてアルキルハライドで不斉アルキル化を行うことにより>93%のジアステレオ選択性でアルキル化体を得ることができた。アルキル化体は、エノールエーテルの除去によりβケトエステル体とし、シュミット転位反応によりジ置換アミノ酸へ変換することに成功した。この手法により、特に高光学純度でαエチルロイシンを合成することに成功した。αエチルロイシンの絶対配置については、ブチルエチルグリシン((S)-Beg)とのジペプチドを合成しX線結晶解析により行った。αエチルロイシンを含有するヘテロペプチドとしてジメチルグリシン(Aib)および、ジエチルグリシン(Deg)中に導入したペンタペプチドを合成することに成功した。結晶状態のコンフォメーションをX線結晶解析により行ったところ、AibおよびDeg中にαエチルロイシンを含有するペンタペプチドのどちらも310-ヘリカル構造を取っていることが判明した。また、結晶中には、ジアステレオマーの関係にある右回り、左回りのへリックスの両方が存在することが分かった。溶液状態のコンフォメーションに関しては、IR、CD、HNMRスペクトルの解析により行った結果、Aib中にαエチルロイシンを含有するペンタペプチドは310-へリックス、Deg中にαエチルロイシンを含有するペンタペプチドは、プラナーな構造を取ることが示唆された。以上、α、α-ジ置換アミノ酸の簡便な不斉合成法を開発し、その手法を用いてジ置換アミノ酸含有ペプチドのコンフォメーションを解析することに成功した。メチル化およびエチル化されたアセト酢酸エステルからケトンをキラル補助剤であるシクロヘキサン-1,2-ジオールによりアセタール保護した。得られたアセタール体を、塩基としてLDAを用いて各種アルキルハライドで不斉アルキル化を検討した。不斉アルキル化は、全ての反応が>93%のジアステレオ選択性で進行し、不斉4級炭素を有するエノールエーテル体を30-77%の化学収率で得ることに成功した。その後、エノールエーテルの除去によりβケトエステル体とし、ジ置換アミノ酸への変換をベックマン転位を利用する方法とシュミット転位反応を利用する方法について調べた。ベックマン転位を利用するルートでは、βケトエステルのヒドロキシアミンとの反応、トシル化、転位によりジ置換アミノ酸を不斉合成できたが、化学収率が20%と低く実用的でないことが明らかとなった。シュミット転位を利用するルートでは、ソディウムアジドとの反応により比較的効率良く(35-99%化学収率)ジ置換アミノ酸を不斉合成できることが分かった。残念ながら絶対配置は一部のジ置換アミノ酸についてしか決定できなかった。また、N末のアセチル基およびC末のエステルは、酸およびアルカリ処理により除去できることが判明した。次年度は、今年度に成功した合成ルートの収率を上げるように各反応条件の最適化と、得られたジ置換アミノ酸よりホモペプチドを合成して、溶液状態および結晶状態でのコンフォメーションに関して研究をする計画である。
ニホンザルのポピュレーション抑制期に現れる性成熟の遅延の生態学的研究

ニホンザル幸島・主群は餌付けにより高密度を支えられている。1972年秋から1977年6月まで給餌を極端に制限したところ、ポピュレーションの減少が生じた。1977年7月から、夏の1ヶ月半大豆を給餌するとポピュレーションは安定した。こうした状況下でのオスの性成熟をテーマとした。結果は2つに分かれる。第1は「オスの成長と群れからの離脱」第2は「移籍ワカモノオスの加入による小群のオスグループ化」である。給餌制限のない1972年の体重の年齢に対する関係、横断的成長曲線と比べ、以後の個体の成長は非常に遅れ、体重増加は15歳頃まで続く。その後、体重が10kg辺りで安定するグループと、8kg辺りで安定するグループができた。餌条件の厳しかった時期には、低年齢から成長の個体差が大きかった。餌条件を夏だけ改善後、性成熟する8歳ぐらいから個体差が目立つ。主群への出席を調べると、オスは成長し主群を離れ、小群・マキグループにゆるやかに結びついたり、オスグループに加わる。15歳を越える頃に主群に帰ってきて繁殖に参加する。体重が低いグループは7、8歳に主群を離れ、主群に帰ってくる時期は遅れた。オスの群れ離脱年齢は幅広いが、6-8歳にピークがある。餌付け群では5、6歳に群れから離脱するといわれているのと比べると遅い。体重のピークは5kgである。離脱するときの年齢と体重の関係を見ると、遅く離脱する個体は体重も重く、遅れるのは社会的要因だろう。小群は、メスが少なく、離脱してきた若オスが多いことから、オスグループ的性格をもった。まとまりがルースで、音声コミュニケーションが少なく、他では見られないメスの頻繁な木ユスリが見られた。小群では、行動域が狭く少数の採食樹を繰り返し利用する。同じ樹を日に何度も訪れる。若オスが、バラバラに採食樹を訪問するのに似ている。こうした採食樹では、オトナオスはメスを許容する。年上のワカモノオスは、メスを避けて単独で、先に採食樹を訪問する。しかし、メスと出会うと、メスを追い払い、メスに騒がれて逃げ出す。主群を出たばかりのワカモノオスはメスが採食していると、遠慮して、その採食樹には上らず、後から利用する。交尾期直前になると、限られた採食樹で待ち伏せする外来オス、アドレッセント、サブアダルトオスをメスはおそれ、採食が影響された。今年度は、幸島で調査を行った。幸島では、個体の成長を知るために、群の全個体の体重を測定している。年齢と体重を指標にして思春期個体の行動を調べた。思春期オスは顔と体つきが変化するので、毎年個体識別をする必要がある。

まず、初めの1ヶ月は、個体識別に努めた。ついで、秋の調査を行った。幸島には、主群の他に小さい分裂群がある。この小群には3頭のオトナメスがいるが、群としてのまとまりは非常に薄かった。思春期オスが、主群を離れる時期に、この小群に近づいた。この小群の周りに現れる思春期オスの確認を行った。小群のホームレーンジは、主群の一番利用しない地域に小さく設定されていたが、主群の方は、小群の行動域も利用した。小群は、主群が来ると、主群を静かにさて隠れた。主群と小群での採食内容の相違を調べた。今年度は、秋の果実の実りは非常に悪かった。ただ、アラカシの実、つまりドングリだけは多かった。主群、小群共にアラカシを食べたが、小群の行動域には、アラカシは3採食パッチしかなく、主群の行動域とくらべて、極めて採食条件が悪かった。しかし、小群の行動域には、二次林の傾向が強く、主群のものよりカラスザンショウが多く、思春期オスは、これをよく採食していた。こうした採食条件の相違が小群の周りに出てくる思春期オスの数に影響しているのか、次年度と比べてみる必要がある。その他島の中の思春期オスの分布状態も調べたが、まだ十分なデータにはなっていない。今年度は、思春期オスのデータを得るのに、まだ手探り状態であったが、来年度はもう少し、多くの個体のデータをとれるよう工夫する必要がある。99年の夏、調査地である宮崎県の幸島ではほぼ毎日雨が降り、山での採食行動の調査はできなかった。砂浜に出でくる主群のメスのグルーミング関係などの社会交渉を調べ、思春期メスがオトナメス達の間に地位を確立しようとする行動の記録を行った。年齢および体重から見た性成熟と関連させながら、これらの行動の発現順序を明らかにしようとした。秋の調査では、小さな分裂群とその周りに出てくる思春期オスの行動域を明らかにし、その採食行動も調べた。この小さな群れは、島の北端で主群を避けながら小さなホーム・レーンジを持っていた。秋の主要食物である果実の結実は、2-3週間で次々と樹種が変わったが、小群の狭い行動域の中では、実際に結実する樹木の本数は多くなかった。小群の個体は、それぞれの樹種の結実期には限られた数の採食樹を繰り返し利用した。個体がかなり、バラバラに採食樹を訪問した。他の個体がいると、それが空くまでまったり、逆に一緒に上がったりした。採食樹の近くにオトナオスがいないときには、少し大きい若者オスはメスと競合して採食樹を利用し、オトナのオスを含むメス達が来ると、行動域の周辺の採食樹に移動した。また、彼らは、行動域の周辺の採食樹に、他の個体よりかなり早く移動し利用した。少し小さいワカモノ(あるいはコドモ)オスは、メス達と一緒に行動し、メス達に遠慮し、隙を見ながら採食樹を利用した。秋も終わりに近づき、交尾期が近づくと、ヒトリザルのオス達が近づき、ワカモノ・オスも含めてオス達はメスを攻撃するようになった。ワカモノ・オスを含め、オス達は限られた本数の採食樹の周りに少し離れて身を隠し、メスが採食に近づくと、攻撃した。メスは成熟オスと同じ採食樹にのぼったときには、落ち着いて採食した。思春期を迎えたオスは、出自群を出て別の群れに入ったり、ヒトリザルになったりする。幸島の主群を出た思春期個体は、島の中に棲む小群、マキグループに加わって行動する。昨年度は、このマキグループの採食行動を調べた。昨年よく利用された採食樹が、今年度も同じようによく結実し利用されたかどうかを調べた。
乳幼児期のオノマトペ発話に関する異言語間比較

本研究は乳幼児期の言語獲得過程において、オノマトペが音声言語の獲得に果たす役割を、オノマトペ使用を異言語間で実験的に観察し、解析・比較する中で、その認知と言語の関連を明らかにすることを目的とするものである。日本とスウェーデンの異言語下において得られた、乳幼児の音声と行動及び親の入力言語と行動の相互関係を、音声の音響分析と行動のマイクロ分析を行い比較検討する中で、1)母親等養育者の対乳幼児発話に見られる「オノマトペ」が、言語獲得にどのような役割をはたすのか、また、2)乳幼児の音声行動におけるオノマトペの出現の機序と、その出現をうながす音声・行動刺激はどのようなものであるかを明らかにしようとした。現時点で得られている結果は次の通りである。1)発話音声の音響的解析と音声に伴う行動のマイクロ分析から、日本語話者においては親の指示語なしに児自らが発話する音声には、既成のオノマトペを含まない刷新された表現の出現が示唆された。2)この傾向には個人差はあるものの、対象児の年齢によって出現傾向が異なることも明らかになった。3)日本語話者に比べ、スウェーデン語話者では対乳幼児発話における「オノマトペ」発話が少ないことも示唆された。ただし、この結果をさらに明確なものにするためには、現在、分析を進めているスウェーデン語発話についての、音声・行勤に関するさらなる微細分析が必要となってきている。そこで、海外共同研究者との連絡を密にし、微細な相違が発生しないようさらに慎重に解析を継続している。本研究は乳幼児期の言語獲得過程において、オノマトペが音声言語の獲得にはたす役割を、オノマトペ使用を異言語間で実験的に観察し、解析・比較する中でオノマトペと認知・言語の関連を明らかにすることを目的とするものである。平成14年度は、作業仮説1)「養育者は対乳幼児発話において、子どもの加齢に対応したオノマトペの使用を行う」についてあきらかにするため、養育者(母親・父親)と幼児(2歳5歳)の相互交渉場面を設定し、スウェーデンの実験室において「絵」と「絵本」を統制刺激とした観察を行い、音声の録音とジェスチャー、指差しなどの行動を録画した。また、養育者の発話行動の解析項月、それに対する児の反応の解析項目の選択作業が終了し、現在、スウェーデン人養育者のオノマトペ発話音声の音響的解析と音声に伴う行動のマイクロ分析を行っている。現時点では、幼児への指示対象についての発話と行動は、日本語での母子間音声コミュニケーシヨンとはやや異った傾向が観察され、「オノマトペ」表現が少ないことが発話の特徴としてみられる結果が得られている。また、スウェーデン幼児の音響的解析と行動反応のマイクロ的な解析も行いつつあり、これまでの研究で蓄積してきた日本のデータの音声に伴う行動のマイクロ分析と、言語間での差異を詳細に検討する予定である。平成15年度は、作業仮説2)「乳幼児の音声行動に出現するオノマトペは養育者のオノマトペ使用に対応する」について明らかにするため、スウェーデンにおいて養育者(母親・父親)と乳幼児(1歳5歳)の日常生活場面での録音・録画データ採取を行う予定である。コミュニケーション場面についての両国での理解を徹底するため、採録を依頼する養育者、ならびに海外共同研究者との連絡を一層密にし、微細な相違が発生しないようにする必要があると考えている。またさらに、オノマトペを多用する言語として韓国語があげられるが、韓国人養育者での採録が可能であれば、異言語間の検討に加えるかについて検討を行っている。
トライボロジー特性向上のための表面テクスチャの創製技術の開発

本研究では,材料表面に微細な凹凸(テクスチャ)を付与することによってエネルギーロスとなる摩擦を制御し,長寿命を達成する表面創製技術の確立を目指した.テクスチャはレーザー加工やものづくりで広く用いられる工作機械(放電加工,研削加工,フライス加工等)を用いて製作した.実験の結果,一般的な工作機械で製作された表面でも突起や谷形状の制御によって低コストで低摩擦表面を得ることが可能であり,金型産業への応用が可能であることを示した.本研究では,材料表面に微細な凹凸(テクスチャ)を付与することによってエネルギーロスとなる摩擦を制御し,長寿命を達成する表面創製技術の確立を目指した.テクスチャはレーザー加工やものづくりで広く用いられる工作機械(放電加工,研削加工,フライス加工等)を用いて製作した.実験の結果,一般的な工作機械で製作された表面でも突起や谷形状の制御によって低コストで低摩擦表面を得ることが可能であり,金型産業への応用が可能であることを示した.低摩擦・低摩耗のトライボ表面を,生産性の低下をもたらす手法として,一般的に用いられる放電加工・研削加工などの汎用的な加工を応用したテクスチャリング手法の確立のため,種々のテクスチャ表面を準備し,摩擦摩耗試験を行うとともに,テクスチャリングの評価手法の研究を行った.具体的には,テクスチャを施す試験片としてSUS303を用い,放電加工及びバフ研磨によって種々の粗さ振幅及び凹凸分布を有する試験片を作成した.相手材としては,アルミナ及びSUS304試験片を用いた.その結果,表面凹凸を極力排した鏡面試験片よりも,放電加工の微細凹凸を有する試験片の方が低摩擦・低摩耗となることを見出した.さらに,研磨によって粗さ突起の先端のみを除去することによって,さらなる低摩擦が得られることがわかった.また,すべり速度,潤滑剤の影響を検討し,すべり速度にほとんど依存しないことから,境界潤滑領域での潤滑メカニズムが低摩擦発現機構となっていることがわかった.2種類の低粘度油及び純水の比較により,純水よりも油の方がテクスチャがより有効に働く一方,油の粘度はほとんど影響を及ぼさないことがわかった.そのようなトライボ表面を評価するため,3次元的な表面形状測定を行い,突起密度,突起先端曲率半径,突起高さ,溝部体積のようなパラメータを評価するプログラムを作成し,相関関係を検討している.低摩擦・低摩耗のトライボ表面をテクスチャリング技術によって創製する技術を権立し,現在の日本のものづくりの基盤となっている金型の長寿命・高精度化を目指して研究を行っている.具体的には,テクスチャリングの方法としてファイバーレーザーと呼ばれる信頼性に優れるレーザーを用いたテクスチャリング装置を新たに開発し,規則的なディンプル形状を作成する技術を確立した.また,一より汎用的・低コストでの加工として,放電加工と研磨を組み合わせた加工法や,ショットピーニング加工なども検討した.テクスチャリングを施す材料としては,金型材として用いられるSKD11や被加工材を想定したSUS303を用いた.ボールオンディスクの往復動摩擦摩耗試験の結果として,放電加工と適度な研磨を組み合わせたテクスチャ面において,鏡面と比較して約75%の摩擦低減効果が得られた.なお,レーザーを用いた場合では,テクスチャ構造の耐久性に問題があり,あまり良好な結果は得られなかった,実金型への応用実験においても,レーザーテクスチャによる掘り起こし効果のため,むしろ摩擦抵抗が増加するという結果が得られた.一方で,ショットピーニング加工を実金型に応用すると,トライボロジー特性の改善が見られることがわかった.すなわち,規則的な凹凸を付与するよりも,ランダムな凹凸を付与した方が良好な結果が得られた.そのようなトライボ表面を評価するため3次元的な表面形状測定を行い,アボットの負荷曲線などの評価を行った.その結果,油溜まり部の体積を増やし,突起部分を減らすことが有効であることを明かにした.低摩擦・低摩耗のトライボ表面テクスチャリングによる創製技術の確立と,現在の日本のものづくりの基盤となっている金型の長寿命・高精度化を目指して研究を行った.テクスチャリングの方法として,これまでの研究で多く用いられてきたレーザーを用いたディンプル及び溝形状加工(Laser Surface Texturing : LST)に加え,生産性に優れるショットピーニング,放電加工,エンドミル仕上げ面なども試行した.テクスチャリングを施す材料としては,金型産業で多く用いられる工具鋼SKD11を用いた.摩擦摩耗試験装置としてはピンオンディスク型を用い,接触時の剛性評価には油圧式プレス装置を用いた.実験の結果として,平滑な表面では水潤滑環境下での摩擦係数が0.5以上の値であったが,上記のテクスチャリングを施すことで0.3程度まで低減された.また,低粘度ほどテクスチャリングの効果が大きいことがわかり,産業界で必要とされている水潤滑や低粘度油の使用において大きな摩擦損失低減効果が得られる見通しを得た.テクスチャリングとトライボロジー特性を関係づけるパラメータとして,三次元粗さ曲線に対するアボットの負荷曲線から算出される表面性状の実体体積Vmp及び表面性状の谷部空隙体積Vvvを用い,油潤滑時における油膜破断及び水潤滑時における.流体保持能力,接触面剛性などとの相関を見出した.さらに,粗さを有する表面の弾性接触解析コードを作成し,最適テクスチャリング探索の手法としての可能性を検討した.