hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
宇宙ステ-ションにおける閉鎖系ガス循環システムの開発

21世紀において100人規模の長期滞在を前提とした宇宙ステ-ションの建設実現に向け,ステ-ション内の閉鎖系ガス再生システムの検討を行い,システム構成および有害ガス除去工程について以下の基礎的知見を得た.ガス循環システムにおける要素技術の選定に関しては,システムを構成する(1)CO_2の除去・濃縮,(2)CO_2還元,(3)O_2再生および(4)有害ガスの酸化処理を中心としたキャビン内の環境制を御の4工程について,閉鎖系での物質収支の面から検討を行った.その結果,(1)ー(3)の工程には複数の要素技術が存在するが,(2)の工程における水素消費量,蓄積炭素の処理法が(1)および(3)の要素技術を選定する際の指針となることを明らかにした.また,(4)の工程では有害ガスの完全酸化を行うことにより生成物であるCO_2,H_2Oを(1)ー(3)の工程における循環システムに組み込むことが有効であることを示した.有害ガス除去サブシステムに関しては,系統的な有害ガス処理法の開発を目的として酸化活性試験を行った.原料ガスはNASAレポ-トに示されている有害ガスの中から37種類を選定した.自調製したPd/Al_2O_3触媒を用い,デ-タ処理用のマイコンを接続したパルス反応装置において空気をキャリヤ-ガスとして,単一ガスの最大許容濃度範囲内における酸化活性試験を行った.その結果,以下の点を明らかにした.(1)酸化温度673Kでほぼべての原料ガスの転化率が90%以上に達し,生成物はCO_2とH_2Oである.(2)転化出の反応温度依存性に着目すると,3つのグル-プに分類できる.(3)酸化活性を評価する因子として側鎖の官能基の影響が重要である.これらより,酸化経路に基づき化合物を整理すると,系統的有害ガス処理法の研究対象となる原料ガスの数が低減され触媒の開発目標が明確になるとの結論を得た.21世紀において100人規模の長期滞在を前提とした宇宙ステ-ションの建設実現に向け,ステ-ション内の閉鎖系ガス再生システムの検討を行い,システム構成および有害ガス除去工程について以下の基礎的知見を得た.ガス循環システムにおける要素技術の選定に関しては,システムを構成する(1)CO_2の除去・濃縮,(2)CO_2還元,(3)O_2再生および(4)有害ガスの酸化処理を中心としたキャビン内の環境制を御の4工程について,閉鎖系での物質収支の面から検討を行った.その結果,(1)ー(3)の工程には複数の要素技術が存在するが,(2)の工程における水素消費量,蓄積炭素の処理法が(1)および(3)の要素技術を選定する際の指針となることを明らかにした.また,(4)の工程では有害ガスの完全酸化を行うことにより生成物であるCO_2,H_2Oを(1)ー(3)の工程における循環システムに組み込むことが有効であることを示した.有害ガス除去サブシステムに関しては,系統的な有害ガス処理法の開発を目的として酸化活性試験を行った.原料ガスはNASAレポ-トに示されている有害ガスの中から37種類を選定した.自調製したPd/Al_2O_3触媒を用い,デ-タ処理用のマイコンを接続したパルス反応装置において空気をキャリヤ-ガスとして,単一ガスの最大許容濃度範囲内における酸化活性試験を行った.その結果,以下の点を明らかにした.(1)酸化温度673Kでほぼべての原料ガスの転化率が90%以上に達し,生成物はCO_2とH_2Oである.(2)転化出の反応温度依存性に着目すると,3つのグル-プに分類できる.(3)酸化活性を評価する因子として側鎖の官能基の影響が重要である.これらより,酸化経路に基づき化合物を整理すると,系統的有害ガス処理法の研究対象となる原料ガスの数が低減され触媒の開発目標が明確になるとの結論を得た.宇宙ステ-ションにおける閉鎖系ガス循環再生システムのCO_2除去工程および有害ガス除去工程について以下の基礎的知見を得た。○CO_2変成反応における炭素繊維の生成過程に関する基礎的研究Sabatier法によるCO_2水素化後のCH_4→C+2H_2の反応に対し、生成炭素の回収法の改善を目的として炭素固定化法の開発を行った。有機金属であるフェロセンを試料として、気相反応法でFe微粒子を石英ガラス基盤上に形成させ、その後、酸化還元処理を行い触媒基板とした。Fe微粒子の重量は基板面積に比例する条件下に設定した。さらに、触媒基板を熱天秤内に設置し、CH_4分解反応を行った。その結果、以下の点を明らかにした。(1)反応温度1103K以上で炭素の硬質化が顕著である。(2)触媒粒径は還元温度により制御が可能であり、粒径が小さいほど炭素生成速度が増加する。○有害ガスの酸化速度に関する基礎測定有害ガス除去サブシステムにおける簡便かつ迅速な酸化活性測定法、酸化活性に基づく系統的な有害ガス処理法の開発を目的として酸化活性試験を行った。原料ガスは、NASAレポ-トに示されている有害ガスの中から30種類を選定した。自調製したPb担持触媒を用い、airをキャリヤ-ガスとして単一ガスの最大許容濃度範囲内における酸化活性試験を、デ-タ処理用のマイコンを接続したパルス反応装置で行った。

(3)酸化温度673Kで転化率が90%以上に達する原料ガスについて、673K以上では完全酸化が進行し、生成物はCO_2とH_2Oである。(4)転化率の反応温度依存性に着目すると、3つのグル-プに分類できる。(5)酸化活性を評価する因子として側鎖の官能基の影響が重要である。(6)酸化経路に基づき化合物を整理すると、系統的有害ガス処理法の研究対象となる原料ガスの数が低減され開発目標が明確となる。無重力下,閉鎖系という特殊な環境下にある宇宙ステ-ション内の長期滞在を前提として,生命維持に密接な関わりを有するガス再生システムの開発を行った.本年度は,ガス循環システムにおける要素技術の選定法および有害ガス除去サブシステムにおける系統的な有害ガス処理法に対して検討を加えた.ガス循環システムにおける要素技術の選定に関しては,システムを構成する(1)CO_2の除去・濃縮,(2)CO_2還元,(3)O_2再生および(4)有害ガスの酸化処理を中心としたキャビン内の環境制御の4工程について,閉鎖系での物質収支の面から検討を行った.その結果,(1)ー(3)の工程には複数の要素技術が存在するが,(2)の工程における水素消費量,蓄積炭素の処理法が(1)および(3)の要素技術を選定する際の指針となることを明らかにした.また,(4)の工程では有害ガスの完全酸化を行うことにより生成物であるCO_2,H_2Oを(1)ー(3)の工程における循環システムに組み込むことが有効であることを示した.有害ガス除去サブシステムに関しては,37種類の有機化合物を対象としてPd触媒による酸化試験を行った.触媒活性は多種の原料ガスの転化率を迅速に測定可能なパルス法を用いた.その結果,原料ガスは転化率と反応温度の関係に基づくと(1)反応温度の増加に伴い転化率が徐々に増すもの[S型],(2)470K付近の比較的低温域での反応温度の増加に対し転化率が徐々に増すもの[L型],(3)530ー570Kで転化率が激しく増加するもの[H型]の三つのグル-プに分類されることを明らかにした.また,酸化経路に基づき化合物を整理し,不飽和度が高く極性の大きい官能基を持つアルコ-ルの完全酸化条件の確立が重要であること,673K以上の反応温度ではすべての原料ガスは完全酸化し,生成物はCO_2とH_2Oであることを確認した.
中学校美術科における教授スキル習得システムの開発研究

(1)発問・発問構成の事例収集美術科授業で使用されている発問・発問構成スキルを収集した。単元導入において使用されるスキルを対象に美術科各領域について10例程度を収集した。(2)収集した事例より美術科における特殊スキルと考えられろ「造形モデルの提示と言語化」にかんするスキルを抽出した。当初予想していたよりも、コノスキルを使用した事例は少なく、部分的な使用にとどまる場合が多かった。しかし、このスキルの使用を分類基準として、造形モデル提示教授タイプ、言語による提示タイプ、造形モデル提示と言語化タイプの3タイプを分類することができた。(3)モデル開発の有効性の検討「造形モデル提示と言語化」スキルにかんするVTR記録をもとにモデルVTRを作成し、教員志望者を対象としたマイクロティーチングを行い有効性を検討した。その結果、対象とした学生が持つ美術に対する基本的な構えにより、その有効性は異なるとの知見を得た。つまり、美術教授自体が芸術的営為であるとして教授をスキルに還元する事は困難であるとするグループと、学校教育における美術は教授スキルを利用できる部分があるとするグループでは有効性が異なり、さらに、造形モデルの提示が制作における内的な自発性を妨げると考えるグループ、また言語化が対象の形態の記述以上の高度なレベルとなり、言語的表現に至った場合にのみこのスキルが有効であると考えるグループではその有効性に違いが生じた。(4)システム開発CAI型ソフトウェアー開発を行った。評価表、関連教材を含めた美術科教授スキル習得マイクロティーチングシステムを開発した。しかし、その有効性は使用例が少なく、また教育自習との比較を行っていないため結果を得ていない。
ＧＰＳシンチレーション観測による極域電離圏イレギュラリティの研究

GNSS受信機3台をノルウェー・トロムソのEISCATレーダーサイトに設置し、GNSS衛星が送信する2周波の電波の位相と信号強度を記録するシステムを構築した。これにより、電離圏擾乱によって生じる電波の変動(シンチレーション)を観測し、光学観測で捉えられたオーロラとの比較を行った。また、欧州における800点以上のGNSS受信機から得られたデータを用いて、全電子数を算出し、伝搬性をもつ電離圏擾乱の統計的性質を明らかにした。人工衛星から送信された電波が、電離圏中に生じたプラズマ密度の不均一構造を通過すると、地上で受信された信号強度が変動する。この現象は、シンチレーションと呼ばれている。我々は、このシンチレーション現象を観測するため、JAVAD社製GNSS受信機G3-Tを3台購入し、GPS衛星が送信する2周波の電波の位相と信号強度を50Hzで記録するための観測制御プログラムを作成した。3台の受信機のうちの1台を平成24年1月に、ノルウェーのEISCATトロムソ・レーダーサイトに設置し、連続観測を開始した。また、欧州における800点以上のGPS受信機から得られたデータを用いて、全電子数(Total Electron Content; TEC)を算出し、中規模伝搬性電離圏擾(Medium-Scale Traveling Ionospheric Disturbance; MSTID)の統計的性質を調べた。その結果、欧州においては冬季の日中及び夜間にMSTIDが頻繁に観測されることが分かった。また、日中のMSTIDは、南方向に伝搬するものが多いことが明らかになった。このことは、従来から考えられてきたように、日中のMSTIDが大気重力波に起因するものであることを支持している。一方、夜間においては、南西方向に伝搬するMSTIDの発生頻度が高いことも明らかになった。この夜間のMSTIDの生成には電場が重要な役割を果たしていると考えられる結果が得られた。GPSをはじめとするGNSS衛星が発する電波を地上で受信している時、受信信号の強度や位相が変動することがある。この現象は、シンチレーションとよばれており、衛星から送信された電波が電離圏中に生じたプラズマ密度の不均一構造を通過する時に発生する。従って、シンチレーションを観測することにより、電離圏プラズマの粗密構造の有無をモニターすることができる。我々は、このシンチレーション現象を観測するため、JAVAD社製GNSS受信機G3-Tを3台購入し、そのうちの1台を平成24年1月に、残りの2台を9月にノルウェーのEISCATトロムソ・レーダーサイトに設置し、3台での連続観測を開始した。現在も順調に観測を継続している。3台の受信機のアンテナ間の距離はそれぞれ172m、218m、242mであり、受信信号強度及び位相の受信機間の差から、シンチレーションの原因となる電離圏擾乱のドリフト速度を計算することができる。2012年9月13日に得られたデータからS4及びTECの標準偏差を導出し、その結果から以下の観測結果が得られた。1)00:00-00:30UTと01:30-02:30UTにS4指数の増大が観測されたが、00:30-01:30UTにTECの変動が見られるが、S4指数の増大は見られなかった。2)TECが大きく変動した00:18UTは光学観測からオーロラが全天に現れた時刻と一致する。また、低軌道衛星が送信する150及び400MHzのビーコン電波を受信し、全電子数及び信号強度を取得する装置をGNSS受信機と同様、EISCATトロムソ・レーダーサイトに設置し、シンチレーション発生時の受信電波のスペクトルを取得することに成功した。このデータを解析することにより、極域におけるシンチレーション発生させる電離圏擾乱の空間構造に関する知見が得られると期待される。本研究では、人工衛星から送信された電波を地上で受信することにより、伝搬経路中にある電離圏プラズマ密度の変動を観測し、高緯度における電離圏擾乱に関する研究を行った。人工衛星が送信する電波を地上で受信する場合、電波の伝搬経路にある電離圏にプラズマ密度の粗密構造が存在するとき、受信信号の強度や位相が変動することがある。この現象は、シンチレーションとよばれ、GPSをはじめとする衛星測位(GNSS)や衛星放送・通信に障害を起こす。本研究では、JAVAD社製GNSS受信機G3-T3台をノルウェー・トロムソのEISCATレーダーサイトに設置し、GNSS衛星が送信する2周波の電波の位相と信号強度を50Hzで記録するシステムを構築した。

他観測データとの比較により、シンチレーションから求めたドリフト速度は、背景にある電離圏プラズマの速度に等しいことが明らかになった。また、欧州における800点以上のGPS受信機から得られたデータを用いて、全電子数(Total Electron Content; TEC)を算出し、中規模伝搬性電離圏擾(Medium-Scale Traveling Ionospheric Disturbance; MSTID)の統計的性質を調べた。その結果、欧州においては、日中及び夜間とも冬季に頻繁にMSTIDが発生することが明らかになった。26年度が最終年度であるため、記入しない。超高層大気26年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画では、平成23年10月までに電離圏シンチレーションを観測するための3台のGPS受信機をノルウェー・トロムソに設置する予定であった。しかし、設置場所の整備に時間がかかったため、平成24年1月に1台だけ設置することになった。1月は積雪があるため、残りの2台は雪が解けてから設置することにし、平成24年9月に設置した。設置後は、順調に観測を継続をしており、課題遂行に問題はない。3台のGNSS受信機をEISCATトロムソ・レーダーサイトに設置し、順調に連続観測を継続している。太陽活動度の上昇に伴い、地磁気活動も活発になり、多くのシンチレーション・イベントの観測に成功している。また、オーロラの全天画像を取得するカメラも順調に稼働しており、多くの同時観測データが得られている。ただ、これら多くの観測事例の解析に時間を要しているのが現状である。以下の具体的な研究テーマに関して研究を推進する。1)JAVAD受信機で得られたデータと既存のGSV受信機で得られたシンチレーション・データの比較を行う。2)脈動オーロラの光学観測データとTEC変動(50Hz)との比較。3)3台の受信機で得られたデータを用いて、電離圏擾乱のドリフト速度を導出する。ノルウェーのトロムソEISCATレーダー・サイトに設置した、GNSS受信機及び低軌道衛星から送信されるビーコン電波を受信する装置の観測を継続する。シンチレーションとEISCATやSuperDARN観測データ及び欧州のGPS観測網から得られる全電子数データとの比較を行い、以下の研究項目を実施する。1.ルビジウム発信器を用いた高精度の基準信号を受信機に入力し、電離圏擾乱による位相シンチレーションの観測を行う。3台の受信機で観測された位相変動の時間差から電離圏イレギュラリティの伝搬速度を求める。2.シンチレーション発生場所とオーロラ・カメラによって観測されたオーロラ画像とを比較することにより、オーロラのどのような構造によってシンチレーションが発生しているのかを明らかにする。また、SuperDARNのCUTLASSレーダーによる電離圏イレギュラリティ(FAI)観測データとシンチレーションとの比較を行う。シンチレーションを引き起こす数100m数kmスケールのイレギュラリティは、FAI生成に必要なプラズマ密度の勾配を与えることができると考えられる。両者の間に強い相関が見つかれば、FAI生成には数100m数kmスケールの電子密度勾配が重要な役割を果たしている証拠となる。
咬合の変化が自律神経反応に及ぼす影響

咬合異常はそれ自体が生体にとって持続的なストレス源と考えられるが,それが明確に証明されているわけではない.そこでストレス反応と密接に関連のある内臓機能を調節する自律神経系の反応と咬合または下顎位との関係を明確にするが本研究である.大阪歯科大学学生および医局員で研究に同意を得られた者,男子5名,女子2名について,生体情報モニター,非接触型レーザー組織血流計および発汗計にて連続血圧,指尖酸素飽和濃度,心拍数,体温,末梢血流,指尖部発汗量を測定した.生体情報モニターなどからの出力はデータレコーダに記録した.また同時に採血を行い,血中カテコールアミンを測定した.被検者を静寂な診療室内のデンタルチェアーに直立座位にし,咬合の変化は遊離端欠損を想定して,全歯列スタビリゼーション型のスプリントの片側第2小臼歯以降を削除したもの,両側第2小臼歯以降を削除したもの,および全歯列型を装着させた.スプリント装着なし,いずれかのスプリントの装着(無作為に決めた)におけるデータを採取した.被験食品は,ノンカロリーの無糖のチュウインガムとした.安静時とタッピング運動時,安静時とチュウインガム咀嚼時をそれぞれ日を変えて記録した.各データの測定は安静時,被験運動時,5分後,15分後,30分後とした.得られたデータはSignal-Basicコンピュータシステムに取り込み分析し,統計的な性質(相関.因子)を調べた.その結果スプリント装着直後に心拍数が増加する傾向にあった(p=0.053).血圧には有意な変動は認められなかった.両側または片側のスプリントを装着すると5分後に血中カテコールアミンが上昇する傾向にあった(p=0.1).R-R間隔のCVなどに変化が認められたが,個人差に関する因子が最も大きく,咬合の変化に対して有意差は認められなかった.実験的に咬合を変化させると自律神経系に影響を及ぼすことがうかがえたが,統計的に証明するには到らなかった.咬合異常はそれ自体が生体にとって持続的なストレス源と考えられるが,それが明確に証明されているわけではない.そこでストレス反応と密接に関連のある内臓機能を調節する自律神経系の反応と咬合または下顎位との関係を明確にするが本研究である.大阪歯科大学学生および医局員で研究に同意を得られた者,男子5名,女子2名について,生体情報モニター,非接触型レーザー組織血流計および発汗計にて連続血圧,指尖酸素飽和濃度,心拍数,体温,末梢血流,指尖部発汗量を測定した.生体情報モニターなどからの出力はデータレコーダに記録した.また同時に採血を行い,血中カテコールアミンを測定した.被検者を静寂な診療室内のデンタルチェアーに直立座位にし,咬合の変化は遊離端欠損を想定して,全歯列スタビリゼーション型のスプリントの片側第2小臼歯以降を削除したもの,両側第2小臼歯以降を削除したもの,および全歯列型を装着させた.スプリント装着なし,いずれかのスプリントの装着(無作為に決めた)におけるデータを採取した.被験食品は,ノンカロリーの無糖のチュウインガムとした.安静時とタッピング運動時,安静時とチュウインガム咀嚼時をそれぞれ日を変えて記録した.各データの測定は安静時,被験運動時,5分後,15分後,30分後とした.得られたデータはSignal-Basicコンピュータシステムに取り込み分析し,統計的な性質(相関.因子)を調べた.その結果スプリント装着直後に心拍数が増加する傾向にあった(p=0.053).血圧には有意な変動は認められなかった.両側または片側のスプリントを装着すると5分後に血中カテコールアミンが上昇する傾向にあった(p=0.1).R-R間隔のCVなどに変化が認められたが,個人差に関する因子が最も大きく,咬合の変化に対して有意差は認められなかった.実験的に咬合を変化させると自律神経系に影響を及ぼすことがうかがえたが,統計的に証明するには到らなかった.咬合異常はそれ自体が生体にとって持続的なストレス源と考えられるが,それが明確に証明されているわけではない.そこでストレス反応と密接に関連のある内臓機能を調節する自律神経系の反応と咬合または下顎位との関係を明確にするが本研究である.大阪歯科大学学生および医局員で研究に同意を得られた者,5名について,生体情報モニターおよび非接触型レーザー組織血流計,発汗計にて連続血圧,指尖酸素飽和濃度,心拍数,体温,末梢血流,指尖部発汗量を測定した.生体情報モニターなどからの出力はデータレコーダに記録した.被検者を静寂な診療室内のデンタルチェアーに直立座位にし,咬合の変化は遊離端欠損を想定して,全歯列スタビリゼーション型のスプリントの片側第2小臼歯以降を削除したもの,両側第2小臼歯以降を削除したもの,および全歯列型を装着させた.スプリント装着なし,いずれかのスプリントの装着(無作為に決めた)におけるデータを採取した.被験食品は,ノンカロリーの無糖のチュウインガムとした.実験に対する不安などを排除するため,すべての被験者に対して準備期間として1ヶ月間で3回,実験中と同じプログラムで実験的咬合障害を負荷しないでデータの採取を行い,その間の変動を観察した.そのデータからコントロールの妥当性を調べた.

安静時とタッピング運動時,安静時とチュウインがム咀嚼時をそれぞれ日を変えて記録した.各データの測定は安静時,被験運動時,5分後,15分後,30分後とした.得られたデータはSignal-Basicコンピュータシステムに取り込み分析し,統計的な性質(相関.因子)を調べた.その結果スプリント装着により心拍数のCVなどに変化が認められたが,個人差に関する因子が最も大きかった.次年度は被験者を追加すること、血中カテコールアミンとの関連も追加して研究を進める.咬合異常はそれ自体が生体にとって持続的なストレス源と考えられるが,それが明確に証明されているわけではない.そこでストレス反応と密接に関連のある内臓機能を調節する自律神経系の反応と咬合または下顎位との関係を明確にするが本研究である.大阪歯科大学学生および医局員で研究に同意を得られた者,男子5名,女子5名について,生体情報モニターおよび非接触型レーザー組織血流計にて連続血圧,指尖酸素飽和濃度,心拍数,体温,末梢血流を測定した.生体情報モニターなどからの出力はデータレコーダに記録した.被検者を静寂な診療室内のデンタルチェアーに直立座位にし,咬合の変化は遊離端欠損を想定して,全歯列スタビリゼーション型のスプリントの片側第2小臼歯以降を削除したもの,両側第2小臼歯以降を削除したもの,および全歯列型を装着させた.スプリント装着なし,いずれかのスプリントの装着におけるデータを採取した.被験食品はノンカロリーの無糖のチュウインガムとした.安静時とタッピング運動時,安静時とチュウインガム咀嚼時をそれぞれ日を変えて記録した.各データの測定は安静時,被験運動時,5分後,15分後,30分後とした.得られたデータはSignal-Basicコンピュータシステムに取り込み分析し,統計的な性質(相関,因子)を調べた.その結果スプリント装着により心拍数のCVなどに変化が認められたが,個人差に関する因子が最も大きく,咬合の変化に対して有意差は認められなかった.しかし個々人で見るとそれぞれ異なった影響を受けている事が明らかとなった.そこには被検者の被験者の不安度,性格特性等が関連している事が伺えた.そこで被験者の心理テストSTAIにより,測定時点の不安の強さを示す状態不安と,性格特性としての不安になりやすさを示す特性不安の2尺度を測定し,もう一度データを採取しなおした.またランダム性に欠陥が認められれたため,実験の順序についても組みなおし,現在分析中である.
ミクロ領域に生じる衝撃誘起反応熱を利用するクラックフリーバルク体の衝撃粉末成形法

本研究では、粉末衝撃成形法に関して、クラックフリーのバルク体(塊状物)を得る方法について検討を行った。特にここでは、衝撃成形時にミクロ組織に及ぼす熱エネルギーの効果についても検討を行った。研究においては、まず爆薬の爆轟エネルギーを水中衝撃波に変換し、粉末を衝撃圧縮する新しい装置を提案し、圧力の作用状況の均一性や圧力の作用状況をコントロールする方法について、数値解析やマンガニンゲージを用いた圧力測定実験などに基づいて明らかにすることを行った。特にこの方法では、爆轟速度の安定した一種類の爆薬を利用し、水とサンプル間の距離を変化させることで作用圧力条件をコントロールする方法を提案して、極めて制御された衝撃波を試料に作用させることが可能になったことが特筆される。そしてさらにその装置を利用して、粉末衝撃成形によるAl-SiCp複合材料やMg-SiCp複合材料に関して大型バルク体成形の可能性について示したほか、元素混合粉末の反応合成によって、化合物を創製する方法についても可能性を明らかにした。特に後者は、衝撃波の作用による急峻な状態量の変化に基づいて、ナノオーダーの微細組織となって材料の高機能化が期待されることが明らかにされているが、特にここでは基板上に薄く配置した元素混合粉末に衝撃誘起反応を生じさせることで、高機能材料の被覆を可能にする新しい技術の可能性を新しく明らかにすることができた。本年度は、主に回収実験のための新しい装置の設計と、得られた材料組織・特性の解析について中心に研究を行った。ここではまず、Al-SiCp複合材料についてバルク化の可能性を検討したが、従来用いられてきた収束断面を有する水中衝撃波発生装置ではなく、収束断面とせず平行断面で圧力の収束効果を期待しない装置を考案して実験を行った。この装置を用いることで、水層の厚さを変化させることで圧力値をコントロールでき、均一な圧力発生状況が得られることが知られた。対象材料(主に変形する軟相)も軟らかいことから、成形の状況も良好でクラックのない均質な成形体が得られた。得られた成形体は力学特性も良好で、曲げ試験などによっても塑性変形を示すような良好な粒子間接合が得られることが知られた。ただしこの場合、粒子間の反応はミクロなレベル(光学顕微鏡レベル)では生じていなかった。さらに温度コントロールして衝撃圧縮する装置を試作し、いくつかの粉末混合体について回収実験を行ったが、実験回数が限られるため良好な実験条件を把握するには至らなかった。この点は今後の検討課題となった。回収された材料組織は、空隙の多い組織となり、急激な反応熱の発生とそれに伴う溶融が生じているものと思われた。今後は、この反応熱を如何にコントロールするかが重要なポイントになることが示唆された。この点は、熱(温度)履歴と衝撃圧力履歴の関係のコントロールが良好な成形状態を得る鍵となることを意味している。衝撃圧縮成形法に関しては、大型サンプルを回収することを狙った装置の開発を行った。試料サンプル径を増加させた場合でも、マンガニンゲージを用いた圧力計測実験を行った結果によると、到達最高圧力はあまり変化ないことが知られ、サンプルサイズの増加は比較的容易に達成可能であると推察された。実際に行った回収実験の結果は、試料容器の厚さが十分でない場合には試料容器が破壊する現象がみられた。また、この場合作用圧力はわずかに低下することが知られた。しかしながら、従来(30mm径)より大きい75mm直径(厚さ15mm程度)のAl-SiCp複合材料が回収され、空隙やクラックもなく良好な状態で試料を実際に回収することができた。使用爆薬量の制限がなければ、理論的には試料サイズは無限に増加させることができるので、大きな板の製造も可能であることが本年度の研究を通じて明らかになった。衝撃圧縮成形法の応用に関しては、衝撃合成に関連する新しい試みとして、金属基板上に反応性元素の混合粉末を薄く設置し、衝撃波の作用による反応誘起で高機能化合物による表面被覆層を衝撃合成する方法が提案され、回収実験が実施された。

本年度の実験では、準備した粉末の混合状態が粗かったために反応は部分的に生じたのみであったが、衝撃波負荷後に回収された被覆層は数百ミクロンの厚さで比較的均一に回収され、良好な状況で表面被覆されることが知られた。被覆層は容易にはく離を生じるようなことはなく、被覆層の接着強度は比較的高いものと思われた。昨年度までの研究から、75mm径程度までの大型サンプルの回収がある程度可能であることは回収実験の結果明らかになっていたが、圧力の作用条件などについては明確に示すにはいたっていなかった。そこで本年度はまずAUTODYN-2Dを用いた数値シミュレーションとマンガニンゲージによる圧力測定実験を実施して、大型化による圧力の作用状況変化について確認した。結果はシミュレーションと計測実験に関して良好な一致を示したほか、予想したとおり、装置の大型化によっても圧力の作用状況はあまり変化せず、さらに大面積化させても圧力の作用条件変化はほとんどないことが判明した。このことによって、爆薬の使用量に限界がなければ大型の板の製造も可能であることが理論的に示された。回収された各種の成形体については、曲げ試験や引張試験、硬度測定などに基づいて力学特性評価が行われた。本年度は、新しくMg-SiCp複合材料の衝撃粉末成形についての成果が得られ、高硬度かつ耐摩耗性を有する複合材料の回収が可能であることが示された。この成形体の充填密度は96%を超える高密度であり、高硬度を示すものの、引張試験では予想値を下回っており、熱処理などによる粒子間接合の改善が必要であろうと推察している。衝撃粉末成形によるMg複合材料の創製は、本研究で得られた従来にない新しい研究成果であり、今後とも研究を継続したいと考えている。昨年度新しく成果が得られた衝撃反応合成被覆法に関しても、さらに研究を進め、反応合成を起こすための条件や回収法、得られた材料の組織評価も本年度詳細に実施された。
樹立したヒト肺癌高転移株による高転移能の機序の解明

我々は、転移に関わる重要な因子を把握するためには、新たな因子を単離するとともに、転移関連因子を網羅的に解析することが必要と考えた。まず、ヒト肺癌の高転移株を樹立し、親株、高転移株の発現を全体的に比較することにより、重要な転移関連因子の単離を行うことを計画した。ヌードマウスへの人工的転移の系を用いてヒト肺癌細胞株の継代を行うことにより、親株に比し明らかな転移能の差を有する二つの高転移株が樹立した。親株とこれらの株の発現に差のある因子を同定するため、マイクロアレイとマクロアレイを用いた解析を行った。マイクロアレイ解析により、明らかに発現量に差を認めた未知の12個の遺伝子のうち、転移能と関係した発現変化を示した5個の遺伝子のクローンについて構造解析を行っている。マクロアレイでは、高感度で強固な結合が可能なフィルターを用い、既知の遺伝子の解析可能な実験系が確立された。親株と二つの高転移株について解析を行い、MMP-2、PAI-1、GEA、Fas ligandなどの発現変化を認め、これらの機能より、この転移能に関わる因子と考えられた。この結果は現在投稿中である.今後、これらの高転移株に発現変化を認めた因子の臨床利用の可能性を模索する予定である。また、我々は、遠隔転移を有する30例の原発巣と転移巣を比較することにより、転移関連因子の探索を行った。p16遺伝子のmethylation、hBUB1遺伝子、hMAD2遺伝子、Insulin growthfactor 2 receptor遺伝子について解析を行い、p16遺伝子のmethylationが転移巣で増加し転移能に関わる変化と考えられた。しかし、高転移株、親株間には、発現変化はなく、この高転移株の転移能の機序とは考えられなかった。我々は、転移に関わる重要な因子を把握するためには、新たな因子を単離するとともに、転移を全体的に捉える戦略を採ることが必要と考えた。そのような実験系作製のため、まず、ヒト肺癌の高転移株を樹立し、その後、この高転移株と親株とを全体的に比較することにより、転移に関わる因子を総合的に捉え、新たな未知の因子の単離を行うことを計画した。我々は、ヌードマウスへの人工的転移の系を用いてヒト肺癌細胞株の継代を行うことにより、親株に比し明らかな転移能の差を有する二つの高転移株が樹立した。親株とこれらの株の発現に差のある因子を同定するため、マイクロアレイとマクロアレイを用いた解析を行っている。マイクロアレイによる解析により、明らかに発現量に差を認めた12個の遺伝子が選択され、現在、ノーザンブロットやRT-PCRを用いた発現量の確認、遺伝子構造の解析、臨床材料における変異解析や発現解析を行っている。マクロアレイでは、強固な遺伝子の結合が可能な高感度フィルターを用いることにより、既知の遺伝子を中心として多数の遺伝子の発現解析が系として樹立されている。現在、親株と二つの高転移株について解析を行っている。今後、発現の確認、機能解析、臨床材料を用いた解析、マイクロアレイとマクロアレイの結果の再現性等を検討する予定である。

マイクロアレイ解析により、明らかに発現量に差を認めた未知の12個の遺伝子のうち、転移能と関係した発現変化を示した5個の遺伝子のクローンについて構造解析を行っている。マクロアレイでは、高感度で強固な結合が可能なフィルターを用い、既知の遺伝子の解析可能な実験系が確立された。親株と二つの高転移株について解析を行い、MMP-2、PAI-1、CEA、Fas ligandなどの発現変化を認め、これらの機能より、この転移能に関わる因子と考えられた。この結果は現在投稿中である.今後、これらの高転移株に発現変化を認めた因子の臨床利用の可能性を模索する予定である。また、我々は、遠隔転移を有する30例の原発巣と転移巣を比較することにより、転移関連因子の探索を行った。p16遺伝子のmethylation、hBUB1遺伝子、hMAD2遺伝子、Insulin growthfactor 2 receptor遺伝子について解析を行い、p16遺伝子のmethylationが転移巣で増加し転移能に関わる変化と考えられた。しかし、高転移株、親株間には、発現変化はなく、この高転移株の転移能の機序とは考えられなかった。
新規に分子設計した生体適合性高分子の合成とバイオメディカルインターフェイスの構築

Poly(2-methoxyethyl acrylate)(PMEA)表面は、細胞に対する活性化が軽微であり、表面に吸着したタンパク質の構造変化が小さいことを明らかにした。PMEA中の水の構造を調べたところ、-100°Cからの昇温過程で水のコールドクリスタリゼーション(CC)に由来する発熱ピークが-40°C付近に観測された。一方、生体適合性の劣る高分子ではこのような水の存在は認められなかった。CCとして観測される中間水量が生体適合性に強く影響を及ぼしていることを見いだした。この中間水は、高分子表面の自由水と不凍水との界面に存在し、また、高い分子運動性を有するPMEA鎖に弱く束縛され、低温下でも分子運動性の高い水であることを明らかにした。また、PMEAと同様の中間水を有する生体適合性高分子:poly(tetrahydrofurfuryl acrylate)(PTHFA)、poly[2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acrylate](PEEA)を新規合成した。PEEAおよびその類似体は下限臨界共溶温度を有することがわかった。さらに、高分子溶液を高湿度下でキャストするだけで、孔径の均一な多孔質薄膜が様々な生体適合性材料で作製できることを利用して、その多孔質薄膜の3次元構造制御に成功した。体内埋め込み型治療器具表面にもこの膜を作製することができた。多孔質薄膜表面に粘着テープを張って剥離することによって、剥離破断面(テープ側と基板側)にナノピラー構造を作製した。ナノピラー構造の前駆体となる多孔質薄膜の材質、孔径、膜厚や剥離方法を変えることで、突起の長さや太さ、間隔の制御が可能であった。これらの表面で神経系・消化器系・血管系細胞を培養したところ、正常細胞の増殖性や機能を上昇させることに成功した。一方、がん細胞の増殖性・細胞死を制御できることを見いだした。高分子を溶媒からキャストしてフィルムを作製する過程において、溶媒の蒸発潜熱によって空中の水分が結露し、結露した水滴を鋳型にして非常に規則的な細孔構造を有するハニカム状多孔質フィルムが自発的に形成されることをサブ数十ミクロンにいたる幅広い範囲で制御することに成功した。また、この現象は一般的であり、多様な高分子材料、無機物質などに適用することができた。微細突起構造の前駆体となる多孔質薄膜の孔径、膜厚、細孔の3次元構造の制御は、高分子や溶媒の種類、濃度、温度、湿度、基材などのパラメーターを系統的に調べることで行った。細孔の貫通・非貫通や自己支持性薄膜にするための条件を設定できた。様々な多孔質薄膜の表面に粘着テープを張って剥離させることで、基板側およびテープのような湾曲した基材にも微細突起構造体を形成できた。これは、多孔質薄膜の1つの細孔が6本の支柱で支えられた2層構造を有しており、その支柱は中心でくびれた構造をとっているので、力学的強度の弱いくびれ構造の中心部分で2分割されたためと考えられる。前駆体となる多孔質薄膜の孔径と膜厚を変えることで、微細突起の間隔、突起長、高さや先端の寸法が、数ナノ数十ミクロンの規則構造体を作製できた。これらのパターン化表面の孔径、膜厚、孔貫通・非貫通、孔の3次元構造制御、ならびに孔径の均一性を特徴とする生体組織再生用の足場としての応用を検討するために、血管系細胞などを培養したところ、微細なパターン構造が、細胞の接着形態、骨格タンパク質の構造、細胞外マトリックスの産生、増殖性、機能発現に影響を与えていることが明らかになった。
理科教材の認知的評価方法の開発と現場教材の実施評価

本研究では、理科教材改善の手法として、客観的評価方法を開発することを目的としている。特に、従来行われていなかった、生理反応等を利用した認知的評価方法に注目した。本研究では、認知的評価方法の成立根拠をあきらかにし、さらに実態調査によって、その具体的な方法を開発した。実態研究においては、情意領域における象徴的距離効果を中心に調査した。距離効果とは、ある一対を選択する時間は、その選択する次元における距離に逆比例する現象である。その次元は抽象的な場合、象徴的距離効果と呼ばれる。この現象を用いることによって、本来測定できない心的な次元を、反応時間によって客観的に測定することが可能となる。本研究における被験者は小学生である。事前調査によって、児童が一般的に知っており、かつ、好嫌度において特徴的な動物(ゴキブリ、鳥等)を選択した。第一調査において、彼に一対の動物を提示する。そして彼らは、その一対の中でより好きな方の動物を選択するよう指示された。その選択は、一対のボタンを押すことによって行われる。好きな方の動物を選択する反応時間は、その一対の動物の好嫌度の違い(ステップ)の逆比例した。第二調査においては、彼らの反応時間を2回測定した。1回目は解剖実験の前に測定した。2回目は解剖実験の後に測定した。実験を経験したことによる好嫌度の変化は、反応時間の変化として現れた。その結果、一般的には、一度解剖実験を行った対象に対しては興味を失う。しかし、一部児童は逆に興味を持つようになり、多様性が見られた。平成6年度は瞳孔撮影装置を導入し、瞳孔撮影を行った。従来の形式(黒目と白目の境を指標とする)とくらべ今回導入した瞳孔撮影装置は角膜反射を基礎とするため、瞼の小さい一般の日本人の被験者に利用しやすい事が明らかになった。現在瞳孔面積分析ソフトを中心とした、システムの改良を行い、可変性に富む測定を出来るように試みている。具体的には、瞳孔直径を単純なアルゴリズムで算出し、そこから面積を測定することをリアルタイムで算出できるソフトを共同開発した。このことによって、興味関心を連続的に測定することが可能となった。既存の象徴的距離効果(反応速度法)に関しては、小学校を対象に興味・関心の測定を行った。具体的には、一般に嫌われる解剖の授業前後に、反応速度法による測定を行い、その変化を測定した。なお、事前に比較対象を選択するため、SD法(好き、嫌いの程度を数字に置き換える方法)によって、動物一般に対する好嫌を測定した。その結果、反応速度の分布の分散が減少し、解剖が児童に対して与える興味・関心に関する影響を実証的に測定することが出来た。瞳孔撮影装置を導入する際に、撮影装置の契約している大学出入りの業者を介して購入し、比較的安い価格で導入することが出来た。しかし、導入直前に、その取扱い業者が倒産してしまい、その残務整理のために瞳孔撮影装置の導入が大幅に遅れてしまった。それに伴い、瞳孔撮影装置に付随するソフトの導入、改良が遅れ、計時的な測定が出来なかった。現在瞳孔面積分析ソフトを中心とした、システムの改良を行い、可変性に富む測定を出来るように試みて、改良を行った。改良によって、画像内の瞳孔以外の像の影響を無視し、瞳孔直径を測定するアルゴリズムでプログラムを作成し、制止画データの読み込みを可能とした。本年度の初期は、動画情報を安定して測定できる測定条件を得るために、瞳孔面積と瞳孔画像を同時並行に記録し、安定して測定するための瞳孔画像の条件を検討した。その結果、瞳孔撮影位置によって結果が著しく不安定になることが明らかになった。しかし、ある範囲内に瞳孔位置を定めると結果が安定していた。

また、同一被験者に対して同じ画像を繰り返し見せ、瞳孔面積の変化を測定した。現在、基準瞳孔面積の測定方法を確定する調査を行っている。既存の象徴的距離効果(反応速度法)に関しては、小学生を対象に興味・関心の測定を行った。前年度は少数の被験者を対象として、解剖が児童に対して与える興味・関心に関する影響を実証的に測定することが出来た。本年度は被験者を増加させて、前年度の結果を検証した。また、解剖が理科という教科に対してどのような影響を与えるかを調査した。その結果、解剖によって解剖対象に対する興味が増加することを明らかにした。同時に、解剖実習は理科という教科に対する興味・関心に影響を与えないことを明らかにした。しかし、瞳孔撮影装置納入業者の倒産にともなう、機器導入の遅れが全体的に影響している。本研究では、理科教材改善の手法として、客観的評価方法を開発することを目的としている。特に、従来行われていなかった、生理反応等を利用した認知的評価方法に注目した。本研究では、認知的評価方法の成立根拠をあきらかにし、さらに実態調査によって、その具体的な方法を開発した。実態研究においては、情意領域における象徴的距離効果を中心に調査した。距離効果とは、ある一対を選択する時間は、その選択する次元における距離に逆比例する現象である。その次元は抽象的な場合、象徴的距離効果と呼ばれる。この現象を用いることによって、本来測定できない心的な次元を、反応時間によって客観的に測定することが可能となる。本研究における被験者は小学生である。事前調査によって、児童が一般的に知っており、かつ、好嫌度において特徴的な動物(ゴキブリ、鳥等)を選択した。第一調査において、彼に一対の動物を提示する。そして彼らは、その一対の中でより好きな方の動物を選択するよう指示された。その選択は、一対のボタンを押すことによって行われる。好きな方の動物を選択する反応時間は、その一対の動物の好嫌度の違い(ステップ)の逆比例した。第二調査においては、彼らの反応時間を2回測定した。1回目は解剖実験の前に測定した。2回目は解剖実験の後に測定した。実験を経験したことによる好嫌度の変化は、反応時間の変化として現れた。その結果、一般的には、一度解剖実験を行った対象に対しては興味を失う。しかし、一部児童は逆に興味を持つようになり、多様性が見られた。
審美修復材料と歯質との新規接着システムの構築

本研究では,陶材などの審美修復材と歯質との新規接着システムを構築するため,陶材にレジンを接着させる場合に多用されているシランカップリング剤(γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン,γ-MPTS)を一液あるいは二液性に調製したセラミックプライマーを用い,シラン処理陶材に対する接着性レジンセメントの接着性と接着耐久性を調べ,保管安定性および接着耐久性の高いセラミックプライマーの開発を行った。塩酸を添加した90vol%エタノール水溶液にγ-MPTSを溶解し調製した一液性セラミックプライマーの場合,調整直後からγ-MPTSのメトキシ基の加水分解が起こり,保管時間の経過とともに,加水分解したγ-MPTS分子種が分子間で脱水縮合し,シラン分子種の分子量が増大するため,シラン処理の効果が低下し,シラン処理陶材に対するレジンセメントの接着強さを低下させることが明らかとなった。これは,一液性のセラミックプライマーではγ-MPTSの加水分解・縮合反応を制御できないためである。そこで,セラミックプライマーの保管安定性を向上させるため,塩酸を添加した50vol%エタノール水溶液とγ-MPTSを溶解した100vol%エタノール溶液とからなら二液性のセラミックプライマーを試作した。その結果,セラミックプライマーの保管安定性は大きく向上し,長期間保管しても調整直後と同程度の接着強さが得られることが明らかとなった。また,陶材にレジンを接着した試験体を冷温水に浸漬し,接着耐久性試験を行った結果,二液性セラミックプライマーは優れた接着耐久性を示し,市販セラミックプライマーに比べて大きく向上することが明らかとなった。今後,接着耐久性を向上させた原因を探るため,γ-MPTSのメトキシ基の加水分解促進剤として添加されている酸性成分の種類が接着耐久性に及ぼす影響を明らかにしていく必要があると考えられた。長期間保管の市販2液性ポーセレンライナーMおよび1液性ラミナボンドポーセレンプライマーを用いて,グラディア,GN-1コンポジット,セラミックに対するレジンセメントの接着性を検討し,接着歯学24巻3号(2006.12月発行)に掲載した。1.ポーセレンライナーMは,20ヶ月保管した場合の接着強さは購入直後と同等であり,保管条件の違いによる差はなかった。2.ラミナボンドポーセレンプライマーは,20ヶ月保管した場合,接着強さが低下し,冷蔵庫保管に比べ室温保管した場合,有意に低下した.3.ポーセレンライナーMのB液に含まれるγ-MPTSは,室温に20ヵ月保管しても変質しなかった.4.ラミナボンドポーセレンプライマーに含まれるγ^MPTSは,室温20ヵ月保管すると,購入直後に比べて,シラン分子種の分子量が増大した.そこで,ラミナボンドポーセレンプライマーの長期保管がセラミックとレジンセメントとの接着性を低下させたことについて検討するため,1液性試作セラミックプライマーを調製し,プライマーの保管がγ-MPTSの加水分解・縮合挙動に及ぼす影響および縮合反応により生成されたγ-MPTS分子種が接着性に及ぼす影響ついて検討し,以下の結論を得た。1.試作セラミックプライマーを20°C恒温室に7日間保管,すなわち,γ-MPTSの2量体が生成されたとき,最大接着強さが得られた。しかし,時間の経過とともに,脱水縮合反応が進行し,γ-MPTS分子種の分子量が増大するため,接着強さが低下することがわかった。2.ラミンボンドを室温で20ヵ月間保管すると,シリコーン官能基がエチルエステル化されるためセラミック表面の処理効果が低下し,その結果,セメントの接着強さが低下することが明らかになった。

3.接着強さには,γ-MPTSの2量体成分が影響していることがわかった。平成18年度科学研究費補助金により,市販2液性ポーセレンライナーMおよび1液性ラミナボンドポーセレンプライマーを用いて審美修復材料とレジンセメントとの接着性を検討し,1液性ラミナボンドポーセレンプライマーは長期間の保管により,接着性が低下することを接着歯学24巻3号に掲載した。平成19年度は試作1液性セラミックプライマーを調製して接着強さの低下の機構を検討し,以下の結論を得,日本補綴歯科学会雑誌に投稿し,印刷中である。1.試作1液性セラミックプライマーを20°C恒温室に7日間保管したとき,γ-MPTSの2量体成分の生成量が増大し,最大接着強さが得られた。しかし,保管期間の経過とともにγ-MPTS分子間で脱水縮合縮反応が進行し,分子量が増大し,接着強さが低下することが明らかになった。2.ラミナボンドを室温で20ケ月間保管すると,シリコーン官能基のメトキシ基が,希釈剤として用いられているエチルアルコールのアルコール基とエステル交換するため,セラミック表面のシラン処理効果が低下し,接着強さが低下することがわかった。3.γ-MPTSの2量体成分のD1成分がセラミックに対するセメントの接着強さに影響を及ぼすことが明らかになった。また,陶材とレジンとの接着に対するボンディング材の併用,被着体の粗さの影響について検討し,以下の結論を得,DENTAL MATERIALS JOURNALおよび接着歯学に投稿し,印刷中ならびに査読中である。1.メーカー指示のシラン処理時間では,ボンディング材を併用した場合,接着耐久性が大きく低下した。2.シラン処理時間を延長すると,ボンディング材を併用した場合,接着耐久性が減少した。3.シラン処理時間を延長しても,シラン処理のみの場合に比べて,接着耐久性は低かった。4.以上の結果,シラン処理後のボンディング材の併用は効果がないことが明らかとなった。
対象の体系化と逸脱への連想による安全解析ツールの開発

システムの故障は機能すべきユニットの正常状態からの逸脱によって生じるので、設計者が潜在的な逸脱を予め網羅できれば、減らすことができる。逸脱の一部は可能性や深刻度の点で除外でき、残るものに対して設計変更などで対処することになる。本研究ではシステムの設計段階における安全関連の逸脱の体系化を行い、逸脱の想起を容易にした。平成10年度ではシステムの構成要素にラベルをつけて分類した。たとえば、扇風機の羽根には「回転部」というラベルをつけ、これから「回転が止まる」や「回転数の異常」という逸脱を想起可能にした。ラベルとしては回転部、並進部、開閉部などの35種類を取り上げた。また、計算機インターフェースを作成した。平成11年度では物質を素材、原料、生成物、サービス物質、貯蔵物などのタイプに、機能を拘束、変換、生成に大別した。逸脱を機能の実行に関連するもの、機能の仕様パラメータに関するもの、機能の副作用に関するもの、物質に関連するものに分けた。起動失敗、継続失敗、早期起動などは機能の実行の逸脱、「多い」、「少ない」、「ない」、「振動」、「逆」などはパラメータの逸脱、騒音などは副作用による逸脱である。起動失敗などは、「動く」、「回転する」、「流す」などの機能動詞を考えることにより、さらに細分化した。物質に関する逸脱は、力、モーメント、熱、寒冷、圧力などの物質へのストレッサを考えることにより、破壊、変形、曲がり、膨れなどに分けた。例えば、自動車のエンジンに対しては、スライダ結合から起動失敗、サージ、騒音、オイル凍結、低トルク、アフターバーナなどが見いだされた。要素の集まりとしてのシステムの安全性はますます重要になりつつあるが、事故は執拗なまでに繰り返されている。事故原因は、設計、製造、施工、検査、運転、保守段階に生じる異常、すなわち正常からの逸脱の見落としによることが大きい。見落としの主たる要因は、人間が逸脱を想起するための連想ツールの欠如にあると考え、逸脱連想ツールを開発し、システムライフサイクルでの見落としを防ぐのが研究目的である。平成10年度ではシステムを構成する様々な対象を体系化し、各対象とそこに生じ得る逸脱とを連想的に結びつけた。対象は様々な側面をもっているので、一意的な分類はできない。そこで、対象の諸側面を表すため、複数のラベルを付けた。たとえば扇風機を対象としたとき、羽根に「回転部」というラベルを付けた。このラベルから「回転が止まる」という異常はすぐに想起される。しかし「回転数の減少」までは、直ちには想起されない。回転数は「回転部」というラベルの属性と考えられるので、対象にラベルを付けた場合には、ラベルの属性まで考えることにした。ラベルとしては、回転部、並進部、開閉部などの35種類を取り上げた。ラベル固有の属性を考えるとともに、属性の一般的タイプとして「使用環境」、「負荷」、「機能」、「材料」を導入した。ラベル「回転部」の「回転数」は固有の属性であり、「気温」は「使用環境」という一般属性の例である。また、ラベル「回転部」は「回す」という「機能」を属性としてもち、「回らない」という逸脱が連想される。機能の洗い出しには、価値工学を用いた。最後に、ラベル付け、属性の付与、異常の連想、これらを行うための計算機インタフェースを、ビジュアルベーシック言語により試作した。システムは環境、機能ユニット、物質、エネルギー、情報を要素としている。物質には素材、原料、生成物、サービス物質、貯蔵物などのタイプである。機能は拘束、変換、生成に大別される。拘束はさらに運動拘束、閉じこめ、流路拘束に分類される。

それぞれの機能に対して、機能実現のための具体的な装置を対応させ、機能をさらに分類する。例えば、運動拘束に対するスライダー結合、ピン結合、ボール結合などである。逸脱は機能の実行に関連するもの、機能の仕様パラメータに関するもの、機能の副作用に関するもの、物質に関連するものに分けられる。起動失敗、継続失敗、早期起動などは機能の実行の逸脱、「多い」、「少ない」、「ない」、「振動」、「逆」、などはパラメータの逸脱、騒音などは副作用による逸脱である。起動失敗などは、「動く」、「回転する」、「流す」などの機能動詞を考えることにより、さらに細分化できる。物質に関する逸脱は、力、モーメント、熱、寒冷、圧力などの物質へのストレッサを考えることにより、破壊、変形、曲がり、膨れなどに分かれる。例えば、自動車のエンジンに対しては、スライダ結合から起動失敗、サージ、騒音、オイル凍結、低トルク、アフターバーナなどが見いだされる。