hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
複数人会話活性化ロボットの開発と評価

複数人が存在し進行される会話に参加し,その会話を活性化するロボットの開発を行った.従来,音声対話システムおよび会話ロボットは1対1の対話を対象にしてきたが,本研究では人同士で行われている複数人会話にロボットを参加させ,かつその会話を支援したり活性化したりすることで新たな価値を生み出すロボットシステムの開発を行った.本研究課題では,人同士で行われている複数人会話にロボットを参加させ、かつその会話を支援したり活性化したりすることで新たな価値を生み出すロボットシステムの開発を行った.前年度の検討に基いて平成24年度は,行動対象を検出し,適切な手順で行動を行えるように,主に以下の3つの課題について取り組んだ.(1)「置いてけぼり」状態にある参加者の検出:複数人会話(ここではロボットを含む4者会話を想定)において,発話機会の少ない参加者を音声・画像情報をもとに検出する手法を開発した.(2)会話を制御するための主導権の奪取手続き:(1)で検出された「置いてけぼり」状態の参加者に対して,発話機会を与えられるような発話行動を選択する方法について検討した.このとき,その他の参加者の(暗黙的な)了解も得ながら行動対象にアプローチしていくといった手順について詳細に検討した.このような手続きを,観測誤りに頑健な部分観測マルコフ決定過程によってモデル化して動作させ,実験を通してその手続きの適切性を確認した.(3)応答文の自動生成手法:ロボットが発話する発話文を自動生成する手法について検討した.客観的な事実に関する発話に関してはセマンティックWeb技術を用いて生成した.意見・感想に関する発話については,大量のレビュー記事から意見を抽出した上で,会話がより楽しいものになるように意外性の基準から発話文ランキングするようなアルゴリズムを提案した.これら2カ年の成果は,複数人会話に自然に参加しかつその場がより活性化したものになるように行動するようなロボットのための基本的な枠組みとしてまとめられた.複数人が存在し進行される会話に参加し,その会話を活性化するロボットの開発を行った.従来,音声対話システムおよび会話ロボットは1対1の対話を対象にしてきたが,本研究では人同士で行われている複数人会話にロボットを参加させ,かつその会話を支援したり活性化したりすることで新たな価値を生み出すロボットシステムの開発を行った.本研究課題では、人同士で行われている複数人会話にロボットを参加させ、かつその会話を支援したり活性化したりすることで新たな価値を生み出すロボットシステムの開発を行っている。特に、高齢者支援タスクとして通所介護施設で実際に行われている複数人参加型のクイズゲームにロボットを回答者として介在させ、より場を活性化させることを試みる。平成23年度は当初の計画に従って、主に以下の3つの課題について取り組んだ。(1)音声情報と画像情報の統合による複数人会話参加機能(参与構造の役割推定):複数台(約4台)の赤外線深度センサを用いて会話参加者の位置および身体方向を推定するモジュールを開発した。また音声情報(音声認識、発話区間検出等)も同時に用いることで、会話参加者の現在の参与役割(話し手、受け手、傍参与者、等)を推定することが可能になった。(2)発話内容選択方法の検討および発話データ作成支援ツールの開発:会話を活性化する上ではロボットの発話内容を大量に準備する必要がある。このためのデータベースおよび作成支援ツールをWebアプリケーションとして開発した。(3)実験室実験で評価:上記のものを実装した上で、実験室にて2回、合計約60名の被験者を対象として活性効果について実験を行った。今後、この結果をもとにロボットの発話行動に関する戦略について検討を進めてゆく予定である。交付申請書に記載した、平成23年度の課題に関して、それぞれの達成度を以下に述べる。(1)音声情報と画像情報の統合による複数人会話参加機能(参与構造の役割推定):天井に配置した複数台(約4台)の赤外線深度センサを用いた会話参加者の位置および身体方向を推定するモジュール、および音声情報(音声認識、発話区間検出等)も同時に用いることで、会話参加者の現在の参与役割(話し手、受け手、傍参与者、等)を推定することが可能になった。これは当初の予通りである。(2)発話内容選択方法の検討および発話データ作成支援ツールの開発:会話ロボットの発話データベースおよび作成支援ツールをWebアプリケーションとして開発した。これは当初の予定通りである。この際のセンサデータおよびシステムログをすべて記録し、分析を行なっている。おおむね当初の予定どおり進展していると言える。平成24年度は、まず前年度に達成した課題1)と2)についてさらに進展させる。(1)音声情報と画像情報の統合による複数人会話参加機能(参与構造の役割推定):赤外線深度センサおよびロボット搭載カメラを用いて会話参加者の顔向きを取得するモジュールを追加開発する。参加者の位置、身体方向、顔向き、音声認識結果、発話区間情報を用いて、機械学習的手法により参与役割をより正確に推定できる手法を開発する。(2)発話内容選択方法の検討および発話データ作成支援ツールの開発:現在は事前に人手でデータを準備しているが、インターネットの情報から発話データを自動的に収集・生成するシステムを開発する。また、大量に準備した発話データから状況に応じた適切な発話を選択する手法を検討する。

上記のように開発したシステムを用いて通所介護施設で複数回に渡る実験を行い、ロボットの活性化機能の効果を確認し、また長期的に見てどのように活性効果が失活していくのかについて観察し分析する。施設では条件を詳細に制御した実験は困難であるため、社会心理学的な観察を通した評価手法を用いる。具体的には、ケアスタッフへのアンケートおよびインタビュー、会話風景のビデオ収録(被験者の様子、部屋全体の様子)、会話ログの記録等の情報をから状況を可能な限り正確に記述し総合的に分析する。また、同一のシステム、評価方法を用いて、一定期間(1数週間)の実験を行い、活性度の失活を起こす因子の分析を行う。・評価実験記録用カメラ:50万円・学会渡航参加費等:40万円・ロボット運送費等:10万円・被験者謝礼等:10万円
低温馴化による遺伝子発現機構の解析

ここで提案する課題は、cold-shockによって引き起こされるような、低温障碍を克服する為に比較的短期間に生じる遺伝子発現の機構に関するものではない。生物が自然界からの情報刺激として自らの発育成長の為に不可欠とする低温経験によってもたらされる遺伝子発現の機構に関するものである。ここでは、カイコの胚休眠の系を用いる。カイコ卵は、発生の初期(嚢胚期)に休眠に入り、25°Cに保護する限り、休眠状態は維持される。5°Cに曝され、休眠間発育と呼ばれる過程(約2ヶ月の低温を要求する)が終了して、初めて休眠覚醒が生じる。低温処理から休眠覚醒に至る休眠間発育の間に生じる分子機構を解明する為に、低温誘導性遣伝子であるソルビトール脱水素酵素(SDH)遺伝子発現の分子機構を明らかにする事を主眼とした。先ず初めに、SDH遺伝子の5'上流域にsteroid hormone receptor superfamilyの一員であるSeven-upタンパク質が結合する共通塩基配列が見出された事から、Bombyx SVP cDNAを単離し、mRNA及びタンパク質量の変動を調査し、5°CによるSDH遺伝子発現の有力な転写因子の可能性を示唆した。同時に、黄色ショウジョウバエの発現系を用いたSDH遺伝子のcis-elementsの解析系の構築を行った。更に、SDH-2遺伝子を単離し、SDH-2は哺乳類のSDHにより近いものである事、低温誘導性である事を明らかにし、低温誘導に関わる共通の転写調節領域を求めてSDH-2遺伝子の5'-上流域構造を解析している所である。又、休眠覚醒期に生じるグリセロール利用系の律速酵素がグリセロールキナーゼ(GK)である事を示し、GK遺伝子がSDHと同様に低温誘導性であるならば、GK遺伝子構造からも共通転写調節領域の解析が進むものと期待したが、GK遺伝子は低温誘導性ではなく、GK活性の調節点は転写レベル後に在る事を示した。低温に対する生存戦略として複数のpathwayを準備しているものと考えられる。更に、5°Cによって早期に誘導される遺伝子Samuiを単離し、このタンパク質は外部の低温の情報を卵内に伝達する担い手となっている可能性を提案した。カイコ胚休眠においては、5°Cに曝され、休眠間発育と呼ばれる過程(約2ヶ月の低温を要求する)が終了して、初めて休眠覚醒が生じる。低温処理から休眠覚醒に至る休眠間発育の間に生じる分子機構を解明するために、低温誘導性遺伝子であるソルビトール脱水素酵素(SDH)遺伝子発現の分子機構を明らかにすることを目的とする。今年度は、特に、黄色ショウジョウバエの発現系を用いたSDH遺伝子のシス・エレメントの解析系の構築を行った。SDHの遺伝子は、低温によって誘導される休眠覚醒期に卵黄細胞内で、また温度に関わりなく幼虫体形成期に幼虫脂肪体細胞内で発現する。これまで昆虫幼虫脂肪体で発現する数十種の遺伝子が知られているが、その何れの5′-上流域にも共通した塩基配列(仮称fat-body box)が見出されている。また、ショウジョウバエ族の性決定に係わる遺伝子、X:A numerator genesの5′-上流域に共通した塩基配列(numerator box)が認められ、これらの遺伝子は卵黄細胞内でも発現するとされている。SDH遺伝子の5′-

上流配列にfat-body boxが、第3イントロンにはnumerator boxが認められる。これらの塩基配列がSDH遺伝子の脂肪体-及び卵黄細胞-特異的発現に係わるシス・エレメントとなるか否かを明らかにするために、(1)SDH遺伝子の5′-上流域と(2)第3イントロン、及びSDH遺伝子の(3)fat-body box並びに(4)numeratorbox相当配列のみを含むコンストラクト(レポーター遺伝子としてはβ-galactosidaseを用いた)を構築し、黄色ショウジョウバエの染色体中に挿入させ、各10系統の組換ハエを作製することが出来た。このことは、レポーター遺伝子の翻訳産物の発現箇所を調査することによって、重要なシス・エレメントを解析可能であることを示している。カイコ胚休眠は、5°Cに冷蔵され、休眠間発育と呼ばれる過程(約2ヶ月間の低温を要求する)を終了する事によって、初めて覚醒される。5°C処理から休眠覚醒に至る休眠間発育の間に生じる分子機構を解明するために、低温誘導性遺伝子であるソルビトール脱水素酵素(SDH-1)遺伝子発現の分子機構を明らかにすることを目的とする。今年度は、SDH-1遺伝子の5'上流域にステロイドホルモン受容体スパーファミリーが認識・結合すると考えられる共通塩基配列が見出されることから、このファミリーの一員であるSeven-upタンパク質のcDNAを単離し、mRNA及びタンパク質量の変動を調査した。SVPmRNA及びタンパク質量は冷蔵期間が長くなるに伴い増加傾向を示し、5°CによるSDH-1遺伝子発現の有力な転写因子の可能性が示唆された。また、5°C処理によるSDH-1遺伝子発現以前に誘導される遺伝子Samuiを単離し、このタンパク質はBAG-domainを持ち、Hsp70と結合することからBAGタンパク質ファミリーの一員であること、外部の低温の情報を卵内に伝達する担い手となっている可能性を提案している。この点を更に確認するため、0°Cで処理した休眠卵のSDH-1及びSamuiのmRNA量を調査した所、0°CではSDH-1遺伝子発現は誘導されないが、Samui遺伝子発現は誘導された。0°Cは5°Cに比較し休眠覚醒に有効ではないが、長期間の0°C処理は確かに休眠覚醒をもたらす点を考慮すると、Samuiタンパク質が低温情報を卵内に伝達する役割を担っているとする考えを指示するものである。カイコには、従来のSDH-1以外に、SDH-2遺伝子がある事が示唆され、そのcDNAを単離した。アミノ酸配列の比較から、SDH-2は一般的なSDHにより近いものである事が示された。果たしてSDH-2遺伝子が低温誘導性であるかどうかを明らかにすることが急務である。もし、低温誘導性であれば、この遺伝子の上流域をSDH-1のそれと比較することで、低温誘導性cis-elementを見出すことが可能となる。カイコ卵は、発生の初期(嚢胚期)に休眠に入り、25°Cに保護する限り、休眠状態は維持される。5°Cに冷蔵され、休眠間発育と呼ばれる過程(約2ヶ月の低温を要求する)が終了して、初めて休眠覚醒が生じる。
新規マーカータンパク質Gas1pを用いた酵母エンドサイトーシス経路の解析

酵母におけるエンドサイトーシスの解析に用いるための新規なマーカータンパクの候補としてGas1pを同定した。Gas1pは、酵母における主要なGPIアンカータンパク質である。昨年度までの解析で、Gas1pの大部分は細胞膜に局在し、細胞膜からの取り込みは低いという結論を得たが、同じく安定に細胞膜に存在する膜タンパク質であるPma1pとの間に異なる性質が認められたので、この点について解析した。液胞型ATPase(V-ATPase)は、分泌経路上の細胞内小器官の内腔酸性化に機能するプロトンポンプである。V-ATPaseのサブユニットの欠失変異株(vma1)では、Pma1pの細胞内定常状態量が野生株の1/2程度に低下していた。一方、Gas1pの定常状態量は影響を受けなかった。N末にHAタグを挿入した組換えPma1pを発現する株を構築し、抗HA抗体を用いた間接蛍光抗体法でPma1pの局在性を検討したところ、vma1変異株ではPma1pに由来するの細胞膜の染色が弱くなり、野生株には認められない液胞膜の染色が認められた。変異株におけるPma1p存在量の低下は液胞内プロテアーゼの欠失株で見かけ上抑圧されたことから、vma1変異株ではPma1p-HAの一部が液胞に誤輸送され、液胞内プロテアーゼによって分解を受けていると結論した。Pma1pの液胞への誤輸送は、野生株をV-ATPaseの選択的阻害剤であるfolimycinで処理した場合にも認められた。そこで、Folimycin処理を様々な分泌変異株と組み合わせてPma1pの液胞への蓄積を間接蛍光抗体法で検討し、Pma1pの誤輸送経路について検討した。Sec18pやVps27pなど、液胞膜タンパク質の細胞内輸送に必要なタンパク質の変異は、folimycin処理によるPma1pの液胞への蓄積を阻害した。一方で、ゴルジから細胞膜への輸送に必要なSec6pや、エンドサイトーシスに必要なEnd3pの変異株では、野生株と同様にPma1pの液胞への誤輸送が観察された。以上の結果から、Pma1pは、細胞膜に出現することなく、ゴルジ体から直接液胞に輸送されると考えられた。酵母におけるエンドサイトーシスの解析に用いるための新規なマーカータンパク質を検索して解析することを目的として本研究を遂行してきた。これまでに、その候補としてPmp120p、Pmp100pを検出し、Pmp120pのN末端アミノ酸配列を決定してGas1pと同定した。本年度はGas1pの細胞内局在性についての解析を行った。まず、Gas1pの遠心分画を試みた。細胞膜のマーカータンパク質であるプロトンATPase(Pma1p)は、そのほとんど(90%以上)が低速遠心(12,000xg10分)の沈殿(LSP)に回収された。これに対して、成熟型Gas1pのうちLSPに回収されるものは全体の7080%程度で、残りは高速遠心(100,000xg60分)の沈殿(HSP)に回収された。このことから、Gas1pの一部は、Pma1pとは異なる細胞内局在性を持つ可能性が考えられた。次に、スフェロプラスト化した細胞をエンドグリコシダーゼH(EndoH)やプロテアーゼで処理して、これらの酵素に対する感受性の有無から細胞内Gas1pのうち細胞膜に露出しているものの割合を推定した。成熟型のGas1pは、ほぼ完全にこれらの酵素で消化された。このことから、成熟型Gas1pは、そのほとんどが細胞膜に存在していることが示唆された。また、HSP、LSPのそれぞれの画分に回収されたGas1pをショ糖密度勾配遠心で分画したところ、いずれの場合にもGas1pの挙動はPma1pのそれと一致していた。さらに、分画に先だって細胞のEndoH処理を行った場合、HSPに回収されるGas1pも低分子化していた。すなわち、1)Gas1pの一部は遠心分画でPma1pと異なる挙動(一部がLSPではなくHSPに回収される。)を示すが、2)EndoHやプロテアーゼに対する感受性や、密度勾配遠心分画の結果からは、Gas1p、Pma1pのいずれもが細胞膜に局在するということを示唆する結果が得られた。これらの結果を説明するための仮説として、現在のところGas1pとPma1pの細胞膜上の分布が異なるという可能性を考えている。すなわち、細胞膜上に、Gas1pのみを含み、Pma1pが排除された微小領域が存在するとする仮説である。動物細胞の細胞膜GPIタンパク質には、DIGあるいはカベオルと総称される微小膜構造への分布が報告されているものが存在し、このようなタンパク質の特徴の一つとして、非イオン性の界面活性剤に耐性であることがあげられる。これまでの解析結果からは、このような性質はGas1pには認められていないが、Gas1pのみを含み、Pma1pが排除された膜ドメインが存在する可能性を検証する目的で、現在、ステロール、あるいは、スフィンゴ脂質等細胞膜を構成する脂質の合成系に異常を持つ変異株を用いて、Gas1pの挙動を解析している。

Gas1pは、酵母における主要なGPIアンカータンパク質である。昨年度までの解析で、Gas1pの大部分は細胞膜に局在し、細胞膜からの取り込みは低いという結論を得たが、同じく安定に細胞膜に存在する膜タンパク質であるPma1pとの間に異なる性質が認められたので、この点について解析した。液胞型ATPase(V-ATPase)は、分泌経路上の細胞内小器官の内腔酸性化に機能するプロトンポンプである。V-ATPaseのサブユニットの欠失変異株(vma1)では、Pma1pの細胞内定常状態量が野生株の1/2程度に低下していた。一方、Gas1pの定常状態量は影響を受けなかった。N末にHAタグを挿入した組換えPma1pを発現する株を構築し、抗HA抗体を用いた間接蛍光抗体法でPma1pの局在性を検討したところ、vma1変異株ではPma1pに由来するの細胞膜の染色が弱くなり、野生株には認められない液胞膜の染色が認められた。変異株におけるPma1p存在量の低下は液胞内プロテアーゼの欠失株で見かけ上抑圧されたことから、vma1変異株ではPma1p-HAの一部が液胞に誤輸送され、液胞内プロテアーゼによって分解を受けていると結論した。Pma1pの液胞への誤輸送は、野生株をV-ATPaseの選択的阻害剤であるfolimycinで処理した場合にも認められた。そこで、Folimycin処理を様々な分泌変異株と組み合わせてPma1pの液胞への蓄積を間接蛍光抗体法で検討し、Pma1pの誤輸送経路について検討した。Sec18pやVps27pなど、液胞膜タンパク質の細胞内輸送に必要なタンパク質の変異は、folimycin処理によるPma1pの液胞への蓄積を阻害した。一方で、ゴルジから細胞膜への輸送に必要なSec6pや、エンドサイトーシスに必要なEnd3pの変異株では、野生株と同様にPma1pの液胞への誤輸送が観察された。以上の結果から、Pma1pは、細胞膜に出現することなく、ゴルジ体から直接液胞に輸送されると考えられた。
墳墓からみたインダス文明期の社会景観

本研究は、インダス文明期の社会構造理解を深化するために、インダス文明期の墳墓に焦点を当て、その形状・立地場所や埋葬形態などを当時の社会構造と関連付けて解明することを目的とする。そのために、1グジャラート州カーンメール(Kanmer)遺跡の発掘調査を行い、都市に付随する墓の具体的な事例確認に努めるとともに、当時の都市構造の一端を明らかにした。2グジャラート州ダネッティ(Dhaneti)遺跡において、GPR(地中レーダー)探査を実施し、墓の存在を確認した上で、発掘調査を実施した。また、検出された土壙墓に関して、写真測量を応用した3次元計測を実施し、新たな手法での計測・記録作業の実践を行った。本研究は、インダス文明期の社会構造理解を深化するために、インダス文明期の墳墓に焦点を当て、その形状・立地場所や埋葬形態などを当時の社会構造と関連付けて解明することを目的としている。平成26年度は、当初の目的を達成するための準備段階として、研究協力者の所属するインド・グジャラート州考古局ならびにラージャスターン・ヴィディアピート大学と、日本隊側(同志社大学・文化遺産情報科学研究センター)との間でMOU(研究交流の覚書)を7月に締結することができた。その事により、発掘許可申請及び調査用ビザ取得のための下準備が整った。そのMOUに基づき、インド側主体でグジャラート州カーンメール遺跡の発掘調査を2015年1月2月にかけて実施し、墓を検出することはできなかったものの、マウンドの城壁およびゲート(門)の可能性のある遺構を検出し、さらにはインダス印章を押印したペンダントなどが出土した。ゲートに関しては、以前の調査で見つかっておらず、まだ可能性であるとはいえ本遺跡の性格を考えるうえでも重要な知見を得ることができたと考えている。またペンダントは、以前の調査で同様の物が3点見つかっており、今回で4点目となる。一つの遺跡からこれだけまとまって出土する例は極めて稀で、貴重な資料となるであろう。日本隊としては、カーンメール遺跡の発掘調査の時期に合わせて渡印し、遺構・遺物の記録や写真撮影を実施した。さらにはドーラーヴィーラー遺跡やダネッティ遺跡に赴き、墳墓並びに土壙墓の分布・範囲をGPSにより記録し、次年度予定している地形測量・GPR探査調査の下準備ならびに調査計画を立てることができた。上記の海外での調査と並行して、国内ではインダス文明期の発掘調査報告書をもとに、各遺跡における墓に関する情報を抽出し、データベース化する作業も開始している。本研究は、インダス文明期の社会構造理解を深化するために、インダス文明期の墳墓に焦点を当て、その形状・立地場所や埋蔵形態などを当時の社会構造と関連付けて解明することを目的としている。平成26年度にインド側(グジャラート州考古局ならびにラージャスターン・ヴィディアピート大学)と締結したMOU(研究交流の覚書)にもとづき、27年度は2016年1月2月にかけてグジャラート州カーンメール遺跡の発掘調査を、昨年度に引き続き実施した。城塞南側のトレンチにおいては、ちょうど南壁の中央部分において、両側の石積みとは異なる積み方がなされた遺構を確認した。現時点では、この箇所は建造当初のゲート(城門)の可能性が高いと判断している。また、そのすぐ西側(左側)には、壁がせり出し部屋のような区画が設けられていることから、門のすぐそばに門衛所のような機能を持った施設が付設されていた可能性もある。以前の調査において、カーンメール遺跡ではゲートが確認できていなかったが、今回の調査でゲートを検出できたことは、城塞への出入り口がどこに設けられていたのかが明らかになった点において、大きな成果であると考えている。また、同じグジャラート州ダネッティ遺跡においては、墳墓ならびに土壙墓の位置・分布範囲をGPSにより記録し、並行して地形測量・GPR(地中レーダー)探査を2016年2月に実施した。探査成果に関しては、現在分析途中であるが、マウンドの中央部分に土壙と思われる異常応答がみられ、墓の可能性が考えられる。当遺跡における墓の配置や、マウンドの形態に関して重要な情報が得られたのは、大きな成果である。また、上記調査と並行して、インダス文明期の墓に関わる遺跡の集成作業も継続しておこなっている。カーンメール遺跡において、城塞への出入り口と考えられるゲートの遺構を確認できたことは、想定以上の成果と判断できる。ただし、墓に関わる遺構を検出できていないため、本研究課題の目的に対する状況としては、やや遅れている部分であると考えている。またダネッティ遺跡については、墓の位置情報の記録や地形測量・GPR(地中レーダー)探査を実施完了することができ、おおむね順調に進展していると評価できる。インダス文明期の墓に関する資料集成は、本年度中に完了はできなかったが、順調にデータは集まってきており、進捗状況としては問題ないと考えている。また、ダネッティ遺跡での地中レーダー(GPR)探査結果をもとに、アジットプラサード教授を中心とするM.S. University of Barodaのチームが、2017年1月2月にかけてダネッティ遺跡の発掘調査を実施し、その調査に参加すると共に、土坑墓の3次元計測など出土遺構のデータ記録作業を実施した。ダネッティ遺跡における墓の形態としては、当該時期のある程度一般的な特徴を持つといえるが、出土した土器は、カッチ地方やグジャラート州北部で報告されている土器とは様相が異なる。

そうした盛期ハラッパー文化期よりも少し古い時期の埋葬形態や副葬品としての土器に関する貴重な情報を得ることができたことは、本研究課題にとっても有用な成果であり、今後論文等にまとめ、発表していきたいと考えている。また、3年間の研究成果の概要をまとめた報告書の、執筆ならびに編集作業を現在実施している途中であり、29年度に製本・印刷をする予定にしている。ダネッティ遺跡での発掘調査が、最終年度である2017年の2月に実施されたため、その調査データの処理や分析が3月以降になってしまい、調査概要報告書の作成が、年度内に完了しなかったため。本研究は、インダス文明期の社会構造理解を深化するために、インダス文明期の墳墓に焦点を当て、その形状・立地場所や埋葬形態などを当時の社会構造と関連付けて解明することを目的としている。その目的を達成するために、インドのグジャラート州考古局ならびにラージャスターン・ヴィディアピート大学と日本隊(同志社大学・文化遺産情報科学研究センター)との間でMOU(研究交流の覚書)を締結し、現地での調査実施の準備を整え研究を遂行してきた。昨年度(平成28年度)は、本研究課題の遂行に必要な現地(海外)での調査が、現地研究協力者の都合により28年度の2月に実施されることになったため、当該年度中に印刷・製本する予定であった成果概要報告書にその調査成果を盛り込むことができなくなった。そこで研究期間を一年間延長し、翌年度に成果概要報告書の印刷・製本費用を繰り越したうえで、報告書の刊行を目指した。今年度(平成29年度)は、研究分担者や研究協力者の協力を得て、成果概要報告書の執筆・編集作業を実施した。報告書には、インド・グジャラート州に所在するカーンメール遺跡の発掘調査成果や、同じくグジャラート州のダネッティ遺跡でのGPR探査ならびに土坑墓の発掘調査や3次元計測、インダス文明期の墓地遺跡概観などを盛り込み、年度内に印刷・製本し刊行することができた。さらには、本研究課題の成果の一部を盛り込んだ論文を研究代表者が『国立民族学博物館研究報告』に投稿し、誌上に掲載・刊行された。本研究は、インダス文明期の社会構造理解を深化するために、インダス文明期の墳墓に焦点を当て、その形状・立地場所や埋葬形態などを当時の社会構造と関連付けて解明することを目的とする。そのために、1グジャラート州カーンメール(Kanmer)遺跡の発掘調査を行い、都市に付随する墓の具体的な事例確認に努めるとともに、当時の都市構造の一端を明らかにした。2グジャラート州ダネッティ(Dhaneti)遺跡において、GPR(地中レーダー)探査を実施し、墓の存在を確認した上で、発掘調査を実施した。また、検出された土壙墓に関して、写真測量を応用した3次元計測を実施し、新たな手法での計測・記録作業の実践を行った。調査のためのMOU(研究交流の覚書)をインド側と締結することができ、実際にそのMOUに基づいて発掘調査並びに遺跡踏査を実施することができたことは、おおむね順調に進展していると評価できる。ただし、墳墓遺跡の地形測量とGPR探査に関しては、次年度に持ち越しとなったことにより、若干遅れている部分であると考えている。次年度(平成28年度)は、最終年度にあたるため、2年間の成果をまとめ成果概要報告書の編集・印刷作業を実施する。
深紫外・真空紫外極短光パルスを用いた極限的時間分解光電子分光法の開発

本研究では、既存のチタンサファイア増幅器とフィラメンテーション非線形光学を利用することで、中心波長が264, 198, 159,および133 nmという四つのフェムト秒パルスの同時発生に成功した。実測スペクトルより見積もられたフーリエ変換限界に相当するパルス幅は10 fs以下であり、実際、198と159 nm、および198と133 nmの相互相関波形を計測したところ、その半値全幅は18 fsであった。サブ20 fsという同波長域では前例の無い時間分解能を達成し、実際に同光源を時間分解光電子イメージングに適用することで、二硫化炭素の高速光解離反応をリアルタイムに明らかにすることができた。本研究の目的は、深紫外真空紫外領域においてパルス幅が10 fs以下の極短光パルスを発生させ、それらを時間分解光電子イメージングに応用することで、分子の光化学反応を極限的な時間分解能で明らかにすることである。本年度は、既存の基本波出力を用いたフィラメンテーション四光波混合により、中心波長が264,198,159,および132 nmの4つの光パルスを"同時"に発生させることに成功した。これら4つの光パルスのスペクトルを測定したところ、フーリエ変換限界に相当するパルス幅が10 fs以下であることが分かった。実際、198と159 nm、および198と132 nmの相互相関波形を、それぞれキセノンおよびクリプトンの非共鳴二光子イオン化を利用して測定したところ、両者とも18 fsという同波長域では前例の無い時間分解能を得ることに成功した。当初の計画では、平成25年度に既存のチタンサファイア増幅器の基本波パルス(25 fs)を、10 fs以下に圧縮し、その圧縮されたパルスを利用して波長変換を行う予定であったが、既に計画当初の設定目標に近く、さらに132 nmという計画当初には無かった短波長の極短パルスを得ることに成功したため、本光源を一刻も早く分光研究へ応用しようと考えた。本年度は、198および159 nmを用いた二硫化炭素分子のポンプ-プローブ光電子イメージングを行い、サブpsで進行する前期解離過程をリアルタイムに観測することに成功した。本成果は論文として公表した。また既に198および132 nmの極短光パルスによるポンプ-プローブ光電子イメージングに成功しており、132 nmのパルス特性に関して、現在論文投稿へ向けた準備を行っている。本研究の目的は二つある。一つ目は、既存のチタンサファイア増幅器からの出力を利用し、パルス幅が10フェムト秒以下の光パルスを深紫外真空紫外領域で発生させること、二つ目は、開発した光源を時間分解光電子イメージングに応用し、分子の光化学反応をリアルタイムに観測することである。前年度(H25)に、チタンサファイア増幅器の出力に対し、フィラメンテーション四光波混合を用いた波長変換を行うことで、中心波長が264,198, 159,および133 nmという四つのパルスを同時に得ることに成功した。実測スペクトルから、フーリエ変換限界に相当するパルス幅は10 fs以下であることが分かり、実際、198と159 nmの相互相関波形を計測したところ、18 fsであった。計画当初の10 fs以下という極限的な時間分解能には至らなかったが、既に同波長域ではこれまで前例の無い時間分解能を達成することに成功した。光源開発および超高速光電子イメージングへの応用に関する成果を、投稿論文として発表した。本年度(H26)の前半では、当初計画になかった最短波長133nmの特性評価を重点的に行い、その成果を速報誌として発表した。後半では、本光源を利用した分光実験を推進し、198nmをポンプ光、159 nmをプローブ光に用いた二硫化炭素(CS2)の超高速光電子イメージングを行った。その結果、光解離反応における核波束運動の全貌、ならびに超高速の電子状態変化を明らかにすることができた。実験で得られた光電子運動エネルギー分布の時間発展を速度論モデルを用いて詳細に解析することで、その解離メカニズムに関して考察を行った。以上の成果を、投稿論文として公表した。以上、本研究では、二つの深紫外光および二つの真空紫外光を同時に発生させることができる世界で唯一の光源開発に成功し、その有用性を時間分解分光により実証することできた。反応動力学極短光パルスの開発において、当初計画していた中心波長が264,198,および159 nmの波長に加え、132 nmの真空紫外光を発生させることに成功した。

チタンサファイアレーザーの基本波出力より、中心波長の異なる4つの極短光パルスを深紫外および真空紫外領域で得られた点は、波長可変が困難な同波長域のパルス光源として非常に有望である。さらに本研究では、198と159 nm、および198と132 nmの組み合わせで、18 fsという極限的な時間分解能を有するポンプ-プローブ光電子分光を成功させた。極短光パルスの開発だけでなく、時間分解分光に応用できたという点で、本研究は予想以上に進んでいると評価できる。真空紫外領域の極短光パルスは、世界中で開発競争が進められているため、132 nmの極短パルス発生についての論文取り纏めを至急行う。光源開発については、ほぼ終了したと言えるので、当初の研究計画通り、今後は本光源を使った時間分解光電子イメージングを推進し、得られた成果を投稿論文として取り纏める予定である。計画当初は、平成25年度に既存のチタンサファイア増幅器の基本波パルス(25 fs)を、10 fs以下に圧縮し、その圧縮されたパルスを利用して波長変換を行う予定であった。しかしながら、既存システムで計画当初の設定目標に近いスペックを得ることができ、さらに平成25年度末には、132 nmという計画当初には無かった真空紫外域の極短パルス発生に成功した。次年度使用額は、上述のパルス圧縮に使用予定であった物品費の一部であり、下記理由のために使用する。当該助成金は、新たに発生した132 nmのパルス特性評価および分光研究のための物品費(主に光学部品)として使用する予定である。
持続的リンパ増殖性病変の免疫組織化学及ぴ分子生物学的解析

リンパ増殖性病変にうち本年度はAILDと同様にT細胞増殖疾患であり、病変が極めて反応性性格を呈しながら予後不良病変である2つの型、即ちT領域性リンパ腫TzLと類上皮細胞性リンパ肉芽腫(リンパ類上皮細胞性リンパ腫)LeLについて、前年度と同様の方法により二重免疫組織化学的手法及びTCRとIg遺伝子再構成の検出法を行い、それらにおける"真の"増殖細胞のPhenotypeと増殖細胞のclonalityの存否を検索した。その結果、1、この2型の病変における"真の"増殖細胞は殆どの例でCD4thelper/inducer T-cellであり、特にLeLでは純粋にCD4+Cellの増殖である。2、TzLでは14例中8例に、LeLでは9例中5例にTCR_β遺伝子のclonalな再構成を認めこの率はAILDのそれと同程度であった。更にTzLで組織像中に濾泡を有するものと、ないものとではそれぞれ4/10、4/4と検出率に差がみられたが、これはAILDにおける組織学的異型度による検出比率の差と同様に考えられる。3、「濾泡過形成を伴なうT領域異形成」と我々が名づけた病変について同様の検索を行い、1)これらがCD4+helper T-cellの増殖病変であること。2)9例中3例にTCR_β遺伝子の再構成を認め、特に1例で病変から採ったT-cell-rich分画にのみ再構成を証明した。このことは病変中に少なくはあるがclonal成分が存在することを示すものである。これらの所見より、これらT細胞増殖病変はその反応性様相にも拘らず、恐らくすべての病変中にclonalに増殖するpopulationを含むもので、その意味で"不完全ながら"腫瘍性病変と考えられた。1.リンパ増殖病変として一括される病変のうち、主として血管免疫芽球性リンパ節症AILD型病変について次の如き検索を行い、それぞれ下記の結果を得た。(1)本型病変の"真の"増殖細胞を同定するための増殖細胞の核に反応するKi-67抗体と各種リンパ球マーカーとの二重染色を行い増殖核を持つ細胞の細胞性格を調べ、16例中8例がヘルパー型T細胞(Th/i)の増殖病変、残りの大部分はヘルパー・サプレッサー(Ts/c)混成病変であった。しかし混成病変も経過と共に単一細胞型に進展する所見を得た。(2)本型病変の増殖の性格を検するため、免疫グロブリンIg及びT細胞のレセプターTCR遺伝子の再構成検出法により病変中のクローナル増殖の有無を検索した。その結果28例中18例にTCR_βの再構成を認め病変中にクローナルに増殖するT細胞集団の存在を示した。又、本型病変群を組織学的異型度の高低によって3群にわけると、TCR_βの再構成を示す症例の比率が異型度の進展と共に高くなることが示された。これらの所見よりALLD型の病変は当初推察されていたような"異常免疫反応"ではなく、少なくとも多くの症例でその中に腫瘍性に増殖する細胞集団を含んだ傾斜がみられ、この病変の特殊性を示した。2.胃のPseudolymphomaについて。胃に発生するPseudolymphoma(いわゆるRLH)の病変の細胞表面並びに胞体内免疫グロブリン、その他の組織化学的染色を行い、濾胞内細胞、濾胞外細胞、粘膜固有層表層の形質細胞にわけて観察し、(1)すべてが多クローン性の病変2例、(2)濾胞外細胞と表層形質細胞が単クローン性で形質細胞が多クローン性の病変3例があった。即ちRLHの多くは腫瘍性に増殖するcomponentを含む病変である。
体液性生体試料からの癌の遺伝子検査パラダイムの確立と検証

がんはいくつかの遺伝子変異の蓄積の結果、発生するとの定理が確定した。従ってその定理に基づいて遺伝子異変の有無を明らかにしてがん細胞は同定・診断されるべきである。しかし現実的には日常的がん診断で遺伝子結果が必ずしも形質検査に勝っていないので、本研究では遺伝子がん検査の優位性を検体の優位性の点にシフトしてがんの検査戦略を構築する方法を検証し、同時に適正な検査対象となる標的遺伝子の同定に努めた。今年度は、(1)がん遺伝子の診断に関する研究をIRBへ申請し承認された。(2)体液、血液からの核酸の処理・保存法の検討は自動核酸抽出器を購入し、末梢血液中に混在する造血器腫瘍細胞からの核酸抽出と血漿DNA抽出精製法の技術的方法論の確立に努めた。(3)survivinは胎生期に発現するのが正常成人では発現がなく、発がん過程で再びスイッチ・オンするので、ユニバーサルながん細胞存在マーカーとして本survivin mRNAを取り上げ、real-time PCRでの定量法を確立,現実のがん診療への有用性を今後検討する。(4)がんの発症高危険群の同定の事例としてHTLV-1キャリアとATL発病を取り上げ、HTLV-1プロウイルスの定量法を確定して、高危険群の掘り起こしに取りかかった。(5)がんの悪性度などの評価はtumorigenesisの後期イベントに関与する遺伝子が検査標的となる。そこで、p16、p53の変異と腫瘍細胞(ATL細胞)の悪性度との関係を検討し、各々は独立に予後因子として利用できることを見いだした。平成14年度は、主に体液性生体試料からの検体の収集とその質の検定および検査法の基礎的検討を行った。一方、がんの高危険の同定の事例として、HTLV-I carrierのproviral loadのReal-Time PCR法による定量値とpre-leukemic state(5%以下にATL細胞様の異常リンパをもつ健康人)を比較したところ、3群(高ウィルス+高異常リンパ、高ウィルス+異常リンパなし、低ウィルス十異常リンパなし)に分類され、この中でproviral loadが高く且つ異常リンパ球の多い群が高危険群と示唆された(in press)。
劣微分項を含む偏微分方程式に対する粘性解の研究

本研究では、障害物問題をあらわす偏微分方程式が、劣微分項を含む多価の偏微分方程式を用いて表されることに着目し、このような方程式に対して粘性解の理論を一般化し、発展させることを目的として、これまでに得られている諸結果を集大成するとともに、粘性解の特性を最大限に利用して、これまでより精密な解の挙動の評価や近似解の構成を行うことなど、関連する問題を幅広く研究した。具体的には、障害物問題を典型例として、様々の偏微分方程式を劣微分項を用いて定式化し、粘性解の方法が適用できるように理論を整備する、・劣微分項を含む方程式に対する粘性解の概念を用いた定式化と、これまでに知られている他の手法について比較検討し、粘性解理論の優位な点を発見、展開する、・様々な非線形偏微分方程式の可解性と粘性解の手法との比較検討をおこなう。の3点に重点をおいて研究を遂行した。その結果、変分不等式を例とする、劣微分項を持つ非線形2階退化型楕円型偏微分方程式についての粘性解を新たに定義し、その一意存在を証明することに成功した。従来、変分不等式は制限条件付きの変分問題、劣微分作用素の理論等の関数解析的方法で研究されてきたが、今回の研究では、一般の非線形2階楕円型偏微分方程式に対する粘性解の概念を劣微分の定義と組み合わせることで拡張し、解の一意存在、安定性を証明した。また、劣微分項に対する吉田近似を考え、その収束性を証明した。3年計画の研究の初年度として、本年度は1障害物問題を典型例として,様々の偏微分方程式を劣微分項を用いて定式化し,粘性解の方法が適用できるように理論を整備する、2劣微分項を含む方程式に対する粘性解の概念を用いた定式化と,これまでに知られている他の手法とについて比較検討し,粘性解理論の優位な点を発見,展開する、の2点に重点をおいて研究を遂行した。各分担者はそれぞれの担当分野で大きな成果を収めた。すなわち、草野は常微分方程式の解の漸近的挙動について詳しい研究を行い、解の振動性を判別する条件を見いだした。田中・黒木場は合金の組成変化を記述する方程式に対して解の存在を証明した。丸尾は、退化する楕円型方程式に対して球対称な粘性解を構成した。石井は、平均曲率に従って運動する曲面の近似曲面を、粘性解を用いて構成し、その収束性を証明した。いずれの研究もそれ自体興味ある結果であるだけでなく、解の定義や近似解の評価の方法などにおいて本研究と密接に関連する研究である。これらの研究と緊密に討論・情報交換を行いながら、劣微分項を持つ偏微分方程式に対して研究を進め、次のような結果が得られた。変分不等式を例とする、劣微分項を持つ非線形2階楕円型偏微分方程式についての粘性解を新たに定義し、その一意存在等を証明した。3年計画の研究の第2年度として、本年度は1障害物問題を典型例として,様々の偏微分方程式を劣微分項を用いて定式化し,粘性解の方法が適用できるように理論を整備する、2劣微分項を含む方程式に対する粘性解の概念を用いた定式化と,これまでに知られている他の手法とについて比較検討し,粘性解理論の優位な点を発見,展開する、3様々な非線形偏微分方程式の可解性と粘性解の手法との比較検討を行う。

これらの結果は、偏微分方程式にも応用できることが確かめられた。田中・黒木場は合金の組成変化を記述する方程式や、半導体の電荷状態を記述する偏微分方程式系に対して解の存在を証明した。丸尾は、退化する楕円型方程式に対して球対称な粘性解を構成した。石井は、平均曲率に従って運動する曲面の近似曲面を、粘性解を用いて構成し、その収束性を証明した。いずれの研究もそれ自体興味ある結果であるだけでなく、解の定義や近似解の評価の方法などにおいて本研究と密接に関連する研究である。これらの研究と緊密に討論・情報交換を行いながら、劣微分項を持つ偏微分方程式に対して研究を進め、次のような結果が得られた。変分不等式を例とする、劣微分項を持つ非線形2階退化型楕円型偏微分方程式についての粘性解を新たに定義し、その一意存在等を証明した。従来、変分不等式は制限条件付きの変分問題、劣微分作用素の理論等の関数解析的方法で研究されてきたが、今回の研究では、一般の非線形2階楕円型偏微分方程式に対する粘性解の概念を劣微分の定義と組み合わせることで拡張し、解の一意存在、安定性を証明した。また、劣微分項に対する吉田近似を考え、その収束性を証明した。さらに、劣微分作用素に対する粘性解の定義が、半連続関数の概念で、直接的に表現できることが発見され、さらに詳しい性質についての研究を進めている。3年計画の最終年度として、本年度は1障害物問題を定式化する様々の手法とこれまでの結果を調査し、粘性解の方法と比較検討する、2障害物問題に対する粘性解の概念を用いた定式化を検討し、その優位な点を発見、展開する、3各分担者の専門とする様々な非線形偏微分方程式の可解性と粘性解による手法との比較検討を行う。の3点に重点をおいて研究を遂行した。その結果、研究代表者及び各分担者は以下に述べるように、それぞれの担当分野で大きな成果を収めることができた。田中はNavier-Stokes方程式に対する自由表面問題を、流体の圧縮性、熱伝導性や界面での表面張力の影響を考慮に入れて解析した。その結果、時間に関する局所解及び大域解の存在定理が証明された。丸尾は退化する半線形楕円型方程式に対して、非有界な球対称粘性解を構成し、無限遠における漸近挙動に応じて解を分類した。障害物問題の近似解を構成するには、1次元化した方程式の解を利用することが考えられるが、今回得られた球対称な解は、この近似解の構成に重要な役割を果たすことが期待される。石井は平均曲率流方程式の解に対する数値計算の方法として、1992年にBence, Merriman, Osherによって提唱されたアルゴリズムの収束性を、粘性解の方法を用いて数学的に厳密に証明した。黒木場は自己相互作用粒子系の粒子の振る舞いを記述するdrift-diffusion方程式系に対して、初期条件から定まるある値を閾値として、有界な解が大域的に存在するかあるいは有限時間で爆発する、ということを示した。最後に草野は研究協力者として、Howard-Maricが与えた2階常微分方程式が(Karamataの意味で)2つの正則変動な解を持つための必要十分条件を、2階の半分線形方程式に対して完全な形で拡張した。
摩擦面温度制御によるＰＥＥＫ樹脂軸受の焼付き防止システムの開発

PEEK樹脂軸受の焼付き挙動は摩擦面温度に非常に敏感である.摩擦面温度を低下させるために,低温エアジェットで冷却する方法,リング試験片側面に溝加工を施し放熱効果を高める方法の2つの方法で実験を行った。焼付きに遷移する実験条件下において,2つの方法は摩擦面温度低減効果に優れ,焼付きを回避することができた.エアジェット冷却法が温度低減効果に優れているが,摩擦係数が少し変動する傾向があった.このように,摩擦面温度を低減する方法によって,PEEK樹脂軸受の焼付きを防止できることが実証された.油潤滑・高速すべり条件下におけるPEEK複合材料ブロックと鍛鋼リング(SF540A)の焼付き挙動に及ぼす低温エアジェットによる強制冷却の影響を調べた.実験時,摩擦トルクの測定及びリング表面下1mmの位置でリング温度を連続的に測定し,焼付きへの進行過程をモニターした.また,潤滑油中の摩耗粒子数を連続的に測定し,焼付きへの進行過程をモニターした.いかなる条件下でも,リング温度が約100°C以内で一定になる場合には,安定した流体潤滑を維持し,100°Cを超えて漸増する場合には焼付きに遷移した.本年度は,冷却面であるリング側面に同心円状の冷却溝(02本)を加工し,エアジェット冷却効果を更に向上させて実験を行い,比較検討を行った.実験条件は,エアジェット空気流量約50300L/min,コンプレッサー圧力0.30.6MPa,冷風率100,75,50,25%である.その結果,以下の知見を得た.1.リング試験片側面に溝加工を施すことで,溝加工のない場合に比較して摩擦係数や摩擦面温度を低下させることが可能であった.エアジェット冷却を併用した場合,1つのリング溝(幅60mm,深さ10mm)を有する試験片が最も冷却効果が高いことがわかった.併用しない場合,2本溝が最も効果的であった.2.エアジェット冷却における冷風率(冷風率=冷却空気量/圧縮機空気量)の影響が大きく,50%が最も冷却効果が高く,摩擦面温度を低下させ焼付きへの進行を抑えることが可能であった.3.混合潤滑から焼付きへの遷移過程でエアジェット冷却を施すと摩擦面温度を低下させ焼付きを回避することが可能であった.しかしながら,実験条件が過酷で発熱量が高い時には,回避できない場合があり,今後冷風率と発熱量の関係等を明らかにすることが必要である.PEEK樹脂軸受の焼付き挙動は摩擦面温度に非常に敏感である.摩擦面温度を低下させるために,低温エアジェットで冷却する方法,リング試験片側面に溝加工を施し放熱効果を高める方法の2つの方法で実験を行った。焼付きに遷移する実験条件下において,2つの方法は摩擦面温度低減効果に優れ,焼付きを回避することができた.エアジェット冷却法が温度低減効果に優れているが,摩擦係数が少し変動する傾向があった.このように,摩擦面温度を低減する方法によって,PEEK樹脂軸受の焼付きを防止できることが実証された.油潤滑下におけるPEEK複合材料,未充填PEEK及びホワイトメタル(WJ2)の焼付き挙動をブロックオンリング型摩擦摩耗試験機を用いて調べた.実験時,摩擦トルク及びリング表面下1mm位置でのリング試験片温度を測定し,ドレインから排出される潤滑油中に含まれる摩耗粒子の大きさと個数を粒子カウンターで測定した.(1)WJ2,PEEK及びPEEK複合材料の焼付き挙動は摩擦面温度に強く依存した.WJ2は約80°Cを超えると摩擦係数が急増し焼付きを発生した.PEEKは約100°C,複合材料は約140°Cに達すると摩擦係数が増加し始め,PEEKは120130°C,PEEK複合材料は160180°Cを超えると急激に摩擦係数が増加し焼付きを生じた.このように,PEEK複合材料は,焼付き限界温度が高く優れた材料であることがわかった.(2)3種類のブロック材料に対する焼付き限界曲線をすべり速度1020m/s,荷重2941200の範囲で求めた.10m/s以下のすべり速度では,すべての材料で荷重1200Nまで焼付きを発生せず,限界荷重を求めることができなかった.しかし,すべり速度が15m/s以上の高速下では,すべての材料で焼付きを発生したが,焼付きに遷移する温度は実験条件にかかわらず各材料に固有な温度であった.焼付き限界荷重はPEEK複合材料が最も高く,PEEK複合材料はPEEKやWJ2よりも耐焼付き性に優れた材料であることがわかった.(3)WJ2の焼付き過程で発生した摩耗粒子数は,焼付き開始前から増加し始め,焼付きを生ずると急増した.しかし,PEEKやPEEK複合材料の焼付き過程では,焼付き前に摩擦係数が増加したにもかかわらず摩耗粒子は増加せず,焼付きの発生によって摩耗粒子数はわずかに増加した.このように,PEEK材料は摩耗粒子が発生しにくい材料であることが分かった.油潤滑,高速すべり条件下におけるPEEK複合材料ブロック(炭素繊維30wt.%充填,幅10x厚さ10x長さ80mm)と鍛鋼リング(SF540A,φ130x20(厚さ))の焼付き挙動や摩擦面温度低減効果に及ぼすエアジェット冷却の影響を調べた。

実験条件は,すべり速度10.2,15,19m/s,荷重1177N(一定)で,リング表面粗さ0.188±0.33μRa,PEEK樹脂表面粗さ0.195±0.35μRaである。潤滑様式は滴下潤滑で供給量は65cc/minである。コンプレッサー空気流量は約170L/min,コンプレッサー圧力0.6MPa,冷風率50%(冷風率=冷却空気量/コンプレッサー空気量)である。高すべり速度下においては,リング温度が100°Cを超えて増加し続ける場合に焼付きに遷移した。リングを強制的に冷却し,リング温度を100°C以下に保つことにより焼付きを回避できると考えられる。それゆえ,今年度は,エアジェット冷却に加えて,リング試験片内に水溶性冷却剤(60cc)を密封し冷却効果の高い試験片を用いてその効果を調べた。その結果,以下の知見を得た。すべり速度10.2m/sの場合,リング温度は55°C(冷却なし),31°C(冷却剤+エア),45°C(冷却剤のみ)で一定になった。冷却剤とエア冷却を併用すると24°Cの温度低減効果があった。15m/sの場合,リング温度は105°C(冷却なし),75°C(冷却剤のみ)で,冷却剤の密封により30°Cの温度低減効果があった。エアを吹き付けるとオイルカップ内の空気が乱れエアが油膜に衝突し油膜形成を妨げる場合があった。特にすべり速度が速い時には,摩擦係数を増加させリング温度を上昇させることがあった。19m/sの場合には,冷却剤が実験途中でリングから漏れ,冷却効果を示さなかった。漏れ対策が必要である。以上の実験により,冷却剤密封試験片は優れた摩擦面温度低減効果を有し,その密封量を増やすことによって,更なる冷却効果が期待できると考えられる。トライボロジー平成25年度実施予定の実験を行い,PEEK複合材料の焼付き挙動の解明とエアジェット冷却システムの構築及び冷却実験を行った.今年度は冷却面へのリング溝加工を施すことで更に冷却効果を高めることができた.また,実際に,混合潤滑から焼付きへの遷移過程でエアジェット冷却を施すと摩擦面温度を低下させ焼付きを回避することが可能であった.しかしながら,実験条件が過酷で発熱量が非常に高い時には,摩擦面温度を低下させることができずに焼付くことがあった.今後冷風率(冷風流量),冷風温度と摩擦発熱量の関係等,エアジェット冷却の限界を明らかにすることが必要である.平成24年度に実施予定の実験を行い,PEEK樹脂材料の焼付き挙動や摩耗粒子に関する重要な知見を得ることができた.しかし,試験片の表面粗さがわずかに異なる場合や再利用ブロック試験片を用いた場合など,焼付き開始温度は同じであったが,実験開始から焼付きを発生するまでの時間が大きく異なることがあった.焼付きを回避することを目的としている本研究において,これは非常に重要な問題である.残念ながらまだ原因を究明するに至っていない.この結果は,表面粗さがPEEK樹脂の焼付き挙動に多大なる影響を与えることを示唆している.また100120°C程度の摩擦熱を経験するとPEEK樹脂に変質等の変化が生じ,摩擦摩耗挙動が変化することが予想される.平成24,25年度の結果を基に,低温エアジェット冷却法を用いた摩擦面温度制御システムを構築するために,低温エアジェット冷却法に加えて冷却溝加工による冷却効果の相乗効果を目指して実験を進める予定である.また,実証実験を行う予定である.具体的には以下に示すように実験を進める.1.低温エアジェット冷却法+冷却溝加工冷却法の最適条件及び冷却限界の検討:最適な冷却効果を得るための冷却溝の形状とエアジェット冷却条件を検討する.