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深い理解を促進する協調的学習支援環境の研究

本研究では,「認知科学を対象分野として,大学での質の高い学習を促進するための協調学習支援環境を実践的に実現した.ここで開発したカリキュラムの基本形は,課題を中心に学習者が自分で調べたことを互いに発表し合いクラスで総合的に一つの課題を解決するような協調的な学習である.協調学習支援システムとしては,教材を再吟味するための掲示板システム,自分から質問したり答えたりすることによって学ぶ対話型ヘルプシステム,学生同士考えていることや調べて分かったことを共有しそれらを統合的に考えるための総合的なノートシステムを開発し,実際大学の授業で使用してその効果を検証した.これまで,「認知科学入門」「認知科学概論」など認知科学の基礎的な概念理解を目指す授業群(担当:三宅なほみ,白水始)と研究法,研究デザインの実践的な基礎力を養う授業群(担当:三宅なほみ,三宅芳雄,白水始)との連係を強化し,ノート共有システムの活用に加えてカード配置による考え方の軌跡外化とその共有吟味など内容把握のための支援方法を考案し実践評価してきた.その結果,年々学生の学習活動は全体的に活発化し,授業中だけでなく授業以外の時間でもそれらシステムを使用し活動する場面が多く見られるようになった.また最終提出レポートの質も向上することが確かめられた.ネット上に投稿される学生の意見や教師側からの返答,ネット上から入手可能な教材などを統合的に管理し,学生が必要とする情報を必要に応じて提供する自律型教材開発システム(担当:土屋孝文),ネットワーク上から入手した情報やアイディアの記録を相互参照,可能な形で統合的に記録するシステム(担当:三宅芳雄)などについても年度ごとに改良し実践して成果を挙げた.総合的な評価として,このような協調型の学習は継続して実践することによって学生同士が互いに学びあう文化が形成され効果をあげることが確かめられた.本研究では,「認知科学を対象分野として,大学での質の高い学習を促進するための協調学習支援環境を実践的に実現した.ここで開発したカリキュラムの基本形は,課題を中心に学習者が自分で調べたことを互いに発表し合いクラスで総合的に一つの課題を解決するような協調的な学習である.協調学習支援システムとしては,教材を再吟味するための掲示板システム,自分から質問したり答えたりすることによって学ぶ対話型ヘルプシステム,学生同士考えていることや調べて分かったことを共有しそれらを統合的に考えるための総合的なノートシステムを開発し,実際大学の授業で使用してその効果を検証した.これまで,「認知科学入門」「認知科学概論」など認知科学の基礎的な概念理解を目指す授業群(担当:三宅なほみ,白水始)と研究法,研究デザインの実践的な基礎力を養う授業群(担当:三宅なほみ,三宅芳雄,白水始)との連係を強化し,ノート共有システムの活用に加えてカード配置による考え方の軌跡外化とその共有吟味など内容把握のための支援方法を考案し実践評価してきた.その結果,年々学生の学習活動は全体的に活発化し,授業中だけでなく授業以外の時間でもそれらシステムを使用し活動する場面が多く見られるようになった.また最終提出レポートの質も向上することが確かめられた.ネット上に投稿される学生の意見や教師側からの返答,ネット上から入手可能な教材などを統合的に管理し,学生が必要とする情報を必要に応じて提供する自律型教材開発システム(担当:土屋孝文),ネットワーク上から入手した情報やアイディアの記録を相互参照,可能な形で統合的に記録するシステム(担当:三宅芳雄)などについても年度ごとに改良し実践して成果を挙げた.総合的な評価として,このような協調型の学習は継続して実践することによって学生同士が互いに学びあう文化が形成され効果をあげることが確かめられた.本研究では、「認知科学」を対象分野として、大学での質の高い学習を促進するための協調学習支援環境を実践的に実現する。ここで開発するカリキュラムの基本形は、課題を中心に学習者が自分で調べたことを互いに発表し合い、クラスで総合的に一つの課題を解決するような協調的な学習である。協調学習支援システムとしては、教材を再吟味するための掲示板システム、自分から質問したり質問に答えたりすることによって学ぶ対話型ヘルプシステム、学生同士考えていることや調べて分かったことを共有しそれらを統合的に考えるための総合的なノートシステムを開発し、実際大学の授業で使用してその効果を検証する。本年度は「認知科学入門」「認知科学概論」など認知科学の基礎的な概念理解を目指す授業群(担当:三宅なほみ)と研究法、研究デザインの実践的な基礎力を養う「応用統計学」などの授業群(担当:三宅なほみ、三宅芳雄)とを連係させ、両者の教材をち密に構造化することによって学生自身の知識構成を支援するカリキュラムを試作、ノート共有システムを活用した授業を実践評価した。システム使用履歴を分析したところ、学生の学習活動が全体に活発化していることが認められ、最終提出レポートの質も顕著に向上していた。現在システムの使い方と最終成績との関連を検討しつつ次年度の実践の準備に取りかかっている。ネット上に投稿される学生の意見や教師側からの返答、ネット上から入手可能な教材などを統合的に管理し、学生が必要とする情報を必要に応じて提供する自律型教材開発システム(担当:土屋孝文)、ネットワーク上から入手した情報やアイディアの記録を相互参照可能な形で統合的に記録するシステム(担当:三宅芳雄)などの開発準備も順調に進んでいる。本研究では、「認知科学」を対象分野として、大学での質の高い学習を促進するための協調学習支援環境を実践的に実現する。

ここで開発するカリキュラムの基本形は、課題を中心に学習者が自分で調べたことを互いに発表し合い、クラスで総合的に一つの課題を解決するような協調的な学習である。協調学習支援システムとしては、教材を再吟味するための掲示板システム、自分から質問したり質問に答えたりすることによって学ぶ対話型ヘルプシステム、学生同士考えていることや調べて分かったことを共有しそれらを統合的に考えるための総合的なノートシステムを開発し、実際大学の授業で使用してその効果を検証する。本年度は,昨年の成果を活かしシステム利用を推進するために,認知科学の基礎的な概念理解を目指す授業群として「認知科学入門」「認知科学概論」(担当:三宅なほみ,白水始),研究法、研究デザインの実践的な基礎力を養う授業群として「認知科学研究法演習」「応用統計学」「論理と意味論」(担当:三宅なほみ,三宅芳雄,白水始)との連係を強化し、ノート共有システムの活用に加えてカード配置による考え方の軌跡外化とその共有吟味など内容把握のための支援方法を新しく考案して実践評価した。昨年度に引き続き学生の学習活動は全体に活発化しており、最終提出レポートの質も向上している。授業中の活動記録の分析やノートシステムに記載された内容分析の手法の検討にも着手した。ネット上に投稿される学生の意見や教師側からの返答、ネット上から入手可能な教材などを統合的に管理し、学生が必要とする情報を必要に応じて提供する自律型教材開発システム(担当:土屋孝文),ネットワーク上から入手した情報やアイディアの記録を相互参照可能な形で統合的に記録するシステム(担当:三宅芳雄)などについても実践データが蓄積されつつある。本研究では「認知科学」を対象として、大学での質の高い学習を促進する協調学習支援環境を実践的に実現した。カリキュラムの基本形は、課題を中心に学習者が自分で調べたことを互いに発表し合い、クラスで総合的に一つの課題を解決するような協調的な学習である。協調学習支援システムとしては、教材を再吟味するための掲示板システム、自分から質問したり質問に答えたりすることによって学ぶ対話型ヘルプシステム、学生同士考えていることや調べて分かったことを共有しそれらを統合的に考えるための総合的なノートシステムを開発し、実際大学の授業で使用してその効果を検証した。本年度の成果としては認知科学の基礎的な授業群のうち、特に2、3年生を対象とした「認知科学概論」「認知科学研究法演習」「応用統計学」(担当:三宅なほみ、三宅芳雄、白水始)において、学生一人一人が各自選んだ資料に精通し、その資料を核として互いに相手の理解を取り込んで知識を構成する新しい方略を考案、実施した。これによって学生各自のレベルに応じた取り組みが可能になり、成果の変動幅は大きくなったものの全体として昨年度に比して理解度が深まっている。プログラミングの学習(担当:三宅芳雄、土屋孝文)については習熟段階をこれまでより細かく分けて個別に詳しい学習プロセスデータを取り、理解レベルに合った対処方法を工夫したところ、こちらも過年度に比してクラス全体の到達度が上がってきている。ネット上で交換される学生-教師の質疑や話合い、ネット上から入手可能な教材などを統合的に管理し学生が必要とする情報を必要に応じて提供する自律型教材開発システム(担当:土屋孝文)、ネットワーク上から入手した情報やアイディアの記録を相互参照
低温超音速ガスを利用した材料の衝撃溶融による金属皮膜作製に関する基礎研究

金属材料の融点に比較して低温な超音速ガス流れの中に材料粉末を投入し,高速度で基材に衝突させて皮膜を作製するロシアで発明された新しい溶射プロセス「低温超高速ガス溶射法(Cold Spray)」について数値シミュレーションと装置を試作して基礎的検討を行った。その結果,国内では初めてこの溶射プロセスに取り組み,かつ皮膜を作製できた。また,この装置の超音速ガスジェットを利用してアーク溶射法の改良を試みた。研究は,数値シミュレーションプログラムを作成し,種々の溶射条件およびノズルの形状並びに溶射材料粒子について検討を行った。そして,その結果に基づき装置を製作し,溶射材料に比較的成膜が容易とされている銅粒子を用い,窒素を作動ガスとして溶射を行った。<主な結果>(1)圧縮性流体力学の知見によりCold Spray用ラバルノズルの設計が可能であることが確認できた。(2)作成した数値シミュレーション結果より,溶射粒子の挙動に及ぼすガスの圧力,温度,種類およびノズルの形状並びに溶射材料粒子(材料,粒径)の影響が明らかになった。(3)溶射実験にて,ガスの温度・圧力が低い場合,銅粒子の衝突速度が低く,粒子が基材(鋼板)をエロージョンしてしまうが,それらの条件を上げていくと皮膜が形成され,その付着量も増加した。(4)このラバルノズルは小径長穴で加工が難しいが,数値シミュレーションによる検討で,製作が容易な形状のノズルを提案し,その効果を確認した。(5)この溶射法による皮膜は,原料粉末の特性が熱変質によって劣化することなく従来の溶射法より優れていることが確認でき,また基材側がち密で硬く,表面側は気孔が多いことがわかった。(6)超音速ガスジェットを利用することで,アーク溶射皮膜は微細な粒子により構成され,表面粗さが改善された。種々の溶射条件が皮膜特性に及ぼす影響やそのデータの蓄積,各種溶射材料の適用などの検討は今後の課題である。金属材料の軟化温度または融点に比較して低温な超音速ガスのノズル内流れの中にその材料粉末を投入し,加速させて高速度で基材に衝突させて皮膜を作製する低温超高速ガス溶射法について基礎的検討を行う。また,この装置の応用として,超音速ガスジェットによるアーク溶射法の改良を試みる。1.今年度の成果今年度は装置各部の検討を行い,これをもとに試作を行った。以下は,これまでの研究報告などを参照し,さらに計算による検討を行なって得た主な結果である。(1)装置の構成は,窒素ガス供給部,ガス計測制御部,電気炉,熱交換器,溶射ガン,粉末供給装置とした。溶射材料粉末は,Ni-Al青銅とし,この粉末が成膜する衝突速度(臨界速度)を600m/sと仮定した。(2)ガンノズルは末広円筒先細形状で,長さ300mm,のど径3mmとし,加速と加熱のバランスを考慮し,入口先細部を100mmとした。(3)供給ガスの圧力,温度を上げれば粒子速度は高くなるが,装置の性能限界と臨界速度より,供給ガスはノズル入口部で2.2MPa[abs],600Kとし,装置がこの条件を出力できることを確認できた。(4)上記の溶射条件でジェットは粒子が臨界速度に達することのできる粒径は,10μm以下である。(5)また,アーク溶射改良用ジェット発生部も試作し,所定の使用を満足することが確認できた。2.次年度の予定(1)作動ガスジェットの状態に及ぼす供給ガス条件とノズル形状の影響の検討(2)試作した溶射ガンによる皮膜の作製と評価(3)装置の改良(4)アーク溶射法への応用金属材料の融点に比較して低温な超音速ガス流れの中に材料粉末を投入し,高速度で基材に衝突させて皮膜を作製するロシアで発明された新しい溶射プロセス「低温超高速ガス溶射法(Cold Spray)」について数値シミュレーションと装置を試作して基礎的検討を行った。

(6)超音速ガスジェットを利用することで,アーク溶射皮膜は微細な粒子により構成され,表面粗さが改善された。種々の溶射条件が皮膜特性に及ぼす影響やそのデータの蓄積,各種溶射材料の適用などの検討は今後の課題である。
血管内皮細胞機能制御による血管新生の新しい制御法開発と遺伝子治療への応用

1)血管新生の分子細胞生物学:培養ヒト皮膚毛細血管由来血管内皮細胞を用いた。血管内皮細胞機能に影響を与えうる細胞として培養網膜毛細血管由来周皮細胞も用いた。(a)血管内皮細胞の細胞運動に関与する細胞外基質産生の制御は血管新生のプロセス制御に重要である。そのメカニズムについて細胞内シグナル伝達を検討した。細胞外基質(ヒアルロナン)の産生酵素の発現制御を検討した。毛細血管内皮細胞は合成酵素(HAS1,HAS2,HAS3)の遺伝子を発現しており、特にHAS2の発現が多かった。TGF-βとPDGF-BBは発現の上昇効果を示し、特にTGF-βの作用が強かった。(b)周皮細胞機能の解析:周皮細胞の増殖制御に対するサイトカインネットワークについて検討したところ、増殖抑制作用をもつTGF-β2と増殖促進作用をもつプラスミンは相互作用を及ぼしネットワークを形成していた。2)臨床的な検討:臨床疫学的な検討より、網膜症進展にともなう視力低下の主な原因は増殖網膜症への進行であり、網膜症進行抑制の治療薬の開発の重要性が示された。血管新生がみられる増殖糖尿病網膜症の手術材料での各種のサイトカインの発現について検討した。増殖糖尿病網膜症での血管新生促進因子としてはVEGF,PIGF,IL-6,TGF-β,TNFなどの上昇がみられた。VEGF,PIGFは網膜虚血と関連し、血管新生に関与していた。TGF-βは硝子体出血に関与し、IL-6は血糖コントロールに関連することが示唆された。血管新生抑制因子としてactivn A,PF-4、エンドスタチンの糖尿病眼における発現がみられた。activn Aは血管内皮細胞の増殖抑制作用をもち、生体内でも血管新生に抑制的に作用する。この因子が血管新生、硝子体出血などの増殖糖尿病網膜症治療薬としての可能性が示唆された。1)培養細胞を用いた研究:血管内皮細胞-ヒト皮膚毛細血管由来の細胞を用いた。毛細血管由来の細胞は網膜由来のものも用いる。さらに血管内皮細胞機能に影響を与えうる細胞として網膜毛細血管由来周皮細胞も用いた。2)周皮細胞機能の解析:周皮細胞の増殖制御に対するサイトカインネットワークについて検討したところ、増殖抑制作用をもつTGF-β2と増殖促進作用をもつプラスミンは相互作用を及ぼしネットワークを形成していた。3)血管内皮細胞の細胞外基質産生制御:細胞運動に関与する細胞外基質産生制御メカニズムについて細胞内シグナル伝達を検討した。細胞外基質としてヒアルロン酸をとりあげ、その産生酵素の発現制御を検討した。毛細血管内皮細胞はヒアルロン酸の合成酵素(HAS1,HAS2,HAS3)の遺伝子を発現していた。TG-βとPDGF-BBは発現の上昇効果を示し、相乗作用がみられた。4)生体レベルでの検討:細胞レベルでの知見が実際の血管新生に応用出来るかを臨床材料を用いて検討した。増殖糖尿病網膜症での血管新生促進因子としてはVEGF,P1GF,IL-6,TGF-βなどの上昇がみられた。一方、血管新生抑制因子としてのPF-4、エンドスタチンの発現がみられ、後者はVEGFとならんで発現が上昇した。また血管新生抑制に作用しているかどうか不明であるがアクチビンAの発現がみられた。これらの因子が血管新生、硝子体出血などの増殖糖尿病網膜症の病態の形成に際してネットワークを形成しているのが示唆された。1)血管新生の分子細胞生物学:培養ヒト皮膚毛細血管

由来血管内皮細胞を用いた。血管内皮細胞機能に影響を与えうる細胞として培養網膜毛細血管由来周皮細胞も用いた。(a)血管内皮細胞の細胞運動に関与する細胞外基質産生の制御は血管新生のプロセス制御に重要である。そのメカニズムについて細胞内シグナル伝達を検討した。細胞外基質(ヒアルロナン)の産生酵素の発現制御を検討した。毛細血管内皮細胞は合成酵素(HAS1,HAS2,HAS3)の遺伝子を発現しており、特にHAS2の発現が多かった。TGF-βとPDGF-BBは発現の上昇効果を示し、特にTGF-βの作用が強かった。(b)周皮細胞機能の解析:周皮細胞の増殖制御に対するサイトカインネットワークについて検討したところ、増殖抑制作用をもつTGF-β2と増殖促進作用をもつブラスミンは相互作用を及ぼしネットワークを形成していた.2)臨床的な検討:臨床疫学的な検討より、網膜症進展にともなう視力低下の主な原因は増殖網膜症への進行であり、網膜症進行抑制の治療薬の開発の重要性が示された。血管新生がみられる増殖糖尿病網膜症の手術材料での各種のサイトカインの発現について検討した。増殖糖尿病網膜症での血管新生促進因子としてはVEGF,P1GF,IL-6,TGF-β,TNFなどの上昇がみられた。VEGF,P1GFは網膜虚血と関連し、血管新生に関与していた。TGF-βは硝子体出血に関与し、IL-6は血糖コントロールに関連することが示唆された。血管新生抑制因子としてactivn A,PF-4、エンドスタチンの糖尿病眼における発現がみられた。activn Aは血管内皮細胞の増殖抑制作用をもち、生体内でも血管新生に抑制的に作用する。この因子が血管新生、硝子体出血などの増殖糖尿病網膜症治療薬としての可能性が示唆された。
N-アセチルグルコサミン転移酵素V阻害剤を指向した二基質型アナログ化合物の合成

N-Acetylglucosaminyltransferase(以下GnT)は、哺乳動物のもつタンパク質や脂質に結合した糖鎖上のある特定の水酸基に、N-アセチルグルコサミン(GlcNAc)残基を転移する活性を持つ一群の酵素である。それらのうち特にGnT-Vは、インテグリンなどの細胞接着分子や、マトリプターゼ等の種々の因子を介して腫瘍細胞の悪性化、転移機構に関与していることが報告された。また最近GnT-IXがGnT-Vのホモログでとして報告され、その基質特異性や発現部位などから重要な生命現象に関与している可能性が示唆された。そこで、両酵素の機能解明および基質結合部位付近の立体構造の解明のためのプローブとして、二基質型アナログ化合物をデザインして合成を行った。まず、リンカー部位を導入せず直接二つの基質ユニットを結合した二基質型化合物の合成を達成した。合成した化合物は二つのGnTに対して良好な阻害効果を示した(GnT-V ; Ki=103μM、GnT-IX ; Ki=7.3μM)。次に、更なる高い阻害活性の発現をめざし、種々の阻害剤の合成を検討した。具体的には、酵素の二つの基質結合ポケットにより良く収まるよう、両基質間に様々な長さのリンカーを導入した化合物の合成を行った。リンカーとしてはすでに合成し良好な阻害効果を示した-S-型を基礎として、そこから鎖長を伸ばしていくべく、-S-S-、S-(CH_2)_n-S-(n=13)の構造を選択し、それぞれを導入した化合物の合成を行った。鍵反応である二つの基質間のカップリングは、あらかじめひとつの水酸基をチオール基に置換した水酸基無保護の三糖と、脱離基を導入したGlcNAc誘導体の間でなって、目的とした種々のリンカーを導入した化合物の合成を達成した。
KEKBにおけるビーム不安定性の研究

Su Su Win氏は昨年度に引き続きKEKB加速器の性能を向上させる上で最大の問題である電子雲不安定性についての研究を行ってきた。ここでいう、電子雲不安定性とは次のような不安定性である。陽電子を蓄積するKEKBの低エネルギー・リングにおいて、リング中を周回する陽電子から発生した放射光が真空ダクトの内壁をたたくことにより発生した光電子が正の電荷を持つ陽電子ビームに引き寄せられ、ビームの周りに電子雲を形成する。この電子雲がビームと相互作用を行うことにより、ビーム・サイズが増大し、また、結合バンチ不安定性が励起されることになる。KEKBにおいては、陽電子リングの全周長の75%にわたり、真空ダクトにソレノイドを巻き、ソレノイド磁場を印可することにより、電子雲不安定性をほぼ抑制することに成功したが、まだ完全とはいえない。完壁な抑制を行うためには、電子雲不安定性のメカニズムの解明が必須である。Su Su Win氏の仕事は、電子雲によって引き起こされる結合バンチ不安定性が、印可するソレノイド磁場の強度を変えることにより、どのように変化するかを実験的により測定し、さらに計算機シミュレーションと比較することにより、電子雲不安定性のメカニズムの一端を解明しようというものである。実験結果と計算機シミュレーションの結果は定性的には非常に好く合い、電子雲の分布について、基礎的な情報を与えることができた。しかしながら、定量的には、両者の間に食い違いがあり、今後は、この食い違いの原因を解明することにより、さらなる理解が進むと考えられる。
携帯用高性能ガスクロマトグラフ連続分析測定装置の応用と作業環境改善

一般的な有機溶剤に含まれる有機溶剤成分について,標準ガスを作成し,本機器と通常のガスクロマトグラフ分析装置とで同時測定を行い,クロスチェックを行った。その結果,定量下限として1ppm前後であることが確認できるとともに,実際の現場で定量分析を行うためのピーク面積を濃度に換算する「濃度換算係数」が得られた。ただし現在までのところ,現行法上作業環境の測定が義務づけられた第1種および第2種の有機溶剤成分全ての「濃度換算係数」は求められておらず,今後求める予定である。以上の実験室的な検討を踏まえて,数カ所の作業現場で,本機器を用いて有機溶剤の測定を行うと共に,通常行われている分析方法である活性炭管捕集・ガスクロマトグラフ分析も行い,クロスチェックを行った。その結果,本機器を用いれば,一般的な有機溶剤に含まれる有機溶剤成分の管理濃度の1/10の濃度のレベルで,定量可能なことが認められた。その他の有機溶剤成分については今後調査が必要である。現在までに現れてきた問題点としては,携帯性の面で重量が重いこと,未知検体の定性のためにはカラムの複数化が必要なこと,などが浮かび上がった。現在軽量化として,ノート型パソコンおよび充電器と本体の重量を合計すれば10kg以上であり,電池化等の工夫を行っている。
組織内回転移動照射型光化学療法の至適照射条件の検討

平成10年度に行った研究結果において、ATX-S10Na(II)使用、組織内回転移動照射型光化学療法(組織内照射法)は、十分な抗腫瘍効果を認めなかった。この原因として、1)半導体レーザー光の照射エネルギー不足、2)ATX-S10Na(II)は腫瘍選択制が優れており主に腫瘍血管への影響によりその効果が発現するため腫瘍塊周囲にある腫瘍細胞に対しての効果が少ないことが考えられた。11年度は、これら問題点を明確にするための研究をおこなった。方法は、家兎右側足背部にVX2癌を移植しある程度成長した腫瘍に対しpolyhematoporphyrin投与群(P群)は2mg/Kgを投与、48時間後に。ATX-S10Na(II)投与群(A群)は18mg/Kgを投与、4時間後に、組織内照射法を、P群は100J/cm(4mJ.40Hz=160mW)の条件で、エキシマダイレーザーを照射し、A群は160mW、総エネルギー100J/cmの条件で半導体レーザーを照射した。その他、照射条件として、腫瘍の体積を算出し、従来よりの実験結果より組織内ファイバーの周囲に半径8mmの抗腫瘍効果を仮定し照射ファイバーの本数を決定し実験を行った。また治療の際は、光強度測定機器の測定プローブをチューブから約10mmの位置に垂直に刺入、固定し測定研究をおこなった。結果として、実験個体によりばらつきはあるものの、光強度では、エキシマダイレーザーは、半導体レーザーに比べ最高20倍の光強度を測定した。しかしながら、肉眼的および病理組織学的観察においては、顕著な差は認めなかった。この理由としてa)足背部は一定の腫瘍を作製するには適しているが、解剖学的に骨など光の透過しない部位が多い。b)polyhematoporphyrinの用量が少ないこと、などが考えられた。現在、これら問題を解決し研究継続中である。日本白色家兎の右足背部にVX2癌を移植、腫瘍が3×3×2cmの時点でATX-S10Na(II)を18mg/kg静注後4時間目で腫瘍にマイクロセレクトロンチューブを刺入し、半導体レーザー照射条件:波長670nm、ファイバー先端出力160mW、総エネルギー量100J/cm、回転速度17.5R.P.M.、移動速度40.8mm/minで照射した。照射直後から腫瘍に著明な浮腫を認めた。照射14日後に腫瘍を摘出、病理組織学的に観察したところHPDとエキシマダイレーザーでの組織内回転移動照射式光化学療法と比較して十分な抗腫瘍効果は認められなかった。この原因を確認するためには、レーザー照射時のATX-S10Na(II)の腫瘍内濃度の測定、半導体レーザー(連続波)の組織内透過性の測定が必要であると考え次の実験を行った。「レーザー照射時のATX-SlONa(II)の腫瘍内濃度の測定。」ATX-S10Na(II)を18mg/kg静注後4時間目で腫瘍を摘出し、ATX-810Na(II)のVX2癌組織内濃度を蛍光分光分析法により測定した。この結果、レーザー照射時の組織内濃度は約8.5μg/gであり、これは十分な抗腫瘍効果が得られる組織内濃度であることが確認された。「連続波とパルス波の組織内透過性の測定。」腫瘍内にマイクロセレクトロンチューブを刺入し、レーザー強度測定機器の測定プローブ先端をチューブからlcmの位置に垂直に刺入、固定した。半導体レーザー(連続波)及びエキシマダイレーザー(パルス波)のレーザー照射条件は、ファイバー先端出力で半導体レーザー160mW、エキシマダイレーザー160mWとし、照射ファイバーを挿入、レーザー強度測定機器の測定プローブから1cmの位置でレーザー照射した。結果は、エキシマダイレーザーは、半導体レーザーより組織内透過性に優れていた。

しかしながら、肉眼的および病理組織学的観察においては、顕著な差は認めなかった。この理由としてa)足背部は一定の腫瘍を作製するには適しているが、解剖学的に骨など光の透過しない部位が多い。b)polyhematoporphyrinの用量が少ないこと、などが考えられた。現在、これら問題を解決し研究継続中である。
看護基礎教育課程における感染予防教育のコアコンピテンシーの明確化

病院の感染管理対策の中心である感染管理認定看護師が、新人看護師に期待する感染予防技術は「手洗い」、「個人防護具の着脱」であった。一方、看護学生においては、「手洗いを含む標準予防策の実施」を「1人でできる」と回答した学生の割合は、2回生23%、3回生66%、4回生39%であった。「個人防護具の選択」を「1人でできる」と回答した学生の割合は、2回生8%、3回生15%、4回生7%であった。近年、新卒の看護師の離職率の高さが問題となっている。その原因として、臨床現場で必要とされる臨床実践能力と看護基礎教育課程で習得する看護実践能力との乖離による知識・技術の未熟さが指摘されている。感染予防は看護技術の基本となる概念であり、医療安全の面からも看護基礎教育課程において習得が望まれる技術である。本研究の目的は(1)医療施設が新卒看護師に期待する具体的な感染予防の知識・技術について明らかにすること、(2)看護基礎教育課程修了時に学生が習得すべき感染予防に関する知識・技術項目について実践現場で働く看護師と教育課程の教育者の合意に基づいて作成することである。平成22年度は、医療施設が新卒看護師に期待する具体的な感染予防の知識・技術について明らかにすることを目的にインタビュー調査を実施した。インタビュー対象者は医療施設における感染制御業務、感染予防教育の中心を担い、3年以上の経験のある感染管理認定看護師6名とした。施設規模などによる体制の違いを考慮して対象者を選択した。現在インタビュー内容の分析を行っている。その結果から、感染予防の知識と技術についての項目の枠組みを作成し、調査票を作成する予定である。作成した調査票は感染管理認定看護師と教育課程の教員を対象にデルファイ法にて2回質問紙調査を実施する予定である。本研究により臨床現場で必要とされる臨床実践能力と看護基礎教育課程で習得する看護実践能力との差を縮め、教育課程における教育内容の充実、新卒看護師の技術に対する不安の緩和、医療関連感染や針刺しなどのリスク低減に寄与することが可能と考える。感染管理認定看護師へのインタビューの結果、新人看護師の入職時に習得しておくことを最も期待する感染予防技術は「手洗い」、「個人防護具の着脱」であり、入職時の新人教育では、講義とともに演習を実施し、習得の徹底を図っていた。「手洗い」に関しては、継続教育においても重要なテーマであることが明らかとなった。看護基礎教育課程の学生における看護技術習得度を明らかにするために、質問紙調査を行った。質問紙は厚生労働省の新人看護職員研修ガイドラインで示されている看護技術項目を参考に作成した。質問内容は、「感染予防技術」や「与薬の技術」など15領域204項目であった。回答は「学習していない」「講義で学んだ」「演習で実施した」「臨地実習で見学または指導者とともに実施した」「1人でできる」の5段階とした。4回生において「1人でできる」の割合が下がった原因としては、臨床実習を実施していないことが考えられた。研究結果については、平成24年3月に米国ハワイにて学会発表を行った。投稿論文は準備中である。今後は、習得した技術の定着率を上げるためのより効果的な教育システムの構築が望まれる。
開発途上国の農水産物加工における小規模起業開発とマイクロファイナンス

マイクロファイナンス産業の世界的な躍進を背景に、バングラデシュとカンボジアの農村貧困層はマイクロファイナンスへのアクセスを広く享受するに至っている。しかし、マイクロファイナンス機関による金融サービスが、必ずしも農村貧困層の起業に適しているわけではない。一方、近年は特定商品の流れを形成する「バリュー・チェーン」を利用した「バリュー・チェーン・ファイナンス」が注目を集めている。本研究では、貧困層による農業セクターでの起業や運営のための資金調達において、両者がどのような強みと弱みをもっているかを分析した。結論として、バリュー・チェーン全体を視野に入れた外部金融機関(マイクロファイナンス機関を含む)による資金貸付けを促進すること、さらにIT技術をその中にうまく組み込むことが、農村貧困層による起業にとって重要であると指摘できる。本研究の目的は、開発途上国農村の貧困層が、農水産物加工分野で起業し、アグロビジネスに効果的に組み込まれることを可能にするための、小規模金融サービス(以下、マイクロファイナンス)の役割について研究することである。平成20年度は、カンボジアにおける貧困層向け小規模金融の動向を論文としてまとめるところから出発した。引き続き、カンボジア農村での調査を計画していたが、バングラデシュのASAというマイクロファイナンス機関を創設し、世界的に著名なS.Chaudhury氏との連絡調整により、バングラデシュでの調査を優先させることとした。したがって、当初計画していたカンボジアでの調査計画は、平成21年度に実施することとした。バングラデシュには平成20年8月と平成21年3月に訪問し、上述のS.Chaudhury氏、及びその他の主要スタッフにインタビュー調査を行った。また、ASAの金融サービスの特徴を調べ、農村において実地調査をした。さらに、米国援助庁(USAID)や世界銀行が支援している、農水産物加工のプロジェクトについて調査するため、USAID「カタリスト」プロジェクト事務所、及びホルテックス財団を訪問した。その他、ダッカ大学の人類学部を訪問し、研究上の情報交換をした。3月の出張時には国際労働機関(ILO)バンコク事務所も訪問し、アジア太平洋地域における関連の資料を収集した。現地調査を通じて浮かび上がってきたのは、マイクロファイナンス機関は貧困層の起業を助け、貧困を削減すると謳ってはいるが、かならずしも起業に向いた金融商品やサービスを提供しているわけではないということである。米国援助庁は、民間商業セクターの取引関係者同士の連携を強化することで、小規模農民が農水産物加工に参入しやすい環境整備(投資資金へのアクセスを含む)を重視していることがわかった。平成21年度は、カンボジアで米国援助庁が実施するMSME(Micro, Small and Medium-sized Enter prises)プロジェクトのスタッフに同行し、コンポントム県のプロジェクト実施地域で現地調査を行った。昨年度は米国援助庁がバングラデシュで実施する「カタリスト・プロジェクト」について調査したが、二つのプロジェクトには米国援助庁の貧困対策に関する基本姿勢が表れており、共通点が多い。すなわち、どちらのプロジェクトも、農水産物加工分野で何がしかの技術や経験をもつ農民を対象とし、すでに存在するバリュー・チェーン上の諸活動を有機的に連結させることによって起業活動を促進することを戦略としている。その際必要となる金融サービスへのアクセスも、独立したマイクロファイナンス機関に頼るのではなく、バリュー・チェーン上の業者や農民・漁民間の資金連携をよくすることを通じて向上させようとする。この戦略については、バリュー・チェーン・ファイナンシングに関する国際的な議論に関する資料を読み込み、実地調査に備えた。カンボジアの現地調査では、MSMEプロジェクトに参加する農民・漁民・加工業者へのインタビューを実施した。その結果、バリュー・チェーン上のお金のやりとりは運営資金を得るためには役立つものの、新規事業や事業拡大のための投資資金とはならないことが判明した。こうした目的にはマイクロファイナンス機関からの融資が原則的には有効であるものの、自然災害など多くのリスクを抱える零細農民にとって、ローンの返済には困難がつきまとうことも確認された。これまでの調査を通じ、途上国農村の貧困層が農水産物加工分野ですでに起業している場合には、バリュー・チェーンを通じた運営資金調達が有効に機能する一方、新たに起業する者にはマイクロファイナンス機関の融資が重要であることがわかった。ただし、マイクロファイナンス機関が提供する金融サービスには、ローンの大きさや担保の要件、返済期間などの点で、乗り越えるべき様々な課題があることも確認された。今年のバングラデシュで実施した調査では、ダッカの3大スーパー・マーケットを訪問し、農水産物の調達経路を調べた。その結果、これらのスーパー・マーケットが一部の農産物を直接経営する地方農場で生産していること、それ以外はダッカ中央卸売市場から買い付けていることがわかった。スーパー・マーケット店舗では生鮮野菜や魚介類の他、中産階級向けの加工食品(タンドリ風に下味をつけた鶏肉、パッケージ化された乳製品等)が多く販売されているが、これらは食品加工会社で一旦加工されたものをスーパー・マーケットが買い付ける場合がほとんどである。中央卸売市場における調査では、農水産物が地方の農村から中央卸売市場に到達するまでのサプライ・チェーンを調べた。

その結果、農村の生産者と卸売業者の間には仲介業者が存在するが、各アクターは携帯電話で瞬時に価格交渉を行い、どの卸売市場に生産物を卸すかを決定していることがわかった。また、サプライ・チェーンを構成するアクター間で、幅広く「前払いシステム」が活用されていることが判明した。以上の結果から、バングラデシュ農村の生産者は、都市の中産階級を消費者とするバリュー・チェーンに組み込まれてはいるものの、農村レベルで独自に食品加工をするだけの情報や、コミュニティ内での集団的生産体制を整えるには至っていないことがわかった。消費者のニーズに関わる情報は、スーパー・マーケットと、そこに商品を納める食品加工会社、さらにスーパー・マーケットが直営で生産を管理する農場内で共有されるに過ぎない。ただし、農村からスーパー・マーケットをつなぐバリュー・チェーンの中でIT技術(携帯電話)を使った情報交換が浸透していることがら、現時点では別個に行われている各アクター間の「前払い」システムと携帯電話による価格交渉とを連結させ、ITを用いた金融サービスを普及させる余地があるといえる。
インビジブルマーカーを用いた小型・簡易モーションキャプチャシステムの提案

モーションキャプチャ(以下MC)とは,人物の動きを3次元計測する技術である.近年MCは映画やゲーム等のCGに係る映像制作用途に留まらず,様々な現場で実利用される技術として拡がりをみせている.しかし既存のMC技術の多くは,特殊なトラッカーや専用スタジオが必要,設定・操作に専門スキルが必要等,一般ユーザの気軽な使用は困難である.そこで本研究では,光学式MC技術を基本とする,小型・簡易なMCを提案した.モーションキャプチャ(以下MC)とは,人物の動きを3次元計測する技術である.近年MCは映画やゲーム等のCGに係る映像制作用途に留まらず,様々な現場で実利用される技術として拡がりをみせている.しかし既存のMC技術の多くは,特殊なトラッカーや専用スタジオが必要,設定・操作に専門スキルが必要等,一般ユーザの気軽な使用は困難である.そこで本研究では,光学式MC技術を基本とする,小型・簡易なMCを提案した.モーションキャプチャ(以下MC)とは,人物・物体の動きを3次元計測する技術で,一般的に計測対象に装着するマーカー群とこれらを検出するトラッカーから構成される.近年MCは映画やCM,ゲーム等のCGに係る映像制作用途に留まらず,舞踏等の無形文化財や特定作業の熟練技能者の動き保存等,様々な現場で実利用される技術として拡がりをみせている.またカメラやPCの高機能化・低価格化に伴い,個人ユースへの展開も期待される.しかし,既存のMC技術の多くは,特殊なトラッカーや専用スタジオが必要,設定・操作に専門スキルが必要等,一般ユーザの気軽な使用は困難である.そこで本研究では,光学式MC技術を基本とし,トラッカーとしてステレオカメラ1台,最小限のマーカーによる小型・簡易なMCの構築を試みた.提案した手法・技術を以下にまとめる.1.単眼カメラによる距離推定:対象を3次元計測するシステムを小型化するため,単眼カメラによる距離推定法を提案した.2.3Dフローに基づく物体の運動推定:ステレオカメラからの距離・カラー画像を用いた,物体の運動推定法を提案した.これを基礎技術として,マーカーレスMCの検討を進める.3.カラーマーカー追跡法:本研究で構築するMCシステムの基本となる.これによって,特殊なマーカーを必要としない簡便なMCシステムが構築できる.4.インビジブルマーカー:本研究で提案するマーカーレスMCの基礎技術である.本年度は,上記の基礎技術と組み合わせ,カラーマーカー+インビジブルマーカーによる簡易MCシステムのプロトタイプの構築に至った.5.MCによるロボット教示:簡易型MCにより,各種アーム型ロボットの教示・操作を実現した.以上,研究期間の前半1年において実施課題のプロトタイプの提案・実装に至った.今後は要素技術を統合し,実験とその結果のフィードバックを重ねる予定である.モーションキャプチャ(以下MC)とは,人物・物体の動きを3次元計測する技術で,一般的に計測対象に装着するマーカー群とこれらを検出するトラッカーから構成される.近年MCは映画やCM,ゲーム等のCGに係る映像制作用途に留まらず,舞踏等の無形文化財や特定作業の熟練技能者の動き保存等,様々な現場で実利用される技術として拡がりをみせている.またカメラやPCの高機能化・低価格化に伴い,個人ユースへの展開も期待される.しかし,既存のMC技術の多くは,特殊なトラッカーや専用スタジオが必要,設定・操作に専門スキルが必要等,一般ユーザの気軽な使用は困難である.そこで本研究では,光学式MC技術を基本とし,トラッカーとしてステレオカメラ1台,最小限のマーカーによる小型・簡易なMCの構築を試みた.提案した手法・技術を以下にまとめる.1.単眼カメラによる距離推定:対象を3次元計測するシステムを小型化するため,単眼カメラによる距離推定法を提案した.2. 3Dフローに基づく物体の運動推定:ステレオカメラからの距離・カラー画像を用いた,物体の運動推定法を提案した.これによって,マーカーを必要としないMCシステムが構築できる.3.カラーマーカー追跡法:本研究で構築するMCシステムの基本となる.これによって,特殊なマーカーを必要としない簡便なMCシステムが構築できる.4.インビジブルマーカー:本研究で提案するマーカーレスMCの概念である.5. MCによるロボット教示:簡易型MCにより,各種アーム型ロボットの教示・操作を実現した.
時間変化を伴う空間におけるロバスト幾何計算アルゴリズムの構築

背景空間の計量的性質が時間とともに変わる環境の三つの事例に対してロバストな幾何計算アルゴリズムを構成した.第一に,時間変化する流れのもとでの船の最小到達時間として定義される距離の計算法を構成し,海難救助船経路計画などへ応用した.第二に,動画を見たときの主観的奥行き錯視量の推定法を構成し,不可能モーション錯視の創作へ応用した.第三に,材料から部品を切り取る際に材料の形状変化に起因する振動を避けるカッターパス計算法を構成した.本研究の目的は,背景空間が時間とともに変化する環境での幾何計算アルゴリズムを,数値誤差に対してロバストな計算手続きを伴った形で開発するとともに,それを応用することである.(1)背景空間の計量が時間変化する第一の代表例として,流れの中でのボートの最短到達時間を表すボート航行距離を定義し,そのロバストな計算法を構成するとともに,それを,最短航路の計算,浮遊物の拡散シミュレーション,海難救助船の受け持ち領域の計算などに応用する.(2)また,第2の代表例として,動く立体の画像から知覚される主観的奥行きの推測法を構成し,それを新しい錯視立体の設計へ応用する.これらを通して,時間変化する計量をもった空間におけるロバストな幾何アルゴリズムの設計法を構築する.背景空間の計量的性質が時間とともに変わる環境の三つの事例に対してロバストな幾何計算アルゴリズムを構成した.第一に,時間変化する流れのもとでの船の最小到達時間として定義される距離の計算法を構成し,海難救助船経路計画などへ応用した.第二に,動画を見たときの主観的奥行き錯視量の推定法を構成し,不可能モーション錯視の創作へ応用した.第三に,材料から部品を切り取る際に材料の形状変化に起因する振動を避けるカッターパス計算法を構成した.本研究の目的は,背景空間が時間とともに変化する環境での幾何計算アルゴリズムを,数値誤差に対してロバストな計算手続きを伴った形で開発するとともに,それを現実問題へ応用することである.本年度は,電池を消費しながらモニターデータを無線送信するセンサーネットワークにおいて,電力消費によって電池の状熊が時間変化し通信できるセンサーノード対が変わるという状況で,センターへのリレー通信を達成するための分散的・局所的計算による経路生成アルゴリズムを構成した.これは,センサー位置を生成元とするドロネー三角形分割の辺のうち無線通信に使える短いものからなる部分グラフに近い構造を局所計算だけで作る手続きと,三種類のデータリレー手法を組合せて経路を生成する手続きとからなる.この経路生成法は,センサーノードが非一様に分布していても必ずセンターまでデータをリレーできることが保証されるものである.計算機シミュレーションによって,得られる経路の質を観測した結果,従来から使われているガブリエルグラフの利用や,相対近傍グラフの利用より高い性能をもつことが確認できた.また,もう一つの時間変化空間の例として,硬い板材から部品を切り取る際に残った板材の形が時々刻々変わるという状況において,カッターの動きが振動を発生しないように切断経路を計画するアルゴリズムも構成した.これは,振動を防ぐことのできる板材の形状を,切り取るべき部品を頂点とする木構造で表し,この木の葉に対応する部品を切り取ることによって目的を達成したものである.このアルゴリズムもソフトウエアとして実装し,非常に高速な計算で目的が達成できることを確認できた。本研究の目的は,背景空間が時間とともに変化する環境での幾何計算アルゴリズムを,数値誤差に対してロバストな計算手続きを伴った形で開発するとともに,それを現実問題へ応用することである.本年度は,錯視効果を利用したエッシャー芸術に焦点を合わせて,錯覚がもたらす時間・空間のゆがみをモデル化し,エッシャー風アートを創作する三つの計算機支援システムを構築した.その第一は,エッシャーの作品「空と水I」に使われているタイリングパターンの自動生成である.これは,空に置く図形と水に置く図形を与えると,コンピュータが間を埋めて,上から下へ一方の図形が次第に背景に溶け込み,もう一方の図形が背景から浮かび上がるパターンを生成する.その第二は,一つの図形を与えると,それに近いタイルで平面を埋め尽くすことのできるものの自動探索である.これによって,動物などの図形に近いタイリング可能図形を効率よく求めることができるようになった.その第三は,不可能モーションの設計法の確立である.絵が持つ奥行きの任意性を利用して,人の知覚に反する立体を作り,不可能に見える動きを加える汎用の方法を開発した.これらの研究を通して,錯覚がもたらす空間のゆがみを扱うことのできる幾何計算法を開拓することができた.本研究の目的は,背景空間が時間とともに変化する環境での幾何計算アルゴリズムを,数値誤差に対してロバストな計算手続きを伴った形で開発するとともに,それを現実問題へ応用することである.本年度は,人の単眼立体視に伴う奥行き知覚の時間変化に着目して,奥行きの知覚空間と実空間との差がもたらす不可能モーション錯視についての研究を継続した.昨年度は,斜面を重力に反して玉が転がりながら上って行く錯視を,斜面を支える支柱の見かけの長さがもたらす斜面の主観的高さを利用して設計する手法を開発したのに対して,本年度は支柱がなくても同様の錯視が生じる立体を発見することができた.この立体を回転させるとき,見た人には立体が時間と共に変形していくという錯覚をもたらすこと,およびこの錯覚が,網膜像をできるだけ単純な立体として解釈する人の知覚の性質から説明できることを明らかにした.そして,この理論に基づいて新しい立体錯視を予測し,予測どおりの錯視現象が生じることを試作立体によって確認できた.これら一連の立体を反重力すべり台と名付け,それの無限に多くのバリエーションを制作することのできるロバストな設計アルゴリズムも構築した.

これは,立体形状設計技術,コンピュータグラフィックス技術,線画解釈技術を組み合わせたものである.今後は,このアルゴリズムを使ってさらに多くの不可能モーション立体を制作し,実際の立体とその知覚の時間変化との関係を明らかにしていく計画である.本研究の目的は,背景空間が時間とともに変化する環境での幾何計算アルゴリズムを,数値誤差に対してロバストな計算手続きを伴った形で開発するとともに,それを現実問題へ応用することである.本年度は,背景空間が時間とともに変化する場面として,距離計量が時間変化する空間と,人の主観的奥行き距離が時間変化する空間の二つを取り上げて,研究を継続した.距離計量としては,流れの中を航行する際の最短到達時間に着目し,今まで開発してきた最短経路計算法を,台風が通過する場合などの大変化状況にも適用できる計量計算法とそのロバスト計算アルゴリズムへ拡張した.そして,遭難した船舶を救助する場面での救助船ボロノイ図を定義し,その計算アルゴリズムを構成した.このボロノイ図は,遭難した船舶がその後海流に流されて場所を変えるため,単純に距離を取り替えて得られる一般化ボロノイ図とは異なる新しい概念である.したがって,移動する遭難船に最も早く到達できる救助船の航路を見つけなければならないが,その計算法が構成できた.主観的奥行き情報が時間変化する空間については,立体を回転させたとき,それを知覚する奥行きが実際の距離とは異なるという錯覚について,主観距離は,画像の中の被写体を対称性の最も高い立体として解釈する数理モデルによって予測できることを確認できた.それに基づいて,錯視量の大きい立体を設計し,さらに,支柱のない立体などの制限を設けた場面でも錯視立体を構成できた.
圧子力学を用いた力学物性の全評価・解析

1弾塑性圧子力学の構築と物性評価解析1.1「圧子力学」と称する新規学問分野確立のための基礎を構築した。1.2任意形状ピラミッド圧子の圧入/除荷過程を記述する構成方程式の理論導出を完了した。1.3塑性の新たなる尺度として、「真硬度」の概念を導出し、その実験的評価法を確立した。1.4金属、セラミックス、高分子材料の力学物性評価解析に適用可能な試験・解析手法ならびに試験装置を開発した。2粘弾性圧子力学の構築と物性評価解析2.1時間依存型粘弾性圧子力学の基礎を構築した。2.2任意形状ピラミッド圧子の圧入/除荷過程を記述する構成方程式の理論導出を完了した。2.3室温から高温(1200°C)で適用可能な粘弾性圧子試験装置の開発を行った。2.4アモルファス金属、各種セラミックス、高分子材料の粘弾性パラメター、レオロジー関数の実験的評価を行い、開発手法の有効性を実証した。3超塑性圧子力学3.1セラミック超塑性現象を記述するための新規モデル、「協調粒界すべりモデル」を提案し、実験的検証を行った。3.2ジルコニアセラミックスを中心に、高温超塑性現象評価解析に粘弾性圧子力学を適用し、協調粒界すべりモデルの妥当性を確証した。1弾塑性圧子力学(1)理論構築鋭角圧子を弾塑性体表面に圧入する過程で生じる圧子直下の弾塑性場に「代表応力」、「代表歪」の概念と定義を新規に提案し、これにより圧入/除荷過程を定量的に記述する弾塑性構成方程式を導出した。また、「塑性」の尺度として「真硬度」の概念と定義を新たに導入することにより、弾塑性応答から弾性と塑性を定量的に分離する手法を確立した。(2)圧子圧入試験各種金属材料、セラミック材料、高分子材料への鋭角圧子圧入試験結果に上記の理論を適用し、弾性、塑性の分離定量の可能性を検討した。面角度を異にする4種類の4角錐ピラミッド型圧子を用い、これら圧子の圧入荷重と圧入深さの関係を定量化した。得られた実験結果の理論解析より、面角度を異にする2種類の鋭角圧子を用いることにより、極微小材料の「弾性」と「塑性」を同時定量する手法を開発することができた。2粘弾性圧子力学(1)理論構築上記の「代表応力」、「代表歪」の概念を時間依存線形粘弾性領域に拡張し、鋭角圧子の圧入除荷過程を記述する、極めて汎用性の高い線形粘弾性構成方程式を導出することに成功した。これにより、今までは不可能であった、各種の極微小材料に対しても、それらのレオロジーパラメータ(レオロジー関数)を定量評価することを可能とした。(2)高温試験装置の試作各種セラミックスの高温粘弾性挙動の定量を目的とした高温圧子圧入試験機の試作を行った。(3)時間依存粘弾性圧子圧入試験ソーダ石灰ガラス、コールタールピッチ(各種炭素およびカーボンアロイ前駆体)の粘弾性挙動(時間依存性、負荷荷重速度依存性、温度依存性)をピラミッド鋭角圧子を用いて評価・解析し、極微小粘弾性試験体に対し各種の線形粘弾性関数(レオロジー関数)を求めることを可能とした。またこれら粘弾性関数と試料微構造との関連性を明らかにした。超塑性セラミックスの粘弾性に関する圧子力学試験も開始した。1弾塑性圧子力学実検結果に基づいた評価・解析手法の確立:鋭角圧子を弾塑性体表面に圧入する過程を記述する弾塑性構成方程式を導出し、弾塑性応答から弾性と塑性を定量的に分離する手法を確立した。一方、面角度を異にする3種類の4角錐ピラミッド型圧子を用い、20種類の異なる工業材料(各種の金属材料、セラミック材料、高分子材料)への鋭角圧子圧入試験における圧入荷重と圧入深さの関係を定量化した。これらの理論、実験結果を基に、弾塑性領域における力学物性を高精度で評価・解析する手法を確立し、成果を積極的に外部公表しつつある。

2粘弾性圧子力学実験結果に基づいた評価解析手法の確立:昨年度の実績(鋭角圧子の圧入および除荷過程を記述する汎用性の高い線形粘弾性構成方程式の導出、高温試験装置の試作)を基に、化学組成、微構造を異にする7種類のシリカガラスについて、これらのガラス転移温度近傍(300°C1300°C)での高温粘弾性試験を実確し、(1)無機非晶質ガラスの高温粘弾性(レオロジー関数)の評価・解析に圧子力学が極めて有効であることの実証、ならびに(2)非晶質がガラス微構造の解明に成功した。現在、成果の積極的外部公表に努めている。3超塑性圧子力学圧子力学を用いたセラミックスの超塑性変形機構の研究推進:極微小燒結粒から成るセラミック超塑性体の高温巨大変形機構解明のため、イットリア部分安定化ジルコニアを試料とし、(1)慣用引き張り試験、ならびに(2)圧子力学試験を行い、試験結果を基に、超塑性変形を定量表現可能な「協調粒界すべりモデル」を提案し、その実験的検証を行い、満足の出来る成果をあげた。1弾塑性圧子力学実験結果を基に理論構築を行い、弾塑性の評価・解析手法の確立を完了した:前年度の成果を踏まえ、本研究で確立しつつある評価手法の普遍性を実証することを主目的として研究の遂行を行った。20種類の各種工業材料(セラミック材料、金属材料、高分子材料)、熱処理温度を異にする8種類の炭素・黒鉛材料を中心に弾塑性実験と理論解析を行い、弾塑性体の弾性(ヤング率)ならびに塑性(真硬度)を高精度で分離評価する手法を確立した。2粘弾性圧子力学実験結果を基に理論構築を行い、粘弾性の評価・解析手法の確立を完了した:前年度の成果を踏まえ、本研究で確立しつつある評価手法の普遍性を実証することを主目的に研究の遂行を行った。鋭角圧子のみならず、円柱形状圧子あるいは球形圧子による粘弾性変形の構成方程式を理諭的に誘導し、任意形状を有する圧子圧入粘弾性挙動を普遍的に記述出来るように構成方程式論の一般化を行った。これを基に、特に実用評価試験で重要となる定速圧子圧入過程、定荷重圧子過程での粘弾性関数の定量化手法の確立を完成させた。3超塑性圧子力学圧子力学を用いたセラミックスの超塑性機構の解明部分安定化ジルコニアセラミヅクスの高温超塑性変形機構を圧子圧入粘弾性試験に基づき検討し、「協調粒界すべりモデル」の実験的確証を得た。