hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
絹精練廃液中のセリシンを原料とする光学活性界面活性剤の合成とその応用

しかし、酸性条件下では水溶性が低下したため、無水硫酸やプロパンスルトンなどと反応させることにより、セリシンに含まれるセリンの水酸基に硫酸エステル基やスルホン酸基を導入することが、次年度の課題となった。セリシンはセリンを主な構成アミノ酸とするタンパク質であり、生糸の精練で得られるが、従来の精練法では損傷が大きく廃棄されていた。京都府織物指導所が新規に開発した精練法で得られるセリシンは、従来法に比べ損傷が少なく高分子量であることが判っている。そこでこのセリシンの合成原料として用いる可能性の一つとして、高分子界面活性剤の合成を検討した。まずセリシンのモデルとしてセリンのN-アシル化を試みた。セリンの弱アルカリ水溶液に酸クロリドのTHF溶液を超音波照射下で滴下し、目的物を高収率で得た。このアシル化セリンは塩基性水溶液中では良好な界面活性能を示したが、中性、酸性条件下では、水溶性が低かった。そこで、アミノ酸残基の水酸基を修飾して親水基を導入することを試みたが、果たせなかった。上記の結果を踏まえ、次にセリシンのアシル化を上記と同様の条件で行い、効率よくアシル化セリシンを得た。同様に超音波照射が効果があった。この反応でセリシンのN末端と少量含まれるリジンのアミノ基のほとんどをアシル化したと考えられる。この方法は精練廃水溶液よりセリシンを単離することなく、そのまま原料に用いることができる。さらにこの反応後目的物が析出し、単離が簡単である。これらの点からも本法は有用で、工業化も可能である。C_<11>,C_<16>の脂肪酸クロリドでアシル化されたセリシンは種々の条件下で水難溶性であった。このことはこのアシル化セリシンが高分子量を維持していることを示している。C_<12>アシル化脂肪酸は0.1MNaOH水溶液に溶解し、その表面張力は38mN/mであり、高分子界面活性剤として利用できることが判った。今後、このアシル化セリシンの用途開発が望まれる。
もみ殻と炭素繊維端材に由来する軽量高強度なエコ複合材料

特殊な条件での加熱圧縮成形により、添加剤なしで、もみ殻と微切断炭素繊維から軽量高強度なエコ複合材料を製造した。製造条件と力学特性の関係を明確にし、優れた力学特性が得られる製造条件の探索を行った。生のもみ殻に繊維長さ0.24mmの炭素繊維を20mass%添加し、熱処理温度が300°Cである複合材料は、優れた力学特性(かさ密度1.19g/cm^3、ショア硬さ76HS、曲げ強度41MPa、圧縮強度150MPa、動摩擦係数0.22、比摩耗量2.6×10^<-9>mm^2/N)を示した。本研究では、炭素繊維端材を微切断する技術を確立し、微切断炭素繊維の長さ、籾殻粉末に対するその添加量、加熱圧縮成形条件などの製造条件とエコ複合材料の力学特性の関係を明らかにする。さらには、エコ複合材料の破壊および摩耗挙動、さらに優れた力学特性の発現機構を解明する。本年度は、粉砕機および切断機の運転条件を調整することにより、平均長さ0.06、0.24、0.36、1mmの切断炭素繊維を準備した。籾殻粉末に対して、切断炭素繊維を0-60mass%添加して、特殊なホットプレス処理を行った。しかしながら、添加量40mass%以上では安定した成形は困難であった。また、平均長さが1mmの切断炭素繊維を用いた場合、複合体表面が毛羽立った上、籾殻由来の母材との接着も不十分であった。平均長さ0.06、0.24、0.36mmの微切断炭素繊維を、平均粒径15μmの籾殻粉末に0-30mass%の範囲で添加し、ポストプレス温度を300、400、500、1000°Cの条件を選択し、エコ複合材料を製造した。そして、それらの圧縮破壊強度と表面硬度を評価した。炭素繊維の平均長さが0.24mm、炭素繊維添加量が10mass%、ポストプレス温度が300°Cの条件において、最大の圧縮破壊強度120MPaが得られた。ポストプレス温度が高くなると、逆に圧縮破壊強度は低下した。籾殻由来の母材の熱収縮・結合が、炭素繊維自体に阻害され、材料内にクラックが発生したことが原因と考えた。また、エコ複合材料の籾殻に由来する母材部分のビッカース硬さは、炭素繊維の影響を受けず、ポストプレス温度の上昇に従い、増加した。ポストプレス温度が1000°Cの時、200を超えるビッカース硬さが得られた。エコ複合材料の製造方法の最適化により、少量ではあるが安定した品質の試作品を企業等に供給できるレベルまでに至り、企業との連携を進められる段階に至った。本研究の目的は、炭素繊維端材を微切断する技術を確立し、微切断炭素繊維ともみ殻から構成されるエコ複合材料の製造条件と力学特性の関係を明らかにすることである。さらに、その優れた力学特性の発現機構を明らかにすることである。本年度は、「エコ複合材料の摩擦摩耗特性評価技術の確立」と「エコ複合材料の力学特性に及ぼす炭素繊維の添加量および切断長の影響の解明」に関する研究を実施した。エコ複合材料の摺動距離と動摩擦係数の関係、さらには比摩耗量を的確に得られる試験条件存探索した。そして、炭素繊維の添加量およびポストプレス温度の異なるエコ複合材料の摩擦摩耗特性を評価した。ポストプレス温度が300、500°Cと低い場合、炭素繊維の添加はエコ複合材料の摩擦摩耗特性を向上させるに効果的であった。しかし、ポストプレス温度が800、1000°Cと高温になると、摩擦摩耗特に対する炭素繊維添加の効果は失われた。また、エコ複合材料の力学特性に及ぼす炭素繊維の長さおよび添加量の影響についても調査した。平均長さ0.06、0.24、0.36、1mmの炭素繊維を、平均粒径15μmの籾殼粉末に0-30 mass%の範囲で添加し、ポストプレス温度か300、500、800、1000°Cの条件において、エコ複合材料を製造し、その力学特性を評価した。優れた力学特性を得るに最適な炭素繊維の長さは、0.24mmであることか明らかにした。炭素繊維の添加量およびポストプレス温度については、求める力学特性(圧縮強度、摩擦係数、硬さ等)によって最適値が存在することが示唆された。以上のように、エコ複合材料の製造万法および力学特性の評価技術のおおよそ確立に至り、企業との連携体制を構築できるに至った。特殊な条件での加熱圧縮成形により、添加剤なしで、もみ殻と微切断炭素繊維から製造する軽量高強度なエコ複合材料に、より優れた力学特性を発現させるため、以下の二つの研究を実施した。

1.エコ複合材料の優れた力学特性を得るための製造条件最適化昨年度までに培ったエコ複合材料の製造技術および力学特性評価技術を十分に活用して、かさ密度、曲げ強度、圧縮強度、硬さ、動摩擦係数、比摩耗量等の力学特性と製造条件の関係を明確にした。同時に、優れた力学特性を得るための製造条件の最適化を行った。また、これまでディスク状に成形していた試料を、曲げ強度や摩耗特性を評価しやすい板状に成形することに成功し、板状試料での試験を実施した。生のもみ殻に繊維長さ0,24mmの炭素繊維を20mass%添加し、ポストプレス温度が300°Cのエコ複合材料は、優れた力学特性(かさ密度1.19g/cm^3、ショア硬さ76HS、曲げ強度41MPa、圧縮強度150MPa、動摩擦係数0.22、比摩耗量2.6×10^<-9>mm^2/N)が得られた。2.エコ複合材料の優れた力学特性の発現機構に関する研究製造条件の異なるエコ複合材料の表面および内部構造を電子顕微鏡、元素分析およびX線回折を用いて、熱分解および熱収縮などの機械特性変化の挙動を熱重量分析と熱機械分析等を用いて分析した。特に、炭素繊維ともみ殻に由来する母材の界面状態および破壊・摩耗挙動について注目した。その結果、炭素繊維と母材であるもみ殻粉末の良好な接合性および密着性は極めて重要であることが示された。そして、上述の分析結果と力学特性の相関を十分に考察し、エコ複合材料の優れた力学特性の発現機構を明らかにした。
Epstein-Barrウイルスのヒト体内潜在部位とゲノム発現

Epstein-Barrウイルス(EBV)はがん原性を内臓しつつヒトに広範に不顕性感染しているヘルペスウイルス科の一種である。EBVは伝染性単核症、日和見Bリンパ腫、バ-キットリンパ腫、T細胞リンパ腫等、良性及び悪性ヒト疾患の病因と密接に関連しているが、ヒト体内における本来の感染部位、分布組織についてはほとんど不明の現状にある。本研究は、EBVの多様な病原性を理解するために必須の、ヒト体内における潜在部位およびその感染動態につき詳細な検討を行うことを目的とし、以下の成績を得た。多数の病理解剖症例についてpolymerase chain reaction (PCR)とsouthern blot hybridizationにより、全身の諸臓器組織中のEBV DNAおよびEBV遺伝子発現を検索した。その結果、すべての症例でリンパ節にEBV DNAが検出され、さらにEBV潜伏感染遺伝子および増殖関連遺伝子の発現が認められた。次いで脾臓、口腔粘膜、上部消化管でも高頻度にEBVを認めた。以上の成績はEBVがリンパ組織をreservoirとして潜在していることを示唆し、他方、口腔内で増殖したEBVが嚥下により上部消化管にも分布する可能性を示している。Epstein-Barrウイルス(EBV)は,がん原性を内蔵しつつヒトに広範に不顕性感染しているヘルペスウイルス科の一種である。EBVは伝染性単核症,日和見B細胞リンパ腫,バーキットリンパ腫,T細胞リンパ腫等,良性および悪性ヒト疾患の病因と密接に関連しているが,ヒト体内における本来の感染部位,分布組織についてはほとんど不明の現状にある。本研究は,EBVの多様な病原性を理解するために必須の,ヒト体内における潜在部位およびその感染動態について詳細な検討を行うことを目的とし,以下の成績を得た。多数の病理解剖例について,全身の種々の組織をpolymerase chain reaction(PCR)とSouthern blot hybridizationにより,EBV特異的ゲノムDNA塩基配列を検索した。その結果,すべての症例の脾臓中に著しいEBV DNAを検出,次いで口腔粘膜とリンパ節に高頻度にEBV DNAを認め,胃および食道に一部陽性であった。以上の成績は,EBVが造血器組織ことに脾とリンパ節をreservoirとして潜在していることを示唆し,他方口腔内に多量に排出されていることを示している。Epstein-Barrウイルス(EBV)はがん原性を内蔵しつつヒトに広範に不顕性感染しているヘルペスウイルス科の一種である。多数の病理解剖症例についてpolymerase chain reaction(PCR)とsouthern blot hybridizationにより、全身の諸臓器組織中のEBV DNAおよびEBV遺伝子発現を検索した。
人との共存のためのステレオカメラを有する３次元空間剛性可変腱駆動アームの制御

軽量なアームとするためには出力重量比の大きいアクチュエータが必要であるが、その一つとして超音波モータがある。しかし、飽和等の非線形性があり高性能化が難しい。そこで、超音波モータをバネを有する検駆動アームに適用して、そのアームに対する力制御手法を開発した。腱の数が冗長な腱駆動アームの制御で用いる座標変換に対して、腱の張力が飽和した際の対応手法を開発した。ここでは、ヤコビ行列の疑似逆ヤコビ行列を用いて変換された張力が飽和していた場合、飽和した部分を取り除いたヤコビ行列の逆行列を用いて算出された張力で張力を補正する。本手法の有効性を腱駆動アームの制御で示した。ビジュアルサーボに関しては、カメラでとらえられる範囲を広げるためのカメラの動作の考慮を行った。本手法は人間の空間知覚に関連している視空間から極空間への簡易な変換を経由して腱を制御しており、複数の空間で複数のセンサ情報を用いた制御を提案している。ここでは、広範囲でのビジュアルサーボを実現するために、ステレオカメラをアクチュエータで回転できるようにする。さらに、カメラの回転に対応した座標変換に変更することで、アームの作業範囲が拡大することを示した。軽量化された3関節腱駆動アーム実験装置を実現するために、非線形バネを用いた3関節腱駆動アームの設計と製作を行った。制御のためには座標変換が必要なため、制作したアームの運動学を求め、制御プログラムに実装し、実験を行った。新たな実験装置を制作し、実験を行うことができた。ビジュアルサーボにおいてもカメラの向きを変更できるような制御手法に拡張できた。さらに、研究成果を雑誌論文に掲載するとともに、多くの国際会議や国内大会で発表した。以上の成果によって順調に進んでいると判定した。ビジュアルサーボに関しては実験による効果の確認、新しいアームを用いた提案手法の実装と結果検証を行う。研究代表者は人間と共存する環境で、安全に様々な作業を行えるロボットを開発することを目的に、3つの要素を組み合わせたシステムを研究してきた。これまでに(1)剛性が可変な非線形バネを用いた軽量で柔軟な腱駆動アーム、(2)人間の空間知覚に関係の深い視空間座標系を含む複数座標系間の簡易な変換を導出し、複数のセンサ情報を融合した腱駆動アームのビジュアルサーボを開発した。本研究課題では残された(3)ビジュアルサーボを行いながらの可変剛性を利用した腱駆動アームの接触動作を実現する。さらに、実際に作業を行うロボットを具現化するために、作業領域の2次元から3次元への拡張や、カメラの動作への対応、出力重量比の大きなアクチュエータを用いた腱駆動アームの軽量化にも取り組む。上記目的を達成するために、平成29年度には3次元空間で動作可能な腱駆動アームの実現を目指して、機構の改良、制御手法の検討、最適アーム姿勢決定手法の開発、3次元多関節アームに対応したビジュアルサーボ手法の開発とカメラの動作を考慮した手法の開発を行った。制御手法に関しては、力制御系においてロボットの剛性と接触する環境の硬さを基に検討を行った。本アームはアーム先端の発揮力と剛性を制御するが、アクチュエータトルクが限定されている場合、アーム姿勢によって実現できるかが決まるため、指令値に対して最適なアーム姿勢を決定する方法を開発した。ビジュアルサーボに関しては、従来の2次元での手法の3次元への拡張と、カメラの動きに対応するために、それらに対応した座標変換にするための検討を行った。本研究課題に関連する研究を大学院生と共に実施しているが、研究実績の概要で示した複数の内容を実施してきた。実施内容を国際会議で発表し、さらに平成30年度の国際会議等で発表するために論文の執筆も行っている。

以上の成果によって順調に進んでいると判定した。3次元空間で動作可能な腱駆動アームの作製を完了し、それを用いて実験的に提案手法の検討を行う。ビジュアルサーボに関しても実験装置が未完成であり、実験的に検討を行う。それら結果を基に各手法の再検討を行い、高いレベルでの研究成果を目指す。ビジュアルサーボに関しては実験による効果の確認、新しいアームを用いた提案手法の実装と結果検証を行う。腱駆動アームの改良を行っているが、検討段階で物品購入には至っていないため。海外渡航を行わなかったため、旅費も少なかったため。次年度以降に実験装置の改良と対外発表を行う。ロボットアームの制作を行ったが、自身で設計を行い、加工は大学の施設を利用するなどして出費を抑えたため。ビジュアルサーボの装置が故障したため、機器の購入に充てて使用する。
Paused polymeraseの機能と成立機序に関する研究

転写調節の重要な一過程と考えられるPaused polymeraseの成立機序を解明するため、研究を行った。Paused polymeraseは、ある種の遺伝子で発見された現象で、RNA Polymerase IIが転写を開始した後、その伸展反応を停止する事により、転写調節を行っている。伸展反応を停止した状態のRNA Polymerase IIをPaused polymeraseと呼ぶ。当該研究期間において、1.その生物学的意義を探るため、ショウジョウバエの細胞培養系を用いてモデルシステムを作成し、Paussed Polymeraseが、遺伝子の活性化の初期速度をあげるのに寄与していることが明らかにした。2.クロマチンの解きほぐしに関与すると思われていたGAGA因子が転写そのものにも関与していることを示した。3.Paussed Polymeraseを維持する代表的な遺伝子であるショウジョウバエHSP70遺伝子の転写調節領域つまり、GAGA因子結合領域(GAGA)、ストレス応答の中心的な働きをする転写因子HSFの結合領域(HSE)、基本転写の中心的存在であるTBPの結合領域TATA box)、基本転写に同様に重要な働きをするTFIID結合領域(DPE)に変異を導入し、TBPおよびTFIIDの結合領域に変異を導入した遺伝子では、Paused polymeraseの形成が弱いという結果を得た。当該年度で行った解析は、培養細胞を用いたtransient transfectionの系であり、invivoの状態を忠実に反映する事は困難である。そこで現在、以上の結果をふまえ、transgenic flyを作成し、より詳細な解析を行っている。ある種の遺伝子では、RNA Polymerase Hが転写を開始した後、その伸展反応を停止する事により、転写調節を行っている。この状態のRNA Polymerase IIをPaused polymeraseと呼ぶ。この現象はいくつかの遺伝子(c-myc,c-fos,EGF rcccptor,adenosine dearminase,HSP70,HSP26,etc.)で見つかり、一般的な現象として認識され、転写調節の重要な一過程と考えられているが、その生物学的意義は不明であった。その生物学的意義を探るため、モデルシステムをショウジョウバエの細胞培養系を用いて作成し、解析を行った。その結果、Paussed Polymcraseは遺伝子の活性化の初期速度をあげるのに寄与していることが明らかになった。しかし、転写の開始と対になる終結への関与、転写を急速に停止させるということへの関与も想定され、現在そちらの解析を行っている。また、pauseした状態から急速に転写を再開するのに必要な因子に興味を抱き、その解析を進行中である。Paussed Polymerasの成立に必要な転写調節領域のエレメントを同定するため、Paussed Polymcraseを維持する代表的な遺伝子であるショウジョウバエHSP70遺伝子に種々の変異を導入した。HSP70は、その遺伝子の転写調節領域に、GAGA因子結合領域を持つ。GAGA因子はクロマチンの解きほぐしに関与することが知られている因子であるが、Paussed Polymeraseを解析する過程で転写因子として、転写そのものに関与していることを明らかにした。従来言われていたように、クロマチン構造を崩すだけでなく、RNA Polymerasc IIそのものと何らかの関係を持ち、転写の活性化に関与しているようである。この機構明らかにするため、現在その解析を進めている。転写調節の重要な一過程と考えられるPaused polymeraseの成立機序を解明するため、研究を展開している。昨年度、その生物学的意義を探るため、ショウジョウバエの細胞培養系を用いてモデルシステムを作成し、Paused Polymeraseが、遺伝子の活性化の初期速度をあげるのに寄与していることが明らかになった。

本年度は、その成立機序に関与する遺伝子側の配列を詳細に解析するため,Paused Polymeraseを維持する代表的な遺伝子であるショウジョウバエHSP70遺伝子に種々の変異を導入した。HSP70は、その遺伝子の転写調節領域に、GAGA因子結合領域(GAGA)、ストレス応答の中心的な働きをする転写因子HSFの結合領域(HSE)、基本転写の中心的存在であるTBPの結合領域TATA box)、基本転写に同様に重要な働きをするTFIID結合領域(DPE)が存在する。それぞれの領域に変異を導入し、Paused polymeraseの成立状況を培養細胞への遺伝子導入によって、検索した。TBPおよびTFIIDの結合領域に変異を導入した遺伝子では、Paused polymeraseの形成が弱いという結果を得た。この解析方法は、培養細胞を用いたtransient transfectionの系であり、in vivoの状態を忠実に反映する事は困難である。そこで現在、transgenic flyを作成し、より詳細な解析を行っている。
海洋生物における安定同位体比の個体差に関する研究

窒素および炭素の安定同位体比による栄養段階の解析は、従来の消化管内容物の解析が採集時直前の食性しか反映しないのに対し、過去の長期間にわたる食物履歴の平均値を与えるという利点がある。本研究では、相模湾と隣接海域における表層性魚類、中・深層性魚類、エビ類の消化管内容物および窒素、炭素の安定同位体比を分析・測定し、食性の個体差について以下の知見を得た。カタクチイワシでは、シラス、成魚のいずれにおいても安定同位対比の分布は大きく2群に分かれ、個体による差は窒素で約1.7%であった。一方、中・深層性エビ類では、常に深海に生息し、懸濁食性の強いシンカイエビが鉛直移動を行う他の2種に較べ、有意に異なる値(δ^<13>C低、δ^<15>N高)を示し個体差も大きかった。後者2種のうち、ベニサクラエビでは大型ほど高いδ^<15>N値を示し、消化管内容物の解析結果(強い肉食性)と一致した。サガミヒオドシエビも同様の傾向を示したが、ベニサクラエビほど顕著ではなく、比較的小型のうちから高次栄養段階の餌を摂食することが示唆された。また、鉛直移動を行わないオニハダカ属3種のδ^<15>N値に対し、鉛直移動を行うキュウリエソでは約1.5倍の個体差を示し、本種が表層のみならず中層をも摂餌の場として利用している可能性を示した。以上の結果、同種内のδ値を個体別に調べることにより、個体の摂餌特性、摂餌履歴に関する情報が得られ、これらが個体の成長、鉛直移動、生息深度等の生態学的特性と密接に関連していることが明らかになった。本研究で得られた海洋生物の食性における個体差に関する資料は、安定同位体比の測定を含む今後の食性研究に有用であり、陸水生物等他の分野にも大きく貢献するものと期待される。同一種内の個体による食性の差異は個体群の生存と摂餌戦略を考える上で注目すべき現象である。本研究では個体レベルでの中・長期的食物履歴を示す食物段階の指標として有効な安定同位体比を用いて、天然の魚類における食性の個体差を調べた。表層系の魚種として相模湾のカタクチイワシを対象とした。分析に供した個体は変態期直前のシラスと、性的成熟直前の成魚である。胃内容物を取り除いた後、魚体の湿重量を測り、60°Cで乾燥した。乾重量を測定してから、魚体を丸ごと擦り潰し、半量は脱脂処理を行なって乾燥、他方は無処理で、それぞれを還元銅、酸化銅、銀箔と共に石英管に入れ、真空を引いた後800°Cで完全燃焼した。気体分離機で二酸化炭素と窒素ガスを分離し、C:N比を測りパイレクス管に封入した。分離した窒素または炭酸ガスを質量分析計にかけ、それぞれのδ^<13>Cとδ^<15>Nを測定した。脱脂処理により窒素の同位体比が変動することが予備実験で明らかとなったため、脱脂標本のδ^<13>Cと非脱脂標本のδ^<15>Nを安定同位体位の測定値として用いた。シラス、成魚のいずれにおいても安定同位体比の分布は大きく2群に分かれ、安定同位対比の個体による差は窒素で最大約1.7‰であった。一般に食物段階が一つ上がると窒素の安定同位体比が3-4‰高くなることが知られている。

したがって、今回対象としたカタクチイワシは食物段階の異なる2群からなり、最大で0.5食物段階の個体差があったと考えられる。このほか、中層系の魚種として相模湾でオニハダカ類3種とキュウリエソを採集した。これらの試料については現在解析中である。昨年度は個体レベルでの中・長期的食物履歴を示す食物段階の指標として有効な安定同位体比を用いて、表層性の魚類(カタクチイワシ)における食性の個体差を調べた。本年度は相模湾のエビ類、オニハダカ等の中・深層性の生物を対象とした。分析に供した個体は淡青丸の研究航海で得た。共試生物の胃内容物を取り除いた後、湿重量を測り、60°Cで乾燥した。乾重量を測定してから、燃焼法により極低温化で二酸化炭素と窒素ガスを分離し、質量分析計を用いσ^<13>Cとσ^<15>Nを測定した。さらに光学顕微鏡下で胃内容物を観察し餌生物の組成を明らかにした。中・深層に卓越するエビ類3種のうち鉛直移動を行い分布深度の近似するベニサクラエビとサガミヒオドシエビのσ値は近似したが、より深層に分布し鉛直移動を行わないシンカイエビでは有意に異なるσ値(σ^<13>C低、σ^<15>N高)を示し個体差も大きかった。シンカイエビの消化管内容中のデトリタスの出現頻度は77%と大変高く、このような強い懸濁物食性の傾向が高いσ^<15>値Nと大きい個体差の要因と考えられた。ベニサクラエビでは大型ほどσ^<15>N値が高い傾向を示し、消化管内容物の解析結果(強い肉食性)と一致した。サガミヒオドシエビでも同様の傾向はあったが、ベニサクラエビほど顕著ではなく、比較的小型のうちから高次栄養段階の餌を摂食することが示唆された。中層性魚類のうち顕著な鉛直移動を行わないオニハダカ属の3種のσ^<15>N値に対し、顕著な鉛直移動を行うキュウリエソでは約1.5倍の個体差を示した。オニハダカ3種のσ^<15>Nの個体差はカイアシ類種数を指標とした種多様性の大きい深度に生息する種ほど大きい値を示した。キュウリエソにおける大きい個体差は本種が表層のみならず中層をも摂餌の場として利用している可能性を示唆している。個体レベルでの中・長期的食物履歴を示す食物段階の指標として有効な安定同位体比を用いて、一昨年度は表層性の魚類(カタクチイワシ)、昨年度は相模湾のエビ類、オニハダカ等の中・深層性の生物を対象として食性の個体差を調べた。本年度はこれら動物群について補足的な試料分析を行うとともに、研究を総括した。分析に供した個体は淡青丸の研究航海等で得たカタクチイワシ、オキアミ類、遊泳性エビ類および中・深層性の魚類である。供試生物の胃内容物を取り除いた後、湿重量を測り、60°Cで乾燥した。乾重量を測定してから、燃焼法により極低温下で二酸化炭素と窒素ガスを分離し、質量分析計を用いδ^<13>Cとδ^<15>Nを測定した。カタクチイワシでは、シラス、成魚のいずれにおいても安定同位対比の分布は大きく2群に分かれ、個体による差は窒素で約1.7‰であった。一方、中・深層に生息する遊泳性エビ類では、常に深海に生息し、懸濁食性の強いシンカイエビが鉛直移動を行う多の2種に較べ、有意に異なるδ値(δ^<13>C低、δ^<15>N高)を示し個体差も大きかった。後者の2種のうち、ベニサクラエビでは大型ほどδ^<15>N値が高い傾向を示し、消化管内容物の解析結果(強い肉食性)と一致した。また、鉛直移動を行わないオニハダカ属3種のδ^<15>
民意の形成と反映に関する理論的実証的研究

現在の議会制民主主義の下で民意の形成と反映を十全に可能ならしめるには、制度による民意の形成と反映、運動によるそれが不可欠であること、とくに選挙制度の在り方として得票率と議席獲得率の乖離が最小になる制度が必要である。この点小選挙区制は最も適切でない。他方運動による民意の形成にとっては、住民投票、タウンミーティング、示威運動、自由な選挙運動が保障されること、メディアの自立、適切な情報提供等の社会的責任が欠かせないことを究明した。国民主権原理に立脚する民主主義社会において、民意は政治に対する審判や評価を下す社会的規範の役割を果たす。民意は政府や自治体の行政や国会・議会の運営、司法の在り方等に関する行為の妥当性を主権者の権利・利益との距離で測るツールとみなされている。本研究は社会的合意としての民意の形成と反映における市民(住民)運動(住民投票・住民討論集会など)・議会・メディアの相互作用を理論的実証的に明らかにすることを目的とした。議会運営の形骸化・マスメディア報道を通じて、政府・与党の意見に対する少数(政党の)意見や国策に沿う意見に対する地域的意見が阻害され代表民主政の在り方が問われている現在、政治過程における民意の形成と反映をいかにして成立させうるか。本研究はこの今日的重要な問題を理論的実証的に追求し民意の形成と反映に関して制度と運動の両面からとらえ、その成果を石坂悦男編著『民意の形成と反映』(法政大学出版局、2013年3月18日刊行、313頁)にまとめた。当研究の実績(成果)は同書の内容に示されている。第I部民主主義と民意、第1章民主主義における「民意」と「討議」ー市民の直接行動の位置付けをめぐって、第2章「民意」の過少と過剰、第3章「引き下げデモクラシー」の出現、第4章秘密保全法と民意の形成・反映、第II部住民運動と民意、第5章住民の合意形成と地方紙、第6章基地問題と住民運動(国政、自治体と民意ー岩国市、沖縄、横須賀市の事例分析)、第III部選挙・メディア・民意、第7章韓国におけるインターネットと選挙民意、第8章原発と民意、第9章福島原発事故報道、第10章民意を繋ぐ回路の模索、付記民意の形成と反映ー脱原発運動と総選挙のはざまでードキュメント20112012。この成果は憲法学、政治学、社会学、メディア論、ジャーナリズム論等研究者による学際的研究によるものである。本研究の目的は、デジタル情報革命のもとで、社会的合意としての民意の形成と反映におけるメディア・議会・市民(住民)運動の相互作用を理論的実証的に明らかにすることである。民主政においては社会的合意形成とその結果が社会的決定に反映されることが不可欠であるが、メディアが高度に発達した現代社会においては民意の形成と反映におけるメディアの報道・言説が支配的な影響力をもっており、与党の意見に対する少数政党の意見や国策に沿う意見に対する地域的意見が疎外されている。このことは現代民主主義の形骸化の源泉となっている。今年度(平成23年度)は、民意の形成と反映の実態を2つの事例調査を通して明らかにした。その一つは福島原発事故報道に関して原発の安全性をめぐるマスメディアの報道・言説の分析である。この分析の一端は公開シンポジウム(「いま、報道を問うー民意は伝わっているか」、2011年11月26日、於;横浜メディアセンター)で発表した。もうひとつは韓国ソウル市長選(2011年10月)におけるインターネットの果たした役割機能の調査分析である。この分析を通じて、民意の直接的表明の場である選挙活動においてインターネットはどのように位置づけられるべきかに関して有意義な知見を得た。今年度の研究成果は参加民主主義の成熟について今後追究するうえで意義がある。1)福島原発事故報道の事例調査分析を通して、現在の日本におけるマスメディアの社会的合意形成機能の構造と特徴について基本的に明らかにすることができた。2)韓国ソウル市長選におけるインターネットの利用の実態調査・分析を通して、インターネットの発達した現代社会における民意の形成と反映の仕組みについて、とくに選挙活動におけるインターネットの機能についての知見を得た。それは参加民主主義、代表制民主主義の成熟を追求する上で意義がある。当初の研究計画に基づき、2年目(平成24年度)は民意の形成と反映における議会と市民運動、とくに住民投票についての事例調査分析を行う。事例対象は岩国市、横須賀市、名護市。またイギリスにおける小選挙区制をめぐる国民投票の経緯と問題をフォローするための調査を行う。最終年度のまとめとして民意の形成と反映におけるメディア・議会・住民運動の相互作用についての理論化を図る。1)住民投票条例制定、住民投票に関する調査、岩国市、横須賀市、名護市における調査のための旅費等。2)イギリスにおける小選挙区制をめぐる国民投票の経緯と問題に関する調査旅費等。3)専門的知識の提供を得るための謝金等。4)研究成果公表のためのシンポジウム開催経費。5)研究成果報告書の作成費用。
ニホンザルの『感覚道具』使用の獲得

道具使用はヒト以外の動物にも例があるが、それらは手や嘴など、効果器の及ぼす力を強めたり、補助したりする「運動道具」として分類できる。ヒトはそればかりでなく、双眼鏡、顕微鏡、マイクなど、感覚器の補助や付加的な感覚器としての「感覚道具」を使用する。このことは、ヒトとヒト以外の動物との間に、認知的能力における大きな差異があることを示唆するが、表出行動としては持たなくても、感覚道具使用に関連ある、あるいはこれを可能にする前駆的な能力が、いくつかの種で共有されていると考えることも可能である。そこで、本研究では、ニホンザルに感覚道具の使用を訓練し獲得させることを試み、ヒト固有の感覚道具を可能にさせた行動的前提条件を明らかにし、体系立てることを目的とした。昨年度は、1頭のサルに、運動道具(熊手)使用獲得の後、鏡、モニターを用いて最終的な感覚道具使用に必要な行動的要素を訓練し、最終的に熊手道具の先についたカメラからの映像をモニター上で見ながら、餌を探し、見つけたら熊手を使って取る行動を獲得させた。本年度はこの訓練プロトコルを整理検討し、妥当なものだったかどうかを、別のサルを訓練することにより評価した。その結果、2頭目において、1頭目よりもより効率的に感覚道具を獲得することができた。中でも、隠された餌を鏡映像を利用して取る訓練段階が最も困難であったことは2頭に共通しており、外部物体に転置された刺激(鏡映像)を、自己運動と同期したものとして認識することが、一連の行動獲得の重要な要素となっていたことが示された。本年度は、感覚道具の使用を訓練するために、サルに獲得可能であることが知られている運動道具(熊手)の訓練を1頭で行うことから始めた。獲得した運動道具使用行動が、視覚的に転置された手がかりを用いても可能になるように、鏡を利用した訓練法を導入した。次に、鏡を独立に操作する条件、モニター上の手がかりを用いて餌を見つけ出す条件を加えて、最終的な感覚道具使用に必要な行動的要素を訓練した。すべての要素を獲得後、目隠し用スクリーンによってサルには手元と熊手の動きが見えない条件で、熊手道具の先についたカメラからの映像をモニター上で見ながら、餌を探し、探したときには熊手を使って引き寄せるという訓練を行った。はじめはランダムに近い軌道を描いて道具を用いていたが、次第にモニターと餌の位置との対応関係に基づいて道具を操作するようになり、最終的にはなめらかな弧を描いてテーブル上を走査し餌を得られる段階に到達した。
反応性プラズマの制御

本課題は昭和63年度からスタ-トした重点領域研究「反応性プラズマの制御」の総括班として、当領域の研究の方向付けと促進を図るものである。そこで本年度は、第3年度であることをふまえ、平成2年5月初旬に年度初頭の計画研究班会議を開き、昨年までの研究成果の点検と最終年度の実行計画の調整・確認とを行なった。ついで、今年度公募研究の多い班の最終年度としての方向付けを行なうために、レ-ザ-を用いたプラズマ計測に関係する研究会を7月下旬に、また素過程に関する研究会を9月上旬にそれぞれ開催した。8月上旬から中旬にかけて、米国ヴィスコンシン大学「プラズマ加工工学研究センタ-」より研究者1名を招き、ECRプラズマのプロ-ブ計測、分光学的計測について共同研究を行なうと共に、今後の研究協力について緒端を開いた。8月下旬には、プラズマ発生に関係するグル-プの研究成果中間報告会を京都大学で開催し、計画研究並びに公募研究について研究進行状況の報告を求め、それぞれの課題について研究の方向に関する討論を行なった。11月中旬に表面反応、シミュレ-ションを含めてプラズマの発生制御に係わる総合的討論の場を設け、班にまたがる研究情報の交換を促進すると共に、次年度における研究とりまとめの方法について相談した。平成3年2月2729日には今年度の研究成果報告会を開催し、予稿集を用意した。また2月29日に総括班会議を開き、今年度の研究成果の評価を行ない、研究とりまとめの方針について議論した。本年度の成果報告書は、昨年度と同様、上記の予稿集とは別に英文で作成した。
林業における原価計算・環境会計のモデル構築

本研究は、森林所有者や森林組合等の事業者が原価管理や持続可能な森林管理等に利活用できる原価計算・環境会計を提示した。森林管理には、森林生態系の保全というストック管理と、植林や間伐等の作業にかかる経費(森林生態系の保全に要するインフロー)の管理、木材生産及び環境的役割(森林生態系が生み出すアウトフロー)の管理という、ストックとフローの関係がある。この関係に基づいて、原価管理及び資産価格(立木原価)の決定手法である原価計算と、コストベネフィット分析に基づく環境会計のしくみを連携させる形で、効率的かつ効果的な森林管理ツールの開発を目指した。平成22年度は次の2点について調査を実施した。まずひとつ目は、森林・林業分野における原価計算・環境会計の先行研究を調査し整理した。具体的には、国有林野事業特別会計における1972年度までの蓄積経理方式(林業会計)、1973年度以降の造林事業の原価計算、UNCTADによる公正価値方式等、国内外の立木原価の決定モデル及び立木蓄積の資産評価モデルを調査して、これらのモデルを、ストックとフローの関係から分析した。また、維持対象となるストック概念が、木材の継続的な利活用や森林の環境的な価値の保全という観点から、何を維持しようとしているのかを整理した。こうして分析・整理した内容から、森林計画における基本的な考え方である保続性原則や持続可能な森林管理の概念という、森林・林業の原価計算・環境会計が考慮すべき特殊性が明らかにできた。さらに、先行研究として存在するモデルは、いずれも造林・育林を対象としているために、新たに包括的な森林・林業の原価計算・環境会計のモデル化する際のネックとなるのは、木材フローを対象とする一連の作業プロセスにおいて、造林・育林の次に続く伐採・搬出ということが特定できた。次にふたつ目は、伐採・搬出を中心に、森林所有者や森林組合における作業調査やコストストシミュレーションを調査して、調査結果をもとに、標準原価計算のモデル構築を検討した。ここでは、機械化が進んだ作業方式として、兵庫県・丹波市森林組合における搬出間伐(列状間伐)を対象に、選木・伐倒・集材・造材・積込搬出・市場運搬という細かな作業プロセスに区分して、これらの作業プロセスの関係(作業システム)を明確化するとともに、この作業システムを踏まえ、搬出材積あたりの原価を計算する伐採・搬出の原価計算をモデル化した。過去の作業時間データやコストデータ等を用いて、標準作業量として直接作業時間及び機械作業時間を設定したり、標準賃率や標準配賦率等の各種パラメータを決定したり、原価計算モデルを具体化することによって、森林組合は作業を管理し原価管理ができるようになるし、見積価格の算出を通じて明快な見積書が作成できるようなる。平成23年度は次の3点について調査を実施し研究を進めた。1つ目は、平成22年度に引き続き、森林・林業分野における原価計算・環境会計の先行研究を調査し整理した。具体的には、全国森林組合連合会の「間伐生産性・コスト分析シート(間伐シートと略す)」を始めとする森林組合等の生産性分析を調査した。これらの生産性分析は、原価管理とは無関係に行われてきたが、伐採・搬出を対象とする原価計算のモデル構築をする際、標準作業量や標準価格(標準賃率及び標準配賦率)の決定に利用できることを明らかにした。そして、2つ目の調査として、兵庫県・丹波市森林組合において、平成22年度にモデル化した伐採・搬出の原価計算の実証を行った。生産性分析の調査を踏まえ、原価計算モデルの実証調査は、丹波市森林組合が記入した間伐シートのデータをもとに行った。実証調査によって、高性能の林業機械を導入して作業方法の改善を検討できるようにする等、モデルの改善の方向性を明らかにできた。また、3つ目の調査として、森林・林業分野における環境会計の枠組み(森林会計)を検討するとともに、効果の測定に関連する事項として、林野庁による1972年と2001年の経済評価(森林が生み出すサービスの推計)、高知県や広島県等における森林環境税の導入事例、オフセット・クレジット(J-VER)制度等を整理した。温暖化の抑制等のサービスは、その受益者から適切な対価が(一部を除き)実際に支払われているわけではないので、従来の会計の枠組みとは別に、環境会計という新しい枠組みが必要になることが明らかになった。以上の研究を通じて、本研究が構想する原価計算及び環境会計の基礎的な枠組みが提案できたこと、また、原価計算モデルの改善や森林会計モデルの活用の方向性等、平成24年度において取り組むべき課題が明確にできたことは、平成23年度の大きな成果である。平成24年度は次の3点について調査を実施し研究を進めた。1つ目は、平成23年度に引き続き、森林・林業における環境会計の枠組みを検討して、ストックとフローの総合的なマネジメントを特徴とする森林会計をモデル化した。

具体的には、国有林野事業がかつて採用していた蓄積経理方式と、林業公社会計基準等を、持続可能な森林管理や保続性原則の観点から検討して、森林会計の特徴を明らかにした。この特徴に基づく形で、平成23年度から継続して調査し整理している未利用バイオマスの利活用や、森林が生み出すサービスの推計等を取り入れる形で、森林会計をモデル化した。2つ目の調査として、森林所有者や森林組合等の事業者における立木資産の会計・簿記を調査し整理し、経営改善の観点から課題を明らかにした。具体的には、株式会社や個人事業主等の形態別にいくつかの事業者を取り上げて、担当者に対するヒアリング調査を行った。そして、いずれの事業者の会計・簿記も、立木原価として集計する作業や経費の範囲、売上原価の決定等が税法の規定に従うだけで、経営改善に役立つ情報を十分に提供できていないことを明らかにした。3つ目の調査として、これまでに調査した事業者のいくつかに対して、モデル化した原価計算・環境会計を持っていき、事業者の経営改善という観点からモデルが適切かを調査した。この調査によって、サプライチェーン・マネジメントや地域の関連事業者との連携が課題となることを明らかにした。以上の研究を通じて、森林会計の基礎的な枠組みをモデル化できたこと、本研究がモデル化した(伐採・搬出を中心とする)原価計算及び森林会計を事業者が利活用することによる経営改善の可能性を明らかにできたこと、また、メゾ環境会計というモデル拡張の方向性を明確にできたことは、平成24年度の大きな成果である。平成23年度から本務校を移動することになり、それにともない調査対象を、関西・中四国エリアから関東・東北エリアにまで広げることができるようになった。各地の実地調査等については、木質バイオマスの利活用を含め、森林・林業の地域性が強いために手間取り、当初の計画よりも時間がかかっている。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は最終年度のため、(1)平成23年度までの各種調査に基づき森林・林業の原価計算・環境会計を総合的にモデル化する。また、(2)高性能な林業機械の導入を始めとする作業方法の改善等を検討できるように、伐採・搬出の原価計算モデルを改善する。改善モデルは丹波市森林組合における作業データ及びコストデータをもとに実証調査を行う。丹波市を始め日本の森林は成熟期を迎え搬出間伐が作業の中心となっているので、特に実証調査にあたっては、予算と時間の制約から当初の計画に優先順位を付け、搬出間伐の原価計算を最優先する。
上演芸術における日本語音声の音響的特徴抽出とその音声教育への適用に関する研究

日本語の詞を洋楽的唱法(いわゆるベル・カント唱法)で歌唱する場合、しばしば歌詞の不明瞭さが生じ、“何を言っているのか分からない"という事態を招いており(特に、女声の高ピッチ発声時)、その改善が強く望まれている。今年度は、歌詞の明瞭性(「音節を聞き違えない」と定義)を規定する要因を明らかにする研究の一環として、前年度に行った先行母音を伴ったCV音節(Cは鼻音、破裂音の全て)の音韻性識別実験を更に発展させ、Cとして磨擦音、破擦音、半母音、弾音の全て(合計27音節)を評価対象の音節(対象音節)とした。実験方法は、プロのソプラノ歌手(6名。3種類の音高で発声)が無響室内で、先行母音と対象音節の組合わせをランダム化して発声した13音節列の発声刺激(合計234音節列=13音節列×6発声者×3ピッチ)を8名の被験者(男・女学生各4名)がヘッドホンの両耳受聴によって対象音節の音韻性を識別した。その結果、次のことが明らかになった。1.一般的に、対象音節の正答率は先行母音の影響を受ける。但し、対象音節の母音が/a/、/i/、/u/の時はその影響は少ない。2.一般的に、発声ピッチ上昇と共に正答率は低くなるが、対象音節の母音によって正答率の劣化の程度は異なり、/a/の時に少なく、/u/の時が最も大きい。3.対象音節の母音が/o/の時は低いピッチでも正答率は低いため、歌唱時には低いピッチでも注意する必要がある。また、/u/の時は、2.でも述べたように特に注意する必要がある。4.清音と濁音との正答率の差は殆ど認められない。5.今回の結果は、前年度の鼻音、破裂音の場合の結果と殆ど一致する。なお、今回は異聴を生じさす要因毎(対象音節の母音環境・調音点・調音法等)の寄与の度合いを、因子分析等の統計的手法を用いて分析出来なかったが、それらを用いれば寄与の度合いが更に明確になると考えられる。
系内ガンマ線天体の放射機構と銀河宇宙線の核子成分の加速機構の解明

我々の銀河系内にある超新星残骸やパルサー星雲などのガンマ線天体の観測と結果の理論的解釈の研究を行い、宇宙線電子および陽子成分の加速機構に対する知見を得た。さらに、プラズマ粒子シミュレーションを用いた無衝突衝撃波の数値実験を行い、衝撃波遷移層近傍での波動励起過程およびそれに伴う粒子加速過程についての研究を行った。本年度は、我々の銀河系内にある超新星残骸やガンマ線天体の観測の理論的解釈の研究および、衝撃波粒子加速の理論的研究を行い、宇宙線加速機構に対する知見を得た。おもな成果は次の通りである。1.年齢2000年程度の若い超新星残骸RCW86を可視光とX線で観測し、衝撃波速度と衝撃波下流の温度を測定した。その結果、衝撃波下流の温度が単純な流体力学の予言よりも低いことがわかり、これは衝撃波エネルギーが宇宙線加速に使われている証拠であることがわかった。2. PAMELA衛星によって発見された地球にふりそそぐ宇宙線陽電子の過剰の起源として、近傍の古い超新星残骸説を提唱し、同時に検証可能な予言を行った。3. Fermi衛星によって超新星残骸W51C, W44, Cassiopea AのGeV帯域のガンマ線観測を行い、その放射スペクトルから、放射起源が陽子起源である可能性が高いことを示し、これらの超新星残骸で宇宙線核子成分の加速が起こっていることを明らかにした。4.超高エネルギーガンマ線未同定天体HESS J1731-347をX線帯域と電波で追観測し、年齢数万年の古い超新星残骸が対応天体の候補であることを指摘した。これにより、古い超新星残骸で核子宇宙線の加速が起こることを観測的に指摘した。5.被加速粒子の最高エネルギーが加速領域の逃走の効果によってきまるシナリオのもとで、加速領域を出た粒子の時間平均のエネルギースペクトルを理論的に計算した。その結果、宇宙線加速が効率よくおこる超新星残骸等では、得られるエネルギースペクトルは加速領域でのエネルギースペクトルそのものから異なる可能性があることを指摘した。本年度は、前年度に引き続き、我々の銀河系内にある超新星残骸やパルサー星雲などのガンマ線天体の観測と結果の理論的解釈の研究、および、衝撃波粒子加速の理論的研究を行い、宇宙線電子および陽子成分の加速機構に対する知見を得た。1.年齢数万年程度の超新星残骸W28のGeV帯域ガンマ線観測を行い、詳細スペクトルを得て理論の予言と比較した。その結果、宇宙線陽子成分が存在する示唆を得た。さらにW28を含む複数の同程度の年齢の超新星残骸のGeVガンマ線スペクトルを説明する理論的シナリオとして、「宇宙線逃走シナリオ」と「2次的衝撃波による2段階加速シナリオ」の2つを提唱した。2.宇宙線変性衝撃波を背景プラズマと宇宙線成分の2流体近似で取扱い、衝撃波から逃走した宇宙線エネルギーの割合と衝撃波圧縮比の間の関係をシンプルに導出することに成功し、宇宙線圧力が高くなるのはごく限られたパラメータ領域の場合であることを示した。3.パルサー星雲は年齢とともにX線サイズとガンマ線放出効率があがり、X線放出効率がさがるということを発見しパルサー近傍での高エネルギー電子生成過程について新たな観測的制限を取得した。この結果の一つの解釈として、宇宙線電子の移流・拡散を考えるモデルを考案した。4.完全垂直衝撃波と準垂直衝撃波の2次元プラズマ粒子シミュレーションを行い、shock reformation過程がどちらの場合でも起こりうることを示した。本年度は、前年度に引き続き、我々の銀河系内にある超新星残骸やそれに付随するパルサー星雲などのガンマ線天体の観測と結果の理論的解釈の研究、および、衝撃波粒子加速の理論的研究を行い、宇宙線電子および陽子成分の加速機構に対する知見を得た。1.年齢数万年程度の超新星残骸Cygnus LoopおよびG8.7-0.1のGeV帯域ガンマ線観測を行い、詳細スペクトルを得て理論の予言と比較した。これまでに提唱されたGeVガンマ線スペクトルの折れ曲がりを説明する理論的解釈のうち、「宇宙線逃走シナリオ」と「2次的衝撃波による2段階加速シナリオ」は観測結果と無矛盾であることを示した。2.年齢1000年程度の若い超新星残骸RX J1713.7-3946のGeV帯域ガンマ線観測を行い、単純な陽子起源モデルとは矛盾するガンマ線スペクトルを取得した。さらに、このガンマ線データに加え、これまでに得られているX線のスペクトル、空間分布、時間変動などの観測事実も含めて、無矛盾に説明する陽子起源のモデルを提唱した。3.全部で12個の超新星残骸のシンクロトロンX線の放射強度を超新星残骸の半径の関数としてプロットすると、半径が約10パーセクより大きくなるとシンクロトロンX線が急激に暗くなることを示した。さらに得られたプロットは、セドフ期にある衝撃波で電子が冷却支配的に加速されているとすると自然に説明できることを示し、加速された電子のエネルギー総量は10の47-48乗エルグであると見積もった。

4.完全垂直衝撃波と準垂直衝撃波の2次元プラズマ粒子シミュレーションを行い、衝撃波ドリフト加速および、変形二流体不安定を介した電子-陽子スケール間結合が衝撃波遷移層で重要となる可能性を指摘した。
メゾ的見地に立った複合材料の深絞り成形シュミレーション技法の開発とその検証

メゾ構造を「さらにミクロな基本構造を含む複合構造」と定義し,編物複合材料の繊維束に注目したメゾ構造モデルを作成した.切欠付き平板およびリブ付きパネルの階層モデリング手法に基づく応力解析を行い,提案するメゾ的見地に立ったシミュレーション技法の妥当性を検証した.メゾ構造中に生じる応力の評価において,高い解析精度が得られることが確かめられた.ここで用いた有限要素重ね合わせ法をさらに発展させ,周期的不均質性を有する問題のみならず,局所的不均質性がある問題への拡張を行った.次に,深絞り成形プロセスの高速シミュレーション技法について,編物複合材料を自作し,深絞り成形の実験を行い,メゾ構造の変形状態の観察を行った.シミュレーションで想定したメゾ構造の大変形が実際に生じていることが確認できた.一方では,熱可塑性樹脂の一つであるポリプロピレンを用いていることから,素材の特性の温度依存性や,深絞りのパンチとの接触による温度変化(冷却)による影響などが無視できないことがわかった.上記の実験より,大変形後も局所的には周期的メゾ構造が観察されたことから,均質化法の大変形問題の適用についても研究を行った.メゾ構造における大変形に起因する非線形性とマクロ特性との相関をより厳密に記述するために,均質化法を大変形問題に適用するための理論構築を行った.特にメゾ構造の変形更新を厳密に記述することができた.これにより,メゾ-マクロ連成の非線形シミュレーションにおけるメゾ解析の簡易化と計算コスト(特に必要になるメモリ)の削減を実現することができ,複雑なメゾ構造のシミュレーションを可能にした.以上の研究成果は,学術講演査における発表を行い,論文を執筆し投稿中である.メゾ構造を「さらにミクロな基本構造を含む複合構造」と定義し,複合材料の中でも特に柔軟性や伸縮性に富む編物複合材料に注目し,その深絞り成形を実用に供するためのシミュレーション技法の開発に重点を置き研究を進めた.さらに,次年度に実施する検証試験のために,平編み強化材の試作を行った.まず,メゾ構造モデリングに関し,平編み構造の数値解析(有限要素)モデル化について検討を行った.単繊維の集合体である繊維束の平編み構造をメゾ構造と定義し,3次元ソリッド要素によるモデル化を行った.試作した平編み強化材のメゾ構造をスキャナでパソコンに取り込み,メゾ構造を決定し,平編みのピッチをパラメータとした半自動モデリングツールを開発した.あわせて編物複合材料構造体の階層的モデリング手法を提案した.次に,深絞り成形シミュレーションをメゾ的知見に立って行う場合に問題となるメゾ構造の大変形(幾何学的非線形)を考慮したシミュレーション技法の開発に取り組んだ.特に,二軸応力・ひずみ下におけるメゾ構造の大変形を考慮したマクロ解析を,標準的なワークステーション上で効率的に行うための,高速シミュレーション技法とプログラムを構築した.メゾ-マクロの連成を完全に考慮した解析では膨大な計算時間を要することから,メゾ解析をまず行い,均質化された非線形材料データベースを作成した後,マクロ解析を行うという非連成化手法を提案した.開発した高速シミュレーション技法とプログラムを用いて,発泡体の深絞り成形シミュレーションを行った.時々刻々変化する異方特性を考慮したシミュレーションが可能であることが確認された.以上の研究成果は,学術講演会における発表を行い,論文を執筆し投稿中である.メゾ構造を「さらにミクロな基本構造を含む複合構造」と定義し,編物複合材料の繊維束に注目したメゾ構造モデルを作成した.切欠付き平板およびリブ付きパネルの階層モデリング手法に基づく応力解析を行い,提案するメゾ的見地に立ったシミュレーション技法の妥当性を検証した.メゾ構造中に生じる応力の評価において,高い解析精度が得られることが確かめられた.ここで用いた有限要素重ね合わせ法をさらに発展させ,周期的不均質性を有する問題のみならず,局所的不均質性がある問題への拡張を行った.次に,深絞り成形プロセスの高速シミュレーション技法について,編物複合材料を自作し,深絞り成形の実験を行い,メゾ構造の変形状態の観察を行った.シミュレーションで想定したメゾ構造の大変形が実際に生じていることが確認できた.一方では,熱可塑性樹脂の一つであるポリプロピレンを用いていることから,素材の特性の温度依存性や,深絞りのパンチとの接触による温度変化(冷却)による影響などが無視できないことがわかった.上記の実験より,大変形後も局所的には周期的メゾ構造が観察されたことから,均質化法の大変形問題の適用についても研究を行った.メゾ構造における大変形に起因する非線形性とマクロ特性との相関をより厳密に記述するために,均質化法を大変形問題に適用するための理論構築を行った.特にメゾ構造の変形更新を厳密に記述することができた.これにより,メゾ-マクロ連成の非線形シミュレーションにおけるメゾ解析の簡易化と計算コスト(特に必要になるメモリ)の削減を実現することができ,複雑なメゾ構造のシミュレーションを可能にした.以上の研究成果は,学術講演査における発表を行い,論文を執筆し投稿中である.