hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
足指力を改善する関節リウマチフットケア介入モデルの開発

H30年度は、関節リウマチ患者の足の状態の実態調査にむけて、1関節リウマチ患者の足のアセスメントシートの作成、2関節リウマチ患者フットケア外来の開設、3フットケアのトライアルを実施した。1関節リウマチ患者の足のアセスメントシートの作成については、糖尿病患者向けのフットケアアセスメントシートは存在するものの、関節リウマチ患者用に作成されたものはみあたらなかった。そこで、文献検討、リウマチケア看護師やリウマチ専門医と意見交換を行い、関節リウマチ患者の足のアセスメントシートを作成し、フットケアトライアルの実施と改良を行った。2関節リウマチ患者フットケア外来の開設については、リウマチセンター外来に関節リウマチ患者フットケア外来を試験開設した。異常発見時の支援体制等についてのフローを作成し対応に備えた。今後、整形外科医や皮膚科医などとのフットケアチームを形成し、専門家へのトリアージシステムを構築していく予定である。3関節リウマチ患者フットケアトライアルの実施については、フットケアの実施フローを作成し、フットケアトライアルを実施した。その内容は、フットアセスメントと爪きり中心のケアである。しかし、足の変形や胼胝等のトラブルを抱えている患者も多く、処置の必要があった。また、トライアルを実施した関節リウマチ患者は足のケアに関心があっても、手指の変形や痛みにより足のセルフケアに困難を抱えており、ケアの必要性が高かった。今後は、トライアルの結果より関節リウマチ患者のフットケアおよびスクリーニングシートの完成、関節リウマチ患者の足の状態の実態調査を行い、介入プログラムを作成する予定である。H30年度はフットケア外来を開設しトライアルを実施したが、人員不足によりパイロットスタディまでには至らなかった。本年度は研究体制を整え、実態調査につなげていく。本年度は研究補助要員を確保しており、フットケア外来をトライアルから定期開設に移行させる。関節リウマチ患者のフットケアおよびスクリーニングシートし完成し、パイロットスタディを実施後、実態調査の実施と分析を行い、介入プログラム作成を目指す。本年度はフットケア外来をトライアルから定期開設に移行させるため、研究補助要員を確保している。実態調査の実施と分析を行い、学会発表を行う予定である。
住宅ストック遷移を内生化した都市マイクロシミュレーションの開発と政策分析への適用

平成30年度は、住宅ストック遷移モデル、入手可能データによるモデルに関して具体的なモデル構築と検証を行うとともに、初期マイクロデータ推計に関する安定性・再現性の検証について研究を進めた。住宅ストック遷移については、昨年度検討した建物の加齢→除却(更地・駐車場)→新規建設という建物ライフステージを想定した上でモデルについて、昨年度富山市を対象として構築した住宅ストックデータを用いてモデルパラメータの推定を行うとともに、2時点間の建物変化の再現状況より推定精度の検証を行った。入手可能データによるモデル構築の手法開発については、国勢調査等の各種入手可能データから、ライフイベント発生モデルおよび転居モデルの推定を行い、富山市を対象として、分析用データベースを整備し、初期マイクロデータの推計および2010年2015年を対象としたシミュレーション実施し,実績データや既往研究において取得されたアンケートデータを用いて構築されたモデルによるシミュレーション結果との比較により検証を行った。初期マイクロデータ推計に関する安定性の検証については、新たに愛知県豊橋市および宮城県仙台都市圏を対象として分析用データベースを構築し、初期マイクロデータ推計を複数回実施し、安定性について検証を行った。また、富山市を対象として、2010年→2015年のシミュレーション結果と実績値の比較を行うため、2010年/2015年の2時点のマイクロデータを整備し、再現性の検証に関する作業を進めた。住宅ストック遷移モデルのパラメータ推定及び検証、入手可能なデータによる都市マクロシミュレーションモデル構築に関するデータベース作成とモデル推定及び検証、初期マイクロデータ推計に関する安定性の検証を当初の予定どおり行った。シミュレーション結果と実績値の比較による再現性の検証については一部完了していないため、継続的に作業を行っている。以上の成果については、学会等で発表を行っている。また、次年度に開催される国際学会に既に投稿済みであり、発表を予定している。よって、一部次年度に繰り越した作業は存在するものの、おおむね計画通り研究が進んでいると判断する。シミュレーション結果と実績値の比較による再現性の検証に関する作業を終了した上で、次年度に予定している居住誘導施策の実証分析を計画通り進める予定である。実証分析の実施に関する条件設定、データ作成、分析実施等の研究作業量が多いため、研究補助員等の雇用等により計画的に行う予定である。また、成果については国内外の学会等にて公表を行ってゆく。平成29年度は、住宅ストック遷移モデル、および入手可能データによるモデル構築の手法開発に重点をおいて研究を進めた。住宅ストック遷移については、建物の加齢→除却(更地・駐車場)→新規建設という建物ライフステージを想定した上でモデル化を行った。老朽化した住宅ストックの除却、およびマイクロ世帯の立地需要を考慮した住宅ストックの新規建設を、前者については留保する場合と除却する場合の建物からの期待収益、後者については各建物の新規建設と空地のままとする場合の期待収益に基づいて文字っとモデルによる選択確率を定義した。また、富山市を対象として、2012年および2017年のゼンリンの住宅ポイントデータにより分析用の住宅ストックデータを整備し、2時点間の除却、新規建設等について、交通利便性、立地需要、地価の変化等の視点から基礎分析を行った。入手可能データによるモデル構築の手法開発については、世帯構造と世帯構成員の就業就学状況・通勤通学地についてはPT調査、住宅属性については、国勢調査等の入手可能な公表データを用いて、小地域の地域特性を考慮した初期マイクロ世帯データを生成する推計システムを構築した。具体的には、国勢調査において設定されている16カテゴリの家族類型と世帯人数のクロスデータから、29の世帯タイプを設定し、年齢・性別、婚姻関係、就業形態、住宅タイプ等の個人及び世帯属性を確率的に付加するものである。また、富山市を対象とした推定を行い、実績データや既往研究による結果と比較により検証を行った。また、世帯マイクロデータ構造の見直しを行い、見直されたデータ構造に対するライフイベント発生モデルおよび転居モデルの構築を行った。住宅ストック遷移のモデル化、入手可能なデータによる都市マクロシミュレーションモデル構築手法の開発を当初の予定どおり行った。住宅ストックデータベースの構築にあたり、都市計画基礎調査の利用が難しい状況にあったが、ゼンリン住宅ポイントデータを代替的に利用することで解決しており、またこれらのデータ用いた分析より、モデルパラメータ推定のための基本情報を得るまでの進捗を得た。これらの成果の一部については学会等で発表を行っている。よって、おおむね計画通り研究が進んでいると判断する。

また、富山市を対象として、2010年→2015年のシミュレーション結果と実績値の比較を行うため、2010年/2015年の2時点のマイクロデータを整備し、再現性の検証に関する作業を進めた。住宅ストック遷移モデルのパラメータ推定及び検証、入手可能なデータによる都市マクロシミュレーションモデル構築に関するデータベース作成とモデル推定及び検証、初期マイクロデータ推計に関する安定性の検証を当初の予定どおり行った。シミュレーション結果と実績値の比較による再現性の検証については一部完了していないため、継続的に作業を行っている。以上の成果については、学会等で発表を行っている。また、次年度に開催される国際学会に既に投稿済みであり、発表を予定している。よって、一部次年度に繰り越した作業は存在するものの、おおむね計画通り研究が進んでいると判断する。平成29年度はおおむね順調に進んでいることから、今後も計画通り進める予定である。平成30年度はモデルパラメータの推定、シミュレーション結果の安定性や再現性の検証等、研究作業量が多いため、研究補助員等の雇用等により計画的に行う予定である。シミュレーション結果と実績値の比較による再現性の検証に関する作業を終了した上で、次年度に予定している居住誘導施策の実証分析を計画通り進める予定である。実証分析の実施に関する条件設定、データ作成、分析実施等の研究作業量が多いため、研究補助員等の雇用等により計画的に行う予定である。また、成果については国内外の学会等にて公表を行ってゆく。住宅ストックデータベース構築のために研究補助員の雇用を予定していたが、市販データを用いたために雇用が生じなかった。これらの経費は次年度以降に、シミュレーション分析を行う際の業務補助員雇用に利用する予定である。外国旅費について本年度は使用していないが、これは論文投稿をすでに行ってるものの、開催が次年度である学会が多いためである。これらの経費は、次年度の国際学会参加時に利用する予定である。
固体電気化学反応に基づいたナノ材料の機能創出とエネルギー科学への展開

本研究では、分子や分子集積体を対象に、次世代二次電池として実用化されうるような性能を有する蓄電デバイスの開発と固体電気化学反応を利用した新奇物性開拓を目的とする研究を行った。高性能な蓄電材料の創製と蓄電デバイスへの応用については、前年度までの成果を基に、3次元空孔構造を有するポリオキソメタレート(POM)化合物のナトリウム電池特性を検討した。その結果、Mo21V6O75の組成式を持つTrigonal-MoVO-POMを正極活物質とするナトリウム電池が、1サイクル目で287mAh/gと大きな容量を示し、30サイクル後でも93%の容量を維持した。この値は、ナトリウム電池の正極材料候補として代表的な層状酸化物やNASICON型正極材料よりも良い。その他に、ジスルフィド部位を有する配位子を含む様々なMOF(DS-MOF)についてその正極特性を検討したところ、空孔を有するDS-MOFでは、MOF内における電気化学的動的共有S-S結合により、高容量と安定なサイクル特性が得られるという一般則を見出した。なお、これらの反応機構は、X線吸収微細構造分析により明らかにされた。一方で、固体電気化学反応を利用した新奇物性開拓については、発光特性を示すMOFを正極とする二次電池を作製し、それが酸化還元活性であることを確認したうえで、電気化学反応中の発光測定が可能な特殊なセルを用いて、酸化還元に伴う発光変化の計測を試みたが、大きな発光変化がなかった。現在、光照射下での充放電特性の変化を検討するなどしている。高性能な蓄電材料の創製と蓄電デバイスへの応用については、研究計画通りに、酸化還元活性な多孔性MOFやPOMを用いることで、ナトリウム電池にまで応用可能な正極材料を実現しつつあり、当初の計画をほぼ達成することができているといえる。また、その他の高性能な電極として、多孔性有機結晶材料も見出しつつあり、順調に進展しているといえる。一方で、固体電気化学物性研究については、電気化学反応により発光性MOFの発光特性を可逆に変化させるという試みは現時点では成功していないものの、多数の発光性MOFがあることから、これらを試していくことで、必ず電気化学反応による発光性コントロールはできると考えている。これに加えて、光応答性配位子を有するMOFで、光照射により電気化学反応を制御するという逆発想の研究が進みつつあり、計画はおおむね順調に進展していると考えている。高性能な蓄電材料の創製と蓄電デバイスへの応用については、H30年度の研究を継続し、多電子の酸化還元活性を示す多孔性のMOFやPOMを作製して、Li電池だけではなく、Na電池の正極としても機能するかどうかを検討する。また、MOFやPOMとともに、多孔性の有機結晶材料についても作成と電池特性の評価を行う。具体的には、ドナー分子及びアクセプター分子からなる多孔性電荷移動錯体を新規に創製し、その正極材料としての可能性や空孔の効果を明らかにする。一方で、固体電気化学反応による物性変化については、発光性MOFのイオンの吸脱着や金属イオンおよび配位子の酸化還元反応に伴う発光特性のオンオフを引き続き検討するとともに、光応答性の配位子を有するMOFを対象に、光照射による固体電気化学反応の制御といった逆方向の研究についても検討を行う。以上のように、高性能な二次電池の実現と新奇固体電気化学物性の両面で本研究を推進していく。本研究では、分子、分子集合体、金属酸化物ナノ粒子といった様々なナノ材料を対象に、次世代二次電池として実用化されるような性能を有する蓄電デバイスの開発と固体電気化学反応を利用した新奇物性開拓を目的とした研究を行った。高性能な蓄電材料の創製と蓄電デバイスへの応用については、ジスルフィド配位子の一つである4,4'-dipyridyl disulfide(4dpds)とCuイオンおよびCoイオンから成る金属有機構造体を作製し、これらを正極活物質とするリチウム電池を用いて充放電測定を行った。その結果、ジスルフィドと金属イオンの酸化還元反応により、従来のリチウムイオン電池よりも大きな容量を得ると同時に、配位子4dpds単独よりも安定なサイクル特性を示すことを見出した。また、このような電池反応におけるMOF中の金属イオンの価数変化およびS-S結合の状態変化を詳細に検討するため、これらを含む正極のX線吸収微細構造(XAFS)分析を行った。CuおよびCo K-edge XAFSより、充放電における金属イオンの可逆な酸化還元が、S K-edge XAFSより、充放電におけるS-S結合の可逆な開裂と再結合を示唆する結果が得られた。これより、ジスルフィド配位子を有するMOFが二次電池の正極として非常に有望な材料であることが明らかとなった。なお、他にも、有機カチオンペロブスカイト材料や窒素ドープグラフェン材料といった新しい電極材料候補の探索にも成功した。一方で、固体電気化学反応を利用した新奇物性開拓については、発光性ナノ粒子の一つであるCdSeを対象に、そのスピンコート膜の電気化学反応による発光特性変化を検討した。その結果、還元により消光したものの、光照射をし続けることで発光が大きく回復するという現象を新たに見出した。このように、高性能二次電池の開発と新規電気化学物性の両面で一定の成果を得た。高性能な蓄電材料の創製と蓄電デバイスへの応用については、研究計画通りに、酸化還元活性な配位子としてジスルフィドを用いたMOFを正極材料として用いることで、当初の計画をほぼ達成することができた。

また、その他の高性能な電極として、ペロブスカイト関連材料や窒素ドープグラフェンなど、新しい電極材料を見出しつつあり、順調に進展しているといえる。一方で、固体電気化学物性研究については、電気化学反応により発光特性を可逆に変化させるという試みは成功しなかったものの、電気化学的に一度消光させた物質に対して、光を照射し続けることで発光が回復するという新しい現象を見出すことができた、このことから、当初予定の研究計画自体は実行しており、それに伴う新規現象を観測したという点で、順調に進展していると考えている。本研究では、分子や分子集積体を対象に、次世代二次電池として実用化されうるような性能を有する蓄電デバイスの開発と固体電気化学反応を利用した新奇物性開拓を目的とする研究を行った。高性能な蓄電材料の創製と蓄電デバイスへの応用については、前年度までの成果を基に、3次元空孔構造を有するポリオキソメタレート(POM)化合物のナトリウム電池特性を検討した。その結果、Mo21V6O75の組成式を持つTrigonal-MoVO-POMを正極活物質とするナトリウム電池が、1サイクル目で287mAh/gと大きな容量を示し、30サイクル後でも93%の容量を維持した。この値は、ナトリウム電池の正極材料候補として代表的な層状酸化物やNASICON型正極材料よりも良い。その他に、ジスルフィド部位を有する配位子を含む様々なMOF(DS-MOF)についてその正極特性を検討したところ、空孔を有するDS-MOFでは、MOF内における電気化学的動的共有S-S結合により、高容量と安定なサイクル特性が得られるという一般則を見出した。なお、これらの反応機構は、X線吸収微細構造分析により明らかにされた。一方で、固体電気化学反応を利用した新奇物性開拓については、発光特性を示すMOFを正極とする二次電池を作製し、それが酸化還元活性であることを確認したうえで、電気化学反応中の発光測定が可能な特殊なセルを用いて、酸化還元に伴う発光変化の計測を試みたが、大きな発光変化がなかった。現在、光照射下での充放電特性の変化を検討するなどしている。高性能な蓄電材料の創製と蓄電デバイスへの応用については、研究計画通りに、酸化還元活性な多孔性MOFやPOMを用いることで、ナトリウム電池にまで応用可能な正極材料を実現しつつあり、当初の計画をほぼ達成することができているといえる。また、その他の高性能な電極として、多孔性有機結晶材料も見出しつつあり、順調に進展しているといえる。一方で、固体電気化学物性研究については、電気化学反応により発光性MOFの発光特性を可逆に変化させるという試みは現時点では成功していないものの、多数の発光性MOFがあることから、これらを試していくことで、必ず電気化学反応による発光性コントロールはできると考えている。これに加えて、光応答性配位子を有するMOFで、光照射により電気化学反応を制御するという逆発想の研究が進みつつあり、計画はおおむね順調に進展していると考えている。高性能な蓄電材料の創製と蓄電デバイスへの応用については、H29年度の研究を継続し、多電子の酸化還元活性を示す様々なMOFを作製することにより、現在のLiイオン電池の理論容量(300Ah/kg)を超える容量と数千サイクルの安定性を有するMOF電池を実現する。また、3次元空孔構造を有するポリオキソメタレート(POM)についても精力的に検討する。
真核細胞におけるリボソーム蛋白質の代謝と発現における調節機構

1.アフリカツメガエルの卵母細胞にin vitroで【^3H】標識したリボソーム蛋白質を微量注入しその代謝を調べた。正常細胞ではリボソーム蛋白質はまず核へ取り込まれ、4時間でピークになる。細胞質内リボソームにも徐々に現れ16時間后には約80%がとりこまれる。一方、RNA合成を阻害した卵母細胞ではリボソーム蛋白は半減期2,3時間という速さで分解され、核へは蓄積しない。この速い分解はシステムインプロテアーゼにより、ヨードアセトアミドで阻害するとリボソーム蛋白質は核内に貯留してくる。即ち、リボソーム蛋白質はある程度能動的に核内に取り込まれるが、結合すべきrRNAの合成がないと核内で速やかに分解される。一方、前核生物である大腸菌のリボソーム蛋白質は核へ能動的に取り込まれる事はなく、細胞質内で速かに分解される事がわかった。2.酸性リボソーム蛋白質A1/A2の代謝を調べる目的で酵母の細胞質のプールを免疫ブロット法で定量した。その結果、細胞質上清には細胞質内の全A1/A2の約0.6%しか遊離の状態で存在していない事がわかった。また、ゲル瀘過での分子量の測定から細胞質上清ではA1/A2は二三量体として存在し、他の酸性リボソーム蛋白A0とは結合していない。一方、A0はリボソーム上ではリン酸化されておりA1/A2と共通抗原性を示すが、全く別の蛋白質として合成され、A1/A2の前駆体である可能性は否定された。またA1/A2をクローニングしその構造を比較したところC末端約20残基はほぼ一致するがN末端側の相同性はかなり低い事がわかった。3.リボソームを不活性化することによって作用する細胞性毒素であるリシンの作用秩序について検索したところ、大亜粒の28SrRNAの4324番目のアデノシン残基のアデニンを切断するN-グリコンダーゼであることがわかった。現在ラットでα代謝の効果を研究中である。
完全個別化医療に向けた口腔癌のネオアンチゲンの探索および宿主免疫応答の網羅的解析

本研究では,口腔がん患者個人の遺伝情報に基づいた口腔がんの腫瘍消失をもたらす新規がんワクチン療法を構築するために,次世代シークエンサーを用いて口腔がん患者個人のネオアンチゲンおよび抗腫瘍効果を示すTILを同定することを目的としている.具体的な研究手法として研究分担者の鈴木らが開発したAdaptor-ligation PCR法(Matsutani T, Suzuki R, et al.Hum Immunol, 1997)と,独自に開発したバイオインフォマティクスによるデータ処理(Kitaura K, Suzuki R, et al;BMC Immunol. 2016, FrontImmunol. 2017)を加えることによって, Neo-antigenを認識する抗腫瘍効果を持つTILのTCRレパトアのライブラリを構築していく.本研究案については鶴見大学歯学部および関東労災病院の倫理審査委員会による承認を得て,臨床研究の患者登録を開始した.また,解析を行うにあたっては,研究代表者所属の鶴見大学歯学部口腔顎顔面外科学講座と(独)国立病院機構相模原病院臨床研究センターは,本研究遂行のために人的交流(複数名の大学院生の受け入れ)を含めて共同研究を継続しており,本研究遂行にあたっての連絡調整方法など連携方法について確認を行った.今年度実施した研究実績は下記の通りである.1)標準治療を実施した口腔がん患者の臨床情報収集(熊谷・堀江・濱田):研究代表者所属の鶴見大学歯学部口腔顎顔面外科学講座および関東労災病院で標準治療を実施した口腔がん患者に本研究の意義を説明し,これまでに7名の患者登録を行った.口腔がん患者の年齢・性別・既往歴・現病歴・現症(全身,局所)についての詳細な調査を行って臨床情報を得た.2)検体採取・免疫組織学的検討・ヒトHLAタイピング調査(熊谷・堀江・濱田):口腔がん生検あるいは切除時の切除材料の病理学的評価を実施した.検体数が予想よりも現時点で少なく,予備実験としての解析を行うまでの検体数に至っていないため,現時点では検体を保管する必要があるため.登録患者数が20名となった段階で予備的な解析を開始することとしており,次年度も検体採取を継続させていく予定である.口腔がん特異的変異抗原(Neo-antigen)解析(熊谷・濱田・鈴木)登録患者数が20名となった段階で,検体の一部からDNAを抽出し, HLAタイピング(HLA-A, B, DR)を実施する.次世代シーケンサーを用いて患者毎に腫瘍組織と正常組織のエクソーム解析とRNA-Seq解析を併用して腫瘍特異的体細胞遺伝子変異を同定し,腫瘍におけるその遺伝子発現を確認する.変異遺伝子産物のアミノ酸配列情報をもとに,患者のMHCクラスI分子に結合して抗原提示される可能性がある811アミノ酸からなる変異ペプチド配列をネオエピトープとして予測する.本研究では,口腔がん患者個人の遺伝情報に基づいた口腔がんの腫瘍消失をもたらす新規がんワクチン療法を構築するために,次世代シークエンサーを用いて口腔がん患者個人のネオアンチゲンおよび抗腫瘍効果を示すTILを同定することを目的としている.具体的な研究手法として研究分担者の鈴木らが開発したAdaptor-ligation PCR法(Matsutani T, Suzuki R, et al.Hum Immunol, 1997)と,独自に開発したバイオインフォマティクスによるデータ処理(Kitaura K, Suzuki R, et al;BMC Immunol. 2016, FrontImmunol. 2017)を加えることによって, Neo-antigenを認識する抗腫瘍効果を持つTILのTCRレパトアのライブラリを構築していく.本研究案については鶴見大学歯学部および関東労災病院の倫理審査委員会による承認を得て,臨床研究の患者登録を開始した.また,解析を行うにあたっては,研究代表者所属の鶴見大学歯学部口腔顎顔面外科学講座と(独)国立病院機構相模原病院臨床研究センターは,本研究遂行のために人的交流(複数名の大学院生の受け入れ)を含めて共同研究を継続しており,本研究遂行にあたっての連絡調整方法など連携方法について確認を行った.今年度実施した研究実績は下記の通りである.1)標準治療を実施した口腔がん患者の臨床情報収集(熊谷・堀江・濱田):研究代表者所属の鶴見大学歯学部口腔顎顔面外科学講座および関東労災病院で標準治療を実施した口腔がん患者に本研究の意義を説明し,これまでに7名の患者登録を行った.口腔がん患者の年齢・性別・既往歴・現病歴・現症(全身,局所)についての詳細な調査を行って臨床情報を得た.2)検体採取・免疫組織学的検討・ヒトHLAタイピング調査(熊谷・堀江・濱田):口腔がん生検あるいは切除時の切除材料の病理学的評価を実施した.検体数が予想よりも現時点で少なく,予備実験としての解析を行うまでの検体数に至っていないため,現時点では検体を保管する必要があるため.登録患者数が20名となった段階で予備的な解析を開始することとしており,次年度も検体採取を継続させていく予定である.口腔がん特異的変異抗原(Neo-antigen)解析(熊谷・濱田・鈴木)登録患者数が20名となった段階で,検体の一部からDNAを抽出し, HLAタイピング(HLA-A, B, DR)を実施する.次世代シーケンサーを用いて患者毎に腫瘍組織と正常組織のエクソーム解析とRNA-Seq解析を併用して腫瘍

特異的体細胞遺伝子変異を同定し,腫瘍におけるその遺伝子発現を確認する.変異遺伝子産物のアミノ酸配列情報をもとに,患者のMHCクラスI分子に結合して抗原提示される可能性がある811アミノ酸からなる変異ペプチド配列をネオエピトープとして予測する.
気相成長ダイヤモンド薄膜による荷電粒子飛跡検出の研究

これまでに入手した3種の人工ダイヤモンド薄膜((1)気相成長ダイヤ、(2)不純物窒素含有率115ppmの高温高圧合成ダイヤ、(3)不純物窒素含有率1ppm以下の高温高圧合成ダイヤ)の中で荷電粒子検出器の素材として最も適した特性を示す気相成長ダイヤ(試料(1))について、さらに詳しい性能評価を行うため、荷電粒子検出効率の極板間電場依存性および長時間安定性を測定した。この試料は7.5V/μm以上の電場で電気的絶縁が破れることが分かり、これ以上高い電場はかけられなかったが、検出効率は5V/μm以上の電場で95%を上回ることが分かった。この検出器は、電場をかけた直後から出力信号の波高が安定するまでに56時間を要したが、十分高い電場をかけておけば、波高が不安定でも高い検出効率を維持することができた。一方、試料(3)は、不純物として含有する窒素の量が最も少なく、このため荷電粒子を照射したときに最も大きな信号が得られるものの、電気的絶縁性が悪く、暗電流によるショットノイズが大きくなってしまう。同種の試料を複数個作製し、電気的な特性に個体差があるかどうかを試験したが、絶縁性は改善されなかった。これは、高温高圧合成の過程で溶媒として用いるニッケル等の金属が微量に混入しているためと考えられる。同様の方法で合成される試料(2)にも微量の金属が混入しているはずであるが、試料(2)は不純物として窒素を大量に含んでいるため、絶縁性は高い。しかし、試料(2)で作った検出器は、7.5V/μm程度の電場をかけても信号が小さく、検出効率はかろうじて90%に達する程度であった。結論として、今回調べた3種の人工ダイヤモンド薄膜のなかで、気相成長ダイヤモンド(試料(1))は荷電粒子検出器の素材として実用化可能であることが分かった。本年は研究計画の初年度なので、はじめに種々の人工ダイヤモンド薄膜試料を購入し、荷電粒子検出器の作製をおこなった。入手した試料は、(1)気相成長ダイヤモンド(6.0mm×6.0mm ×0.6mm)、(2)不純物含有率約100ppmの高温高圧合成ダイヤモンド(3.5mm×3.5mm×0.6mm)、(3)不純物含有率約1ppmの高純度高温高圧合成ダイヤモンド(2.5mm×2.5mm×0.6mm)、の3種である。(1)の気相成長ダイヤモンドは多結晶体で、試料を顕微鏡で観察したところ、結晶の大きさは基板側で1ミクロン以下、成長側で約10ミクロンであった。(2)と(3)の試料は単結晶で、それぞれのサイズは合成可能な最大のものである。これら各薄膜試料の表裏両面に電極板を蒸着し、小型の荷電粒子検出器を試作した。両面の電極板間に高電圧をかけ、薄膜中を荷電粒子が通過した時に生成される電子とホールを電極板に集め、その信号を増幅することによって荷電粒子を検出することができる。こうして作製された荷電粒子検出器の電極板間の静電容量や絶縁抵抗等のパラメーターを測定した後、実際にベーター線を照射し、荷電粒子検出器として動作することを確認した。荷電粒子通過時にダイヤモンド結晶中で生成される電子やホールの一部は結晶中に含有される不純物などによって吸収されるため、得られる信号がそのぶん小さくなり、SN比の低下をまねく。まだ予備的な結果であるが、信号の発生に利用される電子およびホールの割合は上記試料(1)、(2)、(3)についてそれぞれ約15%、30%、20%となった。本来試料(3)は純度が高いので、この割合が最も大きくなるはずであるが、予想に反する結果となっている。目下詳しい原因を分析中である。この問題も併せて、各試料の荷電粒子検出器としての性能評価を詳しく行っているところである。3種の人工ダイヤモンド薄膜((1)気相成長ダイヤ、(2)不純物窒素含有率115ppmの高温高圧合成ダイヤ、(3)不純物窒素含有率1ppmの高温高圧合成ダイヤ)を用いて昨年度試作した荷電粒子検出器の性能評価を行った。各試料にβ線を照射し、このとき生成された電離電子のうち、信号の発生に寄与する電子の割合r_eを測定したところ、試料(1)および(2)では、薄膜にかけたバイアス電圧によってできる電場の値に比例してr_eが大きくなり、電場が5V/μmのとき、r_eはそれぞれの試料で7.5%、4.9%となった。これ以上電場を強くすると、試料(2)では暗電流によるショットノイズが増え、かえってS/N比が悪くなるが、試料(1)では、今回使用した高圧電源で発生できる最大値となる7.5V/μmまで電場を強くしてもノイズはほとんど増えず、しかもr_eは9.5%まで増加した。一方、試料(3)では、電場が0.2V/μmのときすでにr_eが28%となり、低い電場でも大きな信号が得られるものの、ノイズが信号を上回るほど大きくなり、荷電粒子の検出には適さなかった。この試料(3)の電気抵抗率および比誘電率を測定すると、それぞれ3×10^8Ω・cmおよび14.3となり、通常のダイヤモンドよりもかなり導電性の高いものであることが分かった。

この試料は、不純物として含有する窒素の量は少ないが、グラファイトなどの導電性不純物の含有量が多いことが分かった。他の試料では、電気抵抗率10^<15>10^<16>Ω・cm、比誘電率6.5となり、ダイヤモンドが通常示す値にほぼ一致した。以上の測定から最も荷電粒子検出に適していると考えられる試料(1)を用いて、ADCによる出力信号の波高分析を行ったところ、電場が7.5V/μmのとき、S/N比が9.7、荷電粒子検出効率が97.3%となり、実用上ほぼ問題ない性能が得られた。これまでに入手した3種の人工ダイヤモンド薄膜((1)気相成長ダイヤ、(2)不純物窒素含有率115ppmの高温高圧合成ダイヤ、(3)不純物窒素含有率1ppm以下の高温高圧合成ダイヤ)の中で荷電粒子検出器の素材として最も適した特性を示す気相成長ダイヤ(試料(1))について、さらに詳しい性能評価を行うため、荷電粒子検出効率の極板間電場依存性および長時間安定性を測定した。この試料は7.5V/μm以上の電場で電気的絶縁が破れることが分かり、これ以上高い電場はかけられなかったが、検出効率は5V/μm以上の電場で95%を上回ることが分かった。この検出器は、電場をかけた直後から出力信号の波高が安定するまでに56時間を要したが、十分高い電場をかけておけば、波高が不安定でも高い検出効率を維持することができた。一方、試料(3)は、不純物として含有する窒素の量が最も少なく、このため荷電粒子を照射したときに最も大きな信号が得られるものの、電気的絶縁性が悪く、暗電流によるショットノイズが大きくなってしまう。同種の試料を複数個作製し、電気的な特性に個体差があるかどうかを試験したが、絶縁性は改善されなかった。これは、高温高圧合成の過程で溶媒として用いるニッケル等の金属が微量に混入しているためと考えられる。同様の方法で合成される試料(2)にも微量の金属が混入しているはずであるが、試料(2)は不純物として窒素を大量に含んでいるため、絶縁性は高い。しかし、試料(2)で作った検出器は、7.5V/μm程度の電場をかけても信号が小さく、検出効率はかろうじて90%に達する程度であった。結論として、今回調べた3種の人工ダイヤモンド薄膜のなかで、気相成長ダイヤモンド(試料(1))は荷電粒子検出器の素材として実用化可能であることが分かった。
イライトの生成機構に関する研究

スメクタイトーイライト変換反応はすでに続成作用・熱水変質作用の熱史解析に広く応用されているが、定量的で予言力のある応用研究例はない。このことはその反応のメカニズムやカイネティックスの理解が不十分であることに因っている。メカニズムに関して我々はすでにOstwald Nipeningの重要性を指摘している。本研究では上の考えに基づいてスメクタイトーイライト反応全体のメカニズムのより深い理解を目指すと共に,結晶成長論の観点から変換反応のカイネティックスを組み立てることを試みた。本研究では,第一に青森県上比鉱山周辺の熱水変質帯の地貭学・鉱物学的調査によってイライト/スメクタイト(I/S)混合層鉱物を含む変質鉱物全体の時間的・空間的発達様式を明らかにした。これらの成果はいくつかの学会誌へ投稿・印刷中である。第二にI/S混合層鉱物・イライトについて水と・磁気分離を行い,極力純化した試料を用いKーAr年代測定・粉末X線回折によるラインプロフィル解析・電子顕微鏡による粒子形態・粒度分布の測定を行った。その結果、上北鉱山からのスメクタイト成分層の割合が12%から0%の範囲のI/S混合鉱物では68×10^<ー6>%/yearという速度で生成時期が0%sイライトから順に若くなっていくことが明らかになった。今後Ostwald ripeningを制約条件とした変換反応モデルの理論的構築を進めていく。さらに上比鉱山から試料ではイライトのポリタイプ変化が認められ,それに伴って粒子形態も顕著に変化する。現在これらの試料について電子顕微鏡を用いた粒子表面のマイクロトポグラフ・積層様式・化学成分の変化の測定を進めておりデ-タが集まりつつある。これらの研究を通じてイライト生成メカニズムの本質的理解が得られるものと信じる。
グラフ上の離散確率分布とその応用に関する研究

私は3件の研究課題「無向グラフ上の分布論」,「非サイクル有向グラフ上の連・スキャンの分布」,「二変量試行列上のパターンの分布」について取組んだ.応用上重要である離散分布族の厳密な導出方法の提案を行い,いくつかのアルゴリズムを開発し,数値計算結果とともにその有用性を例証した.さらには,工学的な応用問題解決へとつなげた.これらの結果は専門誌上に5本の論文として発表し,日本数学会・統計関連学会連合大会,国内研究集会で5回の研究発表を行った.平成25年度の研究は、主に「二変量試行列における分布の双対関係とその統計的応用」を主テーマとして研究に取り組んだ.特に、二変量試行列における単純パターンの分布についての理論構築を行った。様々な応用問題を考える上で、単純パターンに関する重要な分布は大別すると、二種類ある。一つは単純パターンの生起回数の分布であり、もう一つは単純パターンが一定回数現れるまでの待ち時間分布である。ここでは、これら二つの分布間にはある種の双対関係があることを示した。さらには、その双対関係を多重母関数の観点から捉え直す事で、両分布間の関係を明示的に与えることができた。そこから、一方の分布をもう一方の分布の逆分布として、多重母関数の陽な形によって表現することが可能となり、その結果、考察可能な分布族の幅の拡大へとつなげることができた。工学的な応用として、連および、スキャンの待ち時間問題を考察し、それによって、各コンポーネントが格子状に配置した場合の信頼性工学モデル(2 dimensional consecutive system, moving windowdetection)の信頼度を厳密に求めた。そして、古典的な確率問題(誕生日問題,クーポン集めの問題,占有の問題)をsingle player problemからmultiple players problemへと拡張し、いくつかの数値計算結果を与え、比較を行った。また、二変量試行列上において確率分布を導出するには、大規模な計算が伴う。そこで、多重母関数を効率良く展開し、確率関数を導出するためのアルゴリズムを開発し、実行可能性を示すためにいくつかの数値計算結果も与えた。私は3件の研究課題「無向グラフ上の分布論」,「非サイクル有向グラフ上の連・スキャンの分布」,「二変量試行列上のパターンの分布」について取組んだ.応用上重要である離散分布族の厳密な導出方法の提案を行い,いくつかのアルゴリズムを開発し,数値計算結果とともにその有用性を例証した.さらには,工学的な応用問題解決へとつなげた.これらの結果は専門誌上に5本の論文として発表し,日本数学会・統計関連学会連合大会,国内研究集会で5回の研究発表を行った.平成24年度は主に「非サイクル有向グラフ上の分布理論とその統計的応用」を主テーマとして,研究に取り組んだ.非サイクルグラフ上の分布理論は,重要な応用分野と密接に関わっているにもかかわらず,未発展の研究分野であり,方法論的にも未整備である.そこでまず,「マルコフ世代付き非サイクル有向グラフ」を提案し,理論構築することから始めた.これは,非サイクル有向グラフ上の各頂点にマルコフ依存性を持った{0,1}-値確率変数を配置したモデルである.このモデルにおいて,連・スキャン統計量の厳密分布を考察した.従来,線形理論に用いられてきた条件付き確率母関数の方法が高い柔軟性と機能性を備えていることに着目し,グラフ上で適用可能な形式に拡張することで,分布導出方法の提案を行った.その際に,条件付き確率母関数を未知関数とする方程式系を解析する必要が生じる.グラフ上においては、多くの場合,方程式系が非線形かつ大規模なものとなるため,数式処理を利用した方程式系の自動生成・解析システムをあわせて構築した.これら理論的結果により,信頼性モデルの提案が可能となり,より複雑なモデル解析が可能となった.例えば,consecutive-k-out-of-n:Fシステムやk-within-consecutive-w-out-of-N:Fシステムの信頼性を厳密に求めることが可能となった.また,各コンポーネントに種々の寿命分布(指数分布,ワイブル分布,パレート分布)を仮定した連続時間モデルの解析も可能となった.私は統計的離散分布論の理論構築とその応用を意図した研究に携わってきた.特に,最近関心を集めている「グラフ上の離散確率分布とその応用に関する研究」を研究課題として取り組んできた.近年,この分野では,工学的に重要な応用との関わりが指摘され,さらには新たな方法論が提案されて以来,年々活発に研究されている分野である.しかしながら,現在までのところ有向木といった単純な構造体において主に理論が発展してきており,理論展開が強く望まれるより複雑なグラフ,例えば,非サイクル有向グラフ上での分布理論は未発展のままである.そこで,平成26年度は複雑な構造をもつグラフ上へ分布理論を展開させることを意識し,まずは「高次マルコフ依存性をもつ非サイクル有向グラフにおける離散パターンの厳密分布導出方法の提案」を課題として研究に取り組み、グラフ(各頂点が多値確率変数である非線形構造体)上での離散パターンの数え上げ問題に着手した.最初に,非線形モデルの提案をすることからはじめ,次に確率母関数を用いての厳密な確率分布の導出方法の提案を行った.さらには,種々のパラメーター推定問題も考察した.

ここでは,数学・統計理論,数式処理,計算機実験,数値解析といった手法を総合する形で進めることを念頭に置き,計算機上で解析可能な理論結果の導出を目標とした.確立した方法論と計算機を用いたアルゴリズム的研究を接近させ,数式処理システムを用いた効率よい解析システム構築を行った.この研究成果は,「Distributions of numbers of runs and scans on higher order Markovdirected acyclic graphs with generation」としてまとめ,Josai Mathematical Monographs(Vol. 8, p3-16)に掲載された.更には, 2014年12月7日に城西大学で行われたワークショップ「統計科学とその周辺」において研究報告を行った.統計学平成25年度の研究は、主に「二変量試行列における分布の双対関係とその統計的応用」を主テーマとし,特に理論構築に重点をおいて研究をすすめてきた.多重母関数を用いた分布の双対構造の解明にはじまり,工学的応用として、連・スキャン統計量の厳密分布導出方法の提案を行った.さらには,数式処理を用いての分布導出アルゴリズム開発までを行い,予定していた内容はおおむね達成できたものと考えている.研究開始当初は、各確率変数の取りうる値を2値({0,1}-値)系列として進めてきたが、各確率変数の取りうる値が多値({0,1,...,m}-値)系列としても考察可能であるという見通しが立ち、更なる発展性も研究過程において期待が持てるようになったのは収穫であったといえる。しかしながら,二変量試行列から多変量試行列へと次元を上げたとき、そこから派生する確率分布の導出には非常に大規模な計算が伴うため,対応困難であるという課題も浮き彫りとなった.そのために今後は,計算機上での実行可能性を意識しながら研究をすすめていく必要がある.統計的分布論の研究を,数学・統計理論,数式処理,計算機実験,数値解析といった手法を総合する形で進めることを念頭に置き,計算機上で解析可能な理論結果の導出を考えていく.理論的な結果と計算機を用いた数値的・代数的研究を接近させ,方法論を計算機上で開花させるようなアルゴリズムの開発を行うことを念頭に置き,統計的分布理論の更なる発展に貢献して行く予定でいる.平成24年度の研究は,「非サイクル有向グラフ上の分布理論とその統計的応用」をテーマとし,特に理論構築に重点をおいて研究をすすめてきた.「マルコフ世代付き非サイクル有向グラフ」の提案にはじまり,連・スキャン統計量の厳密分布導出方法の提案を行った.さらには,数式処理を用いての分布導出アルゴリズム開発までを行い,予定していた内容はおおむね達成できたものと考えている.ここでは,Type Iの数え方を採用し分布を考察してきたが,提案した方法論を少しの修正によって,Type II,Type IIIの数え方のもとでも厳密分布の導出が可能であるという見通しが立った.また,提案したモデルでは,各確率変数の取りうる値を2値({0,1}-値)系列として考察してきたが,各確率変数の取りうる値が多値({0,1,...,m}-値)
鉄骨架構の地震応答実験・観測資料に基づく耐震終局限界状態関数の最適構成法

構造関係の専門家が想定している地震荷重に対しての架構の終局状態は様々のレベルがある。しかし、構造設計の実務では曖昧性の排除された明確な限界状態の判定が要求されている。これに応じて、本研究では、鉄骨架構の耐震終局限界状態関数の最適構成について検討した。1.最近十数年以来、本研究グループで実行された約100例の鋼構造骨組モデルに対してのオンライン地震応答実験及び振動台での実験データを、パソコンのハードディスク上に格納して地震応答実験データベースを作成した。2.このデータベースを利用して、純ラーメン骨組・部材の1自由度地震応答実験に対してバイリニア型の復元力特性を適用した場合の応答予測誤差を分析した。この結果、地震応答・破壊プロセスを仮定した履歴モデルを用いて数値計算によってシミュレートする場合、ある種の応答量(例えば残留変位)はモデル誤差に極めて鋭敏であり、そのままの形で限界状態を決定するための因子に用いるのは適当でないことが分かった。また、劣化勾配などのパラメーターを最適に選べば、最大変位や履歴吸収エネルギーなどの地震応答量をバイリニアモデルでもある程度予測できることが分かった。3.地震応答実験データベースを利用して、構造設計の専門家を対象として、構造物の損傷度判定についてのアンケート調査を行った。その結果、鉄骨架構の耐震限界状態関数を構成するために構造物の耐力劣化程度が最も重要な因子であることを明らかにした。4.実験・観測データに基づいて、構造物の損傷度を評価する耐力劣化率を「劣化開始せず」、「劣化開始」、「劣化」、及び「倒壊」などに分類した。弾性応答値から耐力劣化率の予測を試みた。その結果、弾性系の応答値から「エネルギー一定説」による損傷度予測ができることがわかった。本研究は、耐震実験や観測などにより得られた地震時の構造物の応答や破壊プロセスの記録を、構造物の破損の画像情報と共にデータベース化し、このデータベースを用いて専門家によって鉄骨架構の終局限界状態がどのような因子や限界状態関数に基づいて判定されているか、さらに種々の地震応答に関わる不確定性を考慮し、それをどのように改善すべきかについて検討する。本年度は1)十数年来蓄積している振動台もしくは電算機ー試験機オンラインシステムによる約70例の弾塑性地震応答実験データ、10例の自然地震に対する弾塑性応答観測データを設備品として購入した光磁気ディスク装置に格納した。2)格納されたデータを任意に呼び出して、各種の応答値、グラフをパソコンのディスプレイ上で比較照合でき、各実験・観測例に対する順位付け・評点づけなどができるシステムを作成した。3)被験者として申請者らが、完全倒壊を1・無被害を0としたときの各実験・観測例の損傷度の評点付けや順位付けを試みた。その結果から逆に損傷度を決定する因子を分析できるか、また専門家として判断(評点付け)を何らかのルールによる推論機構で再現できるなどについて検討した。4)以上の結果をふまえて損傷度の判定し関するテストの実施要領を作成し、研究者・設計実務家・学生などの被験者グループに依頼する予定である。1.昨年に作成した地震応答データベースに約60例の多自由度応答実験のデータを追加した。このデータベースにはSCARLETというコード名をつけている。2.この地震応答実験データベースを利用して、純ラーメン骨組・部材の1自由度地震応答実験に対してバイリニア型の復元力特性を適用した場合の応答予測誤差を分析した。この結果、地震応答・破壊プロセスを仮定した履歴モデルを用いて数値計算によってシミュレートする場合、ある種の応答量(例えば残留変位)はモデル誤差に極めて鋭敏である。そのままの形で限界状態を決定するための因子に用いるのは適当でないことが分かった。

また、劣化勾配などのパラメーターを最適に選べば、残留変位以外の最大変位や履歴吸収エネルギーなどの地震応答量をバイリニアモデルでもある予測できることが分かった。3.地震応答実験データベースを利用して、構造設計の専門家を対象として、構造物の損傷判定についてのアンケート調査を行った。その結果、鉄骨架構の大地震に対する損傷度の判定について“耐力劣化率"が比較的重要な因子となり、それが10%を超えるものについて、専門家の半数以上が大地震に対する一般建物の損傷度として許容できないと判断する傾向が観察された。鉄骨架構の耐震限界状態関数を構成するために構造物の耐力劣化程度が最も重要な因子であることを明らかにした。4.実験・観測データに基づいて、構造物の損傷度を評価する耐力劣化率を「劣化開始せず」、「劣化開始」、「劣化」、及び「倒壊」などに分類した。弾性応答値から耐力劣化率の予測を試みた。その結果弾性系の応答値から「エネルギー一定説」による損傷度予測ができることがわかった。
骨格筋弛緩作用をもつ修飾エリスリナアルカロイドの合成研究

Pioxopyrroilneの分子間Diles-Alder反応を鍵段階とするエリスリナアルカロイドの合成法を適用し, D環がタラン環となったエリスリナアルカロイド及びD環がラクトン環となったβ-erythroidineの合成研究を行った.Furylethylamine〓を出発原料に用いdioxopyrsoline〓の録中間体を合成した.〓と1,3-bis(trimethylsilyloxy)butadieneとのDiels-Alder反応を行い,フラノエリスリナン〓を得た.〓をLiBH4で部分還元,酸による加水分解,さらにメシル化後脱COOMeし,ジェノン〓とした.さらに還元,メシル化し, D環がフラン環となったエリスリレナン〓を得た.これをNBA酸化,強酸性樹脂Nafion-Hで処理すると, D-ラクトン環となったエリスリレナン〓を得た.これを加水分解してケト酸に導いた後, Wittig反応を行ないオレフィン体〓を得た.現在本品よりβ-erythroidine〓への返還を検討中である.A環の修飾されたエリスリナンを合成するため,ジオキソピロリンに対し活性ジエンを光付加させ,シクロブタン〓に導き,これをTBAFで1,3-転位させ,目的のエノン体〓を得た.以上の結果下記のチャートにまとめた.Dioxopyrrolineの分子間Diels-Alder反応を鍵段階とするエリスリナアルカロイドの合成法を適用し、D環を修飾したエリスリナアルカロイド5a5eの合成研究を行った。Arylethylamine【1!】を出発原料に用いdioxopyrroline【2!】の鍵中間体を合成した。Ar部にp-methoxybenzyletherをもつ場合、その基が容易に切断され対応するdioxopyrroline【2!】dの合成は困難であった。【2!】と1,3-trimethylsilyloxybutadiereとのDiels-Alder反応を行い、エリスリナン誘導体【3!】を得た。Ar部にbenzyletherを持つ場合、化合物【3!】cの結晶化に成功せず、その後の反応の展開を困難にしている。DA体【3!】をLiBH4で部分還元,加水分解,さらにメンル化後脱エステル化するとジェノン【4!】a【4!】bが得られた。これをアルミニウムイソプロポキシドで還元,メチル化,つづいてAl【H_3】で還元し、D環の修飾されたエリスリナン5a5bを合成した。同様の手法を用いてD環がフラン環となったエリスリナン5eを合成した。さらに5eに対しNBA酸化,酸処理し、D環のラクトン環となったエリスリナン化合物に導いた。一方D環がフェノールであるエリスリナアルカロイドの合成は現在フェノールの保護基の検討を行っている。以上の結果を下記の構造式でまとめた。Pioxopyrroilneの分子間Diles-Alder反応を鍵段階とするエリスリナアルカロイドの合成法を適用し, D環がタラン環となったエリスリナアルカロイド及びD環がラクトン環となったβ-erythroidineの合成研究を行った.Furylethylamine〓を出発原料に用いdioxopyrsoline〓の録中間体を合成した.〓と1,3-bis(trimethylsilyloxy)butadieneとのDiels-Alder反応を行い,フラノエリスリナン〓を得た.〓をLiBH4で部分還元,酸による加水分解,さらにメシル化後脱COOMeし,ジェノン〓とした.さらに還元,メシル化し, D環がフラン環となったエリスリレナン〓を得た.これをNBA酸化,強酸性樹脂Nafion-Hで処理すると, D-ラクトン環となったエリスリレナン〓を得た.これを加水分解してケト酸に導いた後, Wittig反応を行ないオレフィン体〓を得た.現在本品よりβ-erythroidine〓への返還を検討中である.A環の修飾されたエリスリナンを合成するため,ジオキソピロリンに対し活性ジエンを光付加させ,シクロブタン〓に導き,これをTBAFで1,3-転位させ,目的のエノン体〓を得た.以上の結果下記のチャートにまとめた.
超塑性合金基繊維強化複合材料の複合押出し加工

当研究室に既設の手動制御による複合押出し試験装置を、平成元年度(昨年)科研費補助金によってパソコンによる制御方法に全面改造した。その結果、圧力一定制御は容易であるが、速度制御は変位測定に用いたロ-タリ-エンコ-ダ-をアブソリュ-ト型からインクリメンタル型に変えないと分解能が悪く制御不能であることが判明し、本年度これを改良した。その為、初期に予定していなかったカウンタ-を備品として購入せざるを得なかった。以下改良した本試験装置の概要と応用例を示す。(1)上下のラムは独立して駆動可能であり、20ton以下の範囲で成形圧力または成形圧力を制御することは可能になった。(2)従来の手動方式に比較して安定して成形できるため作製した成形品の強度特性等の評価が可能になった。(3)容量の増加により流動性の悪い非超塑性合金、例えばアルミニウムにウイスカ-を複合化させた複合材料でも成形可能となった。特にSiCウイスカ-強化アルミニウムの成形品では、マトリックス単体よりも20%以上強化された複合材料が得られた。(4)軽量化を目的としてセラミックスの中空微小中空球状粉を超塑性Alー78Zn合金に複合した結果、耐在強度が極めて低い中空球状粉でも約30%程度未破損の状態で複雑形状に成形できた。その製品は強度は多少低下するが吸振特性が優れており、軽量化と同時に多機能の付与が可能である。以上、本装置は実用化の見通しが達成されたが、今後その成形品の機能、例えば強度性性、音響特性、熱または電気伝導率などの特性評価を行うべく、各種複合材料の設計を試みている。当研究室に既設の複合押出し試験の油圧回路を、手動制御からパ-ソナルコンピュ-タによる電気的制御方式に改造した。改造の骨子は、試験機本体部分は既存のままとし、電磁比例圧力制御バルブで制御するために油圧ポンプを含めて油圧ユニットを一式交換せざるを得なかった。その改造の結果、試験機は以下の様な性能を示すことが明らかとなった。(1)上下のラムは独立して駆動可能であり、20トン以下の範囲で定加圧速度に制御したり、一定圧力で長時間保持することも可能となった。(2)電磁比例方向流動制御バルブの使用により、あらかじめ設定した速度に制御できた。(3)油圧ポンプにオイルク-ラ-を付属させたので、長時間の試験にも耐えられる。(4)以上(1)(3)の特性を生かして成形圧力一定試験や、成形速度一定の制御が可能となった。以上、装置の設計と試作・改造に手間どり、また納入後も性能と制御が容易ではなかったので初年度の成果は十分に得られなかったが、現在は比較的順調に制御可能になっているので、今後この試験機により(4)の2方式を用いて成形特性と成形品の特性評価を行う予定でいる。その内容を以下に示す。(1)Al系超塑性粉末をマトリックス金属とし、各種混合粉末との最適成形条件を決定する。(2)成形品(超塑性合金基複合材料)については新しい機能、例えば強度特性、軽量化、振動吸収能、音響特性、熱伝達率、導電率などの機能特性の評価試験を2年度目に行う予定で計画している。当研究室に既設の手動制御による複合押出し試験装置と,平成元年度(昨年)科研費補助金によってパソコンによる制御方式に全面改造した。その結果,圧力一定制御は容易であるが,速度制御は変位測定に用いたロ-タリ-エンコ-ダ-をアブソリュ-ト型からインクリメンタル型に変えないと分解能が悪く制御不能であることが判明し,本年度これを改良した。その為,初期に予定していなかったカウンタ-を備品として購入せざるを得なかった。