hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規低収縮性低粘性混合モノマーを用いたコンポジットレジンの開発

粘性が低く、重合収縮も小さいと予想されるエトキシ化率が異なる2種類の2.2-ビス[4-(メタクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル]プロパンを用いて光重合型コンポジットレジンを試作し、稠度や重合収縮率および機械的性質に及ぼす影響を検討した。この結果、エトキシ化率の大きなモノマーの含有率が高いほど稠度が低くなり、2種のモノマーを等量混合したもので従来と同等の機械的強さを示すことが明らかとなった。コンポジットレジンの重合収縮の原因となるモノマー自身の開発を目指し、さらにナノレベルフィラーの活用によるフィラー充填率の向上を目的とした研究を行っている。すなわち、モノマーによる重合収縮を極力小さくするため、エトキシ化ビス-フェノールAジメタクリレートのエトキシ化率の異なる2種類のモノマー(n+m=4、10)の配合率を検討し、同時に、ナノレベルフィラーの充填率を向上させることによる低収縮性、低粘性のコンポジットレジンの開発を行っている。低稠度のコンポジットレジンを試作することを目的としBis-GMA類似の構造で粘性が低いことが知られている2種類のベースモノマー(n+m=4,10)を用い、これらを0100%まで20%毎の混合モノマーを、フィラーとしては、平均粒径1μmの石英フィラーと平均粒径50nmのミクロフィラーを30wt%となるように混合し、フィラーの総表面積に対してγ-MPTSが5molecule/nm^2となるようにシラン処理を行い、ハイブリッド型フィラーを作製した。先の混合モノマーにカンファーキノン、ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEAM)を1wt%で加え続いてハイブリッド型フィラーを含有率75wt%となるように添加した。その機械的性質などを調べた。1.混合モノマーを用いて作製したコンポジットレジンは、コントロールのbis-GMAべースのものに比べて稠度が小さく、ME-10の含有率が増すと稠度は増加する傾向を示した。2.圧縮強さは、ME-10の含有率が増すと低下する傾向を示し、ME-10が40%まではコントロールとほぼ同等となった。3.間接引張強さは、ME-10の含有率が増すと低下し、60%まではコントロールと同等であった。4.曲げ強さは、ME-10の含有率の増加とともに急激に減少し、60%以上でコントロールより低下した。5.寸法変化率は、コントロールに比べていずれも小さい値を示した。以上より、今回用いたモノマーはフロアブルタイプのコンポジットレジンのべースモノマーとして有望であると考えられる。前年度の結果を踏まえ、本年度はエトキシ化ビス-フェノールAジメタクリレートのエトキシ化率の異なる2種類のモノマー(n+m=4、10)の配合率や化学的組成をさらに発展させ変化させた混合モノマーおよびフィラー組成についての検討を行った。フィラーとして、平均粒径0.3,0.5,1.0μmのサブミクロンフィラー(高純度合成球状石英)およびハイブリッドフィラー(50nmと1μmの混合物)を使用する。それぞれをγ-MPTSにてシラン処理を行い、混合モノマーの最適組成数種類および光重合開始剤を用いて、自動公転式スーパーミキサー(平成20年度購入)を用いてフィラーを混合し光重合型コンポジットレジンを試作した。試作したコンポジットレジンについて、操作性の指標として、コーンプレート型回転粘度計(現有設備)を用いてレジンペーストの粘度を調べ、フィラーの組成、充填率等の検討を行った。また、試作したコンポジットレジンについて、超高速・高精度レーザー変位計(HL-C2、前年度購入)を用いて重合収縮率を測定し、曲げ強さ、圧縮強さ、間接引張強さなどの機械的性質を調べた結果、強度に優れ、粘性の小さな組成を見出した。過年度までの研究により試作した低粘性・低収縮性モノマーを用いたコンポジットレジンについて、更にモノマー組成やフィラー配合についての研究成果を踏まえて、物性や混合状態および耐久性等の検討を行うことを目的として研究を行った。フィラーとして、平均粒径1.0μmのフィラー(高純度合成球状石英)およびマイクロフィラー(平均粒径50nm)を2:1の重量比で配合したハイブリッドフィラーを、ザMPTSにてシラン処理し、混合モノマーの最適組成数種類および光重合開始剤を用いて、自動公転式スーパーミキサー(平成20年度購入)を用いてフィラーを混合し光重合型コンポジットレジンを試作した。この試作コンポジットレジンの微視的性質、耐摩耗性および光重合性の検討として、表面粗さを共焦点レーザー顕微鏡で測定し、フィラーの咬合状態をSEMで観察した。また、試作コンポジットレジンの耐摩耗性について現有の歯ブラシ摩耗試験機を用いて検討した。

また、試作コンポジットレジンの光重合性については、光源をハロゲン、キセノン、LEDと変化させ、光照射時間を変化させて硬化させたときのコンポジットレジン内に残存する炭素.炭素の二重結合の量をFT-IRにて測定し、光重合性について検討を行った。この結果、微視的なフィラーの混合状態は平均粒径1.0μmのマクロフィラーの周囲にマイクロフィラーが凝集したハイブリッドフィラーとなっており、表面はしかし、平滑であることが明らかとなった。また、従来のbis-GMAベースのコンポジットレジンと比較して、試作したコンポジットレジンの耐摩耗性や光重合性は同等であることが明らかとなった。コンポジットレジンの重合収縮という点に問題を絞り、その最大の原因であるモノマー自身の重合収縮を小さくするために、新規低収縮性モノマー混合物を用いたコンポジットレジンの開発を目的とした研究を行ってきた。これら混合モノマーの共重合体の物性を調べ、次いで、ハイブリッド型フィラーを用いて試作したコンポジットレジンについてもその物性を調べ、従来のものと同等であり、かつ重合収縮率が小さいことを明らかとしてきた。そこで、本年度は、試作したコンポジットレジンについて加速劣化を行ったときの機械的な性質の変化を調べて、耐久性について検討した。フィラー含有率を変化させて試作したコンポジットレジンについて、1.3気圧100%水蒸気圧下での加速劣化試験機を用いて、超加速劣化試験を行い、試験後の機械的性質の変化を、圧縮強さ、間接引張強さ、および、曲げ強さ等から評価し、耐久性について検討を行った。この時、ベースモノマーの組成についても、エトキシ化ビス-フェノールAジメタクリレートのエトキシ化率の異なる2種類のモノマー(n+m=4、10)の配合率を変化させた混合モノマーを用いて数種のコンポジットレジンを作製し、モノマー組成が耐久性に及ぼす影響についても検討を行った。この結果、エトキシ化率の大きなn+m=10のベースモノマーの配合比率が大きいものは、エトキシ化率の小さなベースモノマーの配合率が大きいものと比べて、加速劣化後の機械的強度は小さいが、その加速劣化前後の変化は小さかった。フィラー含有率に及ぼす加速劣化の影響では、フィラー含有率が大きなものほど、加速劣化による強度の低下が大きかった。これは、フィラーの表面処理に用いたγ-MPSの加水分解による影響と考えられる。今後は、溶出物などの実用に向けての詳細な検討が望まれる。
高速自由曲面加工用パラレルロボットの試作研究

本研究は,再現性の高い送り機構と剛性および回転精度に優れた高速回転の主軸機構からなる三次元自由曲面加工用NC工作機械の開発を目指し,6自由度空間パラレルメカニズムを送り機構として実用化するための試作研究を行ったものである.まず,クランク入力形の6自由度空間パラレルメカニズムを取り上げて高速加工機用ワークテーブルとして要求される作業領域,運動精度,剛性,速度,発生力等の仕様を満足する最適機構の総合を,ジョイントの大きさ・可動範囲・剛性,減速機の大きさ・剛性,アクチュエータの分解能等の実際に用いる機械要素の特性を考慮して行うことができた.次に,機構総合の結果に基づき要素設計を行ってパラレルメカニズム形ワークテーブルを試作するとともに制御装置を開発した.そして,試作ワークテーブルの基本的な運動特性を明らかにするために,作業領域,位置繰返し精度,静剛性および動剛性の測定を行ったところ,所期の基本特性が得られていることが確認された.また,試作ワークテーブルと高速スピンドルを組み合わせた高速切削加工機を構成し,実際にアルミニウムおよび鋼材を被削材とした切削加工実験を行ったところ,高速切削加工による良好な加工表面が得られることが確認できた.さらに,パラレルメカニズム形ワークテーブルの絶対精度を向上させるために,等速円運動を出力運動とした場合の変位誤差の測定値をもとにしてフーリエ級数を用いる機構キャリブレーション法を新たに開発するとともに,キャリブレーションのための出力運動の最適な組合せを選定するための評価指標を提案し,測定誤差を考慮したキャリブレーションのシミュレーションを行ったところ,キャリブレーション後の機構の精度と提案指標の間に強い相関があることを確認した.本研究は,再現性の高い送り機構と剛性および回転精度に優れた高速回転の主軸機構からなる三次元自由曲面加工用NC工作機械の開発を目指し,6自由度空間パラレルメカニズムを送り機構として実用化するための試作研究を行ったものである.まず,クランク入力形の6自由度空間パラレルメカニズムを取り上げて高速加工機用ワークテーブルとして要求される作業領域,運動精度,剛性,速度,発生力等の仕様を満足する最適機構の総合を,ジョイントの大きさ・可動範囲・剛性,減速機の大きさ・剛性,アクチュエータの分解能等の実際に用いる機械要素の特性を考慮して行うことができた.次に,機構総合の結果に基づき要素設計を行ってパラレルメカニズム形ワークテーブルを試作するとともに制御装置を開発した.そして,試作ワークテーブルの基本的な運動特性を明らかにするために,作業領域,位置繰返し精度,静剛性および動剛性の測定を行ったところ,所期の基本特性が得られていることが確認された.また,試作ワークテーブルと高速スピンドルを組み合わせた高速切削加工機を構成し,実際にアルミニウムおよび鋼材を被削材とした切削加工実験を行ったところ,高速切削加工による良好な加工表面が得られることが確認できた.さらに,パラレルメカニズム形ワークテーブルの絶対精度を向上させるために,等速円運動を出力運動とした場合の変位誤差の測定値をもとにしてフーリエ級数を用いる機構キャリブレーション法を新たに開発するとともに,キャリブレーションのための出力運動の最適な組合せを選定するための評価指標を提案し,測定誤差を考慮したキャリブレーションのシミュレーションを行ったところ,キャリブレーション後の機構の精度と提案指標の間に強い相関があることを確認した.本年度の研究では,クランク入力形の6自由度空間パラレルメカニズムを取り上げ,高速切削加工装置の運動機構として最適な機構寸法および駆動系諸元の決定を行い,与えられたワークの形状データより機構の運動学的および力学的特性を考慮した切削加工軌道を生成することを可能とするとともに,高精度加工軌道を実現するための機構キャリブレーション法について検討を加えた.まず,加工装置の運動機構として要求される作業領域,運動精度,剛性,最大速度,発生力等に関する仕様を満足する最適機構をモンテカルロ法と多目的最適化法に基づき総合するとともに,要求仕様を満足するためのリンクおよびジョイントの構造設計とアクチュエータおよび減速機の選定を行った.本設計の妥当性を確認するために,出力リンクおよび1つの連結連鎖を実際に試作してジョイントの可動範囲,静剛性,動剛性等について評価を行い,この結果をもとにシミュレーションを行って出力節に作用する切削抵抗と加工精度の関係を明らかにした.つぎに,機構の運動学的・動力学的特性,工具の切削特性およびワークと工具等の干渉を考慮してワークの最適な運動軌道を生成するアルゴリズムを開発し,実際にジェラルミン材を切削して3次元形状物体を得た.さらに,加工装置の運動精度を確保するために,等速円運動を出力運動とした場合の変位誤差の測定値をもとにして高精度に機構キャリブレーションを行う手法を開発し,シミュレーションおよび実験による検討を加え,円運動を行わせる位置とキャリブレーション後に得られる精度との関係を明らかにした.本年度の研究では,クランク入力形の6自由度空間パラレルメカニズムを取り上げて高速加工機用ワークテーブルの仕様に適合する最適な機構諸元の決定を行い,それに基づきワークテーブルの設計および試作を行って基本的な運動学的・力学的特性を把握するとともに切削実験を行った.まず,加工機用ワークテーブルとして要求される作業領域,運動精度,剛性,速度,発生力等に関する仕様を満足する最適機構の総合を,ジョイントの大きさ・可動範囲・剛性,減速機の大きさ・剛性,アクチュエータの分解能等の実際に用いる機械要素の特性を考慮して,遺伝的アルゴリズムを用いて行った.次に,総合結果に基づき要素設計を行ってパラレルメカニズム形ワークテーブルを試作するとともに制御装置を開発した.そして,試作ワークテーブノレの基本的な運動特性を明らかにするために,作業領域,位置繰返し精度、静剛性および動剛性の測定を行ったところ,所期の基本特性力三得られていることが確認された.

また,距離精度および真円度の測定を行ったところ,製作時の機構寸法誤差により十分な絶対精度が得られていないことが確認された.そこで絶対位置精度を向上させるために等速円運動を出力運動とした場合の変位誤差の測定値をもとにした機構キャリブレーション法を開発し,これが出力誤差に機構パラメータ以外に起因する誤差を含む場合においても少ない実験データにより高精度なキャリブレーションを可能とする手法であることを基礎実験により確認した,さらに,アルミニウムおよび鋼材を被削材として試作ワークテーブルと高速スピンドルを用いた切削加工実験を行ったところ,高速切削加工による良好な加工表面が得られることが確認できた.本年度の研究では、昨年度試作したクランク入力形の6自由度空間パラレルメカニズム形ワークテーブルについて,加工特性の把握実験と加工精度を向上させるためのキャリブレーションを行った.まず,非削材としてアルミニウム(A5052)および鋼(SS400)を取り上げ,これらを試作ワークテーブルに固定し,静止系に固定された高速スピンドルと相対運動させることにより加工実験を行った.その結果,アルミニウムの場合には主軸回転数12,000rpm,エンドミル径4mm,送り速度0.6m/min,切込み量1mmの場合に中心線平均粗さ0.81μmであった.一方,鋼の場合には主軸回転数35,000rpm,エンドミル径4mm,送り速度6m/min,切込み量0.03mmの場合に中心線平均粗さ1.29μmであった.また,加工時のびびりは観測されなかったが,加工精度(平面度)が不十分でありキャリブレーションの必要性が確認された.次に,昨年度開発した等速円運動を出力運動とした場合の変位誤差の測定値を用いるキャリブレーション法を試作ワークテープルに実際に適用したところ,すべての幾何学的誤差パラメータを固定することはできたが,十分な運動精度を実現するに至らなかった.そこで,高精度なキャリブレーションを実現するために,出力運動の最適な組合せを選定するための評価指標を提案し,測定誤差を考慮したキャリブレーションのシミュレーションを行ったところ,キャリブレーション後の機構の精度と提案指標の間に強い相関があることを確認した.また,キャリブレーションのための出力運動の最適な組合せを選定するアルゴリズムを開発した.最後に,本研究をまとめ,高速自由曲面加工用パラレルロボットに関する設計指針と今後の研究課題を明らかにした.
外航基幹航路の寄港促進のための内航フィーダーネットワークの構築に関する研究

外航基幹航路の寄港促進のための内航フィーダーネットワークの構築に関して、1釜山港TS利用のコンテナを戦略港湾に奪還することについては、既にコンテナの仕向地や品目によって港湾選択が行われており、釜山港TSコンテナを戦略港湾にシフトすることは容易でないこと。2内航フィーダー船のコスト削減と大型化の検討については、大型船を用いたて投入隻数を増やすことによる減速運航の効果が大きいこと。3戦略港湾である阪神港への貨物の集荷促進のための内陸デポの配置案については、設置したデポにてLCL貨物を集約して輸送することによりトラックの走行台キロの削減が可能であることが明らかになった。平成25年度は、まず内航フィーダー輸送の拡大の検証とヒアリング調査を中心に研究活動を行った。そして、定期船社や代表的な荷主へのヒアリングを行い、海外フィーダー船及び国内フィーダー船が利用される要因と航路選択(港湾選択)要因について、その項目の抽出を試みた。その結果、内航輸送拡大については、内航フィーダー輸送のシェア拡大を検討する場合には以下の方策が考えられる。1陸上輸送されているコンテナ貨物を海上輸送へシフトする。2国際コンテナ戦略港湾政策の目標となっている地方港から海外へトランシップされているコンテナを、内航フィーダー船により戦略港湾へシフトする。3内国貨物を内航フィーダー市場に取り込む。1については、距離ネットワークが作成できている物流センサスデータを用いて、陸上と海上の2項ロジットモデルを作成した。構築したモデルから、海上の選択確率を向上させ内航フィーダー活用を促進させる条件は、高速道路の料金割引施策を見直すことや海上輸送コスト(ターミナル料金を含む)の低減であること、輸送コスト面の負担増にならないような海上時間の短縮が可能であれば内航フィーダーの利用を促進することになることを明らかにした。2については、港湾政策との関係も含めて考察を行った。特に、西日本と神戸港および韓国・釜山港との関連を中心に分析を行い、今後の内航フィーダー輸送量が拡大するかどうか、また、国際コンテナ戦略港湾政策に寄与できるかどうかを検討した。釜山港でトランシップされているコンテナは年間120万TEU程度の市場規模があり、神戸港に注目すれば、西日本と釜山港を結ぶ約17万TEUと陸送で神戸港まで輸送されているトランシップコンテナ(約11万TEU)が内航フィーダーで取り扱うことができる可能性を持っていることを明らかにした。3も重要なテーマであるが今後の課題とした。平成26年度は、平成25年度の定期船社や代表的な荷主へのヒアリング結果、海外フィーダー船及び国内フィーダー船が利用される要因と航路選択(港湾選択)要因について、その項目の抽出分析を行った結果をもとに論文にまとめる活動を行った。内航海運における船舶管理のあり方に関する論文1本(内航海運研究Vol3)、陸上輸送されているコンテナ貨物を内航フィーダーへのシフトに関する論文1本(内航海運研究Vol3)をまとめた。国際コンテナ戦略港湾政策の目標となっている地方港から海外へトランシップされているコンテナを、内航フィーダー船により戦略港湾へのシフトに関する査読論文を2本(海運経済研究第63集、海事交通研究第53号)と査読なしの論文を1本(大阪港No.322)、学会における口頭発表を1件(日本航海学会第131回講演会)行った。また、戦略港湾政策における課題について、口頭発表を3件(日本港湾経済学会、大阪商業大学商経学会)行った。更に、内航海運の市場性やトラック産業との比較研究に関する査読論文2本(内航海運研究Vol4)をまとめた。本年は、『西日本におけるインランドデポの配置に関する基礎研究』として研究をまとめる予定である。また、内航コンテナ船の大型化、ルーティングと地方のコンテナ港の集約問題として『燃料油価格高騰下における内航コンテナ船大型化の経済性に関する一考察』についての研究をまとめる予定である。外航基幹航路の寄港促進のための内航フィーダーネットワークの構築に関して、国内内航フィーダーネットワークの検証を行い、コスト・サービスを関数としたモデルへの目安をつけた。そして、定期船社や代表的な荷主へのヒアリングを行い、国際フィーダー船及び国内フィーダー船が利用される要因と航路選択(港湾選択)要因について、その項目の抽出を試みる。国内ハブ港の機能拡充と地方港の安全で質の高い国際輸送サービス機能を確保するうえで、国内ハブ港と地方港を結び、これらの港湾間で地方の貨物を集荷配送する仕組みとして内航フィーダー輸送ネットワークの拡充について検討を行った。また、海外トランシップに対抗できる運賃設定を実現するための貨物ボリュームを確保し、地方港の集約も視野に入れた効率的な集配ネットワークを検討した。そのため、以下のテーマを中心に検討を行った。1釜山港TS利用のコンテナを戦略港湾に奪還することについては、既にコンテナの仕向地や品目によって港湾選択が行われており、釜山港TSコンテナを戦略港湾にシフトすることは容易でないこと。

2内航フィーダー船のコスト削減と大型化の検討については、大型船を用いたて投入隻数を増やすことによる減速運航の効果が大きいこと。3戦略港湾である阪神港への貨物の集荷促進のための内陸デポの配置案については、設置したデポにてLCL貨物を集約して輸送することによりトラックの走行台キロの削減が可能であることが明らかになった。内航フィーダー輸送を集約する港の配置問題についてはPメディアン問題としてモデル化し定量的に評価した。戦略港湾へ陸上輸送されているコンテナを内航フィーダーへシフトする可能性については、どのような経路(陸路、コンテナ船、フェリー、RORO船など)を選択するかについて非集計ロジットモデルの構築を行い、比較的精度の良いモデルとなり弾性力分析が可能になった。また、海外フィーダーの戦略港湾へのシフトについては、西日本における運賃と距離の相関や港湾サービスと取扱量の関係を判別モデルや集計ロジットモデルにより構築し、比較的精度の良いモデルが構築でき、港湾選択を定量的に評価するモデルが構築でき査読論文として3編まとめた。これら、3本の論文などから海外フィーダーからの戦略港湾へのシフトはやや厳しい状況であることが明らかになった。そこで、本年度はコンテナ貨物の創貨と集荷を目的に、内陸コンテナデポの配置問題を検討する。また、コンテナ船の大型化とルーティング問題については現在研究を進めており、本年5月に学会で報告予定である。工学本年度は、戦略港湾へのLCL貨物の創貨と集荷を中心に、内陸デポの実態調査を実施し、日本海側のコンテナを戦略港湾へ集荷する可能性について検討を行う。また、海上ルートを含めた国内フィーダー輸送の最適ネットワークおよび戦略港湾への集荷・創貨のための内陸コンテナデポの配置モデルの構築を行う。その際に、荷主の港湾選択行動を考慮し、コストとサービスレベルおよび環境負荷を考慮したより現実的なモデルへと発展させたい。また、平成25年度に行った神戸と東京のヒアリング結果から、内航フィーダー船の大型化と地方港におけるルーティングの関係を明らかにし、内航フィーダー船を大型化した場合の地方のコンテナ港湾の集約も視野に入れた最適航路ルートネットワーク問題の検討を推進する予定である。内航フィーダー輸送を集約する港の配置問題と、コンテナ輸送の種別を意識して、どのような経路(陸路、コンテナ船、フェリー、RORO船など)を選択するかについては研究成果を論文にまとめた。また、海外フィーダーの戦略港湾へのシフトについては、西日本における運賃と距離の相関や港湾サービスと取扱量の関係を意識して、貨物の違いなどによって、どのような関係になっているかという視点についての研究成果を論文にまとめた。更に、折りたたみコンテナの国内普及という視点から同様の検討についても報告を行った。しかしながら、研究分担者の3名全員の所属が変わり、新しい勤務地における講義や公務に忙殺されたため、本研究に従事する時間が少なくなったと考えられ研究成果はやや低調と考えられる。
ラグランジュインボルーションの積による穴つき球面の基本群の表現

本研究の目的は、ポアソン幾何学やシンプレクティック幾何学を含むより広い概念である準ハミルトン幾何学の研究を進展させることである。特に、穴つき球面の基本群の表現を求めるために、準ハミルトン幾何学がを適用する研究が有効であることを実証することを目的とする。リー群へのモーメント写像の凸定理やモーメント写像の性質の拡張、さらに一般の幾何学の研究を進めた。ラグランジュアン部分多様体とクラスを穴つき球面の基本群に対する写像群のモジュライ空間の研究、と群値モーメント写像の凸性定理を示すことを行った。この応用としてラグランジュアン部分多様体の構成が得られた。この結果の証明から、さらに結果は改良され、群値モーメント写像の実凸定理が示されている。今後は、この結果をさらに拡張していきたい。今回の研究成果は、関連研究者との研究討論、国内外での研究集会への参加、必要資料の入手によって行われた。特に、フランスでの共同研究、北海道大学での研究者との討論、幾何学分科会での今までの成果に基づく研究討論等を主に行った。本年度の研究は、準ハミルトン幾何学を中心にして行った。これは、ポアソン幾何学やシンプレクティック幾何学を含むより広い概念である。この研究は、Alekseev, Malkin, Meinrenkenによって、リー群へのモーメント写像を考えることによりその必要性が現れることが主張された。それ以後、凸定理をふくむモーメント写像の性質の拡張、さらに一般の幾何学の研究が行われた。本研究では、1)ラグランジュアン部分多様体のよいクラスを穴つき球面の基本群に対する写像群のモジュライ空間の中で見つけること、2)群値モーメント写像の凸性定理を示すことである。実際、ラグランジュアン部分空間の構成について成功し、論文として書き上げ出版予定になっている。さらには、凸性定理も強い意味で証明ができた。これにより、準ハミルトン幾何学が従来のシンプレクティック幾何学と同様な流れを持つことが十分期待でき、これを来年度以降進展させていくよていである。準ハミルトン商(写像群に付随したモジュライ空間のようなもの)でのラグランジュアン部分多様体の構成は凸定理の結果の応用として得られる。この結果を証明している間に、さらに結果は改良され、群値モーメント写像の実凸定理を新巣ことができた。定理の概要は以下である。(U,t)をコンパクト、連結、短連結リー群とし、tはインボリューティブ自己同型とする。t-をインボリューションt-(u)-t(u-1)とする。TをUの極大トーラスとしてTとFix(t-)は極大次元をもっているとする。このとき、Wを閉ワイルアルコーブとする。(M,w,r:M ->U)を連結準ハミルトンU-空間とし、rをそのプロバーなモーメント写像とする。このとき、シンプレクティック幾何学と同様の凸定理が示せた。写像群に付随するモジュライ空間のシンプレクティック幾何学に関する研究を行っている。一点をのぞいた種数gのリーマン面に対して、そのリーマン面の基本群の表現空間の同値類の空間にはシンプレクティック構造がはいることが入る。今年度までの研究で、コンパクトリー群のコンジュゲート類に付随したシンプレクティック商をつくることから得られるquasi-Haimlton構造を構成したMalkin-Meinrenken表現空間をもとにして、quasi-Hamilton構造が構成することができた。本研究の最初の目的は、表現空間におけるラグランジュ部分空間の例を与えることであった。その例の構成のために、写像類の分解可能表現の概念の導入とそのなかでラグランジュ部分空間に対応する概念の分解可能表現を見つけることを行った。最大の困難な問題は、分解可能表現の存在であった。その存在についてはてquasi-Hamilton空間の上に定義されたインボルーションによる特徴づけを行うことによつて示すことができた。分解可能表現の存在は群値モーメント写像の凸性定理の帰結をもたらした。これらの結果は、プレプリントとしてmath/0649517v1 and math/0703869v1,に掲載されている(ウェブサイト)。これらの研究について、大阪大学、東北大学、北海道教育大学、慶應義塾大学等のセミナーやワークショップに参加して討論を行い、それにより研究が格段に進展し、当初の目的以上の成果をあげることができた。また、来年度以降には、この研究成果をもとに、モジュライ空間の詳しい大域的な幾何学構造を調べることを薦めていく見通しがたった。
確率推論アルゴリズムに基づいたストリーム暗号への統一的攻撃法に関する研究

ストリーム暗号の攻撃は疑似乱数生成器の攻撃に帰着される.本研究では,疑似乱数生成器に対する攻撃を「攻撃目標の変数の選択とその順序」と「攻撃のために用いる局所関係の選択」という2点で分類し,問題を統一的な視点から眺めることで,確率推論アルゴリズムに基づく精度の良い効率的な攻撃法を提案した.さらに,現在得られている確率推論の知見で攻撃が可能となる擬似乱数生成器のクラスを明らかにした.ストリーム暗号の攻撃は疑似乱数生成器の攻撃に帰着される.本研究では,疑似乱数生成器に対する攻撃を「攻撃目標の変数の選択とその順序」と「攻撃のために用いる局所関係の選択」という2点で分類し,問題を統一的な視点から眺めることで,確率推論アルゴリズムに基づく精度の良い効率的な攻撃法を提案した.さらに,現在得られている確率推論の知見で攻撃が可能となる擬似乱数生成器のクラスを明らかにした.本研究は,確率推論アルゴリズムに基づいた,ストリーム暗号の攻撃法に関する研究を行うものである.ストリーム暗号の攻撃は擬似乱数生成器の攻撃に帰着される.LFSRと鍵系列の間にある関数関係の局所的な情報のみを利用して,確率推論アルゴリズムを適用することで,精度をあまり犠牲にせずに効率的な攻撃が可能となる.平成22年度は主に,問題解決に向けた準備を行った.具体的には,ストリーム暗号の攻撃に関する問題を統計的な問題としてみた時に,どのように数理モデル化すべきかを検討した.数理モデルの構築に際してまず,従来提案されている擬似乱数生成器の調査及び整理を行った.擬似乱数生成器は非線形コンバイナ型乱数生成器など,様々な種類のものが提案されており,それらの疑似乱数生成器の数理的構造に関する知見を得ることが出来た.また,後の攻撃法に関する研究のために,特に入力と出力の間に存在する関数関係としてどのような構造が存在するかという視点で整理を行った.特にグラフィカルモデルとして表現することで関数関係の抽出を行った.その結果,幾つかの疑似乱数生成器が確率推論による攻撃が可能であることが解った.また,後に確率推論による攻撃アルゴリズムを構築する上で必要になると考えられる,確率推論アルゴリズムの最近の研究に関する調査を行った.従来は確率伝搬アルゴリズムが広く用いられているが,それ以外のアルゴリズムに関する知見を得ることが出来た.擬似乱数生成器において,入力の鍵と出力の鍵系列との間には何らかの関数関係が存在する.従来の相関攻撃は,まず攻撃の対象を1つのLFSRに限定し,1つのLFSRと鍵系列の間にある関数関係の局所的な情報のみを利用することで,精度をあまり犠牲にせずに,計算量を下げることに成功したものである.実は,このように局所的関係を利用して推定を行い低い計算量で高い性能を得る方法は,符号理論や統計力学などで確率推論のアルゴリズムとして盛んに研究されている.このような視点から見ると,擬似乱数生成器に対する攻撃は,「攻撃目標の変数の選択とその順序」,「攻撃のために用いる局所関係の選択」という2点で分類することが可能である.このように問題を統一的な視点から眺めると,単に新たな攻撃法が考えられるというだけでなく,現在得られている確率推論の知見で攻撃が可能となる擬似乱数生成器のクラスが明らかになる.逆の視点から見れば,確率推論アルゴリズムに対して脆弱である条件が解り,新たな安全性の指標が解明されることになる.平成23年度は主に,平成22年度で得られた数理モデルを基に,攻撃法の設計を行った.具体的には,数理モデル上で最適な攻撃法について定式化した後に,それに対する近似アルゴリズムを構成した.最適な攻撃法については,多端子情報理論の結果に加えて統計的決定理論および学習理論の結果を融合することで研究を進めた.確率的な関数による近似を行う場合の最適な攻撃法は,尤度が最も高い鍵を推定する推定法となった.このような推定法は符号理論や通信理論では最尤復号とよばれているが.一般には,最尤復号に要する計算量は莫大であるため,確率的な攻撃を仮定した場合においても最適な攻撃法は莫大な計算量がかかることが判明した.そこで,本研究では確率推論アルゴリズムに基づいた効率的な近似アルゴリズムを構成した.確率推論アルゴリズムに基づいた,ストリーム暗号の攻撃法に関する研究を行った.ストリーム暗号の攻撃は擬似乱数生成器の攻撃に帰着される.LFSRと鍵系列の間にある関数関係の局所的な情報のみを利用して,確率推論アルゴリズムを適用することで,精度をあまり犠牲にせずに効率的な攻撃が可能となる.このような視点から見ると,擬似乱数生成器に対する攻撃は,「攻撃目標の変数の選択とその順序」と「攻撃のために用いる局所関係の選択」という2点で分類が可能である.問題を統一的な視点から眺めることで,様々な攻撃法を提案し,さらに,現在得られている確率推論の知見で攻撃が可能となる擬似乱数生成器のクラスを明らかにした.平成22年度・23年度の研究で得られた数理モデルなどを基に,攻撃法の設計及び新たな攻撃法に耐性を持つ擬似乱数生成器の設計を行った.具体的には,平成22年度の研究で得られた数理モデル上で最適な攻撃法に対する近似アルゴリズムを構成し,提案された攻撃アルゴリズムにとって攻撃が出来てしまう脆弱性はどのようなものであるかを抽出し,この攻撃に対抗できる擬似乱数生成器の設計を行った.

具体的には,攻撃目標の変数の選択とその順序と攻撃のために用いる局所関係の選択に関する研究を行った.確率推論に関する研究や多端子情報理論に関する研究で得られた知見を用いて,様々なタイプの攻撃方法を提案した.上記の研究の過程で,おのずと確率推論アルゴリズムで攻撃可能な擬似乱数生成器の構造が解明された.擬似乱数生成器を構成する側の視点から考えると,今までには存在しなかった擬似乱数生成器の安全性指標が解明されたことになる.上記で得られた擬似乱数生成器の安全性指標を基に,提案された攻撃アルゴリズムに対して耐性を持つ擬似乱数生成器の設計を行った.当初の研究目的である数理モデル上で最適な攻撃法について定式化した後に,それに対する近似アルゴリズムを構成するという点に関し,多端子情報理論の結果に加えて統計的決定理論および学習理論の結果を融合することで,確率的な関数による近似を行う場合の最適な攻撃法を構成することに成功しているため.実際,研究成果を国内学会や国際学会で発表しており.さらに,研究成果を示した論文もいくつか学術雑誌に掲載されている.24年度が最終年度であるため、記入しない。平成22年度・23年度の研究で得られた数理モデルなどを基に,攻撃法の設計及び新たな攻撃法に耐性を持つ擬似乱数生成器の設計を行う.具体的には,平成22年度の研究で得られた数理モデル上で最適な攻撃法に対する近似アルゴリズムを構成し,提案された攻撃アルゴリズムにとって攻撃が出来てしまう脆弱性はどのようなものであるかを抽出し,この攻撃に対抗できる擬似乱数生成器の設計を行う.擬似乱数生成器は非線形コンバイナ型乱数生成器など,様々な種類のものが提案されており,現在でも研究が活発に行われている.どのような擬似乱数生成器であっても,入力の鍵と出力の鍵系列との間には関数関係が存在する.平成22年度の研究では,特に入力と出力の間に存在する関数関係としてどのような構造が存在するかという視点で整理を行い,特にグラフィカルモデルとして表現することで関数関係の抽出を行った.具体的には,コンバイナ型乱数生成器,E3といった擬似乱数生成器のモデル化を行った.平成23年度の研究では,平成22年度に構築したグラフィカルモデルに対して,確率推論アルゴリズムに基づいた近似アルゴリズムを構築した.今後は,攻撃目標の変数の選択とその順序と攻撃のために用いる局所関係の選択に関する研究を行う.確率推論に関する研究や多端子情報理論に関する研究で得られた知見を用いて,様々なタイプの攻撃方法を提案する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
非写実的な画像と映像のリアルタイム生成と検索

本研究はノンフォトリアリスティックレンダリング,すなわち写真を非写実的な画像に変換する技法の開発を目的とし,多彩な絵画の技法を模擬するアルゴリズムを構成し,それらのアルゴリズムをリアルタイムに実行するための高速化技法を開発した.基本アルゴリズムとして,巡回セールスマン問題やボロノイ図,ドロネー網などの幾何学的技法の応用と,バイラテラルフィルタやショックフィルタを非等方化した画像フィルタを応用し,それらを高速に計算するアルゴリズムを開発した.本研究はノンフォトリアリスティックレンダリング,すなわち写真を非写実的な画像に変換する技法の開発を目的とし,多彩な絵画の技法を模擬するアルゴリズムを構成し,それらのアルゴリズムをリアルタイムに実行するための高速化技法を開発した.基本アルゴリズムとして,巡回セールスマン問題やボロノイ図,ドロネー網などの幾何学的技法の応用と,バイラテラルフィルタやショックフィルタを非等方化した画像フィルタを応用し,それらを高速に計算するアルゴリズムを開発した.本研究はノンフォトリアリスティックレンダリング,すなわち写真を非写実的な画像に変換する技法の開発を目的とする.本年度の主目的は,多彩な絵画の技法を模擬するアルゴリズムを開発することと,それらのアルゴリズムをリアルタイムに実行するための高速化技法を開発することである.その目的と当初の研究計画に沿って具体的に以下のようなノンフォトアルゴリズムを開発した.(1)3D物体の鉛筆画3DCGのシェーディング画像と深度画像とから自己商画像を計算して,シェーディング画像を点描画に変換し,更に鉛筆画風の線描画に変換する手法を開発した.(2)高速ボロノイアルゴリズムノンフォトCGでは画像のボロノイ分割を多用する.そこで,画像を2回スキャンするだけで画像のボロノイ分割を求める高速なアルゴリズムを開発した.(3)ビーズ画画像からエッジを検出し,エッジからの距離変換を計算して均一色の円板を配置して画像を近似する手法を開発し,円板を球体に変換することによってビーズ画を生成する手法を開発した.(4)アポロニウス分割画像をアポロニウス分割する手法を開発し,モザイク画像,ステンドグラス画像,タイル画増,ひび割れ画像,コラージュ画像などの生成に応用した.(5)貼り絵風画像ポアソンディスクサンプリングで円板を画像内に配置し,円板を紙片に置き換え,紙片に紙の重なりによる凹凸や紙の表面のテクスチャを貼り付けて,実際の貼り絵を模擬した貼り絵風画像を生成する技法を開発した.(6)グラフスペクトル法による輪郭線データをクラスタリングする手法であるグラフスペクトル法を画像に応用し,物体の輪郭線を抽出し,非等方平滑化フィルタをかけて抽出輪郭線を平滑化して,手描きの輪郭線を模擬したスケッチ風画像を生成する手法を開発した.本研究はノンフォトリアリスティックレンダリング、すなわち写真を非写実的な画像に変換する技法の開発を目的とする。本年度の主目的は、多彩な絵画の技法を模擬するアルゴリズムを開発することと、それらのアルゴリズムをリアルタイムに実行するための高速化技法を開発することである。その目的と当初の研究計画に沿って具体的に以下のようなノンフォトアルゴリズムを開発した。(1)均一色セル分割NPR動画の生成静止画を均一色セルに分割するM)R画像処理を動画に拡張して、入力画像の時空間画像処理によって、ちらつきの少ないモザイクタイル動画やバブル動画、ステンドグラス動画等を自動的に生成する手法を提案した。(2)ステンドグラス風画像の生成画像を構成する画素の空間座標と画素値に基づいて画面をボロノイ分割するバイラテラルボロノイ分割法を提案し、入力画像のエッジを保存したステンドグラス風画像を生成した。(3)迷路風画像の生成入力画像から主要エッジを抽出し、それらのエッジからの距離値の等高線を等間隔で求め、それらの等高線上に等間隔に配置した点を結ぶ巡回セールスマン問題の閉曲線に囲まれる閉領域を求めて、迷路画像を生成する手法を提案した。(4)点描画の生成重心ポロノイ分割に基づく点描画の生成において、母点の乗法的重みを考慮することによって、入力画像の再現性を高める方法を提案した。(5)イラスト風画像の生成類似度データからクラスタを抽出するグラフスペクトル法を用いて、類似色領域の境界としての輪郭線を抽出し、非等方平滑化フィルタで滑らかにしてイラスト風の線画を生成する手法を提案した。本研究はノンフォトリアリスティックレンダリング,すなわち写真を非写実的な画像に変換する技法の開発を目的とする,本年度の主目的は,多彩な絵画の技法を模擬するアルゴリズムを開発することと,それらのアルゴリズムをリアルタイムに実行するための高速化技法を開発することである.その目的と当初の研究計画に沿って具体的に以下のようなノンフォトアルゴリズムを開発した.(1)TSPアートの明度補正重心ボロノイ図の母点を結ぶ最短巡回路によって一筆描き線画を構成するTSPアートの明度補正法を提案し,入力画像の再現性が高まることを実験で示した.(2)ボロノイ図とドロネー三角形分割によるノンフォトリアリスティックハーフトーニング新たなノンフォトリアリスティックハーフトーニングの手法として,ボロノイ境界線によるものと,ドロネー三角形分割によるものを提案し,入力画像の再現性の向上法を示した。(3)メジアンボロノイ分割による点描画ボロノイ分領域のメジアンが母点に一致するボロノイ図の生成法を提案し,点描画の生成に応用した.(4)竹編み風画像の生成入力カラー画像を竹ヒゴで編み込んだような画像を生成するノンフォトリアリスティックレンダリング法を提案した.

(5)ボロノイ分割画像間のモーフィング確率分布点配置法で配置した母点をk平均法で重心ボロノイ配置に調整する手法を利用して,2つのボロノイ分割画像間のモーフィングを行うノンフォトリアリスティックレンダリング法を提案した.
マスト細胞の蛋白質分解酵素をコードする遺伝子群の発現制御機構

マスト細胞プロテアーゼ遺伝子の発現機構について調べた結果、転写因子MITFをコードしているmi遺伝子座に2個の突然変異をもつC57BL/6-mi/miマウスのマスト細胞では、mouse mast cell protease(MMCP)-4,5,6に加えて、MMCP-2,9の発現も低下していることがわかった。C57BL/6-mi/miマウスの培養マスト細胞にレトロウィルスベクターを用いて、野生型のMITFを導入して、MMCP-2,MMCP-9遺伝子の発現を調べた結果、C57BL/6-+/+マウスの培養マスト細胞と同程度にこれらの遺伝子の発現が回復した。このことはMITFがMMCP-2,9の発現に関与していることを示している。さらに、MMCP-2,MMCP-9遺伝子の5'上流域をクローニングして、各遺伝子の5'上領域に各々の遺伝子の転写を活性化するプロモーター領域があるかどうか調べた。その結果、MMCP-2,MMCP-9遺伝子の5'上流域のCANNTG配列にMITFが結合することによって、転写が活性化されていることが明らかとなった。またWB-+/+マウス由来培養マスト細胞ではC57BL/6-+/+マウス由来培養マスト細胞よりもMMCP-2,4,9遺伝子の発現が強い。しかしおのおのの遺伝子の5'上領域のMITFが結合するCANNTG配列はWB-+/+マウスでもC57BL/6-+/+マウスでも保存されていることから、MITFはマウスの系統によるプロテアーゼ遺伝子の発現の差には関与しないと考えられた。マスト細胞プロテアーゼ遺伝子の発現機構について調べた結果、転写因子MITFをコードしているmi遺伝子座に2個の突然変異をもつmi/miマウスのマスト細胞では、mouse mast cell protease:MMCP-4,5,6に加えて、MMCP-2,9の発現も低下していることをみつけた。mi/miマウスの培養マスト細胞にレトロウィルスの系を用いて、野生型のMITFもしくはミュータント型のMITFを導入して、MMCP-2,MMCP-9遺伝子の発現を調べた結果、正常+/+マウスの培養マスト細胞と同程度にこれらの遺伝子の発現が回復した。さらに、MMCP-2,MMCP-9遺伝子の5'上流域をクローニングして、各遺伝子の5'上領域に各々の遺伝子の転写を活性化するプロモーター領域があるかどうかをluciferase assayを用いて調べた。その結果、MMCP-2,MMCP-9遺伝子の5'上流域のCANNTG配列がこれらの遺伝子の転写の活性化に関与することを見いだした。gel shift assayで調べた結果、各々の遺伝子の転写に関与すると思われるCANNTG配列にMITFが結合することがわかった。以上の結果から、MMCP-2,MMCP-9遺伝子はMITFが直接結合することによって、転写が活性化されていることが明らかとなった。現在はMMCP-2,MMCP-9遺伝子が存在するのと同じ染色体上にあるcathepsin Gの発現に関するMITFの関与についても検討している。さらに、MMCP

-2,MMCP-9遺伝子の5'上流域をクローニングして、各遺伝子の5'上領域に各々の遺伝子の転写を活性化するプロモーター領域があるかどうか調べた。その結果、MMCP-2,MMCP-9遺伝子の5'上流域のCANNTG配列にMITFが結合することによって、転写が活性化されていることが明らかとなった。またWB-+/+マウス由来培養マスト細胞ではC57BL/6-+/+マウス由来培養マスト細胞よりもMMCP-2,4,9遺伝子の発現が強い。しかしおのおのの遺伝子の5'上領域のMITFが結合するCANNTG配列はWB-+/+マウスでもC57BL/6-+/+マウスでも保存されていることから、MITFはマウスの系統によるプロテアーゼ遺伝子の発現の差には関与しないと考えられた。
無機有機融合体による機能的歯科材料の創製とその表面特性

ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)と炭素繊維,ガラス繊維およびリン酸カルシウム(CAP)との融合体を次世代型生体材料として創製することを目的としている.融合体の製作方法としては3Dプリンターまたは溶融法を採用した.炭素繊維またはガラス繊維とPEEKとの融合体は,3Dプリンターによって製作した.また,CAPとPEEKの融合体の製作には溶融法を採用した.溶融法ではPEEK融合体へのCAPの均一分散が課題であり,CAPの粒子径およびPEEK粒子への紫外線照射を検討した.つぎに,このようにして創製した無機有機融合体の接着特性を検討した.接着材としては,PEEKに対して浸透性が優れるMMA系接着剤を用いた.また,融合体の表面改質として,172 nm紫外線(UV)照射,大気圧プラズマ処理およびヒドリド化合物による還元処理をおこなった.表面改質後の接触角を測定した結果,いずれの表面処理においても非改質の場合よりも接触角が小さく,よりぬれ易い表面性状であることが分かった.XPSによる表面分析によると,いずれの表面改質においてもPEEKに由来する結合エネルギのピークのほかに新たなピークが検出された.このピークをさらに詳細に検討するために,XPS化学修飾法により,改質後に生成する官能基を決定した.その結果,大気圧プラズマ処理およびヒドリド化合物による還元処理では,水酸基が生成することが分かった.つまり,PEEKのカルボニル基の還元が推察された.UV処理では水酸基の他にカルボキシル基の生成も確認された.接着強さは,大気圧プラズマ処理では13.8±3.0,UV処理では12.5±2.6,ヒドリド化合物による還元処理では10.3±1.9 MPaであった.以上のように,無機有機融合体の表面改質と接着機構が明らかになり,無機有機融合体の臨床応用への可能性が示唆された.無機有機融合体作製法として3Dプリンターと溶融法を採用したので,設計した無機有機融合体の創製が可能となった.さらに,炭素およびガラス繊維強化PEEKの接着特性の研究が順調に進み,研究成果を公表することができた.また,大気圧プラズマやUVによる表面改質の他にあらたにヒドリド試薬による還元処理を検討した.これらの表面改質により,接着強さは向上することが分かった.さらに,XPS化学修飾法により,これらの改質後にPEEK表面に新たに生成された官能基を特定することができた.以上のように,概ね予定どおりに進行した.次世代型生体材料としての炭素繊維,ガラス繊維およびリン酸カルシウムとPEEKとの無機有機融合体の創製と接着強さにおよぼす表面改質の効果についてさらに検討する.大気圧プラズマ処理および紫外線処理は,装置が高価であり臨床現場には導入しにくい.そこで,チェアサイドで可能な表面改質処理として,ヒドリド化合物による還元処理を用いる簡便な方法や光化学反応による表面改質の可能性について検討する.XPS化学修飾法により,表面改質後には水酸基またはカルボキシル基の生成が確認されているが,さらに化学修飾したプローブを用いた原子間顕微鏡AFMにより,それらの官能基の三次元的分布を解析する.得られた成果を国際学会にて発表討論する予定である.生体親和性に優れるポリエーテルエーテルケトン(PEEK)と炭素およびガラス繊維などとの融合体を次世代型生体材料として創製することを目的としている.エンジニアリングプラスチックのPEEKは,生体親和性に優れることが既に確認されており医療分野で人工骨等の代替として使用されている.ただPEEKの力学的特性の観点からしてPEEKの弾性係数は骨のそれよりも小さく,応力遮蔽が起こりやすい.そこで,PEEKと炭素繊維を融合させて骨の形状に類似した構造体を3Dプリンターで創製することを検討した.PEEKを成形できる3Dプリンターは上市されているが高額なので,廉価版の3DプリンターでPEEKが成形できるようにプリンターヘッドを試作した.PEEKの溶融軟化温度である約400°Cまで加熱できるマイクロヒーターと温度制御器を試作プリンターヘッドに組み込んだ.試作プリンターヘッドの加熱温度,射出ノズル径,PEEKの送り速度およびPEEKの冷却速度を検討した.つぎに炭素繊維などとPEEKを融合させるための繊維の送り機構を検討し試作を繰り返した.さらに,生体への応用を考慮すると,PEEKとPEEKおよびPEEKと金属との接着が課題となる.そこでPEEKとチタンの接着強さおよび接触角について検討した.接着性レジンとしてスーパーボンドC&Bを用い,PEEKの表面改質を紫外線(UV)照射(UVの波長は365と172 nm)によっておこなった.172 nm UV表面処理の接着強さは,非表面改質の場合の約1.3倍であった.表面改質により接触角は小さくなり,ぬれ易くなったことが分かった.XPSによる表面分析によると,PEEKに由来するピークのほかに新たなピークが検出された.このピークはUVのエネルギと照射の際に発生するオゾンによりPEEKの化学結合が切断され生成したと推測された.無機有機融合体を創製するための3Dプリンター用プリンターヘッドの試作にあたり,溶融熱源の選択とその試作が順調に進み予定よりも早く準備ができた.また,溶融最適条件および射出ノズル径の調製も概ね予定どおりに進行した.PEEKの接着に関しては,UVにて表面改質することで接着強さが向上した.ただリン酸エステル系の接着性モノマーを用いた接着よりはカルボン酸系接着モノマーを用いた方が有意に接着強さは大きかった.

この相違についてさらに検討するために,接着モノマーを入手し接着機構について検討する準備をおこなった.これらの理由により研究はおおむね順調に進行していると思われる.ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)と炭素繊維,ガラス繊維およびリン酸カルシウム(CAP)との融合体を次世代型生体材料として創製することを目的としている.融合体の製作方法としては3Dプリンターまたは溶融法を採用した.炭素繊維またはガラス繊維とPEEKとの融合体は,3Dプリンターによって製作した.また,CAPとPEEKの融合体の製作には溶融法を採用した.溶融法ではPEEK融合体へのCAPの均一分散が課題であり,CAPの粒子径およびPEEK粒子への紫外線照射を検討した.つぎに,このようにして創製した無機有機融合体の接着特性を検討した.接着材としては,PEEKに対して浸透性が優れるMMA系接着剤を用いた.また,融合体の表面改質として,172 nm紫外線(UV)照射,大気圧プラズマ処理およびヒドリド化合物による還元処理をおこなった.表面改質後の接触角を測定した結果,いずれの表面処理においても非改質の場合よりも接触角が小さく,よりぬれ易い表面性状であることが分かった.XPSによる表面分析によると,いずれの表面改質においてもPEEKに由来する結合エネルギのピークのほかに新たなピークが検出された.このピークをさらに詳細に検討するために,XPS化学修飾法により,改質後に生成する官能基を決定した.その結果,大気圧プラズマ処理およびヒドリド化合物による還元処理では,水酸基が生成することが分かった.つまり,PEEKのカルボニル基の還元が推察された.UV処理では水酸基の他にカルボキシル基の生成も確認された.接着強さは,大気圧プラズマ処理では13.8±3.0,UV処理では12.5±2.6,ヒドリド化合物による還元処理では10.3±1.9 MPaであった.以上のように,無機有機融合体の表面改質と接着機構が明らかになり,無機有機融合体の臨床応用への可能性が示唆された.無機有機融合体作製法として3Dプリンターと溶融法を採用したので,設計した無機有機融合体の創製が可能となった.さらに,炭素およびガラス繊維強化PEEKの接着特性の研究が順調に進み,研究成果を公表することができた.また,大気圧プラズマやUVによる表面改質の他にあらたにヒドリド試薬による還元処理を検討した.これらの表面改質により,接着強さは向上することが分かった.さらに,XPS化学修飾法により,これらの改質後にPEEK表面に新たに生成された官能基を特定することができた.以上のように,概ね予定どおりに進行した.無機有機融合体の次世代型生体材料の創製にむけて3Dプリンターでの成形と表面改質についてさらに推進し考察検討する.そのために引き続き炭素繊維などとPEEKを融合させるための繊維の送り機構を試作検討し,PEEKと繊維が融合した成形体を試作する.