hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
談話構築プロセスと学習環境要因の関連性：社会文化的観点からの考察

本研究の目的は,英語学習者の学習環境の違いがストーリー構成に及ぼす影響を包括的に捉えることである.ESL/EFL学習者が英語話者との会話の中でストーリーテリングを行ったところ,トピック言及の指標である冠詞や代名詞については学習環境に拘わらず不適切な使用が見られた一方,EFL学習者が独話調であったのに対し,ESL学習者は談話標識等を駆使し,対話者と協働的にストーリー展開を試みる等,異なる傾向が表出された.本研究により,外国語教育における語用論的知識の教授の必要性が示唆され,母語にない言語形式は,ESL環境での肯定的証拠の豊富さにも拘わらず,誤用として定着するという言語転移の特質も明らかになった.本研究の目的は,英語学習者の学習環境の違いがストーリー構成に及ぼす影響を包括的に捉えることである.ESL/EFL学習者が英語話者との会話の中でストーリーテリングを行ったところ,トピック言及の指標である冠詞や代名詞については学習環境に拘わらず不適切な使用が見られた一方,EFL学習者が独話調であったのに対し,ESL学習者は談話標識等を駆使し,対話者と協働的にストーリー展開を試みる等,異なる傾向が表出された.本研究により,外国語教育における語用論的知識の教授の必要性が示唆され,母語にない言語形式は,ESL環境での肯定的証拠の豊富さにも拘わらず,誤用として定着するという言語転移の特質も明らかになった.本研究の目的は,学習環境要因が英語学習者の第一人称によるナラティブ談話構築のプロセスにどのような影響を及ぼすのかを明らかにするということである.初年度の平成22年度は,研究の基盤となる,社会文化理論及び,機能主義言語学の文献調査を行い,原点となる理論的枠組みを振り返るとともに,談話分析,ナラティブ分析,第二言語習得における学習環境要因などについて最新の関連文献を読み進めることにより,研究動向を再確認した.研究協力者の一人であり,生態学の'アフォーダンス'という概念に社会文化理論の視点を取り入れ言語習得の解明を試みるモントレー国際大学院大学のヴァンリア-教授と打ち合わせの機会を持ち,言語使用について調査する際,いかに有機的に「対話」を捉えるべきか,またデータ分析のアプローチ等について再考することができた.本研究に入る前段階として,平成22年度は,アメリカと日本の総合大学においてそれぞれESL学習者,EFL学習者の予備研究データの収集を行った.データの文字化,コード化を行い,データの一部を質的に分析し,research in progressとして国際学会で発表した,質的分析により,EFL学習者はナラティブが独話という形にとどまる傾向があるのに対し,ESL学習者は独話から対話へと発展させていくのが分かった.更に,EFL学習者が英語を母語とする対話者を「目標言語のエキスパート」としてみなし対話中に助けを求める一方,ESL学習者は相手に同意を求める等,英語母語話者と対等のスタンスをとりながら話を進める傾向があること等,学習環境要因が談話構成プロセスに大きな影響を及ぼすということが,本予備研究により明らかになった。平成22年度に収集したデータの一部が使用できないという困難が生じ,推量統計分析をするためにはデータをさらに蓄積する必要性があるため,平成23年度に予備研究データの追加収集をして補う予定である.本研究の目的は,社会文化理論を基本的枠組みとし,学習環境要因が目標言語としての英語での第一人称ナラティブ構築のプロセスに与える影響について明らかにするというものである.平成23年度は,研究の二年目にあたり,22年度に行ったパイロット研究の分析の結果をまとめ,考察を行った.また,22年度に収集したデータの中で対象者として,バックグラウンド,習熟度レベル等で研究目的と完全には一致しないものもあったため,追加のデータ収集も合わせて行い,分析まで終了した.その結果,より自然な会話とはどういうものなのかを解明するとともに,会話中に挿入されるナラティブの構造やそこまでに至る話し手と聞き手の談話構成プロセスが,学習環境要因によって大きく影響を受けることが分かった.具体的には,ESL(English as a Second Language)とEFL(English as a Foreign Language)環境での学習者の間には,発話回数や一発話の長さ,意味交渉の回数,談話マーカーの出現回数等の量的な違いが見られただけではなく,turn確保のプロセス,意味交渉の種類等の質的な違いも見られた.更に学習者側の発話パターンだけでなく,母語話者側の質問・返答スタイルも対話者の学習環境によって異なるということが分かった.学会発表としては,平成24年1月に,Hawai'i International Corrence on Educationで第二言語としての英語でのナラティブ談話におけるトピックの言及についての報告を行った.また,平成23年度はナラティブ研究者のMichael Bamberg氏からの連絡を受け,24年度に研究打ち合わせをする運びとなり,英語ナラティブワークショップも開催することになった.本研究の目的は,第二言語習得(第二言語としての英語習得)における,学習者の学習環境の及ぼす影響を明らかにすることで,特に着目したのは,英語学習者だけではなく,母語話者の談話構築におけるプロセスについてである.最終年度の平成25年度は,データの不足分を収集し,文字化,コード化分析を行った.また,ハワイ大学マノア校,English as a Second Language学部のグラハムクルックス氏,English Language Instituteのケニーハーシュ氏と研究打ち合わせを行い,今後の関連研究について話し合った.

また,ハワイ国際教育学会に数日参加し,協働的口頭産出活動における学習者の内省や,ESL環境における社会化のプロセス等,本研究に直接的関連のある研究発表を聞き,質疑応答を通じて,本研究の考察の参考にした.本研究の結果の中でも,学習者による談話マーカー使用,英語母語話者への質問の有無,英語母語話者によるフィードバック等に,ESL/EFLの学習環境による違いが見られたことが,研究的意義として,最も大きいものではないかと思われる.また,ナラティブ抽出後に行ったアンケート及び口頭インタビューも,質的研究の中でも「会話内でのナラティブ構築」という領域において貢献できるのではないかと考える.本研究の目的は,第二言語である英語で談話構築をする際,第二言語を学んだ学習環境が如何に発話に影響を及ぼすのかを解明する事である.研究対象者は日本人ESL(English as a second language)学習者と日本人EFL(English as a foreign language)学習者で,英語母語話者との会話の中でのナラティブを様々な切り口で考察した.平成24年度は,日本人英語学習者の会話データ収集及びアンケート調査をアメリカと日本で行った.また,平成24年6月には,ナラティブ研究第一人者であるDr. Michael Bambergによるワークショップを開催した.ワークショップでは,「憤慨の経験のナラティブ」を取り上げ,話者が動作主の場合と被動者の場合でのナラティブで産出された言語形式比較についてのディスカッションを行った.平成25年1月には,国際学会において,パイロット研究の会話データを談話標識使用という切り口から分析した結果を発表した.学会では,日本の大学で教鞭を執る英語教育学者数名と主に英語教育学についての意見交換を行った.ESLデータを収集するため渡米した3月にはワシントンDCで数名の研究者と打ち合わせを行い,今後の分析の参考とした.平成23年度は前半が体調不良のため研究を順調に進める事ができなかったものの、追加データを含むパイロット研究の全データ分析は終了し論文執筆のドラフト段階までは進んだ。平成24年度には本研究データ収集・データ処理とともに、パイロット研究結果を学会誌等に投稿し、発表予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。事情により,アメリカでのデータ収集が年度末の3月に遅延した.しかし,若干の追加のデータ収集が必要なものの,一年で結果をまとめることは不可能ではないと考える.日米での英語学習者の談話データ・アンケート調査収集が概ね終わり,残すところの大きな仕事は,文字化・コード化・データ分析である.パイロットデータ分析を社会文化理論の枠組みで再検討するにつけ,研究協力者である,社会文化理論と生態論に詳しい,著名なアメリカモントレー国際大学院大学のDr. Leo van Lierを日本に招聘し,共同研究発表・打ち合わせを行う予定をしていたが,van Lier氏の大病が発覚し,数か月の闘病の甲斐なくご逝去なさるというご不幸に見舞われ,叶う事はなかった.
場の理論と無限次元(トロイダル)代数

理論物理学特に素粒子論の研究の1つの大きな柱の「(無限次元)対称性」,特にトロイダル代数に注目し,高次元でのKWZW(Kahler Wess-Zunimo-Witten)模型とSeiberg-Witten理論に関連した可解模型,特に楕円的Calogero-Moser(C-M)模型等の研究から,理論物理学,特に場の理論と量子力学に現れる対称性代数の種々の形を調べた.3年間に目標としたのは:1.無限自由度系(場の理論)におけるトロイダル代数の実現とその対称性の力学的役割の理解,2.有効的場の理論(Seiberg-Witten理論等)および有限自由度力学系での,(縮退した)トロイダル代数の実現とその対称性の力学的役割の理解,3.Lax表示およびそこから得られる保存量等のレベルでトロイダル代数からアファインリー代数への移行をはっきりとらえる.4.楕円的C-M模型の古典解のレベルでトロイダル代数からアファインリー代数への移行((アファイン)戸田理論の古典解への移行)の力学的意味をさぐる.5.楕円的C-M模型の量子的解の波動関数・スペクトルのレベルで,トロイダル代数からアファインリー代数への移行を理解する.佐々木は,初年度には,アファインリー代数を極限として含むトロイダル代数を内包する有限自由度古典・量子可積分系の代表とも言われるC-M系について,可積分性とLie-代数の関連を調べた.第2年度には,C-M系の量子論を中心に研究した.第3年度には,有限自由度の古典・量子力学系で可積分性と超対称性を併せ持つCalogero-Moser系とその種々の拡張を中心に研究した.稲見は,初年度には,種々の可解模型に現れる対称性代数と動力学との関連を追及した.第2・3年度には,初年度の研究を更に進め,3次元の拡張された超対称な非線形シグマ模型(NLSM)の紫外発散や,キンク解やランプ解を調べた.理論物理学特に素粒子論の研究の1つの大きな柱の「(無限次元)対称性」,特にトロイダル代数に注目し,高次元でのKWZW(Kahler Wess-Zunimo-Witten)模型とSeiberg-Witten理論に関連した可解模型,特に楕円的Calogero-Moser(C-M)模型等の研究から,理論物理学,特に場の理論と量子力学に現れる対称性代数の種々の形を調べた.3年間に目標としたのは:1.無限自由度系(場の理論)におけるトロイダル代数の実現とその対称性の力学的役割の理解,2.有効的場の理論(Seiberg-Witten理論等)および有限自由度力学系での,(縮退した)トロイダル代数の実現とその対称性の力学的役割の理解,3.Lax表示およびそこから得られる保存量等のレベルでトロイダル代数からアファインリー代数への移行をはっきりとらえる.4.楕円的C-M模型の古典解のレベルでトロイダル代数からアファインリー代数への移行((アファイン)戸田理論の古典解への移行)の力学的意味をさぐる.5.楕円的C-M模型の量子的解の波動関数・スペクトルのレベルで,トロイダル代数からアファインリー代数への移行を理解する.佐々木は,初年度には,アファインリー代数を極限として含むトロイダル代数を内包する有限自由度古典・量子可積分系の代表とも言われるC-M系について,可積分性とLie-代数の関連を調べた.第2年度には,C-M系の量子論を中心に研究した.第3年度には,有限自由度の古典・量子力学系で可積分性と超対称性を併せ持つCalogero-Moser系とその種々の拡張を中心に研究した.稲見は,初年度には,種々の可解模型に現れる対称性代数と動力学との関連を追及した.第2・3年度には,初年度の研究を更に進め,3次元の拡張された超対称な非線形シグマ模型(NLSM)の紫外発散や,キンク解やランプ解を調べた.佐々木は、本年度は、有限自由度の古典・量子力学系で可積分性と超対称性を併せ持つCalogero-Moser系に焦点を当てて、研究した。具体的には、アファインリー代数を極限として含む、トロイダル代数を内包する有限自由度古典・量子可積分系の代表とも言われるCalogero-Moser系について、可積分性とルート系との関連を調べた。Coxeter群の反射演算子を用いて,crystallographicおよびnon-crystallographicroot systemに基づく系を含む全てのCalogero-Moser系に普遍的に使えるLax-演算子を与えた。反射演算子の適当な表現をとると,前に与えたルート型、及びminimal型Lax-表示が得られる。ルート型Lax-表示は、例外代数に基づくCalogero-Moser系について、20年来の謎を解いたことになる。縮退型ポテンシャル(楕円ρ関数以外の、三角関数、双曲線関数、有理関数ポテンシャル)について、全てのルート系について、Calogero-Moser系が超対称化できることを示した。これらの系の基底状態の波動関数及びエネルギー固有値を普遍的に与えた。量子的Lax-演算子を与え、そこから量子的保存量を全てのルート系に基づくCalogero-Moser系について導出した。稲見は、最も基本的な3次元でのN=1の超対称CP^<N-1>シグマ模型について、その紫外領域での振る舞いを、1/N展開の最高時の次の次数まで計算した。β関数には、予想通り、1/N展開の最高時の次の次数の修正は存在しないことを示した。

佐々木は,本年度も,有限自由度の古典・量子力学系で可解性と超対称性を併せ持つCalogero-Moser系に焦点を当てて,研究した.具体的には,縮退した(これは,無限次元トロイダル代数の縮退した場合に当たる)ポテンシャルを持つCalogero-Moser系の,量子力学的可解性を,例外代数型ルート系・非結晶型ルート系を含む全てのルート系に基づく系について示した.固有関数が,すべてCoxeter不変であること,離散スペクトルを持つ系については,すべてのエネルギー準位を与え,可解性(ハミルトニアンが適当な基底のもとで三角型になること)を示した.全てのルート系に基づく系について,三角型ポテンシャルの問題の固有関数としてJack多項式の対応物を導入した.また,前年度の研究で得られた量子的保存量が,互いに対合的であり,全てのルート系に基づくCalogero-Moser系が量子的可解系であることを具体的に示した.Dunkl演算子と量子的Lax-演算子が同値であることを示した.楕円関数の最も一般的なポテンシャルを持つ古典Calogero-Moser系の,リュービルの意味での可解性を,全てのルート系に基づく系について普遍的に示した.稲見は,昨年度の結果を更に進めて3次元でのN=4の超対称シグマ模型の紫外領域での振る舞いを調べた.有効作用は,1/N展開の最高次では,有限になることを確がめた.非可換なWess-Zumino-Witten模型の紫外領域での振る舞いを調べた.ベータ関数は,可換な場合と似た振る舞いをし,また自明でない紫外固定点を持つことを示した.佐々木は,有限自由度の古典・量子力学系で可積分性と超対称性を併せ持つCalogero-Moser(C-M)系とその種々の拡張を中心に研究した.スピン自由度の付加,Hubbard模型,Ruijsenaars-Schneider模型への拡張,変形されたC-M系(いわゆるInozemtsev模型)の量子版の可積分性と一般化された超対称性・準可解量子力学系との関係等を論じた.全てのルート系についての量子C-M系にスピンを付け加えて一般化し,普遍的なLax表示を与え,可積分性を示した.既知のスピンC-M系を全て再現し,新しいものを系統的に導入した."スピン交換模型"を任意のルート系に対して導入し,普遍的なLax表示によって可積分性を示した.最近接相互作用を持つハイゼンベルグスピン模型に関して,可積分スピン系の階層性の具体例を論じ,非常に高い縮退度を示した.可変到達距離(楕円関数)のホッピングを持つHubbard模型について,最初の非自明なスカラー保存量を構成し,その可積分性の証明の第1歩を築いた.BC_nルート系に付随する"相対論的"可積分多粒子相互作用形の最も一般的な形を決定する問題を扱い,n=2の場合について,非自明な保存量の構成を行った.Inozemtsev模型が,最も広汎な多粒子量子準可解模型に変形できることを示した.量子準可解性と一般化された超対称性との密接な関係を示した.稲見は,無限次元代数と密接に関連する可解な場の理論の種々の拡張を研究した.3次元のextended超対称な非線形シグマ模型(NLSM)の紫外発散に関する性質や,非可換な3次元NLSMにおけるソリトンの散乱問題を扱った.NLSMの紫外発散は,拡張された超対称性のためによい性質を持ち,N=4の模型に関して,next-to-leadingまで補正が消えることを示した.2個のソリトン同志の散乱を調べ,非可換性パラメターの依存性を求めた.非可換性が大きい極限と小さな極限では,簡単な表式で表される.
連続系・時変系・分布系におけるモデル構造の同定に関する研究

本研究の対象である連続系・時変系・分布系のそれぞれについて以下の成果が得られた.[連続系]線形積分フィルタを用いて,時変系,時間遅れ系の同定をニュ-トン法により行なっているが,観測雑音のレベルが高いときでも,補助変数法,バイアス補償最小2乗法を用いれば一致推定値が得られることを示した.また,ディジタルフィルタを用いる手法を提案し,同定の進行に応じて,プリフィルタを,その特性がシステムに対して常に最適であるように適応的に変えて行く手法を与え,さらに入出力に観測雑音が存在する場合についてのバイアス補償最小2乗法を導出した.[時変系]システムが非線形であるためにその線形モデルが時変モデルとなる場合について,複数のモデル構造候補の中から最適なものを選び出すための評価基準を提案した.この評価基準は,モデルを評価する際に使用するデ-タが,モデルの推定に用いたデ-タと別個のものである場合,重なっている場合のいずれの場合でも有効であり,したがって過適合を避けつつ時変性に起因するデ-タの少なさに対処することができる.[分布系]双曲型分布定数系の代表例の一つである一端固定・他端自由片持ち梁について,有限要素法の一種であるガラ-キン法を用いて有限次元近似する際の近似項数決定についての評価方法を提案し,準最適項数の存在を確認した.一方,近似項数を決定した後,ロバスト安定度指定法による制御系設計法を一歩進め,複素平面回転極配置法による制御系設計法を提案し,シミュレ-ションにより良好な結果を得た.本研究の対象である連続系・時変系・分布系のそれぞれについて以下の成果が得られた.[連続系]線形積分フィルタを用いて,時変系,時間遅れ系の同定をニュ-トン法により行なっているが,観測雑音のレベルが高いときでも,補助変数法,バイアス補償最小2乗法を用いれば一致推定値が得られることを示した.また,ディジタルフィルタを用いる手法を提案し,同定の進行に応じて,プリフィルタを,その特性がシステムに対して常に最適であるように適応的に変えて行く手法を与え,さらに入出力に観測雑音が存在する場合についてのバイアス補償最小2乗法を導出した.[時変系]システムが非線形であるためにその線形モデルが時変モデルとなる場合について,複数のモデル構造候補の中から最適なものを選び出すための評価基準を提案した.この評価基準は,モデルを評価する際に使用するデ-タが,モデルの推定に用いたデ-タと別個のものである場合,重なっている場合のいずれの場合でも有効であり,したがって過適合を避けつつ時変性に起因するデ-タの少なさに対処することができる.[分布系]双曲型分布定数系の代表例の一つである一端固定・他端自由片持ち梁について,有限要素法の一種であるガラ-キン法を用いて有限次元近似する際の近似項数決定についての評価方法を提案し,準最適項数の存在を確認した.一方,近似項数を決定した後,ロバスト安定度指定法による制御系設計法を一歩進め,複素平面回転極配置法による制御系設計法を提案し,シミュレ-ションにより良好な結果を得た.
骨格筋の質と量に関わる鍵分子としてのLipin1の基礎的検討

Lipin1の骨格筋筋量調節への影響グルココルチコイド受容体を介して、骨格筋特異的萎縮関連遺伝子Atrogin1, Murf1は、栄養センサーであるmTORC1とのクロストークがあることが確認されているが(Shimizu N et al, Cell2011)、mTORC1の活性化によって調節されるLipin1活性の筋量調節への関与についてはほとんど報告されていない。また、Lipin1はフォスファチジン酸を脱リン酸化する脂質代謝酵素としての機能と、核内移行して転写共役因子としての機能を持つが、これらの骨格筋筋量調節に与える影響についても未だ不明である。そこで今回我々は、C2C12マウス筋管細胞に対してアデノウィルスを用いて野生型Lipin1、フォスファチジン酸脱リン酸化酵素活性を持たない変異型Lipin1,核内移行をしない変異型Lipin1それぞれを過剰発現させ、Dexamethasone(10nM、16時間)を添加し、骨格筋特異的萎縮関連遺伝子Atrogin1、Murf1遺伝子発現量の変化を確認した。その結果、Dexamethasone添加によって、各群でAtrogin1, Murf1遺伝子発現量が増加したが、野生型Lipin1と、フォスファチジン酸脱リン酸化酵素活性を持たない変異型Lipin1を過剰発現させた群に対して、核内移行をしない変異型Lipin1を過剰発現させた群は、Atrogin1, Murf1遺伝子発現量増加が有意に抑制されていた。これらの結果より、Lipin1の核内移行が骨格筋筋量調節に関与している可能性が示唆された。おおむね順調に研究を行えているが、予想外の問題が起きた場合は、代謝内分泌学講座内で定期的にラボミーティングを重ねているため、トラブルシューティングはより確実に行うことが可能であり、予想外の結果が出た場合の対応も柔軟に行うことができる。今後は30年度の結果を踏まえて、Lipin1の骨格筋筋量調節の詳細をC2C12を使用したin vitroと、Lipin1ノックアウトマウスを使用したin vivoにて明らかにする。また、Lipin1の過剰発現が骨格筋にオートクライン、パラクラインに作用する筋量増加抑制因子であるMyostatinの発現量を増加させることも確認しているため、in vivoにおいて、Lipin1ノックアウトマウスを使って、骨格筋量、褐色脂肪量の調節を通した全身の代謝量調節にLipin1が果たす役割を明らかにする。
腹部大動脈瘤におけるＣＤ４４の分子病態制御機構の解明と新たな治療法の基礎確立

ヒト大動脈瘤組織におけるCD44の発現と細胞外マトリックス分解の関連の検討ならびに、腹部動脈瘤モデルを用いたCD44を介する炎症性遺伝子ネットワークの解明を行い、CD44が慢性炎症におけるヒアルロン酸分解産物によるシグナル伝達に重要な分子であることが明らかとなった。それによって、CD44を標的とした分子イメージングならびに薬物送達システム開発への基礎を固めることができた。CD44ノックアウトマウスを用いての解析は順調に進んでいる。腹部大動脈瘤モデルを作成し、それを野生型マウスのモデルと比較。炎症性サイトカインや遺伝子発現や細胞外マトリックスの発現に有意な差があることを確認した。また、培養系での実験も順調に進んでいる。大動脈から血管平滑筋の初代培養を行い、ヒアルロン酸の分子サイズによる反応の違いについて検討した。低分子のヒアルロン酸は、高分子のヒアルロン酸に暮らべて、血管平滑筋への炎症惹起作用が強いことが分かった。ヒト腹部大動脈瘤の人工血管置換術の際に得られた大動脈瘤組織全体を収集。組織はシート状に展開した後分割。各分割組織はHE染色ならびにEVG染色で観察し、ほぼ正常ゾーン、炎症ゾーン、無構造ゾーンに分類した。各ゾーンにおけるCD44、マクロファージ、リンバ球、マスト細胞を免疫組織学的に検討し、CD44発現細胞を調べると、マクロファージの集積とCD44の集積はかなり重複していることが分かった。また、マトリックス分解酵素の発現は、炎症ゾーンで強く認められ、ほかのゾーンでは非常に低値であった。CD44の発言増加と、マトリックス分解酵素の発現増加には強い関連が認められた。腹部動脈瘤モデル動物としては、ApoE欠損マウスにアンギオテンシンIIの持続皮下注を4週間行うモデルを使用した。表現系を詳細に検討するためCD44/ApoE二重欠損マウスを作成し、CD44/ApoE二重欠損マウスとApoE単独欠損マウスの両群間での大動脈瘤の進展や病変部での浸潤細胞、サイトカイン・マトリックス分解酵素の発現を検討し、免疫組織学的検討、リアルタイムPCR、ゼラチンザイモグラフィーも行った。CD44/ApoE二重欠損マウスではApoE単独欠損マウスに比較して、腹部大動脈瘤の進展は有意に抑制されていた。病変部へのマクロファージの浸潤ならびにマトリックス分解酵素の発言は、CD44/ApoE二重欠損マウスにおいて有意に抑制されていた。1.人工血管置換術の際に取り出した、腹部大動脈瘤の組織を組織はシート状に展開した後、分割。ほぼ正常ゾーン"、"炎症ゾーン"、ならびに"無構造ゾーン"に分類し、各ゾーンにおけるCD44、マクロファージ、リンバ球、マスト細胞を免疫組織学的に検討し、CD44発現細胞を詳細に調べた。炎症ゾーンにはマクロファージ、リンパ球の浸潤が多く認められ、CD44はマクロファージの発現と一致するものも多かったが、血管平滑筋細胞と思われる部位にも認められた。無構造ゾーンでは炎症細胞浸潤も乏しく、これらの部位での組織を用いたヒアルロン酸ザイモグラフィーでは、炎症ゾーンでのヒアルロニダーゼの活性増加を認めていた。これらから、ヒト組織でも、CD44の発現増加らならびに細胞外マトリッククスであるヒアルロン酸の分解が促進している可能性が考えられた。2.表現系を詳細に検討するためCD44/ApoE二重欠損マウスとApoE単独欠損マウスの両群間での大動脈瘤の進展や病変部での浸潤細胞、サイトカイン・マトリックス分解酵素の発現を検討したところ、CD44/ApoE二重欠損マウスはApoE単独欠損マウスに比較して腹部動脈瘤の発生頻度・大きさが小さかった。炎症性サイトカインの発現をリアルタイムPCRで確認したところ、IL-6などの発現はCD44/ApoE二重欠損マウスで有意に低かった。ゼラチンザイモグラフィーでもMMPの活性は低いことが分かった。CD44を介する炎症性遺伝子ネットワークの解明のため、両マウスを用いてマイクロアレイを行い、結果を解析中である。3.現在、高分子ヒアルロン酸を表面にコートしたリポソームを作成し、in vivoモデルでの検討を行っているところである。循環器内科学動物モデルでの実験も、培養系での実験も順調に進んでいる。CD44欠損マウス、ならびにApoE欠損マウスは既に当教室で維持しており、すぐに使用できる状況にあったため、CD44/ApoEの二重欠損マウスもすでに出来ており、さらに繁殖を行っているところである。人からのサンプルも数例集まってきており今後の解析に寄与すると考えている。CD44ノックアウトマウスとApoE欠損マウスとの二重欠損マウスの大動脈瘤モデルを作成し、これまでCaCl2モデルで得られた結果と比較する。また、ヒアルロン酸の分解が重要であることが分かってきたため、その分解を抑制する物質をマウスに投与することで腹部動脈瘤進展抑制効果が得られるかどうかを検討していく。

CD44を標的とした生体分子イメージングならびにドラッグデリバリーシステムの基礎確立:最近、高分子ヒアルロン酸を表面にコートしたリポソームがCD44過剰発現細胞へのactive targetingに有用であるという報告がなされている。これを大動脈瘤の生体分子イメージングならびに薬物送達システムに応用する。また、リポソーム内に体外から検出できる蛍光物資を封入し、可視化を行う。リポソームの表面修飾は片山化学工業で行う。リポソームでうまくいかない場合は、ポリ乳酸・グリコール酸(PGLA)を検討する。CD44関連の炎症性遺伝子に対する遺伝子治療の基礎的検討:ヒアルロン酸コートのCD44標的リポソームを用いて、マウス腹部大動脈瘤の進展抑制効果を検討し、その基盤を確立する。リポソーム内には様々な物質、薬物を封入できるが、本研究ではまずCD44を介した炎症性遺伝子に対するsiRNAを濃縮して封入する予定である。分子生物学実験用試薬、細胞培養試薬、生化学実験試薬等の消耗品及び実験動物購入を予定している。
高分子多孔体を利用したバイオベース複合材料の開発

高分子溶液の相分離により作製したセルロース多孔体をバイオマスポリマーの補強材として利用することで、オールバイオマス複合材料を開発した。チオシアン酸カルシウム飽和水溶液に対するセルロースの溶解度の温度依存性を利用して、三次元網目構造を有するセルロース多孔体を作製した。その後、セルロース多孔体の空孔にポリヒドロキシアルカン酸を含侵させ複合材料を得た。ポリヒドロキシアルカン酸単独物と比較して、複合材料では初期弾性率や最大応力だけではなく破断ひずみも大きくなり、強靭、かつ高強度の材料となった。また、ポリヒドロキシアルカン酸にセルロース多孔体を導入することで、熱膨張も抑制されることがわかった。本研究では高分子溶液の相分離により三次元網目構造を有する多孔体を作製し、バイオマスプラスチックの補強材として用いることで力学物性や機能性に優れたバイオベース複合材料を開発することを目的としている。今年度はセルロースをチオシアン酸カルシウム飽和水溶液に加熱・溶解させた後、低温でセルロースを析出・結晶化させ、貫通孔を有するセルロース多孔体を得た。その後、菌産生ポリエステルであるポリヒドロキシアルカン酸をセルロース多孔体に含浸し、オールバイオマス複合材料を作製した。得られた複合材料はポリヒドロキシアルカン酸単独物と比較して初期弾性率や最大応力が向上するだけではなく、破断ひずみも大きくなることがわかった。また、セルロース多孔体を補強材として用いることで寸法安定性も向上した。更にジメチルスルホキシド(DMSO)に対するポリヒドロキシブチレート(PHB)の溶解度の温度依存性を利用し、相分離法によるPHB多孔体の作製手法を開発した。DMSO中のPHB濃度により、得られる多孔体の微細構造の制御が可能であることがわかった。また、PHB多孔体にエポキシ化大豆油(ESO)を含浸して加熱したところ、PHBの多孔構造を保持したままESOの架橋反応が進行し、透明なPHB/ESO複合材料が得られた。PHB/ESO複合材料の力学物性はPHB多孔体の微細構造に依存することが確認された。本研究は高分子溶液の相分離により三次元網目構造を有する多孔体を作製し、バイオマスポリマーとの複合化を行うことを目的としている。昨年度はセルロース多孔体を作製し、菌産生ポリエステルとの複合化を行った。今年度は相分離による高分子多孔体の作製を他のポリマーへの拡張を目指し、溶解度の温度依存性を調べた。アクリル樹脂は各々単独では溶解しない水とエタノールの混合溶媒に加熱により溶解し、その溶液を冷却することで多孔体が形成した。得られたアクリル樹脂多孔体の空隙にエポキシ化油脂を含浸させ、エポキシ化油脂の架橋を行うことで複合材料を合成した。多孔体表面とエポキシ化油脂と反応させることで透明な複合材料となり、力学物性が向上することがわかった。また、得られた複合材料はアクリル樹脂のガラス転移を利用することで形状記憶性を発現することがわかった。また、ジメチルスルホキシドに対するポリヒドロキシアルカン酸の溶解度の温度依存性を利用し、高分子溶液の相分離による多孔体の作製手法を開発した。多孔体の微細構造はポリヒドロキシアルカン酸の濃度により容易に制御が可能であった。また、ヒドロキシブタン酸とヒドロキシヘキサン酸の共重合体を用いた多孔体では優れた柔軟性を有し、ポリマー濃度により圧縮強度が変化することがわかった。さらに本多孔体は水中から油成分の選択的に吸収し、水と油の分離材として有望であることが示された。上記以外にもバイオマスポリマーの修飾やバイオマスポリマーを利用した複合材料の合成についても検討を行った。当初の予定通り、高分子溶液の相分離により多孔体を作製し、その三次元網目構造を利用することで複合材料を合成した。一部の複合材料では形状記憶性等の新たな機能が発現することが見出された。近年、環境問題に対する関心が高まるにつれ、高分子分野においても環境調和型高分子材料の開発が切望されている。植物資源から合成されるバイオマスプラスチックに関する研究が盛んに行われ無機物などとの複合材料が開発されているが、使用後の焼却残渣が問題となっている。そこで本研究では高分子溶液の相分離により三次元網目構造を有する多孔体を作製し、バイオマスポリマーの補強材として用いることで力学物性に優れた複合材料の開発を行った。セルロースのチオシアン酸カルシウム飽和水溶液に対する溶解度の温度依存性を利用し、高温で調製したセルロース水溶液を冷却することでセルロースゲルを得た。このゲルをエタノールに浸漬すると脱塩・脱溶媒と同時にセルロースの再結晶化が進行し、サブミクロンオーダーの骨格と空孔を有するセルロース多孔体が形成した。その後、得られた多孔体に菌産生ポリエステルであるポリヒドロキシアルカン酸を含侵させ、オールバイオマス複合材料を作製した。複合体中のセルロース含量は多孔体作製時の溶液濃度により制御が可能であった。熱機械測定を行ったところ、ポリヒドロキシアルカン酸と比較して得られた複合材料は低熱膨張率であることがわかった。また、本複合材料では初期弾性率や最大応力だけではなく破断ひずみも大きくなり、セルロース多孔体を導入することで力学強度だけではなく靭性も向上した。熱誘起相分離法による高分子多孔体の作製法を他のバイオポリマーにも拡張し、ジメチルスルホキシドを溶媒として用いてポリヒドロキシアルカン酸多孔体を作製した。本多孔体は水中から油成分を選択的に吸収し、油水分離材として有望であることが示された。

高分子溶液の相分離により作製したセルロース多孔体をバイオマスポリマーの補強材として利用することで、オールバイオマス複合材料を開発した。チオシアン酸カルシウム飽和水溶液に対するセルロースの溶解度の温度依存性を利用して、三次元網目構造を有するセルロース多孔体を作製した。その後、セルロース多孔体の空孔にポリヒドロキシアルカン酸を含侵させ複合材料を得た。ポリヒドロキシアルカン酸単独物と比較して、複合材料では初期弾性率や最大応力だけではなく破断ひずみも大きくなり、強靭、かつ高強度の材料となった。また、ポリヒドロキシアルカン酸にセルロース多孔体を導入することで、熱膨張も抑制されることがわかった。当初の計画通り、セルロース多孔体を利用してヒドロキシアルカン酸との複合材料を開発した。また、セルロース以外のバイオベースポリマーの多孔体の開発にも着手しており、概ね順調に進展している。高分子多孔体を利用してバイオベース複合材料を作製し、得られた複合材料の性能や機能を調べる。具体的には示差走査熱量測定や粘弾性測定により複合材料の熱物性を測定する。引張・圧縮試験により、力学物性を調べる。また、新たに見出した形状記憶性については熱機械測定により機能評価を行い、多孔体の微細構造と機能との相関を調べる予定である。高分子材料高分子多孔体を補強材として利用したバイオベース複合材料を開発し、得られた複合材料の性能や機能を調べる。具体的には力学物性に関しては粘弾性測定、圧縮試験、多孔体のナノ構造の確認に関してはSEM観察、表面積測定(BET測定)を行う。また、TMAを用いて熱膨張率を測定し、寸法安定性の確認を行う。複合材料の高性能化、特に靱性の向上には多孔体の強度や微細構造だけではなく、多孔体とマトリックス樹脂界面における良好な接着が重要と考えられる。そこで多孔体表面の化学修飾を行う。未修飾多孔体を用いて合成した複合材料と物性を比較することで靱性向上の要因を特定する。更に多孔体の微細構造と複合材料の物性の相関を詳細に調べ、材料設計にフィードバックすることで複合材料の高性能・高機能化を図る。新たなバイオベースポリマーを用いて相分離法による多孔体作製技術の確立、及び複合材料の開発も引き続き行う予定である。本研究でバイオベース複合材料を開発したが、作製した複合材料の中で形状記憶性を発現するものがあることが新たにわかった。そのため、当初計画にはなかった再現性の確認や評価方法の確立等が必要になった。そこで検討の順序を変更したため。研究を進めていく上で、必要に応じて既存の装置や企業に提供して頂いた試薬を使用したため当初の見込み額と執行額は異なった。しかし、研究は予定通り進展しており、今後も当初予定通りの計画を進めていく。当初予定とは変更したものの研究自体は順調に進行している。今後は得られた複合材料の性能・機能の評価を行い、学会参加・論文投稿の準備を行う予定である。次年度は初年度購入予定だった恒温槽、油回転真空ポンプを購入する。
ディ-ゼル車排気ガスの清浄化に関する研究

設計試作した燃料噴射装置のシステム全体を図1に示す。これは試作機で、エンジンには塔載せず単体で性能評価を行うことを目的としている。燃料タンク内の軽油が高圧のプランジャポンプにより加圧され、マニホ-ルドに送られる。マニホ-ルドにはアキュムレ-タ、圧力計、リリ-フバルブ等が接続されており、加圧された燃料はアキュムレ-タにより静圧として蓄圧される。蓄圧された燃料は噴射ノズルに送られ、ステッピングモ-タによって駆動されるバルプの開閉により噴射される。このときバルブは全開から全閉まで任意に開閉できるので噴射率の制御が可能である。また、噴射圧力の制御はマニホ-ルド内の圧力をバネの圧縮力とつり合わせることによって、プランジャポンプの吐出量をフィ-ドバック制御するコントロ-ルラックを動かすという方法を用いた。この研究で最も重要な部分である噴射ノズルの組立図を図2、3に示す。本年度は費用の関係で図3のノズルのみを制作試験した。本年度はこの研究の初年度であり、零からのスタ-トであったため、専門的な知識や費用の不足が原因で報告できる成果を得ることができなかった。本年度の反省にあたって来年度以降行うべき課題を具体的に述べると1.加工精度をどの程度にすれば燃料のシ-ルが可能であるかを調査し、それをもとに圧力制御部のシリンダ.ピストンの設計変更をする、2.ノズル部のコントロ-ルバルブの材質、表面粗さの影響を調査し、材質ならびに加工方法を検討する、3.ステッピングモ-タの駆動回路の制作および制御ソフトウェアの開発、などである。
In vivo パッチクランプ法を用いた脊髄掻痒シナプス伝達機構の解析

脊髄後角における痒みの情報伝達機構の詳細は未だ不明である。そのため、in vivoパッチクランプ法を用いて皮膚への痒み刺激により誘起される興奮性のシナプス応答を詳細に解析した。その結果、皮膚へのセロトニン投与によって、末梢で発生した活動電位が脊髄の表層の細胞にシナプス入力し振幅の大きなEPSCの発生頻度を著明に増加させることが明らかとなった。痒みは痛み以上に耐え難い感覚であるにもかかわらず、脊髄における痒み情報伝達の詳細は不明である。そこで、脊髄後角からin vivoパッチクランプ法を行い、皮膚への痒み刺激により誘起されるシナプス応答の詳細な解析を行った。昨年度までの実験から、セロトニンの皮膚への投与によって痒み行動が誘発され、一部の膠様質細胞でEPSCの頻度を増加させることが明らかとなった。今年度は、セロトニン応答細胞と非応答細胞の特徴を調べるために細胞の位置、発火パターンなどの電気生理学的特性の解析などを行った。まず、セロトニン応答細胞と非応答細胞の脊髄表面からの距離を測定したところセロトニン応答細胞は有意に浅い層に局在していた。更に神経興奮のマーカーであるc-fosを用いた実験からセロトニン塗布により脊髄浅層にc-fos陽性細胞が局在しており、電気生理学的結果と一致していた。次いで、セロトニン応答細胞と非応答細胞の電気生理学的特性を解析した。膠様質細胞では、delayed、tonic、phasic、initialの4つの発火パターンが記録できた。セロトニン応答細胞ではdelayed firing、tonic firingの割合が多い傾向にあった。一方、静止膜電位などでは有意な差は認められなかった。以上のことから、皮膚へのセロトニン投与によって末梢で発生した活動電位が一部の脊髄浅層の膠様質細胞にシナプス入力しEPSCの頻度を著明に増加させることが明らかとなった。更にセロトニン応答細胞はdelayed firing、sustained repetitive firingを示す傾向が見られた。これら脊髄におけるシナプス応答の詳細な報告は現在までになく、今後痒みのシナプス伝達機構の解明に非常に重要な結果であると思われる。これらの研究結果は、北米神経科学会をはじめ国内外の学会で発表を行った。時に痒みは痛み以上に耐え難い感覚であるにもかかわらず、痛みに比べ脊髄における痒み情報の伝達の詳細は不明なことが多い。そこで、感覚情報の入り口である脊髄後角からのin vivoパッチクランプ法を用い、皮膚への痒み刺激により誘起されるシナプス応答を詳細な解析を行った。まず、起掻物質であるセロトニンを皮膚へ塗布しその効果を行動薬理学的に検討した。その結果、セロトニン塗布により長時間続く痒み行動が見られたが、痛み行動はほとんど見られなかった。次いで、パッチクランプ法を用いて-70mVの電位固定下に脊髄表層から記録すると、自発性の興奮性シナプス後電流(EPSC)が誘起された。皮膚へ生理的刺激を行い受容野を特定し、セロトニンを塗布すると約30%の膠様質細胞において振幅の大きな自発性EPSCの発生頻度が著明に増大した。更に、この応答は数十分にわたって持続した。この結果は行動薬理的実験で得られたものと一致した。セロトニンに応答した細胞で、電位依存性Naチャネルの阻害薬であるテトロドトキシンを脊髄表面に灌流投与するとセロトニンにより誘起された振幅の大きな自発性EPSCの増加は完全に抑制された。続いてグルタミン酸AMPA受容体の拮抗薬であるCNQXを同様に投与すると自発性EPSCは完全に抑制された。以上のことから、皮膚へのセロトニン投与によって痒み行動が誘発されること、末梢で発生した活動電位が膠様質細胞にシナプス入力し振幅の大きなEPSCの頻度を著明に増加させることが示唆された。尚これらの研究結果は、2011年に開催された北米神経科学会、日本神経科学会、日本生理学会など国内外の学会で発表を行った。これまでの研究で、起掻物質であるセロトニンの皮膚投与によって皮内注射同様に痒み行動が誘発されることを示した。更に、in vivoパッチクランプ法を用いた実験ではセロトニンの皮膚投与によって一部の脊髄後角細胞で興奮性のシナプス応答が著明に増大することを示し、この増強効果が行動薬理学的実験で得られた結果同様に数十分持続することを見出した。次いで、記録した細胞の場所を調べると、セロトニンに応答した細胞は応答しなかった細胞に比べ有意に浅い層に分布していることが分かった。以上の結果から、皮膚へのセロトニン投与によって痒み行動が誘発されること、末梢で発生した活動電位が脊髄の表層の細胞にシナプス入力し振幅の大きなEPSCの頻度を著明に増加させることを示した。これらの結果は、北米神経科学会、日本神経科学会、日本生理学会などで報告した。

現在は、脊髄表面に各種TRP受容体の作動薬をテトロドトキシン存在下に投与し、微小興奮性シナプス応答の発生頻度と振幅の変化を記録・解析し、発生頻度の増大を指標に、セロトニンに応答した細胞に入力する末梢神経の種類を同定する研究を行っている。以上のことから、おおむね研究計画通りに研究が出来ていることから順調に進展していると考えられる。現在行っている、セロトニンに応答した細胞に入力する末梢神経の種類を同定する研究を進め脊髄における痒みの伝達機構の詳細を調べていく。更に、セロトニンに応答した細胞と応答しなかった細胞の特徴を調べるために細胞の位置、発火パターンなどの電気生理学的特性の解析などを行う予定である。次いで、応答した細胞と応答しなかった細胞がどのような生理的刺激に応答したかも併せて解析し痒みと痛みの情報伝達機構の違いなどを調べていく。最後に、期間内に可能であれば痒み刺激に応答するニューロンの形態的特徴を調べる。記録電極にneurobiotinを添加し実験を行い、痒みニューロンを染色し、その形態から膠様質細胞のislet, vertical, small islet, radialなどどのタイプのニューロンであるか、その軸索の投射部位を明らかにする。行動薬理学的解析・電気生理学的解析・組織学的解析を行い、脊髄掻痒シナプス伝達を担う基盤神経回路の同定と情報処理機構の全容を明らかにすることを目的とする。消耗品は、細胞外液、細胞内液といった溶液や痒み誘発物質などを常に使用することから試薬品を購入する経費が必要である。また本研究では動物を使用し行動薬理学的実験や電気生理学的実験を行う事からその購入経費も必要である。シナプス応答の記録に必須なパッチ電極などを消耗品として購入する予定である。電気生理学的実験から得られたデータを解析するために必要な装置とソフトウエアを購入予定である。また、本研究で得られた結果を国内外の学会で積極的に発表し、最終的には科学誌に投稿することで社会に発信していく計画である。
音響資源調査のための漁船向け"3 in 1" 広帯域送受波器設計手法の開発

北海道では漁業が盛んなため,魚群探知機を使用する北海道での漁業種について検討した。北海道では,刺網,延縄,巻網,沖底などで魚群探知機が使われており,漁業種と場所,体長魚種と魚の分布深度をまとめた。この中から,比較的規模の大きく漁船数も多い,太平洋のイワシ類,サバ類などを対象とした旋網漁業をターゲットとし,探知距離を250 mとした。体長や魚種推定に重要な、一尾当たりの音響反射強度をい示すターゲットストレングス(以下、TSと略)について、体長15cmに相当するTSが-42dBの魚を距離250mで探知可能とすることを設計条件とした。また、送受波器の指向性による音響反射の変動が少なく、音響ビームの広い(探知範囲が広い)低周波でエコー積分を行い,ビームの鋭い70 kHzで単体エコー検出と1尾あたりの音響反射強度の計算を行うことを想定し,送受波器の振動子数を検討した。1年目は,対象漁業種に応じた送受波器の仕様作成であり,順調に進展している。素子数決定後に,送受波器の性能を決定する最適な音響振動子の配列を計算で求め,既存の送受波器に組み込み,性能評価を実施する。北海道での打ち合わせを想定していたが,別件で会う機会ができたため,旅費の使用がなくなった。次年度の素子購入に充てる予定である。
非Newton液滴高速衝突現象の詳細観測による噴霧塗装における理想的粒子径の考究

船体塗装の効率向上のため,噴霧液滴の粒子径,速度,物性値などの各条件と塗着後に形成される塗膜の表面粗度との関係を定量的に調査した.液滴を一滴単位で射出可能なディスペンサを用い噴霧塗装のモデル実験を実施し,液滴のサイズや速度や非Newton性が塗膜形状に及ぼす影響を調べた.また,実際の塗料を用いて塗膜を形成し,その粗度を調べた.これらの結果をまとめ,液滴の条件から塗膜の表面粗度を求める塗装品質シミュレータプログラムを試作した.平成26年度には,「模擬塗料の作成」,「実験装置の構築」および「固体壁面への液滴衝突実験」を実施した.「模擬塗料の作成」では,液滴衝突実験用の試験液体を検討した.実際の塗料はシンナーを含む(→有機溶剤取扱いに注意が要る),時間経過により硬化する(→何度も繰り返しての実験に不利である),あるいは不透明色である(→可視化実験に適さない)等の問題点があるため,実験に使用しやすい液体を検討した.結果,文献調査等からキサンタンガム水溶液が試験液体に適していることを見出した.特に,質量パーセント濃度1.0%程度のキサンタンガム水溶液が,実際の船底防汚塗料と同程度の粘度およびShear-thinning特性(液体にせん断力がかかると粘度が低下する性質)をもつことを特定した.キサンタンガムとしては,三晶(株)製の「Kelzan ST」を用いた.「実験装置の構築」では,液滴衝突実験用の装置系を構築した.Kelzan ST水溶液を武蔵エンジニアリング(株)製のディスペンサ「Aero Jet」から液滴として噴射する装置である.「固体壁面への液滴衝突実験」では,構築した実験装置系を用いて固体壁面上への液滴衝突実験に着手した.液滴のサイズや速度を種々に変化させて,固体壁面への衝突の様子を高速度撮影等により観測する.上記の内容に加えて,液体微粒化に関する国際会議でのポスター発表および流体工学に関する国内学会での口頭発表を行い,研究成果の公表ならびに情報収集を実施して研究の高度化に努めた.平成27年度には,「固体壁面への液滴衝突実験」,「塗膜面形成のための装置改装」および「塗装面の粗度評価に向けた準備作業」を実施した.「固体壁面への液滴衝突実験」では,平成27年度に引き続き,種々の濃度のキサンタンガム水溶液を用いた液滴の固体壁面への衝突実験を実施した.種々の大きさの液滴を,速度を変化させて固体面に衝突させた.衝突後の液滴の形状変化を,高速度カメラを用いて撮影し評価した.評価項目は,衝突後の液滴の拡がりDや液滴の中央部の高さH等である.衝突前の液滴直径をD0とすると,D/D0の値が大きいほど液滴は広い範囲に拡がったことになる.また,H/Dの値が小さいほど,液滴衝突後に形成される液膜は平滑である.これらの指標を用いて,種々のD0および速度の液滴の形状変化を解析した.噴霧塗装技術の観点から考えると,D/D0が大きいほど,また,H/Dが小さいほど平滑(凹凸が少ない)で良好な塗膜が形成される.実験から,質量濃度2.0 wt%のキサンタンガム水溶液の液滴が,1.0 wt%の水溶液よりも平滑な塗膜が得られやすいことが判った.キサンタンガム水溶液のもつshear-thinningや弾性などの性質が,液滴衝突時の挙動に強く影響していることを示唆する結果を得た.「塗膜面形成のための装置改装」では,平成26年度に導入したディスペンサをロボットアームに取り付け,2次元(XY)走査により液滴を所定の面積内にくまなく衝突させ,塗膜面を形成する装置を構築した.「塗装面の粗度評価に向けた準備作業」では,表面粗度を定量的に計測できる表面粗さ計を導入し,塗膜面やショットブラスト面の粗度を評価するための準備作業を実施した.当初は平成27年度内に実施予定であった項目「塗装面への液滴衝突現象の観測」は,観測の準備作業のみの実施であり,やや遅れている.それ以外の研究項目では特に遅滞はなく当初の予定通りに進行している.平成28年度には,「液滴衝突挙動の考察」,「液滴衝突により形成される表面粗度の計測」ならびに「塗装品質シミュレータの開発」を実施した.「液滴衝突挙動の考察」では,平成27年度に引き続き塗料に特有のShear-thinning性(せん断力がかかると粘度が低下する性質)をもつ液体としてキサンタンガム水溶液を用い,その固体壁面への衝突挙動について考察を進め,表面張力との関係が重要であることを示した.液滴が固体壁に衝突して拡がり液膜を形成していく過程ではせん断力が強くはたらくため液滴の粘度が低下し液膜がよく拡がるが,ある程度拡がった後では表面張力の作用により液膜が後退していく(薄く拡がった液膜が,液膜の中心位置方向に収縮していき液膜の中心高さが高くなっていく).せん断力が働いていない状態の粘度が高いほど(粘度と表面張力の比を表す無次元数Ohnesorge数が大きいほど),この後退挙動を阻害する作用が強く液膜が平滑になる傾向があると考える.

「液滴衝突により形成される表面粗度の計測」では,実際の塗料を用いて固体壁面への液滴衝突実験を実施し,種々の液滴条件において形成される塗膜表面粗度を計測した.表面粗度は接触式の表面粗度計を用いて測った.粗度評価パラメータとしては最大高さRz等を用いた.また,光学顕微鏡を用いて形成された塗膜の画像を記録した.「塗装品質シミュレータの開発」では,まず塗装品質シミュレータの開発に向けて実塗装機を用いた噴霧実験を実施した.実際のエアレス塗装機を使用してキサンタンガム水溶液を噴霧し高速度カメラで撮影した.粒子画像流速測定法を用いて噴霧速度を計測し,塗装機ノズルの種類,試験液体の粘度あるいは塗装機圧力の変化が速度に及ぼす影響を調べた.これらの情報と液滴衝突挙動および衝突後に形成される表面粗度の計測結果をまとめ,塗装品質シミュレータプログラムを試作した.船体塗装の効率向上のため,噴霧液滴の粒子径,速度,物性値などの各条件と塗着後に形成される塗膜の表面粗度との関係を定量的に調査した.液滴を一滴単位で射出可能なディスペンサを用い噴霧塗装のモデル実験を実施し,液滴のサイズや速度や非Newton性が塗膜形状に及ぼす影響を調べた.また,実際の塗料を用いて塗膜を形成し,その粗度を調べた.これらの結果をまとめ,液滴の条件から塗膜の表面粗度を求める塗装品質シミュレータプログラムを試作した.特に遅滞はなく,おおむね当初の予定通りに進行している.研究のまとめに向けて,遅れを取り戻せるよう研究遂行を加速させる.また,学会発表等による成果の公表を行い,他研究者等との議論を通じて研究内容の充実を図る.28年度が最終年度であるため、記入しない。流体工学出来るだけ早い段階に学会発表等による成果の公表を行い,他研究者等との議論を通じて研究を充実させていく.表面粗度計のメーカーキャンペーンやその他の競争入札等により当初予定額を下回った価格での物品購入ができたため.28年度が最終年度であるため、記入しない。当初は試験液体として実際の船舶塗料から固化成分のみを除いた液剤の使用を予定していたが,より円滑な実験遂行のため,キサンタンガム水溶液を使用することとした.それに伴い,船舶塗料等の購入の必要がなくなり試験液体作成用の費用が節約できたため.また,入札等により当初予定額を下回った価格での物品購入ができたため.研究当初は,液滴を衝突させる固体壁面については平滑な面のみを想定していたが,実際の塗装現場では,塗料の密着性を向上させるためにショットブラスト処理等により塗装対象鋼材に表面粗さを与えている.この状況を模擬するため,次年度に表面粗さを変えた壁面衝突実験を行う.生じた次年度使用額は,主としてこの実験のための費用として使用したい.28年度が最終年度であるため、記入しない。液滴を衝突させる固体壁面については平滑な面のみを想定していたが,次年度以降はこれに加えて表面粗さを何段階かに変えての壁面衝突実験を実施したいと考えている.実際の塗装現場では,塗料の密着性を向上させるためにショットブラスト処理等により塗装対象鋼材に表面粗さを与えている.この状況を模擬するため,表面粗さを変えた壁面衝突実験を行いたい.生じた次年度使用額は,主としてこの実験のための費用として使用したい.28年度が最終年度であるため、記入しない。