hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
反復流加培養による異種DNA遺伝子産物の高効率生産

異種遺伝子組換え微生物を培養して有用物質を効率的に生産するには、遺伝子のクローニングも重要であるが、効率的な培養法の確立も重要である。このためには、遺伝子コピー数の制御,転写効率の制御,プラスミドの安定性および栄養源濃度の制御について研究し、反復流加培養に適用することが重要となる。そこで、まず組換え菌のプラスミド安定性について研究した。酵母エキスやポリペプトンなどを含む天然培地を用いるとプラスミドを比較的安定なこと、合成培地を用いた連続培養では突然変異によってプラスミドが安定した株が得られることを明らかにした。工業的に重要なトリプトファンプロモーターの下流にβ-がラクトシダーゼ遺伝子を連結し、転写効率の制御について研究した。トリプトファンによる転写効率の制御は強力ではあるが、培養条件によっては多少甘くなり、反復流加培養を行なうためには炭素源を切り換えるが、濾過を行なうことが大変効果的なことを見い出した。これらの方法によって、組換え菌を高密度に培養すると共に、全タンパク質の10%に相当する遺伝子産物が生産できた。また、温度感受性プラスミドを用いてプラスミドのコピー数の制御についても研究した。温度感受性プラスミドを形質転換した大腸菌を30°Cで培養するとプラスミドコピー数は増加し、反復流加培養には適していなかった。25°Cではコピー数は低く保たれ、その結果としてプラスミドは安定で大腸菌の増殖速度も高いこと、37°C培養温度をあげることにより効率のよい遺伝子産物の生産が可能なことを明らかにした。また、この過程を表現する数学モデルを作り、培養のスケールアップも容易であることを示した。さらに栄養源の制御に新たに開発したグルコースセンサーと濁度センサーが有用なことを示した。
感性情報処理法によるやわらかいマルチメディアシステムの研究

感性情報処理法によるやわらかいマルチメディアデータベースの一般的基礎概念とモデルおよびこれらのシステム技術の詳細化と、インターネットを利用した繊維デサインデータベースの構築、さらにその機能および性能評価を中心に研究を行った。まず、感性情報処理によるやわらかいデータベースに関する基礎研究においては、代表的感性語と、色彩、パターンの関連性を実際のアンケートの実施により分析して、感性語による問い合わせに対応できる検索法を確立した。また、各個人の感性の相違を考慮するために統計的手法による平均的人物より個有値ペクトルによる感性のずれ学習するユーザモデル法を新たに実現した。次に、知識ベースと知識エージェントの導入によって、クライエント・エージェント・サーバモデルによる知的な分散型マルチメディアベースをオブジェクト指向の概念により体系化し、かつ分散管理できるシステムを確立した。さらに、利用者ステーションのマルチプラットフォーム化とデータベースの大規模分散化に対応させるため、インターネットを利用した繊維デサイン画像データベースを、埼玉繊維工業試験場の協力により構築した。利用者は多種多様なパソコンやワークステーションよりwww環境を利用して、クライエントプログラムをダウンロードして起動できるような知的ユーザインタフェースを開発した。また、インターネット上に分散する複数のデータベースサーバに効率よく発行するため、Multicast Remote Procedure Call (MRPC)を新たに導入し、その検索結果を統合、管理するオジェクトマネージャを知識エージェント内に実現した。これにより、利用者はアイコンとマウス操作による多様な感性検索法により、インターネット上に大規模分散するマルチメディアデータベースから、利用者の感性に相当するデザイン画像を取り出すことが可能となった。そして、本研究で開発したシステムを実際に服飾デザイナを志す美術大生に利用してもらい、その満足度および性能評価を分析した結果、通常のキーワード検索よりもより高い満足度と、リアルタイムにブラウジング画像や詳細画像の転送が可能となり、本システムの有効性を確認することができた。平成8年度は、感性情報処理法によるわらかいデータベースの一般的基礎概念とモデル化およびこれらのシステム技術の詳細化と実装、さらに、その評価を中心に研究を行った。まず、感性情報処理によるやわらかいデータベースに関する基礎研究においては、感性語(あたたかい、エキゾチックな、etc.)とその度合い、色合い、柄、パターンの関連性を実際に美術大学生に対するアンケートの実施により分析し、感性語による問い合わせに対応できる検索方法論を確立した。また、各個人の感性の違いを考慮するために固有値と固有ベクトルにより構成されるユーザモデルを新たに提案し、統計的手法による平均的人物よりの感性のズレを学習するためのモデリング法を実現した。次に、知識ベースとエージェントの導入によって、クライエント-エージェントーサーバモデルによる知的な分散型マルチメディアデータベースをオブジェクト指向の概念より体系化し、かつ分散管理できるシステムを確立した。これらの概念をもとに、柔らかさを持つデザイン画像データベースシステムの実現性を図るため、ワークステーション上にプロトタイプを構築した。埼玉繊維工業試験場より、約1600件のデザイン画像を入手し、マルチメディアデータベースを構築した。そして、筆者らが、すでに開発したダイナミックハイパーメディアシステムを用いて実際のデザイナでも簡単に利用できる知的ヒューマンインターフェイスを実現した。そして、本研究で提案した感性情報処理法に基づくマルチメディアデータベースシステムを実際に服飾デザイナを志す美術大学生に使用してもらい、その満足度を分析した結果、通常のキーワード検索に比べて、高い満足度が得られ、本システムの有効性を確認することができた。平成9年度は、前年度確立した感性情報処理法に基づくやわらかいデータベースのモデルおよびシステム技術の有効性を評価するために、インターネットを利用した繊維画像データベースシステムを具体的に構築した。まず大規模分散化するデータベースシステムから、利用者がWWW環境を利用して感性検索を可能とするため、クライエント・エン-ジェント・サーバシステムを導入し、利用者がブラウザを通して、クライエントエージェントプログラムをダウンロードして起動できるようにJAVAによりユーザインターフェイスを構築した。これによりマルチプラットフォーム上でデータベースサービスの利用を可能とした。

次に感性検索、直接色検索、そして従来のキーワード検索とこれらの組み合わせ検索を可能とするため、知識エージェントにおいて、色彩、パターン、テクスチャと感性語との対応関係を知識ベースとして登録しておき、ユーザクエリからエージェントクエリに自動変換できるリンクマネージャを実現した。また、エージェントクエリをネットワーク上に分散する複数のデータベースサーバに効率よく発行するため、Multicast Remote Procedure Call(MRPC)を新たに導入し、その検索結果を統合、管理するオブジェクトマネージャを実現した。これにより、利用者はアイコンとマウス操作による多様な感性検索法により、インターネット上に大規模分散するマルチメディアデータベースから、利用者の感性に相当するデザイン画像を取り出すことが可能となった。そして、本研究で開発したシステムを実際に服飾デザイナを志す美術大生に利用してもらい、その満足度および性能評価を分析した結果、通常のキーワード検索よりもより高い満足度と、リアルタイムにブラウジング画像や詳細画像の転送が可能となり、本システムの有効性を確認することができた。
小学校「理科」支援のための、地域ネットワークを活用した総合的な支援体制の構築

本研究では,我々は理科が苦手とされる小学校の理科教員を対象に,地域のネットワークを活用した次のような理科教育への支援体制の構築を目指した。「人的物的な支援」,「教員の自主的な研修制度の構築」「学校周辺の教育資源を活用した教材の開発」東日本大震災発生後に研究を開始したため,内容の多くを放射線教育が占めることになった。我々は協力者に対して,学校周辺に所在する公的機関,企業,社会教育施設等の活用を提案したところ、理科が苦手な教員たちは理科と地域の教育資源との関連に興味を持つようになり,理科の授業だけでなく他の授業でも同様の手法をとるようになった。H24年度は,小学校の教員が抱える理科の授業の問題に関する調査とその分析結果により明確化した課題について協力者等との具体的な授業の構成,教材の作成,授業の実施等を通じて本研究課題の解決に取り組んだ.そのため前年度から引き続きヒヤリング調査と福島県の全小学校に対してアンケート調査の結果を分析した.そこでは本研究の申請時に提起した課題以上に東日本大震災による自然災害の影響と原子力発電所事故による様々な被害が理科の授業だけでなく学校生活の基盤そのものを揺るがしている現状を見て取ることができた.そこで附属小学校・中学校と近隣の小学校・中学校等5校の教員から協力を得て,具体的な課題の提示,とりわけ放射線教育の実践に向けて研究者と分担研究者が調査と支援にあたることができた.ここで中学校を協力者に加えたのは附属学校での連携や所在する地域内での小学校とのつながりを考慮したためである.また県内の社会教育施設(科学館(2),県立図書館(1)),公設試験研究機関(2),県立高校(2),企業(2)からも関連する様々な情報提供や教材に関する助言等をもらい,学校における理科の授業への支援を得ることが可能となった.その結果,今年度計画していた理科教材の貸し出しBOXの完成までには至らなかったが,放射線教育における「ウィルソンの霧箱実験の様々なノウハウの共有」「小学校の学級活動における放射線教育のあり方と授業のポイントについて」などの情報を収集可能となり計画以上の成果を得ることができた.また本県への県外からの支援活動として京都教育大学教員から,放射能汚染対策の代替教材として「地学分野:地層標本」を提供いただくなど,本研究の広がりも見られた.H25年度は,前年度までの調査・研究の成果に基づき,小学校における理科教材・教育プログラムの開発と研究授業等の実践を行った。前年度までの課題である福島県における原発事故後の放射線教育が大きな部分を占めてはいるが,小学校の理科の3年生から6年生における実験・観察教材活用方法と現場教員への提供,指導助言の方法など協力校などにおいて総合的に本研究を進めることができた。実験教材等の情報収集については,継続して全国のいくつかの地域からの情報収集を実施したが,特に横浜市某区の小教研理科部会における研修会にも参加し,福島県とは異なる教科書の下での教材開発や物品等の入手,授業での活用方法等について情報を収集した。小学校教員への研究成果の提供については,近隣の小学校の協力を得て,分担研究者がゲストティーチャートして授業への参加協力を実施し,また授業の準備段階での事前打ち合わせ等において様々なレクチャーを行った他,校内研修にも参加した。また協力教員の授業実践については,H25年度にミニ研究授業を行った教員が,指導助言者として今年度新たな学年担当者にアドバイスを行い,教材の活用方法などを伝授するなど,我々研究者が校内研修の媒介者として機能した。よって本研究者による小学校理科の実態調査・特徴的な教材・教育プログラムの調査を経て実践のための協力校の開発,大学教員の協力体制を築くとともに,複数年にわたって同じ授業を実践し,「理科が苦手な教員」に対する支援体制(授業の実践者から指導助言者へ,といった役割の循環)の構築に至る過程を根気強くサポートすることで教師自身が理科授業への自信を深められる流れを一部構築できた。本研究では、いわゆる「若者の理科離れ」問題の原因とされている理科が苦手な小学校教諭や教員養成時の問題についての調査を通じて学校における業務上の問題やライフスタイルにおける諸問題の抽出ならびに、それらの課題解決のための支援策・対応方法についての実践的研究を行うことを目的とした。しかし平成23年度においては東日本大震災の影響、とりわけ原子力発電所事故後の放射能汚染問題により理科の授業どころかそもそも学校生活全体において屋外活動の自粛・制限、理科においても観察・実験・栽培等の教材使用の見送りなどが顕著となり、年度の前半においては学校現場での本研究に係る調査そのもののが実施できなかった。そうした状況下で現場の教師は教科書の内容をこなすのが精一杯ではあったものの一部の熱心な教員の創意・工夫により、代替教材の使用例が少しずつではあるが見られた。その結果理科が苦手な教員との「理科の授業」の展開に大きな開きが見られたことにより本研究の意義を改めて見直すことができ、研究を推進することが可能となった。

具体的には、(1)学校現場において本研究に対する理解を得て、協力小学校と教員を県内の複数地域に得ることができた。実際に学校現場で放射能問題に苦慮しつつも、理科の授業に対する取り組みの実践や、具体的支援の声を得ることができた(2)当初は理科授業で使用する機器・器具類、材料等をそろえたBOXを協力教員に貸与する予定であったが、加えて放射能汚染により実施を見送った個所の代替教材を選定し、授業やその他での利用を依頼した。その結果、教材に対する教師の個人的な興味関心から(ア)授業で使ってみたい、(イ)教室において児童に触れさせたい、(ウ)職員室内で他の教員との理科の授業に関する話題提供として役立った、(エ)毎日持ち歩きたい理科の授業に関して直接的・間接的に有形無形の効果が見られたことを確認できた。H24年度は,小学校と中学校ならびに協力機関等からの支援による「放射線理解」に関するプログラムの作成とそれをめぐる学校現場の対応についての実践的調査研究に傾倒した感がある.しかしそれこそ現在の福島県の学校教育・理科教育の実態を表すものであり,むしろ放射線理解教育に関する研究を通じて学校支援のための地域の教育資源ともいうべき関連施設の開拓とネットワークの構築の方向性が見えてきた点は大きな進歩であるといえる.福島県は東日本大震災による地震・津波による直接被害に加え、東京電力福島第一原子力発電所の事故で県内全域の小学校も少なからず様々な影響を受けている。例えば、事故直後は放射能汚染問題により学校現場では屋外活動が自粛され、理科の授業においても屋外での観察や栽培などがほとんどできないばかりか、屋外に生息している動植物の観察・実験も見送られるという最悪の状況に至った。国や各自治体による除染活動だけでなく学校独自でも学校並びに周辺地域の除染活動により現在では空間線量値の低下の傾向がみられるものの、児童やその保護者、教員、地域住民の不安や不信は根強く、いまだに理科の授業での屋外体験活動や、観察・実験が見送られるケースが続き、新学習指導要領の下、理科の字数が増加したにも関わらず、観察・実験・栽培等の活動が見送られるケースが続いている。こうした事情により、協力校・協力教員においても当初計画通りの協力が得ることが困難を極めたため。H25年度は過去2年間の調査内容をひとまず整理し,放射線教育の取り組みを発展させ,その他自然災害への理科の授業での対応や教材作成等について発展させていく.震災からすでに2年が経過したが,福島県では放射能汚染が深刻な問題として継続している.学校現場でも表面的にはようやく通常の学校生活を取り戻しつつあるかのようにも思えるが,児童・保護者による県内産の農産物を使用した給食の拒否問題,屋外活動自粛の要望,夏季におけるウィンドブレーカー着用など誤解や過剰ともいえる放射線対策を求めるケースが少なくない.同様に理科や学活での放射線の授業に否定的見解を示したり無視する児童や生徒も見られ,学校で対応に苦慮している.したがって放射線理解のための取り組みが福島県内の協力校においては本研究の中心にならざるをえず,それと同時に理科授業の諸課題の解決にも取り組んでいきたい.
凝集剤とタンパク質を併用した汚濁水の連続式空気分散型・泡沫分離処理

現在の都市下水システムにおいて,最初沈殿池から越流してきた懸濁性有機物および溶解性有機物の処理は,すべて生物処理に依存しており,その負荷量は大きく,変動幅も広いとされる。処理水の水質を安定に維持管理するためには,生物処理プロセスへの負荷量を減らすとともに,負荷変動を極力少なくすることが望ましい。最初沈殿池越流水に含まれる浮遊懸濁物を除去することができれば,生物処理への負荷を削減でき,溶解性有機物は生物処理が容易であることから,処理水の水質管理が容易になり,処理時間の短縮化も期待できる。したがって,都市下水の懸濁物を短時間で除去できる処理プロセスが開発されれば,下水処理場の水処理システムに与えるメリットは,極めて大きい。本研究では,生物処理プロセスの前段において,懸濁物除去を目的とした泡沫分離プロセスを配置し,後続する生物処理プロセスには中空円筒状ろ材を充填した生物ろ過槽を導入した泡沫分離・ろ過システムプラントを構築し,都市下水の連続処理を実施した。得られた知見は以下の通りである。(1)泡沫分離プロセスにおける、最適運転条件は次の通りであった。適切な処理条件は、アルミニウム塩凝集剤(PAC),添加量20mg-Al/L;カゼイン添加量,10mg/L;泡沫分離平均滞留時間,6分;原水流量,10ml/分。泡沫分離プロセスは,最適運転条件下において,僅か10分間の処理時間で,安定して約85%の懸濁物除去率が得られた。(2)泡沫分離プロセスで除去できなかった残留懸濁物および溶解性有機物は,生物処理プロセス(水理学的滞留時間,2時間)を通過することによって良好に処理された。処理水の平均水質は以下の通りであった。濁度,5度;SS,6.5mg/L;BOD,15mg/L;大腸菌群数,2.4・10^3CFU/ml;全リン,0.7mg-P/L;界面活性剤,0.5mg/L。泡沫分離・ろ過システムは,従来の下水処理システムと比較して,約1/3倍の処理時間で下水道からの排水基準項目であるpH,BOD,SS,および大腸菌群数の全て項目において基準を満たすことが可能であった。本システムは,下水処理システムとして十分に利用可能であることが明らかとなった。広く採用されている下水処理法は生物処理法である。下水の水量と水質は変動し、安定な処理水を得ることは困難である。生物処理前に下水中の懸濁態BOD発現物質を短時間に安定して除去できれば、後続する生物処理は溶解性BOD発現物質を処理すればよいので、処理水の水質が安定し、しかも処理時間が短くなるはずである。懸濁物除去に、宮崎市木花下水処理場の最初沈殿池越流水を減水として、これまでに開発してきた凝集・泡沫分離法を適用した。すらわち凝集剤としてポリ塩化アルミニウム(PAC)を、タンパク質として乳酸カゼインを用いて回分式泡沫分離処理を行い、操作条件と注薬条件を決定した。

至適操作条件としての凝集所要時間は3分、カゼイン添加後攪拌時間は30秒、泡沫分離時間は5分であった。至適注薬条件としてのPACカゼインの添加はそれぞれ3mg/lと10mg/lであった。続いて、泡沫分離プロセスにろ過(生物処理兼固液分離)プロセスを後続させて、「連続空気分散型・泡沫分離ーろ過システム」を構築した。ろ過(生物処理兼固液分離)プロセスとは、ろ材として中空円筒形波状型のものを用い、これは固液分離の役割も果たす。最初に連続泡沫分離プロセスの至適処理条件を求めた。至適平均滞留時間(処理時間)は60分、PAC添加量は20mg/l、ガゼイン添加量は10mg/lが得られた。ろ過プロセスを後続させて、その滞留時間を2時間とした。全処理時間は2時間6分である。35日間の連続運転の結果は次ぎようであった。除去率(処理水濃度)はSSでは90.3%(6.5mg/l)、BODでは83.9%(15.9mg/l)、TPでは92.0%(0.68mg/l)、TNでは36.2%(22.3mg/l)、LASでは94.0%(0.5mg/l)、大腸菌群数では99.7%(2.4×10^3個/ml)。したがって、本システムは高級処理と同程度の処理が可能であることが明らかになった。現在の都市下水システムにおいて,最初沈殿池から越流してきた懸濁性有機物および溶解性有機物の処理は,すべて生物処理に依存しており,その負荷量は大きく,変動幅も広いとされる。処理水の水質を安定に維持管理するためには,生物処理プロセスへの負荷量を減らすとともに,負荷変動を極力少なくすることが望ましい。最初沈殿池越流水に含まれる浮遊懸濁物を除去することができれば,生物処理への負荷を削減でき,溶解性有機物は生物処理が容易であることから,処理水の水質管理が容易になり,処理時間の短縮化も期待できる。したがって,都市下水の懸濁物を短時間で除去できる処理プロセスが開発されれば,下水処理場の水処理システムに与えるメリットは,極めて大きい。本研究では,生物処理プロセスの前段において,懸濁物除去を目的とした泡沫分離プロセスを配置し,後続する生物処理プロセスには中空円筒状ろ材を充填した生物ろ過槽を導入した泡沫分離・ろ過システムプラントを構築し,都市下水の連続処理を実施した。得られた知見は以下の通りである。(1)泡沫分離プロセスにおける、最適運転条件は次の通りであった。適切な処理条件は、アルミニウム塩凝集剤(PAC),添加量20mg-Al/L;カゼイン添加量,10mg/L;泡沫分離平均滞留時間,6分;原水流量,10ml/分。泡沫分離プロセスは,最適運転条件下において,僅か10分間の処理時間で,安定して約85%の懸濁物除去率が得られた。(2)泡沫分離プロセスで除去できなかった残留懸濁物および溶解性有機物は,生物処理プロセス(水理学的滞留時間,2時間)を通過することによって良好に処理された。処理水の平均水質は以下の通りであった。濁度,5度;SS,6.5mg/L;BOD,15mg/L;大腸菌群数,2.4・10^3CFU/ml;全リン,0.7mg-P/L;界面活性剤,0.5mg/L。泡沫分離・ろ過システムは,従来の下水処理システムと比較して,約1/3倍の処理時間で下水道からの排水基準項目であるpH,BOD,SS,および大腸菌群数の全て項目において基準を満たすことが可能であった。本システムは,下水処理システムとして十分に利用可能であることが明らかとなった。
配向性パ-ティクルボ-ドの接着耐久性に関する研究

配向性パ-ティクルボ-ドの接着耐久性に関する研究優良原木の不足を背景として、最近北米で大形な木材切削片を1軸、あるいは2軸直交配向させたパ-ティクルボ-ドが生産され、合板に代って建築下地材として用いられている。この傾向はラワン原木の入取が困難になりつつある我国の木材工業でも無視できない。配向性ボ-ド(OSB)の機械的性質については多くの研究があるが、接着耐久性に関しては十分に解明されていない。この研究は3層直交OSBの接着性能を原料比重、小片形状の因子で考察した。1.OSBの接着耐久性におよぼす原料比重の影響原料比重の高いボ-ドは水分繰返し処理で比較的大きいスプリングバックを与え、曲げ強さ、はく離強さ残留率が劣った。常態はく離試験の破壊位置は常に心層に生じたが、処理サイクル数の増加とともに、特に高比重原料からのボ-ドで、表層と心層の境界層に移行した。2.構造用パ-ティクルボ-ドの接着耐久性ウェファ-ボ-ドはOSBより接着性能ではるかに劣ったか、両者は共に同一の安定した曲げ性能残留率を示した。ユリアレジン結合パ-ティクルボ-ドは水分繰返し処理3サイクル以降内部結合力をほとんど失ったが、曲げ性能残留率は10サイクルまで約20%が保持された。このことからボ-ドの曲げ性能には小片間の結合力の他に小片自体の強度、小片間の接触面積が大きく関与することが示された。3.配向性パ-ティクルボ-ドの強度性質におよぼす小片形状の影響同一の小片細長比(長さ/厚さ)を有する厚い大形片と薄い小形片から製造したOSBの水分繰返し条件下の挙動を比較すると、小形片は大型片に比べて、スプリングバックが小さく、曲げ性能、およびはく離強さ残留率で勝り、高い耐久性能を与えた。1市販ボード類の接着耐久性北米産のウェハァーボード(WB)、配向性ボード(OSB)、ベイマツ構造用合板(PW)、および国産パーティクルボード(PB)に水分繰返し(VPSD)処理を加えた際の厚さ膨張、曲げ性能、はく離強さ(内部結合力)の変化について考察し、以下の結果を得た。【○!1】小片相互のからみ合いの少ない大形小片を用いたWB、OSBは水分処理の初期から比較的大きな厚さ膨張を示した。【○!2】ボード間の曲げ性能を比較すると、厚さ膨張の大きいWB、OSBは合板に匹敵する高い曲げ性能残留率を与えた。また、合板、OSBでは表層の単板木理、あるいは表層の小片配向に平行な試片は垂直試片より高い強度残留率を示した。【○!3】ボード間の接着耐久性を内部結合力で比較すると、OSBは合板に次いで安定した高い強度残留率を与えた。2 OSBの接着耐久性におよぼす原料比重の影響現在北米で生産されているWB、OSBは原料に軽量広葉樹、主にアスペンが用いられる。これは中比重ボードで十分な小片間の密着が達成され、良好なボード材質が得られるためである。OSBの接着性能におよぼす原料比重の影響を検討するため、比重を異にする3種類のラワン単板から調製した切削片よりOSBを製造し、VPSD処理における挙動を考察した。得られた主な結果は次のとおりである。【○!

1】原料比重の高いボードはVPSD処理で比較的大きな厚さ膨張を示し、曲げ強さ、はく離強さ残留率が劣った。【○!2】3層直交OSBのはく離試験で生ずる破壊層は常態では全て心層に生じたが、VPSD処理のサイクル数の増加とともに、特に高比重原料からのボードで、破壊層は表層と心層の境界層に移行した。【○!3】原料比重の高いボードでは長期耐久性の向上のため小片間の接着性能を高める必要が認められた。配向性パ-ティクルボ-ドの強度性質におよぼす小片形状の影響パ-ティクルボ-ドの材質におよぼす小片形状の影響は古くから知られており、曲げ性能等のボ-ド平面に平行方向の強度性質は小片細長比(長さ/厚さ)の増加とともに増大する。厚く、長い木材小片ではレジン添加量が軽減できるが、工程中の小片の取扱いに問題がある。一方、薄い木材小片は同一の細長比を与える小片長さが減少するため、小片の調製、レジンの均一添加が大形小片より容易となる。この実験では同一の小片細長比(75)を有する2種類のベイマツ小片(1)厚さ0.4mm×長さ30mm〔S〕、(2)厚さ0.8mm×60mm〔L〕を用い、PFレジン添加率8%、ボ-ド比重0.75の3層直交の配向性ボ-ド(OSB)、比較材として単層ランダム成形ボ-ドを製造し、そのボ-ド材質について考察した。得られた結果は次のとおりである。(1)ボ-ド製造過程での小片細長比の減少はL小片がS小片より大きかった。このため、L小片に含まれる5メッシュ以下の小形片を一部除去して、両小片の細長比を調整した。(2)供試ボ-ドの常態曲げ性能はL小片、S小片間に有意差はみられなかったが、はく離強さはS小片がL小片より勝った。(3)減圧・加圧注水【double arrow】乾燥の水分繰返し(VPSD)処理で生ずる厚さ方向のスプリングバックはL小片がS小片より極めて大きく、またL小片からのランダム成形ボ-ドはOSBより大きいスプリングを与えた。(4)VPSD処理10サイクル後の曲げ性能、およびはく離強さ残留率はS小片がL小片より勝った。(5)常態はく離試験の破壊層位置は常に心層に生じたが、VPSD処理のサイクル数の増加とともに、特にL小片では、表層と心層の境界層破壊が増大した。以上の結果から、耐久性能が重視される用途では原料小片として、薄い小形小片が厚い大形小片より望ましいと判定された。
市民の政治意識向上のための学習機関の現状と課題

本研究は、昨今の市民参加の広がりの中で、市民の政治システムへの参加が形式的・動員的にならないようにするために、学校外における学習機関において、いかに市民の地域課題、政治課題に対する意識を高め得るかを検証する目的で行なわれた。社会教育研究においても、公民館や各自治体で開設された地域づくり・まちづくりに関する講座などには、大きな関心が払われてきたが、本研究においては、これまでほとんど着目されてこなかった「選挙啓発と社会教育」という視点に着目し、選挙啓発活動の歴史的変遷とその特質、及び、現状の分析を行なった。平成19年度に行なった研究活動は、主に以下の二点である。第一に、戦前から戦後にかけての選挙啓発活動の歴史的変遷過程を明らかにするために、選挙関連雑誌、社会教育関連雑誌、各政策文書を中心に、資料収集を積極的に行なった。資料の解読、分析は途上段階にあるが、戦後、本格的にはじまる選挙啓発活動には、戦前の選挙粛正運動の影響もみられ、社会教育施策、実践とも連動しながら展開してきたことが明らかになった。戦後の選挙啓発活動において、社会教育でも重視されてきた「話し合い活動」が教育方法として重要視されてきたことはそのことを端的に物語っている。この成果については、学会報告を行なったが、今後は、それをもとに、論文化する作業を進めていく予定である。第二に、選挙啓発活動の現状を把握するために、平成18年度終わりから平成19年度はじめにかけて、中部地区8県(愛知、静岡、三重、岐阜、長野、富山、石川、福祉)の全市町村の選挙管理委員会、明るい選挙推進協議会に対して、アンケート調査を実施した。アンケートの回収は終わり(回収率は約60%)、現在、データを集計し、その結果を分析している段階である。分析に際しては、第一の選挙啓発活動の歴史的変遷の分析を通じて明らかになってきた視点も考慮にいれている。平成20年度以降で、学会報告、論文発表等を行なう予定である。本研究は、昨今の市民参加の広がりの中で、市民の政治システムへの参加が形式的・動員的にならないようにするために、学校外における学習機関において、いかに市民の地域課題、政治課題に対する意識を高め得るかを検証する目的で行われた。具体的には、ほとんどの自治体に設置され、選挙管理委員会とも連携しながら活動している財団法人明るい選挙推進協会(以下、協会)に焦点をあてて、選挙啓発活動の歴史的変遷とその特質、及び、現状の分析を行った。平成18年度に行った研究活動は、主に以下の二点である。第一に、戦後における協会を中心とする選挙啓発活動の歴史的変遷過程を明らかにするために、戦後における選挙関連雑誌を中心に、資料収集を積極的に行った。その結果、選挙啓発活動には、単に選挙時に、投票率をあげるために行われる各種キャンペーン的な活動の他に、選挙時以外にも、市民に、選挙や政治、地域課題に関心を涵養するための政治教育が、各地で多様な形態をもって行われてきたことが明らかになった。この成果については、現在、まとめている段階で、平成19年度、20年度を目処に、学会報告、論文発表等を行う予定である。第二に、選挙啓発活動の現状を把握するために、中部地区8県(愛知、静岡、三重、岐阜、長野、富山、石川、福井)の全市町村の選挙管理委員会、協会に対して、アンケート調査を実施した。アンケート項目の作成にあたっては、各種選挙関連雑誌、先行研究を手がかりとし、活動内容、組織の運営形態、活動を支える人の属性、地域の他機関との連携などが把握できるものとした。アンケートの分析は平成19年度に行い、その成果については、平成20年度を目処に、学会報告、論文発表等を行う予定である。
線状ゲノム維持におけるATM/ATRスーパーファミリーの多面的機能の解析

真核生物染色体正常末端(テロメア)恒常性維持におけるATM/ATRの機能を解明すべく、出芽酵母を用いたテロメア恒常性変異株の構築、それらの因子とATM/ATRとの関係について主にクロマチン免疫沈降を用いた解析をおこなった。1.同一細胞内における複数のタンパク質の発現系、定量系の確立これまでの研究はテロメア代謝に関連のあるタンパク質をそれぞれ別の細胞でエピトープタグを付与し、それぞれの挙動からテロメアとそれらのタンパク質の全体像を類推しようというものであったが、この方法ではタグが付与された結果タンパク質の性質が変化しその結果がデータに影響していることを否定できない。そこで我々は昨年までに同一細胞内で複数種類のタンパク質のエピトープタギングコンストラクトを発現する株を構築した。この手法を用いタギングするタンパク質の組み合わせによって様々なタンパク質間の相互作用を網羅的に解析可能となった。さらにこの細胞に様々なテロメア代謝異常を導入することによりテロメア関連遺伝子間のネットワークの詳細が解析可能となった。2.テロメア領域の特異的かつ定量的な増幅条件の確立テロメア領域は複数の染色体間で高い相同性を示すため、クロマチン免疫沈降後のサンプルにおいて特定のテロメアの濃縮効率を定量化することが困難であった。そのため他グループによる従来の研究は人工的に構築したテロメア領域を用いた実験系が主流であった。そこで我々は、内在性の複数のテロメア領域を同時にかつ特異的に定量する条件を確立した。これにより内在のテロメアとタンパク質との結合の特異性、その挙動を詳細に検討することが可能となった。以上の手法をもとに、我々は世界で初めてTel1、Mec1両タンパク質がin vivoでテロメアに結合することを示し、またこれらの結合関係が細胞周期依存的かつ排他的な関係にあることを観察した(Mol.Cell 2004)。さらにMec1のテロメア結合がMRX複合体依存的なテロメアクロマチン構造の変換に依存する、すなわちテロメア末端はDNA二本鎖切断末端と同様にDNA損傷部位として認識されるものの、Mec1の結合によりテロメア関連タンパク質を特異的に安定化することでテロメア末端を損傷末端と的確に区別されているという新知見を得た(Mol.Cell 2005)。線状DNA末端安定化におけるATM/ATRの機能を解明すべく、出芽酵母を用いた従来のクロマチン免疫沈降法の改良、テロメア恒常性異常変異株の構築のほかつぎのような実験系の確立をおこなった。1.Tell、Mec1両タンパ質の同一細胞内発現系の確立これまでの研究は、テロメア代謝に関連のあるタンパク質をそれぞれ別の細胞においてエピトープタグ付与し、それぞれの挙動からテロメアとそれらのタンパク質の全体像を類推しようというものであった。この方法ではタグが付与された結果タンパク質の性質が変化し、その結果がデータに影響していることを否定できない。そこで我々は、同一細胞内で複数種類(現在のところ3種類)のタンパク質のエピトープタギングコンストラクトを発現する株を構築し、コントロールとなるタンパク質の挙動が変化しないことを確認しつつ目的のタンパク質の挙動を追跡可能な実権系を確立した。この細胞に、さらに様々なテロメア代謝異常を導入することにより、それらのタンパク質の挙動への影響を解析することによりテロメア関連遺伝子間のネットワークの詳細が解析可能となった。2.テロメア領域の特異的かつ定量的な増幅条件の確立テロメア領域は複数の染色体間で高い相同性を示すため、クロマチン免疫沈降後のサンプルにおいて特定のテロメアの濃縮効率を定量化することが非常に困難であった。そのため他グループによる従来の研究では、人工的に構築したテロメア領域を用いた実験系が主流であった。これにより内在性のテロメアとタンパク質との結合の特異性、その挙動を詳細に検討することが可能となった。以上の手法をもとに、我々は世界で初めてTell、Mec1両タンパク質がin vivoでテロメアに結合することを示し、またこれらの結合関係が細胞周期依存的かつ排他的な関係にあることを示した(Mol.Cell in press)。またMec1の結合様式、およびMec1の欠損細胞における他因子の挙動を詳細に解析した結果からテロメア複製時のクロマチン構造変換におけるMec1テロメア局在化の意義が示唆され、現在これらのタンパク質のテロメア結合意義についてその本質を解析中である。2.テロメア領域の特異的かつ定量的な増幅条件の確立

テロメア領域は複数の染色体間で高い相同性を示すため、クロマチン免疫沈降後のサンプルにおいて特定のテロメアの濃縮効率を定量化することが困難であった。そのため他グループによる従来の研究は人工的に構築したテロメア領域を用いた実験系が主流であった。そこで我々は、内在性の複数のテロメア領域を同時にかつ特異的に定量する条件を確立した。これにより内在のテロメアとタンパク質との結合の特異性、その挙動を詳細に検討することが可能となった。以上の手法をもとに、我々は世界で初めてTel1、Mec1両タンパク質がin vivoでテロメアに結合することを示し、またこれらの結合関係が細胞周期依存的かつ排他的な関係にあることを観察した(Mol.Cell 2004)。さらにMec1のテロメア結合がMRX複合体依存的なテロメアクロマチン構造の変換に依存する、すなわちテロメア末端はDNA二本鎖切断末端と同様にDNA損傷部位として認識されるものの、Mec1の結合によりテロメア関連タンパク質を特異的に安定化することでテロメア末端を損傷末端と的確に区別されているという新知見を得た(Mol.Cell 2005)。
エトリンガイト生成の制御と高機能セメントの開発に関する基礎的研究

近年補修工事やトンネルなどの急速施工を目的とした新工法の開発を中心に超速硬セメントが大量に利用されつつある。これに関連して超速硬セメントの凝結性状や強度発現性状に対する要求は多様化している。これら広範な要求性能に対応するための材料設計支援システムの一環として、超速硬セメントの強度発現性状を硬化体の相組成から推定する手法を提案した。加えて新たな急硬性成分としてのリチウムを含有するガラスについての水和活性について検討した。市販されているC_<12>A_7ガラス系、C_<11>A_7・CaF_2系およびアウイン系超速硬セメントの初期におけるエトリンガイト生成量の定量や反応率の定量から水和時間に伴う相組成を決定した。いずれも初期の生成物はエトリンガイトが主体であり、強度発現はこれに関連するが、C_<11>A_7・CaF_2系では、他のものに比べてゲル状水和物が多量に生成していた。求めた相組成を基に硬化体の空隙率を求め、さらにその空隙率よりゲル-空隙比説により強度を推定した。C^<12>A_7ガラス系及びアウイン系超速硬セメントでは、推定した速度と実測値では良い一致が見られたが、C_<11>A_7・CaF_2系では推定値が大きな値を示した。これはエトリンガイト以外にゲル状水和物が生成しているためであり、今後さらに検討が必要である。これらは材料設計を計算機により行う材料設計支援システムへ展開することが可能と思われる。一方、リチウムを添加して作成したC^<12>A_7ガラスは、無添加のものに比べて非常に水和活性の高いことも見いだした。添加量が0.51.0%で量も水和活性は高く、新たな超速硬セメントの急硬成分として期待される。
DNA分子のポーラロン伝導機構と量子計算アルゴリズムの開発

生体分子であるDNAの電気的性質の解明は、ナノ・バイオ両テクノロジー分野に跨る最重要課題の一つである。実験技術の急速な進展により、微視的な(数nmの)電荷移動については、量子トンネルおよび熱的ホッピングという二つのメカニズムで説明できることがわかった。しかし、より長い空間領域(μm程度)にわたる電気伝導特性については、一連の実験結果が相互に矛盾しており、大まかな理解さえ程遠いのが現状である。その伝導機構を理論的に調べるためには、有機分子特有の様々な非線形相互作用とその競合効果を取り扱う必要がある。すなわちDNA伝導機構の解明には、現存の手法を超えた新しい理論手法の開拓が鍵となる。本研究の目的は、DNAに代表される低次元量子系の伝導特性を定量的に解析するための大規模量子計算アルゴリズムを開発し、DNA伝導機構に対する独自の多体理論を構築することにある。申請者は前年度までに、現実のDNA塩基配列を反映するポテンシャルランドスケープを数値的に再現し、そのポテンシャルの空間的乱れが系の電気伝導性に与える影響を、有限サイズスケーリングの手法により調べた。その結果、ポテンシャルの相関関数がべき乗則に従う場合に限り、一次元量子系はある臨界的乱れにおいて金属相から絶縁相への量子相転移を示すことが初めて明らかとなった。これを受けて本年度は、ポテンシャルの乱れの振幅と相関度合いを系統的に変化させた場合について、電気伝導度の変化を示す相図の構築に成功した。また、DNA特有のらせん構造の変形効果に関連して、系の有する非零曲率が系の臨界的性質にどのような影響を与えるかを独自の数値モデルに基づき考察した。今後はこれらの結果をもとに、格子変形を介してDNAの伝導性を制御するための新規なナノ技術開発を目指す予定である。これを受けて本年度は、現実のDNA塩基配列を反映するポテンシャルランドスケープを数値的に再現し、そのポテンシャルの空間的乱れが系の電気伝導性に与える影響を、有限サイズスケーリングの手法により調べた。さらに、量子サイズの電気双極子モーメントを一次元的に配置した場合、その双極子間の分極相互作用の強さに応じて、系は新規な低エネルギー励起状態を示すことがわかった。今後はこれらの結果をもとに、格子歪みやイオンチャネル効果がDNA内部の電気伝導に与える影響を定量的に調べる予定である。
C_2対称性ポルフィリノイドの合成と不斉認識機能の開発

アミノ酸や糖をターゲットとした新規ホスト分子を考える上で、分子認識の解析手段としてキラリティーを利用した新手法を開拓することは興味深い。鍵となる新物質は2,2'-ビピロールを構成要素とする環拡大ポルフィリンである。4つのビピロールから成るオクタフィリン、1,4-ビス(2-ピロリル)ベンゼンを構成要素とする拡張オクタフィリン、および、2,2'-ビピロールとジメチルジピリルメタンからなるヘキサフィリンの新規合成に成功し、そのC_2対称構造を明らかにした。次に、オクタフィリンの不斉ループ構造の安定性について検討を行った。不斉反転は分子振れが巻き戻り反対方向に捩れ直すメカニズムではなく、構造要素であるビピロールのシスートランス異性化によるメカニズムで起こることを明らかにした。更に、ピロールのβ位のアルキル置換基の微妙な構造の違いが不斉反転のダイナミクスに大きな影響を与えることを明らかにした事はオクタフィリンをベースとするホスト分子を設計する上で重要な指針となった。次に、微量のアミノ酸誘導体を含む光学活性カルボン酸をオクタフィリンに加えると、可視吸収スペクトルが大きく変化すると同時に、その可視吸収バンドの位置に誘起CDシグナルを与えることを見いだした。オクタフィリンがプロトン化され、共役塩基であるカルボキシレート部の不斉がオクタフィリンのループ構造に転写されたことを示している。種々のカルボン酸を用いてその構造と誘起CDシグナルの形状との相関についてデータの蓄積を行った。例えば、マンデル酸の鏡像体を用いることにより、誘起CDシグナルは反転することも確認した。特に、プロトン化を受けるピロール窒素部分から遠く離れたメソ位フェニル基上の置換基がセンシング活性に大きな効果を示すことを見いだした。本研究は、光学活性カルボン酸の絶対配置の決定に有用な手段を提供できることを明らかにした。鍵となる新物質は我々がここ数年の間に開拓してきた2,2'-ビピロールを構造要素とする環拡大ポルフィリンである。本年度は8個のピロールからなる大環状化合物であるオクタフィリンの不斉ループ構造の安定性について検討を行った。この不斉ループ構造の反転メカニズムの解明はアミノ酸や糖との相互作用を研究する上で極めて重要である。ピロールのβ位に種々のアルキル置換基を有するオクタフィリンを合成し、そのX線結晶構造解析を行ったところ、8の字ループの交差部位においてアルキル置換基が対面するピロール環との問でCH-π相互作用を受けている事が明らかになった。一方、溶液中でのオクタフィリンの不斉ループ構造の反転は温度可変NMRを用いた実験によって明らかにすることができた。非常に興味深いことにメチル置換基やイソブチル置換基を有するオクタフィリンの場合には不斉ループ構造の反転が40度付近で遅くなったが、ヱチル置換基の場合には-60度でも反転がNMRタイムスケールに比べて速く起こっていることを見いだした。アルキル置換基の微妙な構造の違いが分子全体のダイナミクスに大きな影響を与えることはオクタフィリンをベースとするホスト分子を設計する上で重要な指針となる。不斉反転は分子捩れが巻き戻り反対方向に捩れ直すメカニズムではなく、構造要素であるビピロールのシスートランス異性化によるメカニズムで起こることを明らかにし、この不斉反転は金属錯体化により完全に停止することを示した。更に、構造要素である2,2'-ビピロールの伸長誘導体を新規に合成し、拡張オクタフィリンの合成を行った。これらの分子構造の特微と分子認識能について今後明らかにする予定である。

生体関連物質の分子認識に関する基礎的知見を蓄積するとともにその応用の可能性を提示する事を目的として、アミノ酸や糖のキラリティーを可逆的に転写することのできる新しい分子システムの開発を進めている。このような分子を開発することにより、その相互作用をゲスト分子に固有のスペクトル領域の枠外、即ち、可視領域で観測することが可能となる。このことは、種々の生体分子が混在する生体系において、特定のゲストを鋭敏に検知できるという点で有益である。平成17年度はこれまでに合成した拡張ポルフィリン系分子システムの分子キラリティーの可逆的変換に関する速度論的検討を行った。コアとなるオクタフィリンπ電子系に導入される置換基の位置により、分子キラリティーの変換速度が大きく影響されることを見いだした。次に、アミノ酸誘導体を含む光学活性カルボン酸によって拡張ポルフィリン系分子システムがプロトン化を受け、可視吸収スペクトルが大きく変化すると同時に、その可視吸収バンドの位置に誘起CDシグナルを与えることを見いだした。拡張ポルフィリン系分子がプロトン化されるだけではポルフィリンπ電子系に不斉は見られない筈であるので、共役塩基であるカルボキシレート部の不斉がπ電子系に転写されたことを示している。種々のカルボン酸を用いてその構造と誘起CDシグナルの形状との相関についてデータの蓄積を行った。例えば、マンデル酸の鏡像体を用いることにより、誘起CDシグナルは反転することも確認した。特に、プロトン化を受けるピロール窒素部分から遠く離れたメソ位フェニル基上の置換基が大きなセンシング活性に大きな効果を示すことを見いだした。
活性有機ヨウ素種を用いたヘテロ芳香族化合物の新規酸化的結合形成反応とその応用

芳香族化合物は医薬、農薬の基本骨格であるだけでなく、そのオリゴマーやポリマーは近年、材料科学分野で実用化されているため、有用な前駆体となる高度に官能基化された芳香族化合物類の高効率的な合成法の開発は重要な研究課題である。申請者はヨウ素反応剤を用いた、幅広いヘテロ芳香族ビアリール類合成法の開発に成功した。さらにヨードニウム塩の反応性を利用することで、電子豊富な3位置換チオフェン類の、位置選択的なビアリールカップリング反応の開発に成功した。我々はこれまでに、毒性の高い重金属酸化剤に代わる、安全で多様な反応性を有する3価の超原子価ヨウ素化合物、特にphenyliodine diacetate(PIDA)やphenyliodine bis(trifluoroacetate)(PIFA)を用いた各種芳香族化合物の極性転換(Umpolung)による多様な新規炭素-炭素結合形成、新規官能基化反応を開発すると共に、各種生物活性天然物の合成における鍵反応として利用してきた。さらに、最近ではヘテロ芳香族化合物に注目し、チオフェン類のヨードニウム塩が興味深い擬カチオン種としての反応性を有しており、置換チオフェン類の選択的クロスカップリング反応が進行することを見出している(J.Am.Chem.Soc.,2009,131,1668.)。本年度はこれらの更なる応用研究として、ヘテロ芳香族化合物であるチオフェン類のヨードニウム塩の興味深い反応性を見出し、種々のヘテロ芳香族ビアリール類合成へと展開した。本研究をさらに推し進め、現在機能性材料への実用化を目指して研究を行っている。また芳香族化合物の修飾だけでなく、我々の研究室で報告している超原子価ヨウ素反応剤を用いた官能基化反応を用い、抗腫瘍活性天然物ラクトナマイシンFの中間体合成に成功している。現在さらに全合成達成へ向けて研究を行っている。我々はこれまでに、毒性の高い重金属酸化剤に代わる、安全で多様な反応性を有する3価の超原子価ヨウ素化合物、特にphenyliodine diacetate (PIDA)やphenyliodine bis (trifluoroacetate) (PIFA)を用いた種々の芳香族化合物のカチオン種を経由する、新規炭素-炭素結合形成、官能基化反応を開発すると共に、各種生物活性天然物の合成における鍵反応として利用してきた。さらに、最近ではヘテロ芳香族化合物へと本手法を展開し、様々なヘテロ芳香族化合物の、ヨードニウム中間体を経由する酸化的クロスカップリング反応の開発に成功している(J.Am.Chem. Soc.,2009, 131, 1668.)。本年度は先のクロスカップリング反応の反応中間体であるヘテロ芳香族化合物のヨードニウム塩のリガンド効果を検討し、その反応性を明らかにすることで、さらに多様なヘテロ芳香族ビアリール合成へと展開した。さらに3位置換オフェン類のヨードニウム塩の興味深い反応性利用し、3位置換置換チオフェン類のHead to Tail選択的なカップリング反応へと展開した。本研究を現在さらに推し進め、機能性材料への実用化を目指して研究を行っている。また芳香族化合物の修飾だけでなく、超原子価ヨウ素反応剤を用いた新規官能基化反応を開発し、抗腫瘍活性天然物ラクトナマイシンFの鍵中間体合成に成功した。現在さらに全合成達成、不斉合成を達成すべく研究を行っている。
統計公差指標を用いた製品性能に基づく許容差設計法の開発と実用性の検証

単純な製品モデル上で,加工誤差として正規乱数を公差の範囲内で発生させ,1000個単位で製品を模擬的に生成した後,有限要素法を用いて全ての製品性能を計算しその分布を評価した.統計公差指標(工程能力指数の許容限界)の値を変えていき分布結果を比較した結果,統計公差指標を図面に指示することで製品性能を管理できることを確認した.また,モンテカルロ法と実数値遺伝的アルゴリズムを組み合わせた統計公差指標の設計法も開発した.顧客要求の多様化は製品の性能面にも及び,要求性能に応じた許容差設計法の必要性が高まりつつある.本課題では統計公差指標を利用した許容差設計法の研究を行う.統計公差指標は,工程能力指数に許容限界を指示することで加工誤差の分布を制限する.このため,従来の公差に比べ詳細な寸法管理が可能となり,設計段階において製品性能を管理できるようになる.本年度の課題は,統計公差指標を幾何公差に拡張すること,並びに,ケーススタディとして実在する簡易な製品モデルを用いて統計公差指標の有効性を検証することである.前者の課題では,片側公差である幾何公差を扱うために工程能力指数Cpl,Cpu,Ccl,Ccuを導入し,統計公差指標の一般的な累積問題に取り組んだ.この問題に対して近似解を与えるアルゴリズムを新たに開発した.このアルゴリズムは,モンテカルロ法により統計公差指標の累積シミュレーションを多数行い,その結果(点群)に対する凸包を近似解として出力する.この研究成果はICED2015において発表された.後者の課題では,ケーススタディとして片持ち梁を取り上げ,要求性能として解析解が既知である微小変位を取り上げた.加工誤差をシミュレートするために各寸法パラメータを公差域内で変動させる.個々の製品性能は解析的に算出できるが,敢えて有限要素法も利用して算出している.なぜなら,本年度以降のケーススタディとして取り上げる製品性能は解析的に求められないことを想定しているからである.予定していた上記の課題に加えて,今後必要となる幾何偏差のモデル化の予備実験として,製品性能に対する誤差の分布形状の影響を数値実験を用いて解析した.その結果,製品性能に対しては誤差の分布形状の影響は無視できるほど小さいことが分かった.この成果はICPE2014において発表された.統計公差指標とは公差に加えて工程能力指数を図面上に指示することである。その累積解析に対して、モンテカルロ法による手法を確立した。これは、いかなる条件も必要としない統計公差指標の累積問題の一般的な解法が確立されたことを意味する。この研究成果はInternational Conference on Engineering Desing (ICED 2015)において発表された。製品性能に対する統計公差指標の影響解析については、当初の予定通り単純な直方体の片持ち梁を用いて行った。片持ち梁の性能として自由端の変位と最大ミーゼス応力とした。この製品の大量生産を模擬するために、直方体の各寸法を寸法公差の範囲でランダムにばらつかせた。ここでの乱数は正規乱数とし、その平均と標準偏差は統計公差指標により制限される限界値内とすることで、統計公差指標の指示を模擬した。この結果、寸法公差においては、統計公差指標を付加することにより、製品性能を確率的に管理できる結果を得た。当初の平成27年度の予定では、片持ち梁の製品モデルを用いて幾何公差における統計公差指標の有効性を示すことであった。平面度公差域内でランダムに疑似平面を作成し、ミーゼス応力ならびに変位の解析を行う所までは作成した。しかし、統計公差指標の指示に従う疑似平面の作成が未完成である。生成する疑似平面の幾何偏差の統計量の調整が難しいことが原因である。統計公差指標とは、製品の性能とコストを設計段階で作り込むために公差に加えて工程能力指数を図面上に指示することである。2016年度は、実数値遺伝的アルゴリズムによる統計公差指標の一般的設計手法を確立した。これによりあらゆる工程能力指数(Cp, Cpk, Cc, Cpm)を設計要素に指示できることとなった。この研究成果はInternational Conference on Production Research (ICPR 2017)において発表予定である。この内容に関しては当初の予定通りの成果を上げることができた。また、2016年度は幾何公差に対する統計公差指標の有効性を検証した。製品対象として去年度と同じ単純な直方体の片持ち梁を用いて行った。片持ち梁の性能として自由端の変位量を基準に評価した。対象とする幾何公差は片持ち梁下面をデータム基準面とする上面の平行度とした。この平行度内に収まるよう、上面の幾何偏差を模擬した平面のランダム生成を試みた。しかし、平行度偏差の統計量を制御することが困難であったため、幾何公差における統計公差指標の有効性の検証は行えなかった。単純な片持ち梁においても様々な条件設定ができるため、検証すべきことが多く当初計画していた複雑な製品モデルでの検証には至らなかった。研究期間終了後も複雑な製品モデルに対して同様の検証を行う予定である。この研究のさらなる発展に向けて、反りやうねりを有する表面モデルの生成法の確立が必要不可欠であることが判明した。今後はこの内容に関しても取り組み、合理的な幾何公差設計法への確立を目指す。