hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
不安定系に対する出力誤差型閉ループ部分空間同定法の誤差分散解析

本研究では以下の二つの課題について取り組んでいる.1)MOESP型閉ループ部分空間同定法の適用に関して,従来の「同定対象は安定」という仮定を緩和し,適用可能な不安定な系のクラスを明らかにする.2)出力誤差モデルに基づく閉ループ部分空間同定法であるMOESP型閉ループ部分空間同定法法の推定値の一致性および誤差分散解析により,同手法の同定精度について定量的な評価を与える.平成30年度について、1)開ループ系に対する部分空間同定法である,ORT法,SSARX法,PBSID法,SIMPCA法について調査し,補助変数を利用した解釈による類似性の解明について検討を行った.2)出力誤差モデルに基づく開ループ部分空間同定法に関する誤差分散解析について関連文献を調査し,閉ループ部分空間同定法であるCL-MOESP法における誤差分散の導出方法について検討した.二つの課題ともにCL-MOESP法特有の問題である,データ行列に関する二重の直交射影がもたらす逆行列の入れ子の展開について解析が難航している.引き続き,CL-MOESP法の理論解析を進める.まず,課題1)を重点的に進めるために,モデルの係数行列の構造を限定するなど問題の簡単化を行いながら解析を行う.課題2)については,安定な同定対象に限定して解析を行うこととする.本研究では以下の二つの課題について取り組んでいる.1)MOESP型閉ループ部分空間同定法の適用に関して,従来の「同定対象は安定」という仮定を緩和し,適用可能な不安定な系のクラスを明らかにする.2)出力誤差モデルに基づく閉ループ部分空間同定法であるMOESP型閉ループ部分空間同定法法の推定値の一致性および誤差分散解析により,同手法の同定精度について定量的な評価を与える.平成30年度について、1)開ループ系に対する部分空間同定法である,ORT法,SSARX法,PBSID法,SIMPCA法について調査し,補助変数を利用した解釈による類似性の解明について検討を行った.2)出力誤差モデルに基づく開ループ部分空間同定法に関する誤差分散解析について関連文献を調査し,閉ループ部分空間同定法であるCL-MOESP法における誤差分散の導出方法について検討した.二つの課題ともにCL-MOESP法特有の問題である,データ行列に関する二重の直交射影がもたらす逆行列の入れ子の展開について解析が難航している.引き続き,CL-MOESP法の理論解析を進める.まず,課題1)を重点的に進めるために,モデルの係数行列の構造を限定するなど問題の簡単化を行いながら解析を行う.課題2)については,安定な同定対象に限定して解析を行うこととする.計画では,情報収集を目的として国際会議SYSID 2018の参加にかかる旅費および参加費を計上していた.しかし,同会議にて科研費研究(課題番号15K00038)の最終成果報告を行うために同研究の終了が平成30年度まで延長され,そちらの予算から旅費と参加費を支出した.使用計画としては,情報収集のための会議参加に優先して使用する.
デカルト『省祭』の原本第二版による翻訳と有機的註解の試み

本研究は、デカルト『省察』Meditationesの第二版(1642)に基づく本文および「諸根拠」Rationesの翻訳、註解、総索引、文献表からなる。この研究には三つの特色がある。(1)『省察』を従来のアダン・タヌリ版(AT)ではなく、原本第二版から訳したことである。第二版には段落分けや文の区切りもあまりなく、文章がベタで延々と続いている。しかるにAT版によるテキストは段落を切り、一つの文を二つ分けるなど、編集者の恣意によってかなり分節的になっている。それだけ読み易くなってはいるが、現在ではその原型である第二版の方が重視されつつある。もっとも本研究はAT版をまったく排除するわけではなく、訳出の上で文の切り方などでAT版を参考とした。(2)註解として「反論と答弁」をはじめデカルトの全著作と書簡に目を配り、その箇所に対応する他の参照箇所を挙げたことである。『省察』で論じられた問題が他のテキストでどのように表現されているかを知ることは、本文の理解を補う上で重要である。関連した記述を比較検討することによって、その主題の広がりと奥行きとが展望ができるからである。「有機的註解」とは、この意味でのインター・テキスチュアルな関連を示すことである。(3)詳細な総索引を付したことである。索引が翻訳にフィードバックされ、訳文が修正された箇所も多い。この索引が一種のデカルト用語用例辞典としても使えるように、単語だけでなくその前後の文脈をも盛り込んである。デカルトの語彙をその使用例とともに収録した索引は、おそらく世界で最初の試みであろう。「言語の意味はその使用にある」とするなら、読者はその圧倒的な実例をここに見ることになろう。
国際的司法共助の実態調査及びハ-グ司法共助条約批准の実現性の検討

本年度は、(1)ハ-グ証拠収集条約をめぐる裁判実務に関して、加盟各国の実態調査とその取り纏め、(2)わが国におけるハ-グ送達条約による送達実務の調査・検討、および(3)前年度および今年度の調査研究の報告書の作成、の三つを研究課題とした。(1)に関しては、証拠開示(ディスカヴァリ-)の制度を有するアメリカ合衆国と他の諸国との間で、証拠収集について認識の相違があり、これを原因とする「司法摩擦」が発生しているため、これに関する裁判例の調査・検討を進めた。また、1989年4月にハ-グで開催されたハ-グ国際私法会議の特別委員会における審議についての情報・資料の収集を試み、わが国が同条約を批准した場合に生ずるであろう実務運用上のいくつかの問題点について加盟各国の状況と比較して考察した。(2)については、最高裁判所事務総局および法務省における聴取り調査を実施し、実態の把握に努めた。また、同じくハ-グ国際私法会議でのわが国の公式見解の表明等について外務省を通じて資料の収集をおこない、検討を行った。(3)の研究の纏めとして、現在、各論の諸問題について論文を執筆中であり、総論については準備段階の討論を行っている。本年度は、研究実施計画に基づき、次の諸点について研究を実施した。1.ハ-グ国際私法会議常設事務局に対する照会・資料収集2.新条約(証拠収集条約)加盟各国の法令等の調査1)加盟各国司法省に対する照会・資料収集2)加盟各国文献の調査3.わが国の裁判実務の調査1)法務省および最高裁判所事務総局に対する照会・資料収集2)各地の裁判所における実態調査4.国際民事訴訟法に関する基本的文献の収集・検討1.に関しては、国際私法会議事務局から公刊された資料に基づいて、特に証拠収集条約第23条のディスカヴァリ-留保条項に対する各国の態度表明の状況を調査し、そこでの問題点について検討を行った。また、1.及び2.に関し、研究分担者は、在外研究を利用し、ハ-グにて研究および資料収集を行った。3.に関しては、法務省および最高裁事務総局において、送達および証拠嘱託を中心に聴き取り調査を行った。4.に関しては、文献の整理を行うとともに、主要なものについて検討中である。
ナノ物質の妊娠期曝露が引き起こす母体炎症応答と胎児への間接影響の評価

本研究の目的は、ナノ粒子の胎児期曝露が子の中枢神経系に及ぼす影響とその機序の解明である。最終年度では「ナノ粒子の胎児期曝露により脳血管周辺にβ-sheet rich proteinが集積する要因の解明」を中心的な課題として取り組んだ。β-sheet rich proteinとして、1β-sheet構造を多分に含み、ナノ粒子の胎児期曝露により高発現したタンパク質、2胎児脳に移行したナノ粒子との相互作用により増加したタンパク質の構造変化体の2つが想定された。網羅的遺伝子発現解析とタンパク質二次構造予測を用いて1の仮説を、脳の老廃物排出機構に基づいて組織学的解析を行うことで2の仮説を検証した。結果、タンパク質の構造変化体の集積によって誘導される小胞体ストレスの脳血管周辺での亢進が認められた。先行研究により、生体内に移行したナノ粒子はタンパク質の二次構造を変化させ、β-sheet構造を増加させること、脳内に存在するタンパク質の構造変化体は血管周辺に集積されることが報告されている。これらの知見と本研究の結果から、ナノ粒子の胎児期曝露は、子の脳血管周辺にタンパク質の構造変化体であるβ-sheet rich proteinを増加・集積させ、脳血管周辺の細胞群に小胞体ストレスやそれに伴う組織学的異変を誘導することが示唆された。この他にも、デンマークとの共同研究によりナノ粒子の妊娠期吸入曝露による子の脳機能への影響とナノ粒子の発達神経毒性に対する抗酸化剤の効果についても更に追究し、論文としてまとめた。以上の成果は、ナノ粒子の胎児期曝露に起因する中枢神経疾患の初期病変を捉えたとともに、その機序の解明に向けた基盤となる知見を提供したものである。本研究で示した知見は、より安全なナノマテリアルの開発や持続可能な利用法の確立に、大気中に浮遊するナノ粒子の健康影響の予測と予防に資するものと期待される。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、ナノ粒子の胎児期曝露による産児中枢神経系への影響のメカニズム解明に向け、ナノ粒子の曝露による母体から胎児への間接影響の評価を目的として行った。1)母体からの間接影響を評価するため、その定量的評価指標となる、ナノ粒子曝露量依存的に変化する生体分子を探索した。その結果、産児脳血管周辺のアストロサイトGFAP及びAQP4が曝露量依存的に増加することが明らかになった。また、脳血管周辺の組織学的変化は特定の脳領域においてではなく、脳全域にびまん性に引き起こされることも明らかにした。脳血管周辺のGFAPとAQP4はナノ粒子の胎児期曝露による発達毒性のメカニズムの理解において重要な生体分子であると考えられる。2)ナノ粒子の胎児期曝露によって産児に影響が及ぶメカニズムとして、母体での酸化ストレス及び炎症の誘発による胎児への間接影響が仮説の1つとして存在する。そこで、ナノ粒子の胎児期曝露に対する抗酸化剤の効果を1)で得られた指標を用いて評価した。その結果、産児中枢神経系における組織学的変化及びGFAPやAQP4の発現亢進は抗酸化剤によって抑制されないことが示され、曝露直後の酸化ストレスに依存しない細胞遊走や増殖の機序を介することが示唆された。本結果は抗酸化剤の長期的な効果の検証、ナノ粒子による産児への直接的な影響を視野に入れた解析の必要性を示している。3)ナノ粒子の曝露に対して鋭敏に応答する脳血管周辺の生体分子の変化を捉えるべく、in situ赤外顕微法を用いて解析を行った結果、GFAPの発現亢進をはじめとした組織学的変化の認められる脳血管周辺において、β-sheet構造を持つタンパク質の割合がナノ粒子の胎児期曝露によって増加した。ナノ粒子の胎児期曝露によって変性、蓄積するタンパク質の同定により、産児脳で認められる血管周辺異常のメカニズムや疾患との関連性が明らかになると期待される。当初の計画以上に進展と言える理由は、産児の脳血管周辺のアストロサイトGFAP及びAQP4が胎児期に曝露されたナノ粒子の曝露量依存的に変化することを明らかにしたことと、上記の研究で得られた指標をもとに、抗酸化剤の母体投与を行うことでナノ粒子の胎児期曝露による母体から産児への間接影響の検証を、初年度中に行うことができたためである。加えて、ナノ粒子の胎児期曝露により産児の中枢神経系に生じる影響について、すでにマイクロアレイから網羅的遺伝子発現データを取得し、アノテーション解析を行った。その結果、産児脳血管周辺に生じる影響のメカニズムとして血管新生や細胞増殖、細胞遊走に関わる遺伝子群が抽出された。現在、遺伝子の定量的な発現解析を行うことで、複雑かつ雑多な影響の機能的特徴を把握しつつある。さらに、in situ赤外顕微法を用いることで、ホモジナイズによって均一化された試料からは得られなかった生体分子の僅かな変化を捉えることに成功した。現在、in situ赤外顕微法により得られたタンパク質の構造変化とマイクロアレイ解析を組み合わせることで、メカニズム解明の鍵となる、ナノ粒子の胎児期曝露によって変性、蓄積するタンパク質の同定を試みている。また、本研究ではカーボンブラックナノ粒子を点鼻投与によって曝露したが、二酸化チタンナノ粒子の点鼻投与でも同様の結果が得られることを明らかにしており、構築する原子を異にするナノ粒子の胎児期曝露によっても産児の中枢神経系に同様の変化を引き起こす可能性を示している。さらに、海外の研究機関の協力により、空気中に飛散したナノ粒子の母体吸入曝露試験が可能となった。

その結果、吸入曝露でも点鼻曝露と同じく産児脳血管周辺のGFAPの発現亢進が認められた。本研究課題の実施期間(3年間)で当初の計画を完遂するために必要なデータを、1年目に十二分に得ることができたと考えている。本課題は、ナノ粒子の胎児期曝露による産児中枢神経系への影響のメカニズム解明に向け、ナノ粒子の曝露による母体から胎児への間接影響の評価を目的としたものである。2年目では、1年目で得られた成果から上がった3つの課題、脳血管周辺のタンパク質二次構造組成の変化と脳血管周囲マクロファージおよびアストロサイトの組織病理学的変化の関連性を明らかにすること(1)、複数種類の抗酸化剤の母体投与による抑制効果の検証(2)、ナノ粒子の胎児期吸入曝露による脳機能への影響(3)について研究を進めた。1連続切片を作成し、組織病理学的解析と赤外顕微法を用いた光学的解析を組み合わせて評価した。結果、曝露群の産児脳においてアストログリオーシスの顕著な血管と顕著には生じていない血管が共存していること、曝露群のマウス脳でアストログリオーシスの顕著な血管周囲においてのみ、タンパク質β-sheet構造の有意な増加が認められた。これはナノ粒子の胎児期曝露による病理学的変化とβ-sheet rich proteinの集積との間に相関性があることを示している。2アストログリオーシスの発生機序を明らかにするため、妊娠マウスに対してナノ粒子投与に先立ち抗酸化剤を投与し、酸化ストレスの抑制による産児脳への防御効果を検証した。その結果、N-acetylcysteineの投与がアストログリオーシスを有意に抑制した。本結果は、ナノ粒子曝露時に一時的に妊娠母体に生じる酸化ストレスの亢進が、ナノ粒子の発達神経毒性において重要な役割を果たしていることを示唆している。3ナノ粒子の胎児期吸入曝露を受けた産児は、大脳皮質と海馬にアストログリオーシスを誘導し、認知機能の低下や不安様行動の減退を引き起こした。これらの成果は、ナノ粒子の胎児期曝露が産児の中枢神経疾患の発症リスクを増大させる機序を理解する上で重要な、早期の病態変化を捉えたと考えられる。当初の計画以上に進展していると言える理由は、2年目終了の段階で、昨年度に打ち立てた3つの研究課題が予定通りに完了したことに加え、3年目から取り組む予定だった、ナノ粒子が発達神経毒性を誘発するメカニズム解明に向けて、カギとなる分子を同定する研究に着手することができたからである。ここまで進んだ要因として、確立と習得に時間を要すると想定された組織病理学的解析と光学的解析を組み合わせた評価手法を、連続切片の作成により短時間で準備可能にしたことにある。さらに、この技術を応用することで、ナノ粒子の胎児期曝露に起因する脳血管周辺の病態変化の特徴を網羅的かつ定量的に、そして広範に捉えることが可能となり、ナノ粒子の発達神経毒性評価の迅速化に繋がった。また、短縮された時間を用いて、ナノ粒子のもつ発達神経毒性に対するN-acetylcysteine母体投与の抑制効果の検証やナノ粒子の妊娠期吸入曝露による脳機能への影響解明にも取り組み、多数の成果を出すことができた。
エリートテニス選手の生育史に基づくトレーニングのあり方に関する研究

平成22年度は,エリートテニス選手の生育史に関する調査結果にもとづいて,世界レベルの選手になるために必要な発育発達過程における運動遊びと,テニスの技術・体力トレーニング方法,および指導方法を提示することを目的として研究を進めた.運動遊びについては,調査対象者全員が,かくれんぼ,鬼ごっこ,竹馬,野球,サッカー,木登りなどに親しんでいた.選手らは,日常の運動遊びを通して,「相手の裏をかく,相手をだます(松岡修造氏)」,「年上の相手にいかに勝つか(井上悦子氏)」といった知恵を働かせる習慣を養っていた.幼少時の運動遊びにおける工夫は,テニスプレーヤーとしての勝負の駆け引きや,独自の技術・戦術の開発にも貢献したと述べている.また,テニストレーニングにおいては,「自分の性格に適したプレースタイル(沢松奈生子氏,錦織圭氏)」の習得を重視していた.選手,指導者らは,自らの特徴を認識し,「なぜその練習をするのかを納得してから(沢松氏)」,トレーニングを行っていた.トレーニング方法としては,「テニス中継のラジオを聞きながら素振りをする(坂井利郎氏)」,「スピンをかけて壁を越える練習(長塚京子氏)」など独創的なものも認められた.本調査の結果から,一流選手は,幼少時から運動に親しみ,その中で体を使った遊びの楽しさだけではなく,勝負の駆け引きや知恵を働かせる楽しさも学んでいたこと,テニストレーニングにおいては,自らの性格とそれに適したプレースタイルを追求していたこと,独自のトレーニング方法を開発,実践していたことなどが明らかになった.また,指導方法においては,指導者が,選手の精神面,肉体面における特徴を理解し,その選手独自のプレースタイルを開発,習得させることが重要であろう.平成21年度には,世界ランキング100以内を記録し,グランドスラム大会への出場経験を有する杉山愛氏,錦織圭氏,松岡修造氏らを含む国内トップレベルのプロテニスプレーヤー11名(男子3名,女子8名)にインタビューを行った.調査内容は,発育発達過程に行った運動遊びの内容,運動遊びに対する家族の影響,運動遊びからスポーツ,テニスへの導入などについて尋ねた.そして,幼少時の運動遊びの経験が,体力,精神力,テニスの技術などにどのように影響を及ぼしているのかについて,振り返ってもらった.また,実際に行ったテニスの技術・体力トレーニングや,受けたコーチングの内容などについても調査した.調査を行った結果,対象者らは以下の項目において共通点が認められた.(1)幼少時から運動遊びが好きで,毎日外で遊んでいた.(2)家族は,運動遊びを積極的に行わせてくれた.(3)鬼ごっこ,ボール遊びなど,さまざまな内容の運動遊びに親しんだ.(4)テニスを始めたきっかけは,家族の影響が大きかった.(5)運動遊びを通して,体力を鍛えることができた.(6)運動遊びの中で,体を動かす楽しさだけではなく,目的を達成するために自分の感情をコントロールすること,動きなどを工夫すること,さらには勝負のかけひきなどを学んだ.(7)幼少時から運動遊びに親しんだことが,テニス選手として役に立った.(8)自分のテニスのプレースタイルは,身体,体力,精神の各方面における特徴を生かしている.(9)テニストレーニングの環境を整備するために,家族が最大限の協力をしてくれた.以上の結果から,優れたテニス選手になるためには,幼少時より運動遊びに親しむことが重要であると考えられる.また,家族の影響も大きく,ハード,ソフト両面における環境の整備も重要であることが示唆された.平成22年度は,エリートテニス選手の生育史に関する調査結果にもとづいて,世界レベルの選手になるために必要な発育発達過程における運動遊びと,テニスの技術・体力トレーニング方法,および指導方法を提示することを目的として研究を進めた.運動遊びについては,調査対象者全員が,かくれんぼ,鬼ごっこ,竹馬,野球,サッカー,木登りなどに親しんでいた.選手らは,日常の運動遊びを通して,「相手の裏をかく,相手をだます(松岡修造氏)」,「年上の相手にいかに勝つか(井上悦子氏)」といった知恵を働かせる習慣を養っていた.幼少時の運動遊びにおける工夫は,テニスプレーヤーとしての勝負の駆け引きや,独自の技術・戦術の開発にも貢献したと述べている.また,テニストレーニングにおいては,「自分の性格に適したプレースタイル(沢松奈生子氏,錦織圭氏)」の習得を重視していた.選手,指導者らは,自らの特徴を認識し,「なぜその練習をするのかを納得してから(沢松氏)」,トレーニングを行っていた.トレーニング方法としては,「テニス中継のラジオを聞きながら素振りをする(坂井利郎氏)」,「スピンをかけて壁を越える練習(長塚京子氏)」など独創的なものも認められた.本調査の結果から,一流選手は,幼少時から運動に親しみ,その中で体を使った遊びの楽しさだけではなく,勝負の駆け引きや知恵を働かせる楽しさも学んでいたこと,テニストレーニングにおいては,自らの性格とそれに適したプレースタイルを追求していたこと,独自のトレーニング方法を開発,実践していたことなどが明らかになった.また,指導方法においては,指導者が,選手の精神面,肉体面における特徴を理解し,その選手独自のプレースタイルを開発,習得させることが重要であろう.
芳香族アミノ酸特異的輸送系Tの分子クローニングと機能解析

輸送系T(system T)は、Na^+-非依存的に芳香族アミノ酸を輸送するアミノ酸輸送系であり、種々の細胞で存在が確認されてきたが、その分子実体は明らかにされていなかった。我々は、その分子実体を明らかにすることを目的として、ラット小腸mRNAを材料とし、発現クローニングを行った。ラット小腸由来のmRNAのサイズ分画の結果、2.22.6kbに^<14>C-トリプトファン取り込みのピーク活性を見い出した。その画分よりcDNAライブラリーを作製し、ツメガエル卵母細胞に発現させ、^<14>C-トリプトファン取り込みを指標にスクリーニングすることにより、機能活性を有するクローンを単離した。単離したクローンは、12回膜貫通領域を有すると予想される514アミノ酸からなる新規タンパク質(TAT1:T-type amino acidtransporter 1と命名)をコードしていた。TAT1は、トリプトファン、フェニルアラニン、チロシン、L-ドーパ等の芳香族アミノ酸をNa^+-非依存的に輸送する促通拡散型のトランスポーターであり、古典的輸送系Tの性質を備えていた。TAT1を介するトリプトファンの取り込みは、基質アミノ酸のN-メチル体及びN-アセチル体により抑制されたが、メチルエステルによっては抑制されず、TAT1は基質アミノ酸をアニオンとして認識することが示唆された。TAT1は、ラットでは小腸、大腸、胎盤、肝に発現が検出された。特異抗体を作製し免疫組織化学的検討を行ったところ、小腸では、上皮細胞の血管側膜に存在することが明らかになった。TAT1は、芳香族アミノ酸及び類似薬物の上皮輸送における血管側への出口として機能しているものと考えられる。
酸素-沃素レーザーのための静電霧化効果を利用した新しい励起酸素発生器の研究

励起酸素生成のエネルギー源である塩基性過酸化水素水溶液(BHP)の利用率向上を目指し、新型励起酸素発生器Mist-SOGの開発を進めてきた。Mist-SOGはBHPを粒径数十μmの霧状に微粒化することで,塩素ガスとの反応表面積を増大させている。BHP液滴を粒径15μmの霧状に微粒化したところ,塩素流量9.0mmol/sにおいて理論限界に近いBHP利用率41.5%を達成することができた。この結果は従来型Jet-SOGのBHP循環による利用率15%に比べて大幅な向上を実現している.2)BHPの熱容量が小さくなったことによる水蒸気の除去励起酸素の約2倍発生した水蒸気は共振器内部で励起沃素原子を失活させることが知られている。-35°Cに冷却した過酸化水素水溶液をガス流に直接噴霧することで、励起酸素を失活させることなく、最大で励起酸素の1/3まで水蒸気を抑制することができた。3)霧化型SOGの数値計算霧化型SOGの動作条件を最適化し、観測不能な物理現象への洞察を与えるための数値シミュレーションコードの開発を行った。その結果、塩素流量とSOGから排出されるガス分圧について実験結果と一致しており、コードの有効性が確認できた。励起酸素の発生率を高くし、KOH(またはNaOH)を混合した塩基性過酸化水素水溶液(BHP)の過酸化水素H_2O_2の高効率利用法を確立し、現在1%以下しか利用できないという欠点を克服し、BHPの使い切りを可能とする新しい型の励起酸素発生器(SOG)を開発し、得られた結果は次の通りである。1)反応領域にBHP溶液を霧状として供給し、慣性分離することで速やかに励起酸素を取り出す霧化SOGを開発した。2)BHP溶液の粒子径が60μmの場合、BHP流量を2.4ml/sとして、塩基流量を1-9mmol/sを流して行った結果、3mmol/sの時のH_2O_2の利用効率は12-18%となり、従来機の約20-30倍を達成した。BHP流量と塩素流量との最適化を図ることにより利用効率は更に大きくなることが確認できた。3)この時の塩素ガスの反応効率は66-78%と低いものの、励起酸素効率は75-77%を達成し、充分実用可能であることが確認できた。この結果、従来のSOGは循環利用が不可欠であるが使い切りの利用形態が可能となり、システムの小型化に対して大きく貢献するものである。4)BHP溶液の粒子径の大きさに対する基礎実験を行い、粒子径が100μmの場合、励起酸素効率は60μmの場合と比較すると数ポイント高いことが示され、粒子径の違いによる反応表面積の効果を考慮することが必要であることが分かった。H_2O_2の利用効率と関連付けた実験を行っているところである。励起酸素の発生率を高くし、KOHを混合した塩基性過酸化水素水溶液(BHP)の過酸化水素H_2O_2の高効率利用法を確立し、現在1%以下しか利用できないという欠点を克服し、BHPの使い切りを可能とする新しい型の霧化型励起酸素発生器(SOG)を開発し、得られた結果は次の通りである。1.これまでの測定では、発生する水蒸気量を飽和水蒸気圧として推定していた。そこで、水蒸気の定量測定を行うため新たにガスサンプリング装置を作成し、反応室内のガス分析を行い、反応によって生ずる水蒸気量、酸素及び残留塩素の定量を行った。2.実験はBHP流量2.0ml/s一定で塩素流量を変化させて行い、塩素ガス反応効率、励起酸素効率、過酸化水素消費率を算出した。得られる酸素量が減少傾向に転じる投入塩素流量5.3mmol/sの時の塩素ガス反応効率、励起酸素効率はそれぞれ74%、78%であった。また、この時の過酸化水素消費率は23%であり、従来型Jet-SOGの0.5%未満と比較し、約50倍の効率を得た。

3.霧化型SOGの動作条件を最適化し、観測不能な物理現象への洞察を与えるための数値シミュレーションコードの開発を行った。コードは反応領域をガス流れ方向に1次元、BHP液滴の直径方向に1次元の座標で記述して計算した結果、塩素流量とSOGから排出されるガス分圧について実験結果と一致しており、コードの有効性が確認できた。励起酸素の発生率を高くし、KOHを混合した塩基性過酸化水素水溶液(BHP)の過酸化水素H_2O_2の高効率利用法を確立し、現在1%以下しか利用できないという欠点を克服し、BHPの使い切りを可能とする新しい型の霧化型励起酸素発生器(SOG)を開発した。得られた結果は次の通りである。1)BHP利用率の向上BHP液滴を粒径15μmの霧状に微粒化したところ、塩素流量9.0mmol/sにおいて理論限界に近いBHP利用率41.5%を達成することができた。この結果は従来型Jet-SOGのBHP循環による利用率15%に比べて大幅な向上を実現している。2)水蒸気除去発生した水蒸気は共振器内部で励起沃素原子を失活することが知られている。本研究は-35°Cに冷却した過酸化水素水溶液をガス流に直接噴霧することで。励起酸素を失活させることなく,最大で励起酸素の1/3まで水蒸気を抑制することができた。3)霧化型SOGの数値計算霧化型SOGの動作条件を最適化し、観測不能な物理現象への洞察を与えるための数値シミュレーションコードの開発を行った。その結果、塩素流量とSOGから排出されるガス分圧について実験結果と一致しており、コードの有効性が確認できた。
東南アジア諸国における都市地下水環境保全に関する調査研究

本研究では、ベトナム・ハノイ地区の地下水揚水に伴う地下水環境への影響評価に関するデータ収集・分析を行うと共に、大バンコク地区における、都市地下水環境シミュレーションモデルの高度化に関する研究を実施した。ハノイ地区での調査としては、ハノイにおいてワークショップを開催し、データ収集・分析に関する検討を実施した。この結果、ハノイ地区の帯水層は、周辺河川との通水性が高いことから地下水位の回復がなされていること、およびハノイ地区の帯水層からの揚水量が比較的少ないことから、現状では地下水環境に関する課題が顕在化していないことが明らかとなった。次に、大バンコク地区については、将来予想される地下水揚水に対する地下水位低下特性および地盤沈下特性について検討した。この結果、地下水取水に関する制限措置により、大バンコク地区の中心部では地盤沈下量が、前年度の評価結果に比較して多少低減する傾向となるが、その他の周辺地区では今後0.51mにも及ぶ多大な地盤沈下量が想定されることを明らかにした。また、地盤沈下量算定モデルに含まれる解析パラメータの不確実性が結果に及ぼす影響としては、粘土含有率の不確実性が優位となり、中でも最上位のバンコク帯水層の粘土含有率の不確実性が支配的になることを明らかにした。さらに、算定された確率量となる地盤沈下量を用いて、大バンコク地区のチャオプラヤ川の堤防付近を対象とした洪水リスクに関する検討も実施した。具体的には、タイ政府により実施されている洪水対策において、同川の堤防高に関する許容沈下量に対して、同川流域の代表点で想定される沈下量が超過する確率を洪水リスクとする検討を実施した。この結果として、洪水リスクは、各箇所での地層構成及び揚水箇所の分布により大きく変化すること、帯水層の粘土含有率の不確実性が想定される洪水リスクの感度に大きく影響することを明らかにした。本年度は,研究の第一ステップとして,ベトナム・タイの都市部での現況の地下水環境を把握するための基本データとなる,既往の地下水に関連する計測データの収集・分析を実施した.具体的には,ハノイおよびバンコクにおいて収集した関連データは,それぞれ以下のように要約される.ハノイの地下水環境に関する調査結果としては,1990年代の都市部の開発に伴う地下水の汲み上げ状態と、大ハノイ地区での地盤沈下の発生状況に関する調査結果を入手した.そのデータの分析結果より,同地域における広域地下水流動特性として,ファン河(Red River)からの地下水涵養量を上回る地下水が,農業用水として利用されており,これに伴い広範囲の地域に地盤沈下が生じていることが明らかとなった.一方,バンコクの地下水環境に関する調査結果としては,地下水位・地盤沈下量の観測結果,及びボーリング調査に基づく地質区分データ・土質調査結果を入手した.同調査結果より,以下の事項が明らかとなった.1)過去20年間の急速な都市部の発展に伴い,生活用水・工業用水等の確保を目的として地下の滞水層から大規模な地下水の汲み上げを実施したことに起因して,大規模な地盤沈下が生じ,建物・道路に甚大な被害が発生している.2)対象地域はバンコク中心部6,160km^2と広範囲に及んでおり,1981年1998年での最大地下水位低下量30m,最大沈下量88mmと甚大なものとなっている.現状では,部分的に取水制限を実施したことで,地表面沈下速度は低減されつつあるが,今後のバンコク地域で更なる都市部の拡大に対応するためには,依然として生活用水等を滞水層からの地下水の汲み上げによるに依存せざるを得ない状況にある本年度は,昨年度にデータ収集を実施したバンコク首都圏とその周辺地域(以下大バンコク地区と称す)における,都市地下水環境に焦点を当てた研究を実施した.

まず,3次元差分解析により,過去の地下水位低下状況を分析すると共に,1次元圧密理論に基づく地盤沈下量を計算した結果として,大バンコク地区における地下水位低下と地盤沈下の主原因は,地表面から浅い方の3種類の帯水層からの過剰な地下水汲み上げ地下水汲み上げに伴うに起因すること,および大バンコク周辺地区で工場団地の建設等により沈下が増大しつつあること明らかにした.そして,今後地下水の揚水量が増加する限り,大バンコク地区における地盤沈下は留まる兆しを見せずに継続し,その結果として,河川堤防の沈下および洪水の排水施設の機能低下を誘発し,同地区の洪水リスクが増大することになることを明らかにした.ただし,今後の地盤沈下を予測する上で支配的な因子となる揚水量については,不確実性を含んでいるため,一意的に設定することが困難である.この課題に対して,将来的な地下水揚水量に含まれる不確実性について確率過程を用いてモデル化し,揚水に伴う地下水位・地盤沈下の不確定性を評価する確率的手法を開発した.具体的には,地下水揚水量を,過去の計測結果に基づき幾何学的ブラウン運動によりモデル化するものと仮定した.そのモデルを用いて推定した揚水量に対して,3次元浸透流解析および1次元圧密理論に基づくモンテカルロシミュレーションを実施し,多様なシナリオに対応する地盤沈下予測を実施した.その結果として,公的機関による地下水揚水の制限により地下水揚水量のトレンドが減少させることで,一定の範囲内ではあるが洪水リスクを緩和することが可能となることを明らかにした.加えて,公的機関による地下水揚水の制限に加えて,リチャージウェルの導入等の,その他の洪水リスクに関する緩和対策についても更なる調査を実施ことが必要となることを提言した.本研究においては、ベトナム・ハノイ地区における地下水揚水に伴う地下水環境への影響評価に関するデータ収集・分析を行うと共に、大バンコク地区における、都市地下水環境シミュレーションモデルの高度化に関する研究を実施した。ハノイ地区における調査としては、ハノイにおいてワークショップを開催し、データ収集・分析に関する検討を実施した。この結果として、ハノイ地区の帯水層は、周辺河川との通水性が高いことから地下水位の回復がなされていること、およびハノイ地区の帯水層からの揚水量が比較的少ないことから、現状では地下水環境に関する課題が顕在化していないことが明らかとなった。次に、大バンコク地区については、将来予想される地下水揚水に対する地下水位低下特性および地盤沈下特性について検討した。この結果として、地下水取水に関する制限措置により、大バンコク地区の中心部では地盤沈下量が、前年度の評価結果に比較して多少低減する傾向となるが、その他の周辺地区では今後0.51mにも及ぶ多大な地盤沈下量が想定されることを明らかにした。また、地盤沈下量算定モデルに含まれる解析パラメータの不確実性が結果に及ぼす影響としては、粘土含有率の不確実性が優位となり、中でも最上位のバンコク帯水層の粘土含有率の不確実性が支配的になることについても明らかにした。さらに、算定された確率量となる地盤沈下量を用いて、大バンコク地区の中心部を流れるチャオプラヤ川の堤防付近を対象とした洪水リスクに関する検討をも実施した。
一本鎖DNAをテンプレートにした金属錯体の機能的集積化

本研究は、金属イオン誘起型人工DNAを用いて、鋳型DNAの分子情報を転写する手法を確立し、新しい分子情報伝達システムを創出することを目的としている。具体的には、一つの核酸塩基と二つの金属配位部分を有する四つのビルディングブロックが金属錯形成により主鎖を形成するような人工DNAを合成した。4種類の天然型核酸塩基のいずれか一つと二つの金属結合部位を分子内にもつ4種類の構造ユニット(A, T, C, Gに対応)を数工程で合成し、これらのうちアデニン誘導体がZn^<II>イオンとの錯形成を介し、一次元鎖状構造を形成することをX線構造解析により明らかにした。このZn^<II>鎖状錯体と、チミンオリゴマーである(dT)_<70>との相互作用を融解実験で調べたところ、天然型DNAと同様に260nmの吸収に淡色効果が見られ、二本の鎖がハイブリッドしていることが示唆された。次のアプローチとして、天然型ヌクレオシドにより近い構造をもつ金属配位型人工ヌクレオシドを検討している。まず、チミジンの3'-と5'-水酸基をアミノ基、チオール基、メチルチオ基に変換したものを合成した。また、これらの合成中間体の塩基交換反応により、アデニン誘導体に変換できることも見出した。二つの置換活性な配位座をもった白金錯体やパラジウム錯体の存在下、これらが一本鎖鋳型DNA(例えば、polydA)上でどのように配列するかについて現在検討している。これらのシステムを、メッセンジャーRNAをターゲットとする新アンチセンス法や、鋳型DNAのもつ分子情報の転写などに展開する予定である。
景観における自転車通行環境のデザインに関する研究ー京都市の実証実験をベースにして

平成29年6月「自転車活用推進法」が施行され、全国で自転車利用環境の整備が急速に進んでいる。各自治体では自転車安全走行のための路面表示を、自転車ピクトグラムや矢印などで行っている。京都市では歴史的景観保存・保全を行う中「世界トップレベルの自転車共存都市」を目標とする整備に対して、研究を活かし景観と調和する路面表示のデザイン行った。国のガイドラインで路面表示の色彩は青色を基本としているが、景観の調和を乱す場合も多い。「デジタル画像色解析システム」を活用した地域写真の分析などで、地域景観にふさわしい路面表示の色彩範囲を示す手法の開発を行った。そのガイド冊子を作成し、手法の普及に努めている。■現場調査実績初年度である本年度は、国内で先進的に自転車通行環境を整備している都市における調査と共に、先進的な自転車政策を進めている欧州において、7カ国16都市の綿密な調査を行った。欧州での調査の内容は、数多い事例の現場写真と路面表記のサイズ調査及び色彩測定となっており、他に類をみないものとして、自転車関連業界での注目も高まっている。■京都市での通行環境の景観検証実績京都市においては、既に自転車環境整備が進められている地点で、現場写真を活用した「デジタル画像色分析システム」により、現状の路面表記が景観上周辺との関係で、課題のない範囲に存在することを確認すると共に、視認性の面での課題があることも明らかにした。■京都市での社会実験とガイドライン策定に向けた研究実績京都市が「京都市自転車等駐車対策協議会」のもとに平成27年度設置した「京都市自転車走行環境整備ガイドライン部会」の委員として参画する中で、具体的な自転車通行環境のデザインを進めていった。京都市と共に平成27年8月には、簡易実験を行い、自転車と自動車の視点から路面表記がどのように見えるか、矢羽根・自転車ピクト等の規格検討を行った。京都市の中心部に多い生活道路において、同8月京都市と共に現場簡易実験を行い、矢羽根・自転車ピクトの適正な間隔を検討した。また、国の「安全で快適な自転車利用環境創出の促進に関する検討委員会」で検討中の矢羽根・自転車ピクトも視野に入れた中で、本研究者が京都市としてのオリジナルデザインを行った。平成28年1月2月には、夜間視認性の検証実験の結果をもとに、白線の入れ方と素材を決定した。また、市内5路線において京都市と共に新たな矢羽根・自転車ピクトで実証実験を行い、150余名のアンンケート調査および8地点で路面表記設置前後の通行調査より、その効果分析データを得た。初年度である本年度の研究計画に基づき下記にまとめる(1)国内における自転車通行環境デザイン調査/現段階で整備が比較的進んでいる国内の事例調査を進めた。(2)海外における自転車通行環境デザイン調査/欧州7カ国(イギリス、ベルギー、オランダ、ドイツ、フランス、デンマーク、スウェーデン)16都市において行った自転車通行環境の調査は、予想を上回る現場のデータとして、サイズ、色彩測定資料が得られた。また、各国の自転車政策及び人々の自転車活用生活の実態、自転車教育の先進状況等、自転車に関する様々な情報も得ることができたことにより、今後のデータ分析への期待が高まっている。(3)京都市内既存整備環境のデザイン調査と分析/京都市で既に自転車環境整備が進められている地点の現場写真を活用した「デジタル画像色分析システム」での分析を行い、学会での発表を行った。京都市と共に、現在の路面表記デザインの見直しを、現場での簡易実験、夜間視認性の検証実験を通じて行い、新たな矢羽根・自転車ピクトという路面標記デザインを行った。そのデザインにより市内中心部での実証実験とそのデータ分析まで行うことができた。これは、28年度以降に予定していた内容であり、スムーズな研究推進ができた結果である。(4)京都市で開催される「自転車利用環境向上会議」での問題提起/平成28年1月に実施された本会議において、景観の中で自転車通行環境の整備がどのように影響を及ぼしているのかについて、その路面標記色と周辺景観の色彩分析から問題提起を行った。また全国から参加した自転車関係の有識者による、市内現場での実証実験視察から意見聴取もできた。その他、NPO法人自転車活用推進研究会などで調査発表を行った。■現場調査の分析/本研究の初年度である平成27年度に調査をした国内、および欧州7カ国16都市での自転車通行環境デザイン調査の結果を、自転車政策、自転車活用生活の実体等のとりまとめを行なった。また、現場写真に基づき「デジタル画像色分析システム」を活用した自転車通行環境整備現場の色彩分析を行い、路面表記と周辺環境色彩の関係性を明らかにした。■京都市自転車環境整備での実践平成27年度の自転車路面表記簡易実験とアンケートに基づき、平成28年10月に「京都市自転車走行環境整備ガイドライン」が取りまとめられた。その中で本研究者は、自転車走行環境のオリジナルピクトをデザインした。自転車専用通行帯、幹線道路、準幹線道路、生活道路毎に矢印、矢羽根、自転車マークの決定。交差点での注意喚起マーク、バス停での注意喚起マークをそれぞれ、これまでの他事例調査研究分析を踏まえ、京都市にふさわしいオリジナルデザインとして展開し、順次施工されている。■研究成果の発信等「自転車通行環境のデザインガイドライン」策定に向けて、これまで学会での発表、毎年各地で開催される「自転車利用環境向上会議」での発表や意見交換、NPO法人自転車活用推進研究会での発表や意見交換、フィンランドで開催された国際学会での研究意見交換を行なった。引き続き先進事例の現場調査を通じて、デザインガイドライン策定への準備を進めている。

平成28年12月、国での自転車活用推進法の成立(平成29年6月施行)の整備を受け、全国的に自転車環境整備が急速に進められる予定で、成果を活かすタイミングが将に来ている。大阪府堺市では、百舌鳥・古市古墳群の世界遺産登録を目指す地域において、課題になっていた自転車通行環境整備の色彩について、本研究の成果を生かしたアドバイスも行なった。初年度に、当初平成28年度に予定をしていた京都市での、自転車通行環境の整備地区実験施工、およびアンケートによる検証が実施できるに至り、平成28年度は現場での施工実施が、進む状況になったため、予定していた実践での研究成果の活用が行なわれている。また、研究成果の他都市での活用も進みつつあり、国の法律成立、施行にもタイミングが合い、今後研究成果の活用が期待される。平成28年度は、発表予定の学会で実行委員長を務めるなど、外部での発表機会が持ちにくい状況になったが、最終成果発表に向けての準備を進めているため、最終年度での成果に問題はない範囲である。(1)自転車利用環境整備デザインにおける色彩の決定方法(自転車道色ガイド)冊子の作成平成28年作成したデザインガイドライン案に基づき、現在全国で整備が進む自転車利用環境整備において、景観的に最も課題である路面表示の色彩について、その考え方と、決め方を伝えるための冊子を作成した。色彩の基本や、京都市での自転車使用環境整備の実践事例などを交え、わかりやすく解説したものとなった。(2)研究成果の発信による、自転車利用環境整備デザインの重要性の伝達。本年度愛媛県松山市で開催された、全国自転車活用推進フォーラム第6回自転車利用環境向上会議にて、全国から自治体担当者や関係者が多く集う中で発表を行い、多くの反応があった。景観での課題について理解を得ることができた。学会では芸術工学会秋期大会での発表、日本デザイン学会秋期大会での発表、デザイン学会第5支部研究発表会での発表を通じて、研究者間での意見交換なども行った。全国組織であるNPO自転車活用推進研究会の関西での勉強会などでは、日常的にこの課題について発言を行ってきた。これらを通じて、業界における課題の共有は進んだと判断する。(3)「自転車活用推進法」活用による、自転車利用環境整備のネットワークにおける環境デザインの調査自転車利用環境整備は、京都市内のような都市中心部での整備から、周辺地域とのネットワークを計画する段階に来ている。特に基礎自治体同士をつなぎ、場合によっては都道府県も超えた環境整備が進みつつある状況である。自然景観が豊かな郊外部でのあり方や、行政区を超えたネットワークの環境整備のあり方について、各地で進みつつある自転車ルートにおける、環境整備の現場調査を始めた。先進的な、しまなみ街道、琵琶湖一周、浜名湖一周、などを調査しその課題を把握するとともに、次の研究につなげる準備を進めた。平成29年6月「自転車活用推進法」が施行され、全国で自転車利用環境の整備が急速に進んでいる。
ステロイドホルモン産生細胞の分化制御機構-副腎皮質幹細胞に特異的な遺伝子の同定-

哺乳動物の副腎皮質はそれぞれ鉱質コルチロイド、糖質コルチロイド、および副腎性アンドロゲンを分泌する球状層、束状層、網状層の3層からなる。我々は、これら3層に加えて、球状層と束状層の間に皮質の幹細胞を含むと思われる未分化な細胞層(以下、未分化細胞層)を近年新たに見いだし、未分化細胞層から分化・増殖して、球状層と束状層の細胞が生じるとの仮説を提唱した。この仮説を証明するため、最近我々は未分化細胞層の性質を持つマウス副腎皮質細胞株を樹立するに成功した。10年度は、未分化な状態を保っている細胞株に特異的に発現している蛋白質のcDNA単離を試み、転写調節蛋白質、転写コファクター、細胞間マトリクス蛋白質と相同性のある蛋白質をコードするcDNAを複数単離した。これらは、遺伝子の発現調節、細胞間相互作用に関与することから、発生・分化に重要な役割を持ちうる分子であることが期待される。11年度は、これらの分子の細胞内発現部位の同定および、機能解析を進めた。これらのmRNAの発現を、マウスの主な臓器から調整したRNAを用いてノザン解析した。その結果に基づき、副腎での発現量が多い分子2種について、in situ hybridizationにより組織内発現分布を解析した。一方は、未分化細胞層から球状層に局在した。他方は、未分化細胞層から束状層外側に局在した。さらに、このような局在と皮質細胞のステロイドホルモン産生機能、および、増殖能の関連を調べるため、層機能マーカー分子の局在、および、DNA合成細胞の分布を免疫組織化学的に解析した。その結果、2種の分子の局在は、それぞれ、球状層細胞の分化・増殖、および、束状層細胞の分化・増殖が活発な部位とよく一致することが判明した。以上の結果は、これらの分子が副腎皮質組織の形成・維持に関与していることを示す。補乳動物の副腎皮質はそれぞれ鉱質コルチコイド、糖質コルチコイド、および副腎性アンドロゲンを分泌する球状層(zG)、束状層(zF)、網状層(zR)の三層からなる。我々は近年、これら3層に加えて、zGとzFの間に皮質の幹細胞を含むと思われる細胞層(以下、新細胞層)を新たに見い出した。最近、私たちは新細胞層の性質を持つ細胞株を樹立することに成功した。本年度は、これらの細胞株の性質をより詳細に解析するとともに、未分化な状態を保っている細胞株に特異的に発現している蛋白質のcDNA単離を試みた。樹立した細胞株をもちいて、未分化な状態を保っている細胞株に発現し、分化した細胞では発現の低い蛋白質を同定するため、cDNA単離をdifferential screeningによりおこなった。現在までに、転写調節蛋白質、転写コファクター、細胞間マトリクス蛋白質と相同性のある未同定の蛋白質をコードする。DNAを単離した。現在、組織内発現部位の同定および、機能解析を進めている。これまでの研究を通じて、われわれが見いだした未分化で、増殖性に富む細胞層が、副腎皮質の幹細胞を含むことが、ほぼ確実なものとなった。今後、幹細胞の分化、増殖がどのような分子機構で制御されているかが、重要な課題として挙げられる。この分子機構の解明には、未分化細胞株に特異的に発現している分子の同定が重要な知見を与えると思われる。

哺乳動物の副腎皮質はそれぞれ鉱質コルチコイド、糖質コルチコイド、および副腎性アンドロゲンを分泌する球状層、束状層、網状層の3層からなる。我々は、これら3層に加えて、球状層と束状層の間に皮質の幹細胞を含むと思われる未分化な細胞層(以下、未分化細胞層)を近年新たに見い出し、未分化細胞層から分化・増殖して、球状層と束状層の細胞が生じるとの仮説を提唱した。この仮説を証明するため、最近私たちは未分化細胞層の性質を持つマウス副腎皮質細胞株を樹立することに成功した。昨年度は、未分化な状態を保っている細胞株に特異的に発現している蛋白質のcDNA単離を試み、転写調節蛋白質、転写コファクター、細胞間マトリクス蛋白質と相同性のある蛋白質をコードするcDNAを複数単離した。これらは、遺伝子の発現調節、細胞間相互作用に関与することから、発生・分化に重要な役割を持ちうる分子であることが期待される。本年度は、これらの分子の組織内発現部位の同定および、機能解析を進めた。これらのmRNAの発現を、マウスの主な臓器から調整したRNAを用いてノザン解析した。その結果に基づき、副腎での発現量が多い分子2種について、in situ hybridizationにより組織内発現分布を解析した。一方は、未分化細胞層から球状層に局在した。他方は、未分化細胞層から束状層外側に局在した。さらに、このような局在と皮質細胞のステロイドホルモン産生機能、および、増殖能の関連を調べるため、層機能マーカー分子の局在、および、DNA合成細胞の分布を免疫組織化学的に解析した。その結果、2種の分子の局在は、それぞれ、球状層細胞の分化・増殖、および、束状層細胞の分化・増殖が活発な部位とよく一致することが判明した。以上の結果は、これらの分子が副腎皮質組織の形成・維持に関与していることを示す。
溶融金属液滴の基材衝突における凝固形状制御

微小溶融金属液滴がある部材に衝突し凝固する現象は,溶射技術や冶金技術などの材料加工分野において見られ,凝固した粒子の形状は,衝突速度や温度,および基材の物性など,数多くの因子によって影響をうける.この形状の違いは作製しようとする製品の質に大きな影響を与えることから,凝固した粒子の形状の制御が必要となる.本研究では,溶融金属粒子が基材に衝突し,偏平凝固するとき,その形状に対し影響する因子を解明するために,溶融液滴および基材表面温度径時変化の同時計測システムを構築し,溶融金属液滴の基材上での凝固形態に対する基材温度および落下距離の影響の検討を行うものである.溶融金属液滴が基材上へ衝突すると,粒子から基材へ移動する熱に対する熱接触抵抗は,液滴が凝固するまでは急激に減少し,凝固後には増加する傾向が見られた。凝固後の熱接触抵抗の増加は,液滴底面の凝固による接触面積の減少によるものと推察された。偏平粒子の形態を決定するために重要であるのは,凝固前の熱接触抵抗であると思われるため,基材温度変化による影響を検討したところ,基材温度の上昇に伴い,衝突前の熱接触抵抗は低下する傾向が見られ,これは液滴と基材との温度差の低下によるものと推察された。基材温度を室温とし,落下距離を変化させた場合には,落下距離が増大するほど落下中に冷却される時間が長くなることから,液滴温度は低くなるものの速度は増大するため,偏平率は大きくなり,凝固完了までの時間は長くなることがわかった。また,落下距離の増大に伴い,液滴温度の低下の影響を大きく受け,凝固前の熱接触抵抗は大きくなった。本実験の範囲では,飛び散りの少ない円形のスプラット(偏平粒子)を得るためには,落下距離の短い方がよいため,このような形態の粒子を得るためには熱接触抵抗が小さい条件の方がよいことが示唆された。微小溶融金属液滴がある部材に衝突し凝固する現象は,溶射技術や冶金技術などの材料加工分野において見られ,凝固した粒子の形状は,衝突速度や温度,および基材の物性など,数多くの因子によって影響をうける.この形状の違いは作製しようとする製品の質に大きな影響を与えることから,凝固した粒子の形状の制御が必要となる.本研究では,溶融金属粒子が基材に衝突し,偏平凝固するとき,その形状に対し影響する因子を解明するために,溶融液滴および基材表面温度径時変化の同時計測システムを構築し,溶融金属液滴の基材上での凝固形態に対する基材温度および基材表面粗さの影響の検討を行うものである.まず,本年度は融点の低い錫一鉛合金を用いて,基材上での偏平凝固中の溶融金属液滴のその場画像撮影および基材温度の径時変化同時計測システムを構築した.システム構築を行うにあたり発生する問題として,収集する画像および温度の同期を行う必要があること,粒子の凝固は長くとも100msには終了することから,それぞれ測定される温度の応答速度を少なくともサブミリ秒とする必要があること,測定される温度の精度を確保すること,の3つの問題が予想される.そこで,システムを,(1)液滴の落下を検知するレーザセンサ,(2)極細解放端熱電対を用いた粒子温度測定システム,(3)極細熱電対を基材に組み込んだ基材表面温度計測システム,(4)高速度ビデオカメラ,の4つで構成した.本システムを用いて溶融液滴の基材上での偏平凝固現象の観察を行ったところ,溶融液滴の偏平の様子が観察でき,同時に液滴と基材表面の温度が計測でき,これにより液滴から基材へ伝達する熱移動の際の熱接触抵抗を推定することが可能となった.微小溶融金属液滴がある部材に衝突し凝固する現象は,溶射技術や冶金技術などの材料加工分野において見られ,凝固した粒子の形状は,衝突速度や温度,および基材の物性など,数多くの因子によって影響をうける.この形状の違いは作製しようとする製品の質に大きな影響を与えることから,凝固した粒子の形状の制御が必要となる.本研究では,溶融金属粒子が基材に衝突し,偏平凝固するとき,その形状に対し影響する因子を解明するために,溶融液滴および基材表面温度径時変化の同時計測システムを構築し,溶融金属液滴の基材上での凝固形態に対する基材温度および落下距離の影響の検討を行うものである.溶融金属液滴が基材上へ衝突すると,粒子から基材へ移動する熱に対する熱接触抵抗は,液滴が凝固するまでは急激に減少し,凝固後には増加する傾向が見られた。

本実験の範囲では,飛び散りの少ない円形のスプラット(偏平粒子)を得るためには,落下距離の短い方がよいため,このような形態の粒子を得るためには熱接触抵抗が小さい条件の方がよいことが示唆された。