hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
クエン酸は呼吸器疾患に有効な食品成分となり得るか？

本研究では、低酸素曝露がラットの自発運動量に及ぼす影響と、各臓器の炎症に及ぼす影響について明らかにすることを第一の目的とした。さらに、クエン酸の摂取が、低酸素曝露による自発運動量の低下や炎症の惹起を抑制しうるかどうかについてもあわせて検討した。結果、低酸素曝露は自発運動量を有意に低下させるが、予めクエン酸を摂取させておくと有意な低下がみられなくなることが明らかになった。また、低酸素曝露はラットの、脳、肝臓、骨格筋、肺において炎症マーカーを上昇させないことが示された。クエン酸の摂取は、各臓器の炎症マーカーに影響を与えなかった。低酸素は呼吸器疾患に共通する病態である。これまで、低酸素曝露されたラットでは肝臓のグリコーゲン量が低下することを明らかにしており、このグリコーゲン量の低下が呼吸器疾患患者における日常生活動作(ADL)の低下の一因になる可能性を示してきた。一方で、ラットに予めクエン酸を投与しておくと、低酸素曝露をしても肝臓グリコーゲン量が低下しないことも明らかにしてきており、クエン酸の投与がADLの低下を防止し得る可能性も示してきた。しかし、低酸素曝露により肝臓グリコーゲン量が低下すると本当にADLが低下するのか、また、クエン酸摂取によって、ADLの低下は防止されるのか、については不明であった。そこで本年度は、ラット回転ケージを用いた自発運動量の測定により、低酸素曝露とクエン酸の投与がADLに及ぼす影響を明らかにすることを目的として研究を実施した。その結果、ラットへの低酸素曝露は有意に自発運動量を低下させるが、予めクエン酸を摂取させておくと自発運動量の低下は有意ではなくなった。さらに、クエン酸はグリコーゲンの合成や分解、グルコースの取込みや解糖など、低酸素で生じる生体応答を増強することが、mRNA発現レベルで明らかになった。クエン酸の摂取は呼吸器疾患患者におけるADLの低下を予防し得る可能性が示された。本研究の結果は、呼吸器疾患患者だけでなく、高山病の予防や、高地トレーニングの成功などへの応用が期待される。平成27年度に予定していた「クエン酸の摂取が低酸素誘導性の自発運動量の低下を抑制するのか?」については、ほぼ予定通り分析が進んだ。低酸素誘導因子についての分析はまだ実施していないが、平成28年度中には分析する予定である。また、平成28年度に予定していたラットの飼育を前倒して実施することが出来ていることから、研究そのものについては概ね順調に進行しているものと評価した。近年、COPDをはじめとする呼吸器疾患は、肺や気管の単なる炎症ではなく全身性の炎症として捉えられており、これを抑制することで、呼吸疾患患者の病態や日常生活動作(ADL)が改善することが期待されている。この全身性炎症は、低酸素により安定化する低酸素誘導因子HIF-αによって惹起されると考えられている。しかし、呼吸器疾患における「全身性炎症」は言葉だけが一人歩きしている感があり、全身性の炎症が一体どこの臓器でどのように生じているのか、については全く報告がない。そこで本研究では、低酸素によって惹起される炎症の程度を、肝臓や脳などの臓器別に明らかにすること第一の目的とした。さらに、近年、炎症抑制作用が報告されているクエン酸が、それぞれの臓器の炎症にどの程度の抑制効果を発揮するのかについて検証することを第二の目的とした。結果、2時間および6時間の低酸素曝露(酸素濃度10.5%)は、ラットの脳、肝臓、骨格筋、肺において、炎症を惹起しないことが、mRNA発現レベルで示された。また、クエン酸摂取は、各臓器において明確は炎症抑制効果は示さなかった。以上より、比較的短期間の低酸素曝露そのものは各臓器における炎症の惹起に関与しないこと、すなわち呼吸器疾患患者の作業時における短期間の低酸素状態そのものは全身性炎症を誘導しない可能性が示された。一方で、酸素濃度のゆらぎが各臓器の炎症に及ぼす影響については、今後検討を進める必要がある。平成28年度は、低酸素誘導因子の分析と、各臓器における炎症の評価を実施する予定である。食品機能学予算申請時と予算使用時では、物品等の価格が変動するため。次年度の研究費と合算して消耗品を購入予定
岩陰遺跡の環境考古学―先端手法による生業と古環境の高精度復元―

内陸部の岩陰遺跡における先史時代の環境および人間活動を、生物考古学(環境考古学)の手法により総合的に研究することを目的に、長野県小海町の天狗岩岩陰遺跡の調査を行った。考古学、動物考古学、民族考古植物学、古人類学、安定同位体分析、古DNA分析など異なる分野の連携により研究を進めた。縄文後期中庸の土器片が出土し、この岩陰の利用が少なくとも縄文後期にまで遡ることが明らかになった。縄文時代後期中世の土器片、石器、鹿角製品、炉跡の他、多数の獣骨、魚骨、炭化した麦等が出土した。弥生時代前期から古墳時代前期にかけて形成された灰層が多数確認され、この期間に岩陰が繰り返し使われたことがわかった。本研究の主目的は、内陸部の岩陰遺跡における先史時代の環境と人間活動を、生物考古学(環境考古学)の手法を用いて総合的に研究することである。研究の対象として、長野県小海町の天狗岩岩陰遺跡を選んだ。この遺跡では、1990年代および2011-2012年に計3回の発掘調査が行われている。後者は本研究の主要メンバーを含む調査隊による、科研費による調査であり、本研究はその継続・発展としてのプロジェクトである。これまでの調査で弥生時代前期から古墳時代前期にかけての土器片、石器、鹿角製品、炉跡の他、多数の獣骨と炭化種子が出土した。2013年度の調査では、発掘区を広げるとともに一部を深く掘り下げ、縄文時代の文化層があるかどうかを確認することを目的とした。出土した炭化材および獣骨を用いてC14年代測定を実施し、縄文時代後期相当の年代を得た。これによって、この岩陰が縄文時代から使われていたことが確かめられた。調査では、出土遺物の考古学的な分析、動物考古学・民族考古植物学の手法による食性の研究、安定同位体分析を用いた古環境と食性の研究を実施した。これらにより、高精度の古環境情報を有効に抽出するとともに、人工遺物や遺構に関する考古学的な知見とあわせた統合的な研究をすすめている。植物遺存体に関しては、弥生時代の灰層のフローテーションにより、炭化したイネ籾を確認した。前年度までに弥生時代の炭化米を確認していたが、今年度の調査により、イネが籾付の状態で岩陰内に持ち込まれていることが明らかになったことは重要である。このことは、弥生時代に岩陰周辺でイネが栽培されていたか、佐久平から持ち込まれていたか、のどちらかの可能性を示す。また、イネ以外にも、雑穀のアワやドングリ、オニグルミなどの堅果類も出土しており、多角的な植物資源の利用があった可能性が示された。本研究は、内陸部の岩陰遺跡における先史時代の環境と人間活動を、生物考古学(環境考古学)の手法により総合的に研究することを主要な目的としており、研究チームは2010年から科研費の助成を受けて長野県南東部の相木川流域で調査を継続してきた。2013年に科研費による長野県小海町の天狗岩岩陰の調査を開始し、2014年度は引き続き発掘調査を実施した。これまでの調査で、弥生時代前期から古墳時代前期にかけての土器片、石器、鹿角製品、炉跡の他、多数の獣骨、炭化した麦等が出土したが、さらに下層の縄文時代の文化層を確認することをめざし、8月後半の2週間,現地調査を行った。発掘区を昨年度までの調査区の東側に拡張し、弥生時代に属すると考えられる炉跡と灰の層を確認した。灰層から小児の下顎骨、手足の骨の破片などが出土したが、原位置を保っておらず、この人骨がどの時代の層に属するか、年代測定を行いさらに検討する必要がある。2013年度、2014年度の出土遺物と出土層位の検討を継続し、土器形式などの考古学的な分析、動植物遺存体と安定同位体分析による食性や古環境の研究を実施した。本研究は、内陸部の岩陰遺跡における先史時代の環境および人間活動を、生物考古学(環境考古学)の手法により総合的に研究することを目的としておこなった。長野県南東部の相木川流域に多数存在する岩陰のひとつである、小海町の天狗岩岩陰遺跡を対象に、2011年より発掘調査を継続した。これまでの発掘調査で、弥生時代前期から古墳時代前期にかけての土器片、石器、鹿角製品、炉跡の他、多数の獣骨、魚骨、炭化した麦等が出土した。環境考古学の手法による調査として、考古学、動物考古学、民族考古植物学、古人類学、安定同位体分析、古DNA分析など異なる分野が緊密に連携して調査を進めた。今年度は、調査区の北東部分を掘り下げ、多数の灰層を確認し、弥生時代に岩陰を利用した人々が、狩猟したシカなどの動物を解体したり、骨角器を制作した場所と思われる、台石の周辺に土器、鹿角、骨片などが集中して分布する遺構を発見した。このような遺構は、平野部に稲作農耕が導入された弥生時代において、山間部の岩陰が、狩猟キャンプとして繰り返し使用されていたことを示唆する。また、今年度の調査の第1の目的は、さらに下層の縄文時代の文化層を確認することであったが、弥生時代の層の下から、縄文後期中庸末の土器片が出土した。天狗岩岩陰の利用が少なくとも縄文後期にまで遡ることを明らかにできたことで、調査の目的を達することができた。今年度の調査区から10数点の年代測定用サンプルを採取し、炭素14による測定を実施した。

この結果を参考に、層序と年代の検討を行った.現在、報告書を準備中である。内陸部の岩陰遺跡における先史時代の環境および人間活動を、生物考古学(環境考古学)の手法により総合的に研究することを目的に、長野県小海町の天狗岩岩陰遺跡の調査を行った。考古学、動物考古学、民族考古植物学、古人類学、安定同位体分析、古DNA分析など異なる分野の連携により研究を進めた。縄文後期中庸の土器片が出土し、この岩陰の利用が少なくとも縄文後期にまで遡ることが明らかになった。縄文時代後期中世の土器片、石器、鹿角製品、炉跡の他、多数の獣骨、魚骨、炭化した麦等が出土した。弥生時代前期から古墳時代前期にかけて形成された灰層が多数確認され、この期間に岩陰が繰り返し使われたことがわかった。2014年度、発掘区の拡張により、灰層の広がりの範囲を平面的にとらえることができ、層序の検討を行うことができた。遺物の年代測定もすすめており、2015年度の発掘調査では層序の理解がさらに進むと予想される。人骨が出土したことは重要であるが、年代が確定するのを待たなければならない。一部の発掘区で縄文時代の層に達している可能性があるが、さらに精査が必要である。遺物の分析,整理は順調に進められており、2015年5月の考古学協会および10月の人類学会大会において調査の概要を報告する予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。環境考古学2015年度は8月中旬から2週間程度の発掘調査を実施する。出土遺物の分析,整理を進め、遺跡の性格(居住の季節性、佐久平や周辺の遺跡との関係など)を検討する。1995年の試掘調査で出土した遺物も含め、分析結果をまとめて報告書を出版する予定である。2013年度の目的の1つであった、縄文時代の文化層の確認ができた。また、発掘区を広げることで、1990年代に試掘調査を行った際の観察所見や、当時検出されていた灰層の広がりを把握することができた。発掘区の一部を深く掘り下げ、層序の確認を行うとともに、採取した炭化物のC14年代測定を実施し、その結果を、2014年度以降の発掘にフィードバックしながら進めることが可能になった。動・植物遺存体の分析は順調にすすんでおり、炭化コムギ、イネの他に弥生時代のイネ籾が検出されたことは重要である。今後、平野部の遺跡との植物利用の比較検討も行う。分担者1名の旅費として配分した分担金に未使用額が生じた。2014年度-2015年度もそれぞれ2週間程度の発掘調査を計画している。発掘区が深くなったことで崩落の危険があり、2014年度は安全対策のため、発掘区を広げつつ縄文時代の文化層の確認を進める。また、昨年までに出土した遺物の中に、縄文時代末期に属する可能性がある土器片等が含まれており、それらの年代の再検討を行う。2011-2012年度に出土している遺物も含め、これまでに天狗岩岩陰遺跡から出土した遺物の整理と出土層位の確認を進める。動物骨、炭化種子、炭化材の分析結果をもとに、当時の環境や植生を検討するとともに、遺跡の性格(一時的な狩猟キャンプとして使用されたものか、など)を考察する。環境考古学的な分析結果と遺物・遺構に関する考古学的検討とを統合し、解釈を進める。イネ籾が検出されたことは、弥生時代にイネが佐久平から持ち込まれていたとしても、数日ではなく長期間の岩陰利用があった可能性を示す重要な証拠であり、山間部の遺跡と平野部の遺跡との関係に関する考察を進める。
5FU口内炎を増悪する細菌または予防する細菌の同定とそれぞれの機序の解明

5-FU口内炎には口腔内細菌が関与しているが、それらの細菌は同定されておらず、その機序も解明されていない。本研究では、5-FU口内炎を発症した患者の口腔内細菌叢に着目し、口内炎の重症群と軽症群において5-FU投与前の口腔内細菌叢を比較することで、口内炎を増悪または予防する細菌を同定する。そして、同定された細菌を単離培養し、基礎実験を行うことで、それぞれの細菌が口内炎を増悪または予防する機序を解明する。
弾性線維の形成と老化におけるDANCE/fibulin-5の役割

弾性線維は、伸び縮みする臓器・組織(動脈・肺・皮膚など)に多くあって、その弾性を担っている。老化による動脈中膜の硬化、肺気腫、皮膚のたるみなどは弾性線維の劣化・断裂によるものであり、弾性線維再生に向けて弾性線維形成機構の解明は重要な課題である。申請者は弾性線維形成に必須のインテグリンリガンド、DANCE(fibulin-5ともいう)を発見した。さらに、線維芽細胞の無血清培養系にDANCEタンパクを加えるだけで弾性線維の形成が誘導されること、DANCEのアミノ末端がin vitro, in vivoにおいてプロテアーゼによる切断を受けて不活性型になることを見出した。加齢マウス皮膚では全長DANCEが著明に減少しており、切断型DANCEの増加を認めた。本研究では、DANCEの切断が生体内でどんな意味を持っているのかを切断型DANCEノックインマウスを用いて明らかにすることを目的とする。切断型DANCEノックインマウスは皮膚のたるみ、肺胞の拡大、動脈の硬化を来たし、DANCEノックアウトマウスとよく似た表現型を示した。これらの組織では弾性線維の形成不全を認めた。したがって、切断型DANCEは不活性型であり、老化による全長DANCE減少と切断型DANCE増加は組織の弾性線維再生能低下を意味しているというコンセプトが生体内でも正しいことがわかった。ただし切断型DANCEノックインマウスの表現型はDANCEノックアウトマウスと比べると弱いので、切断型DANCEにも何らかの役割があるものと考えられる。我々は弾性線維形成に必須のインテグリンリガンド、DANCE(fibulin-5ともいう)を発見した。本研究では、DANCEの切断が生体内でどんな意味を持っているのかを明らかにすることを目的とする。アミノ末端ドメインが最初から切断されているアミノ末端ドメイン欠損型DANCE、切断部位に変異を入れて切れにくくした切断部位変異型DANCEのノックインマウスを作成し、それぞれのノックインマウスの表現型を野生型およびDANCE遺伝子欠損マウスと比較した。電子顕微鏡による動脈弾性板形成の程度の評価、大動脈コンプライアンスの生理学的な評価を行ったところ、切断部位変異型DANCEノックインマウスは野生型マウスと変わるところがなく、弾性線維は正常で血管弾性も正常であった。アミノ末端ドメインが最初から切断されているアミノ末端ドメイン欠損型DANCEノックインマウスの表現型を現在検討している。
広域一括CUI検査・評価技術の実現に向けた挑戦

プラント等の大規模構造物の保全活動において重要な課題の一つである防護材付配管の外壁面腐食の効率的な検査の実現のための、マイクロ波を用いた広域一括探傷技術の開発を行った。3次元有限要素法解析による詳細な電磁場評価の結果、管側面から周方向に等間隔でTEMモードのマイクロ波を伝送する同軸ケーブルを挿入することで、断熱材部にTEMモードのマイクロ波を効率的に伝播させることが可能であることを見出した。実際にマイクロ波入射部を製作し、長さ1-2mの模擬腐食加工二重管を用いた検証試験を行い、模擬腐食からの明瞭な信号を確認するとともに、信号のTOFから模擬腐食の位置をほぼ正確に評価できることを確認した。解析環境を整備し、配管内にTEM及びTEモードを支配的に伝播させるためのマイクロ波入射方法について、詳細な3次元有限要素法解析を実施した。数値解析の結果、同軸管に対しては、管側面複数の箇所から最小の遮断周波数以下のマイクロ波を入射することで、入射部からある程度離れた箇所においてはTEMモードを支配的に伝播させることが可能となることを明らかとした。加えて、管周方向4箇所以上から周方向等間隔に入射部を挿入することで、直管内にTE11モードを支配的に伝播させることも可能であることを見出した。TE11モードの伝播に関しては、円管内TE11モードの電磁場分布に基づく考察により、入射方法が妥当なものであるといえること、また同様の手法はTMも含めたより高次のモードを伝播させる際にも適用可能であろうことを明らかとした。得られた数値解析結果の検証のため、マイクロ波搬送線を分岐させることが出来るよう既存測定システムの改修を行い、またTEMモード伝播評価のための二重管試験体及びTEモード伝播評価のための直管試験体を用いた試験環境を整備した。本年度はTEモード伝播評価試験を主として行い、数値解析結果に基づき、周方向4方向からマイクロ波を入射するマイクロ波入射プローブを製作し、約2mの直管に対する測定を行った。評価試験の結果、現状マイクロ波分岐部及び入射部におけるエネルギーロスの改善が必要であることが明らかとなった。当初計画であったTEMモードを支配的に伝播させるためのマイクロ波入射方法は、数値解析により比較的容易に実現が可能であるということが明らかとなった。また、挑戦的な実施項目として設定していたTEMモード以外の特定のモードを支配的に伝播させるためのマイクロ波入射方法についても、数値解析によりその可能性を見出すことが出来た。ただし、後者については数値解析と整合する試験結果を得るには至っていないこと、しかしながら解決するべき課題及びその対処法はほぼ明瞭となっていることから、区分(2)と評価した。マイクロ波の伝播挙動に基づいて断熱材付二重管の断熱材下腐食の広域一括探傷を行う非破壊検査技術について、数値解析及び実験両面からの可能性評価を実施した。平成27年度得られた知見に基づき、管壁側面からマイクロ波をTEMモードで断熱材部に伝播させるためのマイクロ波プローブを設計・製作した。腐食を管肉厚変化で模擬した二重管試験体を用いた試験の結果、模擬腐食からの明瞭な信号を確認することができ、またその信号のTime of FlightはTEMモードでの伝播を仮定した場合の模擬腐食位置と両行に一致するものであった。また、電磁気的特性が真空とは異なる断熱材内部でのマイクロ波の減衰から、探傷可能距離の評価を行った。加えて、平成27年度研究にその可能性が見いだされた、TE11モードを管内に伝播させるプローブについても更なる評価と検証を行った。マイクロ波分岐時のロスの低減のため、管内入射時のマイクロ波の分岐数を8から4へと変更した試験体系を新たに構築し、直管を用いた検証試験を実施した。得られた試験結果は従来のTMモードを発振するプローブでは検出できなかったきずが新たなプローブでは検出可能である一方、従来のプローブでは検出できるきずに対しては新たなプローブの感度は低いという、電磁場分布に基づく理論的考察と一致するものであった。また、TE11モードの管内速度を仮定すると信号のTime of Flightはきず位置とほぼ一致することが確認され、よってTE11モードを管内に発振・伝播させることに成功したと結論付けることができた。平成28年度は平成27年度得られた数値解析結果を再現する実験データを得ること、またそれを踏まえて、本研究により開発するマイクロ波を用いた防護材下腐食の一括探傷技術の適用性と能力を定量的に評価することを目的とする。管内に伝播するマイクロ波のエネルギーを高めるため、マイクロ波発振器の出力レベルを10dB程度上昇させての再試験を行うとともに、現状の分岐が不必要に大である可能性を鑑みて、必要に応じて不要な分岐を行わないことができるよう測定系を改修する。
有機臭素系難燃剤の燃焼反応機構の解明

臭素系難燃剤(TBBPA)の熱分解挙動を熱重量分析装置の排ガス系に質量分析装置(MS)を接続した装置(TG-MS)ならびに示差走査熱量計(DSC)を用いて解析した。その結果、TBBPAは180°Cで融解し、260°Cで熱分解によるHBrが生成することがわかった。また、実際の臭素系難燃プラスチックには、難燃助剤として酸化アンチモン(Sb_2O_3)が含有されているため、TBBPAとSb_2O_3の混合試料の熱分解ならびにSb_2O_3の臭素化反応を調査した。その他、廃棄物中に含有される重金属酸化物を想定して、TBBPAの熱分解による重金属酸化物・(ZnO,PbO,Cu_2O,Fe_2O_3)の臭素化反応も調査した。続いて、難燃プラスチックの燃焼時に臭素化アンチモン(SbBr_3)が生成することから、そのSbBr_3による重金属酸化物(ZnO,PbO,Cu_2O,Fe_2O_3)の臭素化反応も調査した。特に、ZnOの臭素化反応に関しては、詳細に調査した。各純物質(TBBPA,ZnO,ZnBr_2,Sb_2O_3,SbBr_3)の熱重量測定結果と比較することにより、TBBPAとの反応では、TBBPAは200°C付近から揮発し始め、300°C付近でZnOの臭素化が始まる。生成したZnBr_2は400°C付近で揮発することがわかった。また、TBBPA単独の熱分解では、200°C付近の揮発の際に分解はほとんど見られないが、ZnO等の臭素化される金属酸化物と共存する際はブロモフェノールなどの分解生成物の生成促進が確認された。また、管状の小型炉を用いて、同様のTBBPAの熱分解ならびに熱分解に伴うZnOの臭素化反応実験を行い、熱分解実験後の残渣、揮発回収物、有機・無機ガス生成物を、XRD、EPMA、イオンクロマトグラフ、ICPで分析することにより、さらに詳細に調査を行った。プラスチック類の有効なリサイクル法の一つとして、焼却により熱回収することが挙げられるが、有機臭素系難燃剤の環境中への排出を避けるためにも、焼却過程においてそれらの完全分解を行う必要がある。更に厄介なのが、有機臭素系難燃剤を臭素源または前駆体とした臭素系ダイオキシン類の生成である。そのため、有機臭素系難燃剤の焼却過程における熱分解および臭素系ダイオキシン類の生成機構を解明する必要がある。そこで本研究では、有機臭素系難燃剤の燃焼実験および分析とともに、量子化学計算および測定により取得した各種熱力学データを用いた多成分系熱力学計算を行い、反応機構の解明を行う。本年度は、熱重量分析装置の排ガス系にガスクロ-質量分析装置(GC/MS)を接続した装置(TG-GC/MS)を導入した。まず、サンプルはテトラブロモビスフェノールAを用いて測定を行った。不活性雰囲気(He)およびHe-10%の酸化性雰囲気で、サンプルの熱分解(室温1000°C)を行い、発生ガスをGC/MSで分析した。その他、各種臭素系有機化合物の融解物性(融点、融解エンタルピー)をDSCで測定した。さらに、臭素系難燃剤などのハロゲン化炭化水素はそれ自体である程度の難燃効果を有しているが、酸化アンチモンを併用することにより顕著な「相乗効果」を発揮するが、酸化アンチモンは高分子中のハロゲン化合物と反応し、順次、ハロゲン化アンチモンとなり気相中に揮発する。そこで、アンチモンをはじめとする様々な臭素化物の蒸気圧ならびに各酸化物の臭素化反応のギブズエネルギー変化を整理し、低温(400°C付近)でハロゲン化しやすく、高温(1000°C付近)で酸化しやすい金属の性質を調査し、酸化物併用時の臭素系難燃剤の分解ならびに高機能代替化合物の可能性を探る基盤とした。本年度は、密度汎関数法で各臭素系難燃剤化合物ならびに類縁化合物の熱力学データの推算を行い、それぞれの同族体間で置換臭素数により、簡便な式で標準生成ギブズエネルギーを整理できることを明らかにした。また、それぞれの異性体を標準生成ギブズエネルギーで比較することにより環境中での安定性を評価した。この安定性の評価を文献からの光分解実験と比較することにより、熱力学的な評価が妥当であることを見出した。臭素系ダイオキシン類の生成に関しては、有機臭素系難燃剤化合物の分子からダイオキシンまたはフラン分子への転換に関して、熱力学データを整理することにより、低臭素化のダイオキシン類の方が比較的生成されやすいと推察した。また、示差走査熱量計(DSC)により、以下の有機臭素化合物の融解物性を測定した。また、臭素系難燃剤と金属酸化物の反応は、臭素系難燃プラスチックを含有した廃棄物の焼却炉等の炉内での反応を解析する上で重要である。そこで、DSCにより、代表的な難燃剤であるTBBPAと各金属酸化物(Sb_2O_3,Fe2O3,ZnO,PbO)との混合サンプルの反応熱を測定した。残渣をEPMAで分析することにより反応物の同定を行った。

臭素系難燃剤(TBBPA)の熱分解挙動を熱重量分析装置の排ガス系に質量分析装置(MS)を接続した装置(TG-MS)ならびに示差走査熱量計(DSC)を用いて解析した。その結果、TBBPAは180°Cで融解し、260°Cで熱分解によるHBrが生成することがわかった。また、実際の臭素系難燃プラスチックには、難燃助剤として酸化アンチモン(Sb_2O_3)が含有されているため、TBBPAとSb_2O_3の混合試料の熱分解ならびにSb_2O_3の臭素化反応を調査した。その他、廃棄物中に含有される重金属酸化物を想定して、TBBPAの熱分解による重金属酸化物・(ZnO,PbO,Cu_2O,Fe_2O_3)の臭素化反応も調査した。続いて、難燃プラスチックの燃焼時に臭素化アンチモン(SbBr_3)が生成することから、そのSbBr_3による重金属酸化物(ZnO,PbO,Cu_2O,Fe_2O_3)の臭素化反応も調査した。特に、ZnOの臭素化反応に関しては、詳細に調査した。各純物質(TBBPA,ZnO,ZnBr_2,Sb_2O_3,SbBr_3)の熱重量測定結果と比較することにより、TBBPAとの反応では、TBBPAは200°C付近から揮発し始め、300°C付近でZnOの臭素化が始まる。生成したZnBr_2は400°C付近で揮発することがわかった。また、TBBPA単独の熱分解では、200°C付近の揮発の際に分解はほとんど見られないが、ZnO等の臭素化される金属酸化物と共存する際はブロモフェノールなどの分解生成物の生成促進が確認された。また、管状の小型炉を用いて、同様のTBBPAの熱分解ならびに熱分解に伴うZnOの臭素化反応実験を行い、熱分解実験後の残渣、揮発回収物、有機・無機ガス生成物を、XRD、EPMA、イオンクロマトグラフ、ICPで分析することにより、さらに詳細に調査を行った。
病院患者図書館を中心とした次世代型患者情報サービスの研究

●病院患者図書館の現状に関する調査活動について、全国の病院に対するアンケート調査を行った。この調査は約5年ごとに行ってきた調査であり、今回は5300病院を対象に行った。調査項目は下記である。1図書室や本棚の設置状況、2患者向けの図書室や本棚の利用対象、3患者向け図書提供と関わる者、4患者向け図書の運営、5患者向け院内提供資料、6通話外のスマートフォン・タブレットと患者。集計中に調整点が判明したため、アンケート結果に関する結果の公表が遅延している状況であり、今後、集計結果について報告を行っていく予定である。●タブレットパソコン等のデジタル機器の有効性について、iPadで使用できる各種アプリの患者にとっての有効性に関して意見交換を行ってきた。とくに、海外の小児医療との比較を行った。子供達が医療情報を学習できるアプリについては海外製の比率が高く、なおかつ、ゲーム形式となっている傾向があり、インフォームドコンセントの充実を目指すためには、むしろ、各種の絵本のほうが有効である点も現状では存在した。●図書を通じた感染と患者の清潔感についても引き続き、検討を行ってきた。実験機材を用いて各種の図書における清潔度を測定する試みを行ってきた。紙が水分を吸収する性質があるため、粘着性の物質の付着がある場合以外は、図書を通じた感染は考えにくいという結論に達しているが、一方で、ビニールのブックカバーについては、別途検討が必要であると考えられるに至っている。今や、院内の患者情報サービス拠点としての「病院患者図書館」が増えつつある。図書を通じ、患者自身が疾患の情報を得、学ぶことで、スムーズな治療や医師との信頼関係など二次的産物をもたらし、セカンド・オピニオンの役割も果たすと期待されている。本研究は、およそ5年ごとに行われてきたこれまでの全国動向調査を継続し、更に大きな枠組みで医療全体に及ぼす影響や可能性を研究・提案し、次世代の社会に貢献することを目的としている。前回の動向調査(2007年に実施)において、全国約5400病院へ往復はがきによるアンケート調査を行った。2007年度の全国調査では175施設にすでに設置され、191病院が設置検討中という結果が得られている。書物も多種多様化し、一般書から娯楽書、医学専門書に及んでいた。その後に継続的に行っている実地調査では、都市部の数多くの病院で病院患者図書館が開設され、また地方でも新設病院の多くで設置されていることがわかった。この調査から5年たった現在、全国的な調査を継続的に行うべく、2012年度末に、前回と同じく全国約5400病院へ往復はがきによるアンケート調査用紙を送付したものについて、2013年度に集計作業を逐次行った。現在のところ2216カ所からの返送を得ている。また、返送されたアンケートを基に、実地調査を京都府と沖縄県において行った。特に沖縄県では、調査した3病院ともに、司書のかたを中心に、活発な活動を行っており、患者に対する読書サービスへの意識が極めて高いことが判明した。そのうち1カ所では、患者向けの図書館のほかに、医療従事者向けの図書館を患者に対して開放している現状を調査することができ、医師や医療施設の存在と患者との距離感や信頼感と観点から、患者の満足度が高くなる要因として、病院患者図書館の寄与を見いだすことができた。1.今や、院内の患者情報サービス拠点としての「病院患者図書館」が増えつつあるなかで、図書を通じ、患者自身が疾患の情報を得、学ぶことで、スムーズな治療や医師との信頼関係など二次的産物をもたらし、セカンド・オピニオンの役割も果たすと期待されている。2.病院患者図書館についての、全国調査結果についてまとめ、5377箇所の病院への調査の結果、2214病院から回答があった旨のを報告を行った結果の概要については以下である。1院内に患者向けの本棚はありますかa.入院用あり1108b.通院用あり1274 c.なし569/2院内の患者向け図書室やインターネット端末d.独立図書室あり149 e.図書室検討中113 f.図書室的機能をもつ図書コーナーあり317/g.医学図書室の患者開放38 h.ネットコーナー152 i病室のネット回線110 j有料データベース9/その他、3患者向け図書と関わっている者、4病院内の本棚や図書室の利用対象とサービス、5患者向けの資料の種類、6貴施設で所蔵する図書の数、7患者向け図書の購入予算・入手方法、8図書係(司書・事務職員)の参加形態、9病気の情報に関するサービス、10図書や紙による感染例と対策(消毒)、について、結果を報告した。3.研究成果については、日本病院ライブラリー協会において発表を行った。4.また、病院におけるタブレットパソコン活用について、東京都に対して調査を行った。院内学級において活用が進んでいる点が明らかになった。1.今や、院内の患者情報サービス拠点としての「病院患者図書館」が増えつつある。本研究は、およそ5年ごとに行われてきたこれまでの全国動向調査を継続し、更に大きな枠組みで医療全体に及ぼす影響や可能性を研究・提案し、次世代の社会に貢献することを目的とする。

2.研究チームで意見交換のためのミーティングを行った。3.病院患者図書館についての、全国調査結果について、日本図書館情報学会にて学会発表を行った。研究対象をイギリスからアメリカに変更し、現状について調査を行ったため進捗したが、次回の全国調査に向けた議論をさらに集約していく必要が生じている。タブレットパソコン等を使用した患者の情報環境については、ひきつづき、現状や患者にとっての受け取り方を調査することが必要である。1.今や、院内の患者情報サービス拠点としての「病院患者図書館」が増えつつある。図書を通じ、患者自身が疾患の情報を得、学ぶことで、スムーズな治療や医師との信頼関係など二次的産物をもたらし、セカンド・オピニオンの役割も果たすと期待されている。本研究は、およそ5年ごとに行われてきたこれまでの全国動向調査を継続し、更に大きな枠組みで医療全体に及ぼす影響や可能性を研究・提案し、次世代の社会に貢献することを目的とする。2.子どもの医療情報に関する学習環境について、日本教育学会にて学会発表を行った。3.健康情報に関する子どもの学習教材の評価に関して、国際会議において発表を行った。5.図書の紙による感染の可能性について実験的に調査活動を行った。6.日本の病院患者図書館に関する実地調査を関西地域で行った。1.図書による感染可能性の有無についてキッコーマンバイオケミファ社のルシパックペンを用いて様々な対象を使用して検査した。その結果、紙の吸収率や、図書のカバーの材質によって、大きく結果が変動する可能性が見出せた。このため今年度は図書による感染の可能性について研究が進展した。2.アメリカ・ロサンゼルス地域での実地調査が2回目となり、学校における健康・医療図書の蔵書状況について調査が進展した。薬物教育の一環として健康関連の蔵書が多い学校も存在した。学校図書館・公共図書館ともに、健康・医療関連の子どもの本がかなり充実していることが見出せたことから、研究が進展した。3.デジタル機器の使用状況については、必ずしも調査が十分に進展していない。おおむね患者が自分自身のスマートフォンを使用して各種の健康医療情報を見ることが当たり前になってきており、実態の調査の必要性は認識している。病院患者図書館の現状に関する調査活動について、全国の病院に対するアンケート調査を行った。この調査は約5年ごとに行ってきた調査であり、今回は5300病院を対象に行った。調査項目は下記である。1図書室や本棚の設置状況(a.患者用独立図書室ありb.患者図書室検討中c.図書室的機能をもつ患者用図書コーナーありd.医療従事者用医学図書室ありe.医学図書室の患者開放f.患者向け本棚なし)2患者向けの図書室や本棚の利用対象(g.入院患者h.通院患者i.家族や付添人j.院外市民k.職員)3患者向け図書提供と関わるかたはどなたですか(l.司書m.医師n.看護師o.医師看護師以外の医療系職員p.事務系職員q.病院OB r.院内ボランティアs.院外団体からの支援
パルス中性子ビームとガス検出器を用いた中性子ベータ崩壊の精密測定

本研究では弱い相互作用の基本過程である中性子のベータ崩壊事象を精密に測定することを目的としている。宇宙初期の元素合成予言モデルのインプットとなる崩壊寿命を測定するために、J-PARCのパルス中性子ビームラインを用いる。中性子をバンチ化するSpin Flip Chopperというデバイスおよびベータ崩壊の検出器としてTime Projection Chamberを開発し、2014年からデータ取得を開始した。2017年度に加速器の運転強度および検出器の安定性が向上し本格的な物理データとしてデータ統計量が2016年までの約4倍に増加した。2018年度はデータ取得を続ける一方で、並行して取得済みのデータのクオリティ評価、検出器のキャリブレーション、モンテカルロシミュレーションの構築を行った。データのクオリティ評価に関しては、Time Projection Chamberのカソードワイヤー信号のペデスタル不安定性、トリガー条件生成ロジックの不調、ノイズレベルの上昇といった問題を発見し、それらの排除あるいは補正を行なった。これらの結果をまとめて、中性子崩壊寿命の値を898.8±4.7(stat.)+7.7-8.9(syst.)秒と導出した。本結果は、先行実験の測定精度には及ばないものの、パルス中性子を用いた新しい手法で初めて10秒程度の測定を行ったという点で一つのマイルストーンとなった。我々の最終的な目標精度(1秒)の実現に向けて、統計誤差・系統誤差の両面を低減していく必要がある。現段階で主要な系統誤差を低減するための具体的な改善案を提案した。また、統計量に関しても、現状のセットアップでは300日、ビーム輸送系を大型化することで60日程度のビームタイムで1秒の統計誤差を実現することを試算し、目標精度が現実的なスケジュールで実現可能なことを示した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。私の研究課題では、パルス中性子ビームの精密測定によってCKM行列のユニタリ性の検証精度向上を目指している。そのためには中性子寿命と中性子角相関項という2つのパラメータの精度の向上が求められているが、本年度は茨城県のJ-PARCで行われている中性子寿命測定実験に関連する研究に取り組んだ。本実験では検出器にMulti Wire Proportional Chamberを利用しており、中性子ベータ崩壊事象に加え、同時に中性子フラックス計測のための3He(n,p)3H反応を測定している点が特徴的である。中性子ベータ崩壊事象と3He(n,p)3H反応は検出器内に落とすエネルギーデポジットの大きさから識別できるが、3He(n,p)3H反応の場合に局所的なイオン雲によって電場が歪むことで増幅率が低下し、信号の線形性が崩れてしまう問題(空間電荷効果)が見られている。現状ではこの問題が上記の2つのイベントの識別に大きな系統誤差を与えており、中性子寿命の精度向上を阻んでいる主要な要素である。そこで、私の研究テーマとして、この空間電荷効果をモデリングし増幅率の低下を定量的に理解することで、中性子寿命の系統誤差を大きく減らすことを計画している。ゲインの低下量に関して先行研究で立てられている仮説を検証するべく、放射線源やイオンビームに対する検出器の応答を測定する。本研究は、筑波大学応用加速器部門の1 MVタンデトロンのイオンビームを利用して行う。イオンビーム分析を専門としている筑波大学の関場大一郎氏と共同で研究を進めていく。本年度は本実験の立ち上げ段階として、検出器の製作、データ取得システムや解析環境を構築した。その後、製作した検出器やシステムの性能評価を行い、検出器の時間安定性や場所依存性を理解することができた。本年度の研究内容として、検出器デザインの決定(3ヶ月)、検出器の製作(2ヶ月)、データ取得システムの構築(4ヶ月)、検出器の基礎測定(3ヶ月)というような内訳で進めてきた。各々のプロセスで想定より時間がかかったが、以下の3点の理由から今年度は「おおむね順調に進展している」と判定した。問題に対して粘り強く取り組み、その結果解決に至った:例として、データ取得システムについて紹介する。本実験では、各ワイヤーの波形取得ADCとしてKEK(高エネルギー加速器研究機構)で開発されたCopperLiteシステムで動作するFinesse ADCを使用している。購入したままの状態では想定していた動作をせず、製造企業やKEK職員とコミュニケーションをとりながら原因を精査したところ、初めにインストールされていたソフトウェアに不具合を発見した。そこで、KEKの田内一弥氏と共同でファームウェアを開発し、Finesse ADCを正常に動作させることが確認できた。異なる研究機関の技術の融合:例として、イオンビームを入射する窓剤として、筑波大学が提案した厚さわずか100nmのシリコンナイトライドを採用した。この窓剤による陽子ビームのエネルギー損失はわずか数keVと見積もられている。また、DAQシステムにはKEKのエレクトロニクスグループが開発したCopperLiteのシステムを採用した。私の所属の東京大学だけでなく他研究機関との連携を密にとり、優れた技術を実験システムの多方面に組み込んだ。研究室での体制の整備:本実験は修士課程の学生2人、学部課程の学生の1人を指導しつつ共同で研究を進めており、所属研究室の主要なプロジェクトの1つとなった。また、共同研究機関である筑波大学においても、スタッフを始めとする研究体制が整いつつある。本年度は主にJ-PARCのパルス中性子ビームを用いた中性子寿命の精密測定実験に関連した研究に取り組み、大別して以下2点の実績が得られた。

2014年から2016年に取得した中性子寿命実験の物理データの解析を主導し、2017年9月の日本物理学会で本実験最初の結果として発表した。現在は2017年および2018年に取得したデータの解析を主導して行っている。並行して、将来的に目標精度である0.1%を実現するために、系統誤差を抑える新しい解析手法の開発を行った。具体的には信号事象と背景事象を分離する際に多変量解析の手法を用いて分離効率を向上させたことと、複数のイベントが短い時間差で記録されてしまうパイルアップ事象を識別して排除する解析手法を提案した。中性子寿命測定実験で使用しているワイヤーチェンバーにおいて、局所的に多量のイオンがアノードワイヤー近傍に発生し、電場が歪むことで増幅率が低下する現象(空間電荷効果)が観測されている。この現象を単純なパラメータを使ってモデル化しエネルギー較正精度を向上させる目的で、小型のワイチャーチェンバーを製作し、筑波大学加速器を用いて陽子ビームの照射実験を行った。この結果、増幅率低下量をイオン密度の関数として簡単に記述するモデルを構築することができた。結果をProgress of Theoretical and Experimental Physicsに筆頭著書として論文投稿し、2018年1月に採択が決定された。その後、チェンバーの動作ガスやビーム種の補正を組み込んだ汎用的なモデル構築を目指し、チェンバーを大きくするなど実験のアップグレードの準備を進め、装置のセットアップがおおよそ完了した。本年度の実績として、2016年までの物理データを用いた結果をまとめ、新たな系統誤差の考察や解析プログラムのクロスチェックを経て、本中性子寿命実験として最初の結果を日本物理学会で発表することができた。結果を論文として投稿するには至っていないが重要な進展と思われる。2017年、2018年に取得してデータ解析も進められているが、解析データに対してスケールしにくい解析システムとなっており、結果のとりまとめは遅れている。また、筑波大学での加速器ビーム照射試験においては、2017年4月にビーム照射実験を行うことができた。取得したデータを解析して陽子ビームに対するワイヤーチェンバーの増幅率低下現象をワイヤー近傍のイオン密度というシンプルなパラメータで記述できることを示した点は大きな進展である。また、結果を論文投稿し、2018年1月に採択が決定されている。加えて、より汎用的なモデル構築を目指して、ガス種やイオンビーム種を変えた測定が可能なセットアップの構築がおおよそ完了し、来年度中にさらなる追加測定を行って更新した結果を発表できる見込みとなっている点も評価される。本研究では弱い相互作用の基本過程である中性子のベータ崩壊事象を精密に測定することを目的としている。宇宙初期の元素合成予言モデルのインプットとなる崩壊寿命を測定するために、J-PARCのパルス中性子ビームラインを用いる。
迷惑施設の立地をめぐる地域紛争と合意形成に関する研究

本研究では、原子力発電所、基地、廃棄物処分場など、施設そのものの社会的必要性は認めつつも、立地点の当事者にとって迷惑と感じられる施設をめぐる当事者間の合意形成に焦点をあてる。なかでも、産廃処分場の立地をめぐる問題に注目し、いずれも特徴的な地域における環境紛争を取り上げ、合意形成のプロセスについての実態調査をおこない、その分析を通して、参加型民主主義における公益性とはなにか、公益性と私権との関係とその折り合いのつけ方、また、その関係における正当性/正統性の根拠とはなにかを検討することを通して、社会学が現在直面している公共性の問題に迫り、そこから新たな合意形成のあり方を示した。「迷惑施設」と称される産廃処分場の立地をめぐる地域紛争問題を「廃棄物問題」と定義し、これを環境リスクにかかわって生成されるNIMBY(Not-In-My-Backyard)問題への社会的承認をめぐる問題として位置づけた。そして、廃棄物問題をテーマに掲げる環境紛争と合意に関する社会学的研究という主題を構成することによって、ノイズを排除し徹底的に合理的なコミュニケーションをとったり、ローカル・ポリティクスのなかで住民運動を動員し反対政治を組織したりすることによって問題解決の突破口を見出そうとするのではなく、それぞれの地域におけるプロセスや構造的な制約をあきらかにすることによって、多元的で地域固有な合意形成の可能性をあきらかにした。そして、施設を作る側の「公共の正義」と受け入れる側の「迷惑」とが交差するその状況の表象こそがNIMBYであり、それ自体が、迷惑施設を作る/受け入れるという関係のなかで生じるさまざまな問題を互いが承認するための糸口となりうることを住民世界の実相から示しながら、それが、生活世界の存在根拠と連動する合意形成ともいうべきオルタナティブであることをの可能性を示した。本年度は、合意形成に関するより汎用性の高い議論を展開するために、環境社会学における研究史とともに、よりひろく組織論や政治学、倫理学にまで視野を広げ概念を整理した。具体的には、その成果の一部を京都生命倫理学研究会(2007年3月26日)で発表し、一領域に止まらない有益な知見を得た。このように、迷惑施設の立地にかかわる合意形成論の基本的な布置を提供するための基礎的研究を進めた。一方、迷惑施設(廃棄物処理施設)の立地をめぐって現実に生起している合意形成の現場を説明するため、合理的手続き主導による合意形成を進めた長野県中信地区の取り組みと、生活世界の存在根拠に連動した合意を目指した沖縄県宮古島市での調査を継続した。くわえて、本年度は、熊本県水俣市と石川県輪島市門前町での調査を開始した。前者は水俣病という深刻な公害を経験した地域において、また後者については、「ムラを閉じる」にあたって、産業廃棄物処分場の誘致を決めた限界集落の選択と周辺地域の対応から、生活世界の存在根拠を基点にした承認の形式や、そのときに想定される間接的な因果関係を引き受けざるえない主体がいかなる条件のもとに立ち現れるのについて、議論を深めるための調査である。このような研究を通じ、合意形成に至る回路において、どのようなアリーナ(=公論形成の場)が形成され、またどのような当事者性が設定されるのか、その違いによっていかなるディスコースに力が付与されようとしているのかをあきらかにするための地歩を得ることができた。
環境・金型・災害をキーワードとする新型工具の開発

本研究は,穴あけ加工時に工具にかかる負荷を低減させることのできる新たな切削機構を実現することを目的としている.本研究を遂行することで工具にかかる負荷を低減させることが可能となり,環境保全対策のためのセミドライ深穴加工の実現化などが期待できる.具体的には,工具負荷を大幅に低減できる切削機構を提案し,試作工具を用いて加工実験を実施し,新たな切削機構が優れた性能を発揮することを明らかした.また,新たに提案した切削機構は,金属加工だけでなく,さらに幅広い分野への対応が可能であることを明らかにし,提案した切削機構を用いた工具の幅広い適用性と実用化への指針を示すことができた.本研究は,穴あけ加工時に工具にかかる負荷を低減させることのできる新たな切削機構を実現することを目的としている.本研究を遂行することで工具にかかる負荷を低減させることが可能となり,環境保全対策のためのセミドライ深穴加工の実現化等が期待できる.具体的には,工具負荷を大幅に低減できる切削機構を提案し,試作工具を用いて加工実験を実施し,新たな切削機構が優れた性能を発揮することを明らかにする.さらに,試作工具に新たなアイデアを付加し,多方面での利用を目指した新型工具の開発を行い,幅広い応用分野での実用化への指針を得ることを目指している.平成27年度は,回転運動方式を用いた新たな切削機構の検討を主に行った.穴加工における工具にかかる負荷が他の加工方法と比較して大きくなるのは,現在の機械加工における穴加工では,工具中心を回転軸とする方式であるために工具中心部では速度が0となることや切込み量が工具半径となることが主な要因である.まず,工具に作用するトルクを低減できる方法を提案した.次に回転中心での速度が0となることにより工具中心切れ刃では切削が行われず,工具の中心部は,くさびによる作用と同じ効果となり,そのことに起因して大きな軸力が発生する.これに対しては工具の中心部の切削機構と外周部の切削機構を異なる方式とし,確実に切削を行わせれば,工具の軸方向にかかる負荷が減少すると考え,工具中心部で切削速度が0とならない機構を提案した.本研究は,第1段階である新たな切削機構の提案と機構設計,第2段階である新型工具の開発,新型工具の幅広い適用性と実用化への指針を得る最終段階の3段階に分けて研究計画を立案している.第1段階の平成27年度は,回転運動方式を用いた新たな切削機構の検討を主に行った.現在の機械加工における穴加工では,工具中心を回転軸とする方式であるために工具中心部では速度が0となることや切込み量が工具半径となることが主な要因であり,すなわち,工具中心を回転軸とする方式では,外周に向かうほど切削速度が上がり,効率的な切削ができ切削力は小さくなるが反対にトルクに関しては外周ほど回転半径が大きくなり,その値は増す.切込み量が大きい場合,加工中に工具に作用するトルクが大きくなり,工具にねじれが生じ,破断損傷することもある.下穴のない加工物に穴加工を行う場合,切込み量が工具半径となることは避けられないが,ここで工具に作用するトルクを低減できる方法があれば,問題の一つは解決できる.次に回転中心での速度が0となることにより工具中心切れ刃では切削が行われず,工具の中心部は,くさびによる作用と同じ効果となり,そのことに起因して大きな軸力が発生する.そこで,工具の中心部の切削機構と外周部の切削機構を異なる方式とし,確実に切削を行わせれば,工具の軸方向にかかる負荷を減少させることができる.具体的には,軸力は工具中心部の回転方向を変えることで速度0となる工具切れ刃の個所をなくし,トルクは外周部を半径方向に対して2分割して,それぞれの回転方向を逆にし,2分割した切れ刃の長さを最適化することでお互いのトルクを打ち消しあせた.切削機構部のみを有する試作工具の製作およびそれを用いた基礎加工実験を行い.切削力やトルクの状況および切りくずの排出などの基礎データを取得した.本研究は,穴あけ加工時に工具にかかる負荷を低減させることのできる新たな切削機構を実現することを目的としている.本研究を遂行することで工具にかかる負荷を低減させることが可能となり,環境保全対策のためのセミドライ深穴加工の実現化等が期待できる.具体的には,工具負荷を大幅に低減できる切削機構を提案し,試作工具を用いて加工実験を実施し,新たな切削機構が優れた性能を発揮することを明らかにする.さらに,試作工具に新たなアイデアを付加し,多方面での利用を目指した新型工具の開発を行い,幅広い応用分野での実用化への指針を得ることを目指している.平成28年度は,平成27年度に提案した回転運動方式を用いた新たな切削機構の検討に加え,さらに斬新なアイデアである切削機構として工具中心部の往復運動方式を提案した.設計指針として,工具中心部を回転運動でなく,工具軸方向に運動を与え,打撃を加えることができる役割も付加できるようにした.また,並行して,構築している空気吸引式BTA方式深穴加工法におけるセミドライ加工システムに,前年度に提案している回転運動方式試作工具を用いた加工実験の準備を進め,その性能の検証も開始した.また,負荷を低減させることによって期待できる自走式工具の実現化にはシャンクをなくし,工具先端部のみで工具自身を保持し,推進する必要がある.そこで,自走式工具を実現化するための推進機構の設計を進め,問題点等の抽出・解決のヒントを得る研究も進めている.

本研究は,第1段階である新たな切削機構の提案と機構設計,第2段階である新型工具の開発,新型工具の幅広い適用性と実用化への指針を得る最終段階の3段階に分けて研究計画を立案している.平成28年度は,第2段階として,さらに斬新なアイデアである切削機構として中心部の往復運動方式を提案した.この斬新なアイデアの実現は,申請者らが研究を進めているボトルボーリング加工法で提案している切れ刃を加工中にスイングさせる機構をヒントとして基本設計を行い,工具中心部を回転運動でなく,工具軸方向の運動を与えることのできる機構を提案した.加わえて,削岩機のような打撃を加えることができる役割も付加できるような設計としている.また,並行して,すでに構築している空気吸引式BTA方式深穴加工法におけるセミドライ加工システムに前年度提案した回転運動方式試作工具を用いた加工実験を行い,その性能の検証も開始した.さらに加工時に発生する工具負荷を極力低減させることが可能な切削機構を実現することで,新たな自由形状の曲がり穴加工法を確立させ,加工時間の短縮・良好な加工面性状を得ることができる革新的な技術開発を目指し.通常の穴加工では工具の保持・推進や回転はシャンクを介して行われるが,そのシャンクは当然剛性が高いために工具先端部を自在に動かすことは不可能である.そのために曲がり穴加工を可能にするためにはシャンクをなくし,工具先端部のみで工具自身を保持し,推進する必要がある.そこで,自走式工具を実現化するための推進機構の設計を進め,問題点等の抽出・解決のヒントを得た.本研究は,穴あけ加工時に工具にかかる負荷を低減させることのできる新たな切削機構を実現することを目的としている.本研究を遂行することで工具にかかる負荷を低減させることが可能となり,環境保全対策のためのセミドライ深穴加工の実現化などが期待できる.具体的には,工具負荷を大幅に低減できる切削機構を提案し,試作工具を用いて加工実験を実施し,新たな切削機構が優れた性能を発揮することを明らかにする.平成29年度は,以下の成果が得られた.1)自走式工具の開発において,如何に工具自身で支えて目的とする方向へ進めるかが最難関の課題となるが,前年度の研究成果を活かし,工具への負荷が大幅に低減できる新たな切削機構を実現し,実用化への指針が得られた.2)小径化への試みにおいて,環境対策とは逆に曲り穴加工では試作工具をできるだけコンパクトにしたい.そこで,想定している試作工具径は30mmであるが,さらに小径化を睨み改良設計を試みた.3)ロボットへのアタッチメント工具としての検討では,新たに提案する切削機構(特に往復運動方式)を提案し,金属加工だけでなく,さらに幅広い分野への対応が可能であることを明らかにした.4)地熱抽出及び宇宙探索への応用においては,コンパクトで工具負荷の小さい工具で自由形状の穴加工ができるために地底探査用ロボットなどへの応用も可能であると考え,それらに対する設計指針を得た.以上のことから,提案した切削機構を用いた工具の幅広い適用性と実用化への指針を得ることができた.本研究は,穴あけ加工時に工具にかかる負荷を低減させることのできる新たな切削機構を実現することを目的としている.