hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノレベルで構造規制したバイオインターフェースの構築と機能制御

本研究の目的は、水素結合や分子間力相互作用を中心とする生体分子間の弱い相互作用を検出するための方法の確立と、弱い相互作用を利用したインテリジェントな分子認識表面の構築を行うことにある。2007年度は主に認識分子と非特異吸着抑制分子混合膜によるタンパク質認識最適条件の探索についての研究を進め、2008年度は、非特異的な吸着をより効率よく抑えるための分子設計とこの単分子層の持つ機能の評価、タンパク質認識の実証を中心に研究を進めた。認識部位を膜を構成する分子全体のうちの30%以下に押さえ、これを分散させることにより高感度タンパク認識が可能になることを見いだした。また認識分子以外の膜構成分子について、非特異吸着抑制効果を深く検討し、実際に認識膜構築の際に導入することで、従来の表面よりノイズ応答を低く抑えた検出が可能になることを確認した。本研究の目的(水素結合や分子間力相互作用を中心とする弱い相互作用を検出するたあの方法確立、弱い相互作用を利用したインテリジェントな分子認識表面の構築)に従い、今年度は、1:認識分子と非特異吸着抑制分子混合膜によるタンパク質認識最適条件の探索2:電気化学制御の組み合わせによる、分子相互作用検出方法の検討につき、研究を進めた。モデルタンパク質としてレクチンであるCon Aを用い、各種鎖長の糖鎖チオール分子(認識分子)と非特異吸着抑制分子でドメイン構造をつくり、Con Aに最適な認識構造を検討した。特に、非特異吸着抑制分子に注目し、新規に直鎖アルキル部を短く設計したトリエチレングリコールチオール単分子層が非特異的な吸着を効果的に抑えることを確認した。認識部位である糖鎖を高い方向に配列し、修飾層内での分散度を上げたところ、糖鎖20-30%の混合膜においてレクチンの吸着が特異的に増大すること、また、この表面ではレクチンと糖鎖間の相互作用が高い現象)を見いだした。修飾界面作成時に、電気化学活性基を有する分子(フェロセニルアルカンチオール等)を非特異吸着抑制分子として用い、糖鎖-レクチンの認識の電気化学的制御を行った。電位変化時に、レクチンの認識が高まることが確認できた。電位制御時にレクチンの認識が高まる理由について、接触角計(本年度購入備品)にてぬれ性の変化を確認し、表面プラズモン共鳴装置にて膜厚(構造)変化などを確認したが、本件については棄年度引き続巽検討を行う。昨年度は、主に認識分子と非特異吸着抑制分子混合膜によるタンパク質認識最適条件の探索につき研究を進めたので、今年度は、非特異的な吸着をより効率よく抑えるための分子設計とこの単分子層の持つ機能の評価、タンパク質認識の実証を中心に行った。ポリエチレングリコール鎖のうち、機能発現に有効な最小単位とされるエチレングリコールユニット数3のトリエチレングリコール基と、緻密に膜構成が可能な直鎖アルカンチオール(n=2,4,6,8)を併せ持つ分子(TEGCnSH)を合成し、まずこの分子単独で分子層を構築し、非特異吸着抑制能を検討した。各分子の吸着量を、電気化学手法(金基板表面から分子を還元脱離させる手法)により評価した。膜構成に直接関与するアルカンチオール鎖部分が長くなるにつれて単位面積あたりの吸着分子数が増加し(脱離ピーク電気量より評価)、分子間の相互作用も強固になり(脱離電位により評価)、分子の吸着形態も単一になってきており(脱離ピークの半値幅より評価)、より緻密な膜構築が行われていることを確認した。この分子膜は緻密に構成されているため、非特異吸着を完全に抑制できることも確認した。特に従来の高分子材料では抑えにくかった低分子量のペプチド分子(分子量400程度)から、高分子量の生体分子(タンパク質等、分子量数十万)まで、僅か本単分子層一層で完全に抑えられることを確認できた。
水物質の相変化と流れの相互作用を解く次世代気象モデルの構築

本研究は、水滴と流れの相互作用を陽に解く数値モデル(“空気+水滴"DNSモデル)を構築し、それを基に次世代の気象モデルの根幹部分の定式化を試みるものである。課題期間内にDNSモデルを構築に成功し、大型計算機での計算に向けて並列化・高速化も施した。さらに複数のテスト計算結果と観測・理論と比較することで、構築したモデルが現実的に利用可能であることを示した。また、数値実験において必ず伴う問題、方程式の離散化が解く現象に与える影響を、定量的に評価する理論的手法を考案した。さらに、水の相変化の影響が大きい気象現象である深い湿潤対流が、格子幅や背景場によって構造が異なることを示した。本研究では,理論的考察を基に湿潤過程を含む支配方程式系を定式化し,水物質の相変化に伴うエネルギー変化過程を加味した,次世代のスタンダードとなる気象モデル(Large Eddy Simulation: LESモデル)を構築することを目的としている。この目的のため、まず(A)空気中に水滴の存在を陽に解く“空気+水滴"直接計算(Direct Numerical Simulation: DNS)モデルを構築し、LESよりも高精度の数値実験を行って擬似観測データを得ると共に、(B)理論的考察を基に既存LESモデルに湿潤過程を含めた定式化を行う。そして、(C)理論的考察・数値実験の結果から湿潤LESモデルを構築する。昨年度は、数値実験のためのDNSモデルの根幹部分を構築し、定式化に必要な知見である「物理現象に対する格子幅の影響」を理論的・数値的に調べた。具体的には1、“空気+水滴"DNSモデルの根幹部分となる、空気を解く直接計算コードを構築した。2、水の相変化の影響が大きい気象現象である深い湿潤対流や台風が、格子幅によって構造が変化することを示し、現象を現実的に解くために必要な解像度を示した(Miyamoto et al. 2013, 2014 submitted)。3、流体の方程式中の空間微分を離散化した系での線形安定性解析を行い、微分を有限差分で近似した離散系においては、微分形の式系で得られる解(波数)よりも高い波数が卓越することを発見した(Miyamoto et al. 2014 in preparation)。これは、これまで幅広く(定性的に)考えられていたものと逆の結果であり、目的(B)の定式化においても重要な知見となる。本研究は、水滴の相変化が流れ場に与える影響を定式化し、次世代の気象モデルの基盤部分を構築することを目的とする。現在の気象モデルは、大気場を格子状に離散化し、格子内に含まれる水の密度(水滴の大きさや個数)を解く。即ち、格子内の水滴の大きさなどの分布の時間発展を考えているため、相変化による流れ場への影響は、格子幅よりも大きな空間スケールにのみ与えられる。現在の気象モデルでは格子幅が数km、次世代の気象モデルとして期待されるLarge Eddy Simulation(LES)モデルでも数100 m程度であり、相変化による流れ場への影響を全く含んでいないと考えられる。そこで本研究では、水滴の相変化による流れ場への影響を定式化し、既存のLESモデルに加えた“湿潤LESモデル"を構築する。具体的には、(A)“空気+水滴"直接計算(Direct Numerical Simulation: DNS)モデルを構築し高精度の数値実験を行う。(B)理論的考察を基に定式化を行って、(C)湿潤LESモデルを構築する。昨年度までに、数値実験のためのDNSモデルを構築でき[目標(A)]、理論的考察[目標(B)]に必要な知見である「離散系で再現される物理現象に対する格子幅の影響」を理論的・数値的に調べた。(1)“空気+水滴"DNSモデルの大部分を構築した。(2)実現象として、水の相変化の影響が大きい湿潤対流や層積雲、台風に着目して、その現象が相変化を通して駆動する機構を調べた(Miyamoto et al. 2014, 2015a)。(3)離散化した系での線形安定性解析を行うことで、理論的に解像度依存性の議論を行うことができることを提唱した(Miyamoto et al. 2015b)。この研究は目的(B)の定式化において重要となる。気象学の最も特筆すべき特徴は雲の存在であり、雲と流れの相互作用を理解することが非常に重要である。本研究は、雲の生成・消滅(水滴の相変化)が流れ場に与える影響を、精緻な数値モデルを用いた実験を通して明らかにし、次世代の気象モデルの基盤部分を構築することを目的とする。気象モデルは大気を格子状に区切って方程式を解く。現在のモデルでは、格子内の水滴の大きさなどの分布の時間発展を考えるため、相変化による流れ場への影響は、格子幅よりも大きな空間スケールにのみ与えられる。しかし水滴の相変化は格子幅よりも小さなスケールで生じ、流れ場への影響も格子よりも小さなスケールで生じる。そこで本研究では、水滴の相変化による流れ場への影響を定式化し、既存の気象モデル(Large Eddy Simulation: LES)モデルに加えた“湿潤LESモデル"を構築することを目指す。まず流体の方程式に一切の近似を施さないDirect Numerical Simulation (DNS)モデルを構築し、水滴の挙動を解く部分を組み込む(“空気+水滴"DNSモデルの構築)。

この精緻なモデルによる実験を繰返し行い、湿潤LESモデルの構築に資するデータの作成及び考察を行う。昨年度は以下の成果を得ることができた。(1)“空気+水滴"DNSモデルを構築し、並列化・高速化を施すことで、大型計算機での実験が可能とした。(2)“空気+水滴"DNSモデルによる各種テスト計算(流体部分の検証から水滴の相変化及びそれによる流体の応答まで)を行い構築したモデルが現実的な結果を示すことを示した。本研究は、水滴と流れの相互作用を陽に解く数値モデル(“空気+水滴"DNSモデル)を構築し、それを基に次世代の気象モデルの根幹部分の定式化を試みるものである。課題期間内にDNSモデルを構築に成功し、大型計算機での計算に向けて並列化・高速化も施した。さらに複数のテスト計算結果と観測・理論と比較することで、構築したモデルが現実的に利用可能であることを示した。また、数値実験において必ず伴う問題、方程式の離散化が解く現象に与える影響を、定量的に評価する理論的手法を考案した。さらに、水の相変化の影響が大きい気象現象である深い湿潤対流が、格子幅や背景場によって構造が異なることを示した。本年度までに(A)“空気+水滴"DNSモデルを構築して、現在このモデルを用いた数値実験を実行中である。申請書の順番とは逆に、定式化の前にモデル化を行ったのは、全ての数値実験に必要な時間が予想よりも多かったためである。これまでに、数値実験結果と室内実験・観測結果の比較から、構築したDNSモデルが現実的な計算を行っていることが検証できた。また、(B)理論的考察に必要な基礎的知見(離散系における現象の格子幅依存性)を得た。気象学来年度は、(A)の直接計算モデルを用いてパラメータを系統的に変化させた数値実験を行って擬似観測データを作成し、また、(B)理論的考察からの定式化を重点的に行う。ここで得られる式系と擬似観測データを基にして、水滴の相変化が流れ場に与える影響をパラメタリゼーション化する。そしてこのパラメタリゼーションを既存LESモデルに適用することで、本研究の最終プロダクトである湿潤LESモデルを構築する。本年度までに(A)直接計算モデルの根幹部分を構築し、及び、(B)理論的考察に必要な基礎的知見(離散系における現象の格子幅依存性)を得た。申請書の研究目的に記載した内容である、湿潤過程の定式化を終了することはできなかったが、定式化に必要となる基礎理解を得ることができたため、本年度以降定式化に進むことができる。また、本年度以降行う予定であったモデル構築を昨年度から開始した。そのため、次年度以降のモデル構築のための時間を定式化に費やすことができる。今年度末から来年度初頭にかけて、論文が受理される可能性があったため、その出版費用のために残額を次年度に継続した(2015年3月に受理, Miyamoto et al. 2015b)。本年度は、(A)の直接計算モデルを完成させ、パラメータを系統的に変化させた数値実験を行って擬似観測データを作成すること、及び、(B)理論的考察からの定式化、の二点を重点的に行う予定である。昨年度に得られた知見を基に定式化を進める。一方、申請書では今年度より開始する予定であった直接計算モデルの構築を、計算機資源の関係上昨年度から開始した。そのため、今後モデル構築に予定していた時間を、定式化作業に充てることができる。論文の出版費用に使用予定。
魚類における双方向性転換の進化と社会システム

1.一夫一妻のダルマハゼとコバンハゼ類について、これまでに得られた実験・観察データをさらに詳しく解析した結果、グループ間の移動にともない社会的地位の変化がおこることが、これらにおける双方向性転換の進化の主要因であることが明らかになった。また、従来知られていた陸上植物や海産無脊椎動物における双方向性転換と比較検討した結果、双方向性転換の進化条件は3つに大別でき、上記魚類の場合はこれまで指摘されていなかった第3の条件であると同時に、社会的性決定により一方向の性転換(雄性先熟または雌性先熟)を行うことが知られている他の魚類についてもこの条件が存在する可能性が示唆された。2.雄性先熟または雌性先熟であることが知られている魚類について、逆方向の性転換の有無を確認するため、水槽内における同性個体同居実験および野外実験・観察を行った。一夫一妻で雄性先熟のクマノミ類3種においては、雌同士は攻撃的・排他的であり、一方が雄に性転換して新ペアを形成することはなかった。一夫多妻で雄性先熟である3種の魚類のうち、カザリキュウセンにおいては、雄から雌への性転換の兆候はみられなかったが、ホンソメワケベラとミスジリュウキュウスズメダイでは、小さいほうの雄の生殖突起が雌的に変化することが確認できた(ただし、性転換後の繁殖はまだ確認できていない)。3.この実験結果に加えて、これまで双方向性転換が報告されている魚種では、雌から雄への性転換のほうがより頻繁に起こることから、雄性先熟魚類ではその進化要因自体が逆方向性転換の進化の妨げになっている可能性が考えられた。今後、この点についてさらに追究していく予定である。ダルマハゼおよび、同様に一夫一妻で双方向性転換を行なうことが明らかになったコバンハゼ類について、これまでの実験・観察データをさらに詳しく検討し、これらにおける双方向性転換の進化要因を分析した。その結果、ペア形成後、繁殖開始までに雌のほうがよく成長すること(成長の性差)が、雌から雄への性転換の主要因であり、さらに宿主であるサンゴの死亡や配偶者の消失の後、サンゴ間を移動して新たな配偶者を探すこと(グループ間移動)が、雄同士の出会う機会を提供し、雄から雌への性転換も進化することが明らかになった。また、他の動物および植物において、これまで知られている双方向性転換の例を再検討した結果、その進化条件は3つに整理できることが明らかになった。そのうちダルマハゼ類の場合を含む2つの条件は、雌雄同体性魚類の多くに当てはまる可能性があることが示唆された。水槽内同性同居実験については、一夫一妻・雄性先熟のクマノミと一夫多妻・雌性先熟のミスジリュウキュウスズメダイとカザリキュウセンについて実施したが、現在までのところ逆方向の性転換は確認されていない。なお予定していた種類のうち、ウミタケハゼは飼育困難であったため、またホンソメワケベラは個体数が激減していたため、実験を中止した。上記魚種についての野外観察も行ったが、マーク個体の追跡の結果、ミスジリュウキュウスズメダイにおいて雌から雄への逆方向の性転換が初めて確認できた。ダルマハゼの性転換理論から予測されたとおり、異なるグループへ移動することに伴って起こったものであった。今年度の水槽実験においては、飼育条件が良好ではなかった可能性もあるので、来年度は野外における操作実験を主体にしたいと考えている。これまでに一方向の性転換(雄性先熱または雌性先熱)を行うことが知られている魚類について、逆方向の性転換の有無を確認するため、以下の実験を行った。

一夫一妻で雄性先熱の性転換を行うことが知られているクマノミ類3種について、水槽内における雌2個体の同居実験、野外における強制移住による雌2個体の同居実験、および近接したイソギンチャクにおける雌単独化実験を実施した。雌同士は攻撃的・排他的であり、一方が雄に性転換して繁殖することはなかった。一夫一妻で雌性先熱の性転換を行うことが知られているミスジリュウキュウスズメダイ・ホンソメワケベラ・カザリキュウセンについて、野外における雄個体の追跡を水槽内における雄複数個体の同居実験を行った。カザリキュウセンにおいては、雄から雌への性転換の兆候はこれまで認められていない。ホンソメワケベラとミスジリュウキュウスズメダイでは、水槽同居において小さいほうの雄の生殖突起が雌的に変化したが、繁殖は確認できなかった。これらの個体の一部は飼育を継続し、残りは標本にして生殖腺組織を検査中である。一夫一妻のダルマハゼ・コバンハゼ類の双方向性転換の研究結果から、上記魚種も逆方向の性転換能力をもつと予想したにもかかわらず、雄性先熱のクマノミ類においてはその可能性は低く、雌性先熱の2種においてのみ可能性が示唆された。これまで双方向性転換が確認されているいずれの魚種でも、雌から雄への性転換のほうがより頻繁に起こることから、雄性先熱の進化要因自体が逆方向性転換の進化の妨げになっていることが示唆された。今後、この点についてさらに探究していく予定である。
精子発生過程における生殖細胞膜の特異性の形態学的研究

本年度の実験計画に、従来用いている軟体動物、中腹足類のカワニナと謂ゆるジャンボタニシと、一部の実験で哺乳類マウスを用いた。以前より多くの報告にある如く、精子形成が末期に進むと、膜内粒子の特異な配列が先体領域核膜部と核後部の細胞膜に認められた。しかし、精祖細胞、精母細胞、精子細胞の中期までには、細胞体に特異な膜内粒子の配列はなく、完成した細胞質橋でのみ殆ど膜内粒子を欠如する。細胞質橋が裏打ち構造を有する部位でのコレステロ-ルの欠如は、マウスにおいても、軟体動物と同様の結果を得た。フィリピンを用いた凍結割断法によって得られた軟体動物のコレステロ-ル欠如部位は非常に境界線が直線的であったが、高等動物では境界線は不規則である。軟体動物のセルトリ細胞(栄養細胞)の細胞体部分で、造精細胞との間に細隙結合様の膜内粒子の集合が認められ、今後さらに検索を要する。本年度で急速凍結法による細胞質橋の観察を目指したが、現在迄成功していない。しかし、昨年度に達成した細胞質橋の分離に加えて、Millerの遠沈法を改良し、細胞質橋の収率を高めた。これにより、広い試料面が得られ、光顕下で電顕観察視野の任意な選択が可能となった。この結果既に報告した細胞質橋に付着する横紋構造が、複数の細胞質橋を結合することを見い出した。即ち、精子発生過程でセルトリ細胞が形成する腔の中で、順次、内腔側に移動する造精細胞間の細胞質橋が、無秩序に配置するのではなく、またセルトリ細胞の関与の有無とは別に、造精細胞の内在機構によって調節されることが推定できる。細胞質橋と対向するセルトリ細胞の細胞膜の凍結割断法は、現在のところ結果が得られていない。切片で観察は容易だが、割断法で位置の同定が困難で、特記する所見は得られず、新しい観察法を考案しなければならない。精子発生における生殖細胞膜は、精子の各部で色々な特殊化が認められているが、造精細胞での細胞質橋については余り理解されていない。結論的に述べれば、細胞質橋の存在は同調した精子発生のために存在するのではなく、むしろ存在意義を他に求めるべきである。この結論の根拠である細胞質橋が特異的分化を果たした膜構成を持つことは既に報告した。本年度は更に脂質構成要素をレクチンを用いて組織化学的に検索した。レクチンのWGA、UEAー1、PHAーE4は陰性、RCA120は疑陽性、LCA、PNA、ConAは陽性の結果を得た。細胞質橋は膜内タンパク質を殆ど欠如することからも、橋の細胞膜を構成する脂質には糖脂質が含まれることが判った。この結果については、岡崎生理学研究所での生殖生物学セミナ-で発表した。細胞質橋の細胞膜と細胞骨格の関係を検索した免疫組織化学法ではいづれも陰性で、細胞質橋に付随する周期性のあるバンド構造が、まったく構成分子が異なるのか、用いた抗体の交差性によるものかを追求中である。細胞質橋の細胞膜の単離を種々の界面活性剤を用いて試みた。非イオン性界面活性剤ノニデット、P40で分離できることを電顕的に観察した。付随するバンド構造も共に分離でき、それが形態学的に非常に横紋筋に近い構造を示すことが判り、シエナ(伊)における国際精子学シンポジウムで報告した。上記の成績については、現在論文執筆中である。
身体表現を用いた駆け引きが可能なプレイヤーモデルの構築

本研究では,より現実味のあるゲームAIの実現のため,人間同士の対戦を参考にした駆け引きを導入したプレイヤーモデルを構築する.プレイヤーモデルは3DCGによる身体を持ち,直接ゲームに必要ないはずの駆け引きを身体表現として用いることができる.対戦中の人間の身体動作を計測し,Deep Learningにより学習を行うことにより,3DCGによる身体表現として駆け引きの機能を実現する.また,構築したプレイヤーモデルが対戦相手の行動や心理状態に影響を与えるかを検証する.本研究では,より現実味のあるゲームAIの実現のため,人間同士の対戦を参考にした駆け引きを導入したプレイヤーモデルを構築する.プレイヤーモデルは3DCGによる身体を持ち,直接ゲームに必要ないはずの駆け引きを身体表現として用いることができる.対戦中の人間の身体動作を計測し,Deep Learningにより学習を行うことにより,3DCGによる身体表現として駆け引きの機能を実現する.また,構築したプレイヤーモデルが対戦相手の行動や心理状態に影響を与えるかを検証する.
多文化共生社会におけるエージェントの非言語行動研究

本研究では,多文化共生社会に適応するための非言語行動を対話エージェントに実装し,インタラクション評価実験を行った.2011年度「表情解釈の文化差」では,表情解釈の手がかりとなる顔部位の文化差を日藩間のWeb実験で検証した.2012年度「エージェントのうなずきタイミングの文化差」では,文化によって異なるタイミングでうなづくエージェントを用い,文化適応した相槌の重要性を示した.2013年度の「エージェントによる文化に特有な非言語行動」では,人間は仮想空間内のエージェントとも適切な対人距離を保つ適応行動をすること,文化に特有な身体操作をエージェントに実装することによる親近感の持続効果を示した.本研究は,多文化共生社会に適応可能な擬人化エージェントの非言語行動とインタラクション評価を,23年度:表情,24年度:相槌,25年度:対人距離の順で実施する予定である.2012年度の研究計画は,文化によって異なるタイミングで相槌をうつエージェントを用いて,相槌タイミングの差異による対話エージェントと人間間のインタラクション評価実験を行うことで,文化適応した相槌の重要性を示すことであった.以下の手順で予定通りの研究を実施した.1)相槌タイミングに関する言語学研究の文献調査を行い,日本と米国の相槌タイミングを数値化した.2)任意のタイミングで相槌をうつ対話エージェントを開発した.3)日本人実験参加者に対して,Wizard Of OZ法を用いた実験を行った.実験内容は,日本人および米国人タイミングで相槌をうつ対話エージェントとの対話の印象を実験参加者が評価し,発話長を計測するものである.4)実験の結果,日本人と同じタイミングと頻度で相槌を打つエージェントとの対話は,米国人のタイミングで相槌を打つエージェント,および全く相槌を打たないエージェントとの対話より,発話長が長くなり,発話者のストレスが軽減され,エージェントに対する親近感が向上することが示された.5)2012年度の研究成果を国際学会口頭発表1件,2011年度の研究成果を国内ポスター発表1件を行った.6)2012年度は,日本人実験参加者による仮説検証であったが,2013年度以降,アメリカ人実験参加者による実験を実施する予定である.また,25年度に実施予定の「エージェントと人間の対人距離」研究を前倒しで行い,以下の研究成果を得た.1)エージェントと人間の対人距離測定のための初期実験システムの開発.2)研究成果を国内学会口頭発表1件,国際学会での口頭発表1件を行った.本研究では,多文化共生社会に適応可能な擬人化エージェントの非言語行動のインタラクション評価を,2011年度:表情,2012年度:相槌,2013年度:対人距離等の非言語行動の順で予定通り実施した.・2011年度の研究計画は「表情解釈の文化差」であり,日本人とハンガリー人がデザインしたエージェント表情を用いて,エージェントの表情解釈の手がかりとなる顔部位の文化差をWeb実験で検証した.成果発表は,国際学会口頭発表1件,国内学会2件である.・2012年度の研究計画は,「エージェントの相槌タイミングの文化差」であり,文化によって異なるタイミングで相槌をうつエージェントを用いて,相槌タイミングの差異による対話エージェントと人間間のインタラクション評価実験を行うことで,文化適応した相槌の重要性を示す目的であった.2012年度の研究成果発表として,英語書籍の章執筆1編,国際学会口頭発表1件,2011年度の研究成果を国内ポスター発表1件を行った.また,2013年度に実施予定であった「エージェントと人間の対人距離」研究を前倒しで行い,仮想空間においても人間は適切な対人距離を保つ適応行動をとることを示した.研究成果を国内学会口頭発表1件,国際学会での口頭発表1件を行った.・2013年度は,文化に特有な非言語行動として,身体操作を実装したエージェントと人間のインタラクション評価実験を行った.研究成果は,国際会議口頭発表2件,国内学会口頭発表1件である.上記3年間の研究を通して,当初予定していた研究計画を完遂することができた.しかしながら,エージェントの非言語行動に関しては,2国間の比較では多文化共生社会に適応したとはいえない.今後も継続して,多文化間の非言語行動の分析と,人間-エージェント間のインタラクション評価研究を続行していく予定である.本研究では,多文化共生社会に適応するための非言語行動を対話エージェントに実装し,インタラクション評価実験を行った.2011年度「表情解釈の文化差」では,表情解釈の手がかりとなる顔部位の文化差を日藩間のWeb実験で検証した.2012年度「エージェントのうなずきタイミングの文化差」では,文化によって異なるタイミングでうなづくエージェントを用い,文化適応した相槌の重要性を示した.2013年度の「エージェントによる文化に特有な非言語行動」では,人間は仮想空間内のエージェントとも適切な対人距離を保つ適応行動をすること,文化に特有な身体操作をエージェントに実装することによる親近感の持続効果を示した.本研究は,多文化共生社会に適応可能な擬人化エージェントの非言語行動とインタラクション評価を,23年度:表情,24年度:相槌,25年度:対人距離の順で実施する予定である.

平成23年度の計画は「表情解釈の文化差」:日本人とハンガリー人がデザインしたエージェント表情を用いて,エージェントの表情解釈の手がかりとなる顔部位の文化差をWeb実験で検証することであった.予定通り,ハンガリー人がデザインしたエージェント表情を用い,日本ーハンガリ間で「日本人はエージェント表情の目元を,ハンガリー人は口元の形を主な手がかりとして表情判断している」という仮説を検証した.研究成果は以下の通りである.1)ハンガリー人によるエージェント表情の作成と実験の実施:複数キャラクタデザイン×各3種の表情,から各キャラクタで6種の組み合わせ表情を合成し動画を作成した.Web実験では日本から50名,ハンガリーから41名の実験参加者を得た.2)表情解釈の研究成果発表:実験の結果,先行研究と同じくハンガリー人デザインの表情においても,日本人はエージェント表情の目元を,ハンガリー人は口元の形を主な手がかりとして表情判断していることが検証された.成果発表は,国際学会口頭発表1件,英語書籍の章執筆1編である.また,24年度の実施予定の「エージェントの相槌タイミングの文化差」研究の初期研究として以下の研究成果を得た.3)任意のタイミングで相槌を打つエージェントの開発と評価4)相槌タイミングの研究成果発表:日本人に近いタイミングで相槌を打つエージェントに対して,インタラクションの主観的評価が向上する可能性があることが示唆された.研究成果発表として,国内学会2件で口頭発表を行った.23年度は,当初の予定通り,日本人とハンガリー人がデザインしたエージェント表情を用いて,エージェントの表情解釈の手がかりとなる顔部位の文化差をWeb実験で検証し,仮説「日本人とハンガリー人の間には,エージェントの表情解釈時に用いる顔部位が異なり,日本は目を,ハンガリー人は口の形をもとに表情を解釈する」が支持され,3件の学会発表を行った.24年度は,当初の予定通り,文化によって異なるタイミングで相槌をうつエージェントを用いて,相槌タイミングの差異による対話エージェントと人間間のインタラクション評価実験を行った.その結果,「日本人実験参加者にとって,日本人のタイミングと頻度で相槌を打つエージェントとの対話が好まれ,発話長が長くなる」という仮説が支持され,3件の学会発表を行った.また,アメリカ人を実験参加者とする実験を,25年度に米国内で実施する予定である.また,25年度の研究計画である「エージェントと人間の対人距離」研究を前倒しで行い,エージェントと人間の対人距離測定のための初期実験システムの開発,および成果発表2件を行った.実験システムには改良の余地があるが,25年度の研究を早期から進めることができると考える.したがって,23-24年度の研究予定はおおむね順調に進展している.23年度の実験では,ハンガリー人がデザインしたエージェント表情を用い,日本,ハンガリーに加え,フィンランド人が実験に参加し,表情解釈における手がかりとなる顔部位を比較する予定であったが,フィンランドから分析可能な十分な数の実験参加者がなかったため,日本ーハンガリー間のみで分析を行った.その結果,仮説が検証され,2件の研究成果を発表することができた.また,24年度の研究計画に含まれている「エージェントの相槌タイミングの文化差」研究を進めるために前倒しで,エージェントシステムの試作を行った.まだ改良の余地があるものの,24年度の研究を早期から進めることができると考える.24年度に実施した,相槌タイミングの文化的差異による対話エージェントと人間間のインタラクション評価実験を,25年度も継続する.
アメリカの大学におけるティーチング・アシスタント制度の歴史的展開

本研究は、アメリカにおけるティーチング・アシスタント(以下、TA)制度をできうる限りその起源にまで遡り、その成立、展開を解明することを主たる目的とした。1876年に最初の大学院システムを確立したジョンズ・ホプキンス大学と、1920年代に大学院における大学教員への訓練に関する議論を行っていたシカゴ大学を調査対象として資料収集を行い、成果として数点の資料を入手でき、ある一定の知見を得ることができた。しかしながら、TA制度の成立、展開の全体像を素描するには十分なものではなく、今後の課題として残された。本研究は、アメリカにおけるティーチング・アシスタント(TA)制度をできうる限りその起源にまで遡り、その成立、展開を解明するものであり、先行研究の存在しない空白地帯を補完することで、TA制度の歴史的背景と現在のTA制度を結び、アメリカの大学におけるTA制度の様態、特質およびその位置づけを考察することを目的としている。本研究の意義を高めるためには、TA制度が登場し、一応の成立をみる時期区分(仮に「成立期」と名付ける)の資料収集とその分析、考察は重要なものと考えている。TA制度の成立には、1700年代にイェール大学で始まったとするもの、1823年にテネシー大学で始まったとするものなど諸説あるが、中でも1876年にジョンズ・ホプキンス大学で始まったとする説の検証が優先されるべきものと考えた。ジョンズ・ホプキンス大学は、最初に大学院を設置した大学であり、今日一般的な大学院生が雇用されるTA制度を成立させる条件を最初に具備した大学だからである。そのため、前年度には、ジョンズ・ホプキンス大学を訪問し、何点かの関係資料を収集していた。当該年度は、前年度に収集した資料の精読を進めた。資料は、1870年代の大学設立準備期から設立当初の状況を記した記録資料や初代学長を務めたダニエル・C・ギルマン(Daniel Coit Gilman)に関するものが中心である。しかしながら、TA制度の成立に結びつく記述の発見には到達せず、十分な実績をあげることはできていない。なお、入手には至っていないが、当初の計画通り、さらなる資料収集のための情報収集は継続して行っている。特に、TA制度の成立時期の議論については詳細に把握したかったが、アメリカにおいても研究の蓄積が極めて少ない領域であり、文献等の収集は困難で、明確な起源の特定には至らなかった。そこで、TA制度の成立もしくは初期段階に影響を及ぼしたと考えられる大学を選定し、当該大学の記録等からできるだけ古い情報を得ることとした。検討の結果、ジョンズ・ホプキンス大学とシカゴ大学の2大学を選定した。前者は1876年に最初の大学院システムを確立した大学であり、TA制度もしくはその原型となる制度を実践していた可能性があること、後者は、少々時代を経るが、1927年に高等教育の課題について議論することを主な目的とした組織を設立し、大学院における大学教員への訓練に関する議論を行っていたことなどが選定の理由である。なお、後者がTA制度と関係すると考えられたのは、大学教員への訓練として、TA制度を想起させる「監督下での実際の教授経験」の議論を展開していたからである。2大学を訪問して資料収集を行い、成果として数点の資料を入手することができ、ある一定の知見を得ることができた。本研究の目的は、アメリカの大学におけるティーチング・アシスタント(以下、TA)制度の成立、展開過程を大学改革の視点から解明し、この課題を通じてTA制度の様態、特質およびその位置づけを通時的に考察すること、さらに、近年の大学改革の議論と如何に接続するかを検討し、現時点からみたTA制度の意義について考察することである。平成23年度の計画においては、アメリカの大学におけるTA制度の成立過程およびその展開を歴史的に解明する基礎的な作業として、TA制度を成立にまで遡り、そもそも、大学教員が担ってきたとされる大学教育に、TAというある種異質な存在を導入した経緯、そこで生じた議論、課題などを把握することが課題であった。アメリカにおけるTA制度の起源については諸説あり、いつから、どの大学で始まったかについては明確ではない。本年度は、いくつかの候補となる大学の中から特に成立期に強い影響があったと推定できる大学を選定したこと、さらに、その中の一つ、ジョンズ・ホプキンス大学を訪問して資料の存在を調査し、いくつかの資料を収集したことが成果としてあげられる。TA制度に関する研究および資料の多くは散在しており、特に、その起源に関わる古い年代の資料は存在の有無、所在の特定が難しい。実際に調査を行い、何点かの資料を収集できたこと、資料収集の見通しについて検証できたことは、計画初年度においては意義あることである。

また、上記調査を実施するとともに、TA制度の背景として、当時のアメリカの大学がどのような状況におかれていたか、特に教育や大学院生に関し、どのような考えを有していたかについても文献研究を進めた。補助事業期間を延長しており(承認済み)、達成度は遅れているといわざるを得ない。研究遂行の基礎となる資料収集も十分には達成できていないため、その後の研究計画にも遅滞が生じている。アメリカの大学におけるTA制度の起源については諸説ある上、資料の多くは散在しており、古い年代の資料は所在の特定が難しい。資料の存在、所在の確認、内容の把握等に時間を要するため、作業の進捗は計画よりやや遅いものとなってしまっている。本研究の目的を達成するためには、歴史的な資料、特にTA制度普及期(1960年代)以前の資料を収集することが肝要であるが、年代の古い資料はデータベース等で検索できない、あるいは現物に行き当たらないこともままあり、資料の所在確認、収集に時間を要する。今後は、研究遂行のエフォートを高めるとともに、いくつかの特徴的な大学に対象を絞り込むなどして、集中的な資料収集、分析を行い、研究目的の達成に努める。平成23年度において実施できなかった分の資料の収集・分析を実施するとともに、平成24年度の研究計画を遂行する。研究計画に若干の遅れが生じているので、本研究の中心的な課題であるTA制度成立期の把握、歴史的経緯を踏まえたTA制度の様態、特質およびその位置づけの考察に優先的に取り組む。未収集資料の収集を進め、そのための訪米調査を実施して、研究目的を達成すること及びそれらの成果を報告書等にまとめるために未使用額を使用する計画である。平成23年度において収集できなかった資料の購入経費、物品の購入経費等があったためである。特に資料については、既述の状況から選定が遅れているため、購入に至らなかったものである。必要な資料を入手するための費用であるので、早々に資料の選定を進めたい。平成24年度の研究費については、当初の計画通りに使用する予定である。
新抽出剤による高レベル放射性廃液からアクチニド元素精密分離の高度化

CMPOを用いて低濃度硝酸溶液からのネプツニウムの抽出による精度分離を行った。低濃度硝酸溶液中でネプツニウムは5価が安定であるが、2座配位のCMPOを用いた場合、1座配位のTBPと比較すれば高い効率で分離することができる。しかし、アクチニド分離プロセスとしては、その分離効率は決して高いとは言えない。そこで、ネブツニウムの精密分離の高度化を達成するために、5価から4価に還元する方法の可能性を検討した。本研究では、還元剤として過酸化水素の有効性を検討した。その結果、2.2M硝酸溶液に0.8Mの過酸化水素を添加した場合には、1回の分離操作で95%以上のNpが分離されることが確認された。この時、CMPO中に抽出分離されたNpの酸化状態はほとんどが4価であった。また、薄い硝酸溶液にシュウ酸を添加し、Npを含むCMPOと接触させることにより、効率的にNpを硝酸溶液中に逆抽出することができることも確認された。本研究結果は、使用済み燃料の再処理によって発生する高レベル放射性廃液からNpを精密に分離・回収するプロセスを構築するためには、抽出剤としてCMPOを用いNpの還元剤として過酸化水素を利用するプロセスが有効であることを示している。さらに、CMPOに抽出されたNpはシュウ酸によって水相中に回収できることから、本プロセスは極めて効率的で実用的なプロセスであると判断される。但しこの場合、過酸化水素の添加により高レベル放射性廃液中に共存するPu(IV)がPu(III)に還元される可能性があるため、回収段の第1ステップで希硝酸によりPu(III)を回収した後に、第2ステップでシュウ酸によりNpを回収するプロセスが適していると考えられる。
環境保全のための液化CO2溶解燃料による低公害噴霧燃焼法の研究

本年度は,液化CO2と軽油成分であるノルマルトリデカンの溶解・混合燃料の噴霧・燃焼に関して以下の実,験及び解析を行った.※モデル機関および可視化機関での溶解燃料の燃焼実験を行い,熱発生率解析,OHラジカルの自発光計測,すすとNOの定量的計測及び排ガス計測を行った.その結果,CO2混合燃料噴霧・燃焼法により,混合気形成過程が改善され,熱効率の維持・向上およびNOとすすの同時低減の可能性が示された.※減圧沸騰噴霧の蒸発モデルを二成分系溶液の混合燃料に適用し,二相領域を考慮した燃料噴射過程のモデル解析を行った.その結果,CO2混合燃料噴霧における蒸気キャビテーション気泡の成長・崩壊過程は,燃料の有する初期過熱度により支配され,過熱度の大きい条件では,噴射後早期に気泡は分裂することが明らかになった.※液化CO2混合燃料を実機に適用するための噴射系を検討し,蓄圧方式の噴射系を検討し蓄圧方式のコモンレール式噴射装置と,空気式増圧器を用いた噴射系を提案した※液化CO2混合燃料の噴射系の検討において,液化CO2混合燃料を連続的に供給する噴射系として,ECD-U2による蓄圧式燃料噴射方式または,ジャーク式のインジェクタを改良したジャーク式と蓄圧式の組み合わせによる噴射方式が最適であるという結論を得た※噴霧運動量計測法により,噴霧モーメンタムを液化CO2混合燃料における析出CO2量の相対的な評価の指標とすることが可能である.※噴霧運動量計測およびexciplex蛍光法のよって,析出CO2量の相対的な評価とn-トリデカンの蒸気濃度分布撮影を行った結果,液化CO2混合燃料噴霧は減圧沸騰により,噴射初期の噴孔近傍領域から周囲気体との混合拡散が進み,寸無の微粒化が促進されることが確認できた.※液化CO2混合燃料噴霧におけるCO2の析出効果が実質的に有効となる領域となる領域は,噴霧中心軸810mm付近であり,燃料温度が上昇した場所,その位置および効果の大きい領域は噴霧上流側へ移動する.本年度は,液化CO2と軽油成分であるノルマルトリデカンの溶解・混合燃料の噴霧・燃焼に関して以下の実,験及び解析を行った.※モデル機関および可視化機関での溶解燃料の燃焼実験を行い,熱発生率解析,OHラジカルの自発光計測,すすとNOの定量的計測及び排ガス計測を行った.その結果,CO2混合燃料噴霧・燃焼法により,混合気形成過程が改善され,熱効率の維持・向上およびNOとすすの同時低減の可能性が示された.※減圧沸騰噴霧の蒸発モデルを二成分系溶液の混合燃料に適用し,二相領域を考慮した燃料噴射過程のモデル解析を行った.その結果,CO2混合燃料噴霧における蒸気キャビテーション気泡の成長・崩壊過程は,燃料の有する初期過熱度により支配され,過熱度の大きい条件では,噴射後早期に気泡は分裂することが明らかになった.※液化CO2混合燃料を実機に適用するための噴射系を検討し,蓄圧方式の噴射系を検討し蓄圧方式のコモンレール式噴射装置と,空気式増圧器を用いた噴射系を提案した※液化CO2混合燃料の噴射系の検討において,液化CO2混合燃料を連続的に供給する噴射系として,ECD-U2による蓄圧式燃料噴射方式または,ジャーク式のインジェクタを改良したジャーク式と蓄圧式の組み合わせによる噴射方式が最適であるという結論を得た※噴霧運動量計測法により,噴霧モーメンタムを液化CO2混合燃料における析出CO2量の相対的な評価の指標とすることが可能である.※噴霧運動量計測およびexciplex蛍光法のよって,析出CO2量の相対的な評価とn-トリデカンの蒸気濃度分布撮影を行った結果,液化CO2混合燃料噴霧は減圧沸騰により,噴射初期の噴孔近傍領域から周囲気体との混合拡散が進み,寸無の微粒化が促進されることが確認できた.※液化CO2混合燃料噴霧におけるCO2の析出効果が実質的に有効となる領域となる領域は,噴霧中心軸810mm付近であり,燃料温度が上昇した場所,その位置および効果の大きい領域は噴霧上流側へ移動する.本年度は,CO2と軽油成分であるノルマルトリデカンの溶解・混合燃料に関して以下の解析及び実験を行った.(1)化学熱力学的二成分溶液理論を用いて,低沸点成分(通常は気体)のC02と高沸点成分のトリデカンの混合溶液の二相領域を定量的に解析し,各圧力,温度場への混合燃料の噴射時の減圧沸騰の可能性を明らかにした.(2)光学セル容器を用いて,内部に充填した混合燃料の減圧時の沸騰挙動を透過光撮影により連続的に観察した.その結果,減圧が二相領域の飽和液腺を横切る圧力時に沸騰が開始される状況が確認された.(3)高圧容器内で,高圧・室温の状況下で,混合燃料を定常噴射,および非定常噴射し,その噴霧の分散特性の雰囲気圧力とCO2モル分率の影響度を定量的に評価した.その結果,圧力の減少とモル分率の増加により噴霧微粒化が減圧沸騰効果により改善されることが明らかとなった.(4)高圧容器内で,高圧・高温の状況下で,混合燃料を非定常噴射し,実機関に近い条件下での噴霧の微粒化と蒸気化の改善効果を調べた.

その結果,高温で高モル分率の条件で,噴霧外周域にCO2の選択的沸騰と考えられる蒸気領域が確認された.また,CO2の混合により,噴霧中の燃料液滴が微細化し,かつ粒径分布が均一化されることがわかった.本年度は,液化CO_2と軽油成分であるノルマルトリデカンの溶解・混合燃料の噴霧・燃焼にに関して以下の実験および解析を行なった.(1)高圧容器内で行なった噴霧実験をモデル機関および可視化機関に適用した.(2)モデル機関および可視化機関での溶解燃料の燃焼実験を行ない,熱発生率解析,OHラジカルの自発光計測,すすとNOの定量計測および排気ガス計測を行なった,その結果,CO_2溶解燃料噴霧・燃焼法により,混合気形成過程が改善され,熱効率の維持・向上およびNOとすすの同時低減の可能性が示された.(3)減圧沸騰噴霧の蒸発モデルを二成分系溶液の溶解燃料に適用し,二相領域を考慮した燃料噴射過程のモデル解析を行なった.その結果,CO_2溶解燃料噴霧における蒸気キャビテーション気泡の成長・崩壊過程は,燃料の有する初期過熱度により支配され,過熱度の大きい条件では,噴射後早期に気泡は分裂することが明らかになった.本年度は,液化CO2と軽油成分であるノルマルトリデカンの溶解・混合燃料の噴霧・燃焼に関して以下の実験及び解析を行った.※液化CO2混合燃料を実機に適用するための噴射系を検討し,蓄圧方式の噴射系を検討し蓄圧方式のコモンレール式噴射装置と,空気式増圧器を用いた噴射系を提案した※液化CO2混合燃料の噴射系の検討において,液化CO2混合燃料を連続的に供給する噴射系として,ECD-U2による蓄圧式燃料噴射方式または,ジャーク式のインジェクタを改良したジャーク式と蓄圧式の組み合わせによる噴射方式が最適であるという結論を得た※噴霧運動量計測法により,噴霧モーメンタムを液化CO2混合燃料における析出CO2量の相対的な評価の指標とすることが可能である.※噴霧運動量計測およびexciplex蛍光法のよって,析出CO2量の相対的な評価とn-トリデカンの蒸気濃度分布撮影を行った結果,液化CO2混合燃料噴霧は減圧沸騰により,噴射初期の噴孔近傍領域から周囲気体との混合拡散が進み,寸無の微粒化が促進されることが確認できた.※液化CO2混合燃料噴霧におけるCO2の析出効果が実質的に有効となる領域となる領域は,噴霧中心軸810mm付近であり,燃料温度が上昇した場所,その位置および効果の大きい領域は噴霧上流側へ移動する.
天然繊維屑によって複合化した生分解性プラスチックの強度特性および生分解特性

生分解性プラスチックは原材料の価格が従来のプラスチックの35倍と高いことから,需要および用途が伸びていないのが現状である.現在流通している生分解性プラスチックは通常の同類プラスチックと同等の強度,剛性率を有しているが,需要および用途拡大のためには高強度化および高機能化が必要である.一般的にプラスチックの強度向上を目指す場合には強化繊維との複合化が考えられるが,生分解性プラスチックについても天然繊維で複合化することにより生分解性を失わずに複合強化が実現できる.一方,繊維産業では多くの繊維廃棄物が生じ,生分解性を有する繊維不織布製造工程においても多くの裁断屑が生じている.そこで,繊維廃棄物の再利用と生分解性プラスチックの高強度化の試みとして,強化材としての天然繊維屑と熱可塑性の生分解性不織布屑を同時に成形機に投入することによる繊維強化複合材料の射出成形法を考案した.さらに,不織布裁断屑である生分解性プラスチック(ポリブチレンサクシネート,PBS材)および綿糸によって複合強化したPBS(PBS/CO材)の生分解試験,静引張および疲労試験を実施し,各試験結果および試験後の微視的観察からPBS材とPBS/CO材の生分解特性および強度特性を明らかにした.その結果,綿繊維屑による複合化は引張強さや剛性率を大きく増加させるが,逆に生分解性(分解速度)を著しく加速させるとともに強度も低下することが分かった.生分解速度の増加は,廃棄物の処理に対しては有効であるといえるが,生分解が使用中に同時進行するような環境下では強度的にはそれが欠点となる.強度低下の原因となる生分解速度の増加は,材料表面から進行する侵食がき裂の発生・成長を助長させるとともに,水分の浸透により生分解が試験片内部から生じることに起因しているとことが分かった.しかし,その点についてはまだ十分には解明されていないことから,今後の課題として繊維複合化による生分解速度の増加のメカニズムを明らかにすることは,生分解性プラスチックの用途拡大を図る上での基礎データとなり,強度保証の点からも必要である.本研究では,生分解性プラスチックの用途拡大と繊維廃棄物である残糸屑や生分解性を有する不織布裁断屑の有効利用と関連して,天然繊維屑で複合化した生分解性プラスチックの高強度化と高機能化を目指した.すなわち,不織布裁断屑である生分解性プラスチック(ポリブチレンサクシネート,PBS材)および綿糸によって複合強化したPBS(PBS/CO材)の生分解試験,静引張および疲労試験を実施し,各試験結果および試験後の微視的観察からPBS材とPBS/CO材の生分解特性および強度特性を明らかにした.その結果,綿繊維屑による複合化は引張強さや剛性率を大きく増加させるが,逆に生分解性(分解速度)を著しく加速させるとともに強度も低下することが分かった.生分解速度の増加は,廃棄物の処理に対しては有効であるといえるが,生分解が使用中に同時進行するような環境下では強度的にはそれが欠点となる.したがって,次年度では,繊維複合化による生分解速度の増加のメカニズムを明らかにするとともに,他の天然繊維屑による複合化とその生分解特性および強度特性について調べ,各種天然繊維屑による複合強化の有効性について検討する.具体的には綿,生糸,麻等の天然繊維屑によって複合化した生分解性プラスチック(ポリブチレンサクシネート,脂肪族ポリエステル)の射出成形試験片を製作し,その生分解特性および生分解による強度特性の変化について系統的に調べる計画である.とくに,強度低下の原因となる生分解速度の増加は,材料表面から進行する浸食がき裂の発生・成長を助長させるとともに,水分の浸透により生分解が試験片内部から生じることに起因していると予想されることから,その点について重点的に調査する.また,成形品の生分解速度の調節方法についても検討する.生分解性プラスチックは原材料の価格が従来のプラスチックの35倍と高いことから,需要および用途が伸びていないのが現状である.現在流通している生分解性プラスチックは通常の同類プラスチックと同等の強度,剛性率を有しているが,需要および用途拡大のためには高強度化および高機能化が必要である.一般的にプラスチックの強度向上を目指す場合には強化繊維との複合化が考えられるが,生分解性プラスチックについても天然繊維で複合化することにより生分解性を失わずに複合強化が実現できる.一方,繊維産業では多くの繊維廃棄物が生じ,生分解性を有する繊維不織布製造工程においても多くの裁断屑が生じている.そこで,繊維廃棄物の再利用と生分解性プラスチックの高強度化の試みとして,強化材としての天然繊維屑と熱可塑性の生分解性不織布屑を同時に成形機に投入することによる繊維強化複合材料の射出成形法を考案した.さらに,不織布裁断屑である生分解性プラスチック(ポリブチレンサクシネート,PBS材)および綿糸によって複合強化したPBS(PBS/CO材)の生分解試験,静引張および疲労試験を実施し,各試験結果および試験後の微視的観察からPBS材とPBS/CO材の生分解特性および強度特性を明らかにした.その結果,綿繊維屑による複合化は引張強さや剛性率を大きく増加させるが,逆に生分解性(分解速度)を著しく加速させるとともに強度も低下することが分かった.生分解速度の増加は,廃棄物の処理に対しては有効であるといえるが,生分解が使用中に同時進行するような環境下では強度的にはそれが欠点となる.強度低下の原因となる生分解速度の増加は,材料表面から進行する侵食がき裂の発生・成長を助長させるとともに,水分の浸透により生分解が試験片内部から生じることに起因しているとことが分かった.

しかし,その点についてはまだ十分には解明されていないことから,今後の課題として繊維複合化による生分解速度の増加のメカニズムを明らかにすることは,生分解性プラスチックの用途拡大を図る上での基礎データとなり,強度保証の点からも必要である.