hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
関数体上の2次形式とVerlinde公式

研究実績は以下のとおり.昨年度に引き続いて永田型の群作用(加法的な代数群の多項式環への作用)を研究した.群が2次元のときその不変式環はWess-Zumino-Wittenモデルの共形ブロック(種数は0で群はSL(2))の空間と一致することをA.Beauvilleの結果を使って示し、7月にMarseille(仏)のLUMINY数学研究所で開催された「代数曲線上のベクトル束」研究集会(VBAC)において発表した.その後、永田型の不変式環か有限生成になる必要十分条件をDynkin図形の有限性で特徴付けることに成功し、上海で開かれたICM04の代数幾何学サテライト研究集会で報告した.鍵は有理曲面上のベクトル束(または、射影平面上の放物的べクトル束)のモジュライの偏極の取り替えに伴う変化(壁越え)にある.これを契機として、群か3次元の場合に研究を進め、共形場理論の2次元への拡張との関連を探っている.また、永田型作用の一つの一般化を数理解析研究所プレプリントにまとめた.これは永田型作用では3本足Dynkin図形が部分的にしか現れない難を解消するためのもので、この方面の研究を大きく統一的に考える場合の一助になると期待される.なお、北京で開催された国際数学者会議(ICM04)の招待講演では、K3曲面上のベクトル束を概説したが、本研究はそこでの考え方を曲線や有理曲面に応用する仕組みになっている.1.Verlinde公式は階数2のベクトル束の場合に限っても,二つのパラメータ(種数gと点の数n)をもっている.「モジュライ理論2」ではg=0とn=0の二つの場合の代数幾何的証明を与えたが,gもnも零でないときにも同じようにMumford関係を用いて証明できるかどうかを調べた.2.モジュライ空間の次数の計算はg=0の場合には母関数の微分方程式を解くことによって,自然にオイラー数であることが導けることがわかった.これに対して,n=0の場合は現在のところではベルヌーイ数でかけることが証明できるだけで,計算できる状況になっていない.これを改良すべく挑戦したが,連立偏微分方程式で行き詰まっている.3.Verlinde公式にはモジュライのコホモロジー環の本質部分の構造だけで充分であるが,全コホモロジー環の構造も解明されるべきである.Zagierはn=0の場合にこれを行ったが,同様の方法でg=0の場合も解決することに成功した.4.コホモロジー環の本質部分の構造はn=0の場合はGrassmann多様体G(3,g+2)と,そして,g=0,n=2h+1の場合は同じくG(2,h+1)とよく似ている.これに刺激されて,両モジュライの関係や一般のGrassmann多様体G(r,n)に対応するモジュライについて研究した.5.超楕円曲線のJacobi多様体やベクトル束のモジュライと偶数次元2次超曲面のpencilの関係はよく知られている.これを補足すべく,偶数次元2次超曲面のpencilと2次曲線束のモジュライとの関係を与えた.本年度はVerlinde公式を出来るだけ代数化することに努めた。モジュライのコホモロジー環の構造や対称式との関係については次年度に回すことにしたが、準備としてMcdonald多項式について勉強した。1.永田がHilbertの第14問題の反例のために考えた群作用(永田型作用)を組織的に研究した。そして、それの不変式環が放物的ベクトル束のモジュライ空間の全座標環と同型であることを発見した。2.群が2次元の場合の永田型作用の不変式環はWess-Zumino-Wittenモデルの共形ブロック(種数は0で群はSL(2))の全体と一致することを証明した。この環とVerlinde公式は2変数の古典不変式環とCayley-Sylvester公式のアフィン化、量子化である。4.同じく、英国に約1ケ月滞在し、Warwick大学、Durham大学、Cambridge大学Isaac Newton研究所において研究成果を発表した。研究実績は以下のとおり.昨年度に引き続いて永田型の群作用(加法的な代数群の多項式環への作用)を研究した.群が2次元のときその不変式環はWess-Zumino-Wittenモデルの共形ブロック(種数は0で群はSL(2))の空間と一致することをA.Beauvilleの結果を使って示し、7月にMarseille(仏)のLUMINY数学研究所で開催された「代数曲線上のベクトル束」研究集会(VBAC)において発表した.その後、永田型の不変式環か有限生成になる必要十分条件をDynkin図形の有限性で特徴付けることに成功し、上海で開かれたICM04の代数幾何学サテライト研究集会で報告した.鍵は有理曲面上のベクトル束(または、射影平面上の放物的べクトル束)のモジュライの偏極の取り替えに伴う変化(壁越え)にある.これを契機として、群か3次元の場合に研究を進め、共形場理論の2次元への拡張との関連を探っている.また、永田型作用の一つの一般化を数理解析研究所プレプリントにまとめた.これは永田型作用では3本足Dynkin図形が部分的にしか現れない難を解消するためのもので、この方面の研究を大きく統一的に考える場合の一助になると期待される.
アウスグライヒ体制とオペレッタ:ハンガリーを舞台とする作品の音楽社会学的分析

本研究の目的は、19世紀後半から20世紀初頭にかけてのハプスブルク帝国史と、その社会が生んだウィンナ・オペレッタという音楽劇との相関を明らかにすることにあった。前年度に行った現地でのレビューなどの成果を踏まえ、今年度は下記の点について研究を行った。(1)先行研究の整理:前年度に引き続き、これまでのオペレッタ研究、あるいは個々の作品の研究などを整理した。とりわけ昨年度に行ったハンガリー、オーストリアでのレビューの際に紹介された文献、資料についてその整理を重点的に行った。(2)資料収集:各作品の脚本や舞台資料、あるいは初演や重要な上演の新聞批評などを、各研究拠点に連絡をとり、収集につとめた。(3)作曲家、脚本家、演者たちの伝記研究の再検討:このジャンルを支えた作曲家、脚本家たちはそれぞれ帝国内部の民族的緊張を体現する者たちでもあった。このような観点から、既に刊行されている作曲家たちの伝記を再検討した。(4)上記の諸点を踏まえ、脚本、音楽、演出の各観点から、主要作品の分析を進めた。特に《ジプシーの恋》(1910年初演、F.レハール作曲、A.M.ヴィルナーおよびR.ボダンツキー台本)については、本研究の成果として、モノグラフをまとめる予定である。本研究の目的は、19世紀後半のハプスブルク帝国史と、その社会が生んだウィンナ・オペレッタという音楽劇との相関を明らかにすることにあった。本年度は、本研究の対象となるいわゆるウィンナ・オペレッタの諸作品のうちでも、特にハンガリーを舞台とした一連の作品群、すなわち「ジプシー男爵」「ジプシーの恋」「チャールダーシュの女王」などについて、これまでに入手したものに加え、引き続き文献や音響資料の収集につとめ、それらを整理した。ハプスブルク史研究についても、文献を補充し、検討した。また、平成9年12月18日31日には、ウィーン、ブダペスト、およびクル-ジ・ナポカに出張し、現地でのレビューをうけた。特に、今回カ-ルパーティ教授の紹介によって知り合ったブダペストの研究者、アンドラ-シュ・バッタ博士(リスト音楽院講師)からは、東欧におけるオペレッタ研究の現状について様々な新しい知見を得ることができた。彼から得た情報に基づき、来年度はさらにもう少し対象となる作品を広げて資料の収集整理にあたりたいと思う。さらに、上記諸作品の作者達について、これまでの研究を検討し、整理しているところである。これらの研究から、今年度はごく短いものながら、研究全体のエッセンスともいえるような文章を一篇発表することができた。
脊索形成の分子機構に関する進化発生生物学的研究

中軸中胚葉である脊索は体軸伸長において働くのみならず、神経誘導や神経管形成過程においても重要な役割を果たしていると考えられている。ScabrousはC末端にfibrinogen relatedドメインを持ちショウジョウバエの感覚神経細胞分化に働く、その脊椎動物ホモログの発生過程における役割はほとんど解析されていない。これまでに、我々は尾索類ホヤの脊索の分化・形成に重要な働きをする転写因子Brachyuryの標的遺伝子であるCi-Scale(Ci-Scabrous-like)のmRNAは脊索細胞のみに特異的に発現することを明らかにしている。興味深いことに、Ci-Scaleタンパク質の局在をCi-Scale:EGFP融合タンパク質あるいは抗Ci-Scale抗体を用いて調べたところ、脊索鞘に加えて脊索細胞外の背側表皮感覚神経細胞に沿って繊維状に伸びて局在することが明らかになった。また、Ci-Scaleのドメイン解析の結果、脊索細胞外での背側表皮感覚神経細胞に沿った発現にはfibrinogen relatedドメインが機能していることが明らかになった。さらに、Ci-Scaleタンパク質の機能を調べるためにCi-Scaleのアンチセンスモルフォリノオリゴによる翻訳阻害を行ったところ、尾芽胚期での脊索の伸長が強く阻害された。またCi-Scaleのミュータントを脊索に発現させると共にNotchのシグナルを遮断すると神経分化の異常が見られた。これらの結果から、Ci-Scaleタンパク質が脊索動物の脊索・神経形成過程で機能している可能性が示唆された。脊索はその名の由来が示すように脊索動物を特徴付ける最も重要な形質である。尾索類ホヤでは原腸胚期から尾芽胚期にかけて、オタマジャクシ型幼生の尾部中央に正確に40個の脊索細胞がconvergent extensionにより一列に並ぶ。この原始的な脊索動物であるホヤの脊索形成過程の分子機構を解析することは、脊索動物の起源と進化を明らかにする道にもつながると考えている。これまでに、カタユウレイボヤ脊索特異的遺伝子約40を転写因子Brachyury下流遺伝子の中から単離してきた。今年度は、これら遺伝子の脊索における機能を明らかにするために脊索特異的に発現するGFP発現ベクターとともに、脊索で特異的に発現する約20種類の遺伝子のMorpholinoアンチセンスオリゴをカタユウレイボヤ受精卵に顕微注入し尾芽胚期での影響を調べた。その結果、尾芽胚期での脊索形成異常の表現型は以下の3つのグループに分類された。1.脊索の伸長がみられない。脊索細胞の集合は見られるがconvergent extensionによる脊索の伸長がみられない。2.脊索の部分的な伸長がみられる。脊索細胞のconvergent extensionに伴う脊索の伸長がみられるが脊索の形態に異常がみられる。3.尾部の伸長は正常にみられる。脊索細胞の並びに部分的な異常がみられる。これら3つのグループに分類される各遺伝子のMorpholinoアンチセンスオリゴの解析を進めている。脊索形成過程の各ステップで働く遺伝子の機能を明らかにすることで、脊索形成の分子機構の解明が可能になると考えられる。ショウジョウバエの感覚神経細胞分化に働くScabrousの脊椎動物ホモログであるfibrinogen-like proteinの構造はC末端にfibrinogenrelatedドメインを持つ分子であるが、脊椎動物の発生過程における役割はほとんど解析されていない。これまでに、尾索類ホヤの脊索の分化・形成に重要な働きをする転写因子Brachyuryの標的遺伝子であるCi-fibrn(カタユウレイボヤfibrinogen-like protein)のmRNAは脊索細胞のみに特異的に発現することを明らかにしている。このCi-fibrnタンパク質の局在をCi-fibrn : EGFP融合タンパク質あるいは抗Ci-fibrinogen-like protein抗体を用いて調べたところ、興味深いことに、脊索細胞内に顆粒状の発現が認められると共に、脊索細胞から脊索細胞外の背側表皮感覚神経細胞に沿って繊維状に伸びた構造に局在することが明らかになった。また、Ci-fibrnタンパク質のドメイン解析の結果、脊索細胞内での顆粒状の発現にはN末端側の領域が必要であり、脊索細胞外での背側表皮感覚神経細胞に沿った発現にはFibrinogen relatedドメインが機能していることが明らかになった。さらに、Ci-fibrnタンパク質の機能を調べるためにCi-fibrnのアンチセンスモルフォリノオリゴによる翻訳阻害を行ったところ、尾芽胚期での脊索の伸長が強く阻害され、神経分化にも異常が見られた。これらの結果から、脊索から脊索細胞外に分泌あるいは供給されるCi-fibrnタンパク質が脊索動物の神経形成過程で機能している可能性が示唆された。

興味深いことに、Ci-Scaleタンパク質の局在をCi-Scale:EGFP融合タンパク質あるいは抗Ci-Scale抗体を用いて調べたところ、脊索鞘に加えて脊索細胞外の背側表皮感覚神経細胞に沿って繊維状に伸びて局在することが明らかになった。また、Ci-Scaleのドメイン解析の結果、脊索細胞外での背側表皮感覚神経細胞に沿った発現にはfibrinogen relatedドメインが機能していることが明らかになった。さらに、Ci-Scaleタンパク質の機能を調べるためにCi-Scaleのアンチセンスモルフォリノオリゴによる翻訳阻害を行ったところ、尾芽胚期での脊索の伸長が強く阻害された。またCi-Scaleのミュータントを脊索に発現させると共にNotchのシグナルを遮断すると神経分化の異常が見られた。これらの結果から、Ci-Scaleタンパク質が脊索動物の脊索・神経形成過程で機能している可能性が示唆された。
Th9細胞の分化メカニズムの解明と癌治療への展開

ナイーブCD4T細胞はT細胞レセプターを介してMHC上に提示された外来抗原由来のペプチドを認識し、そのときにIL-4とTGFbを受け取ることでヘルパーT細胞のサブセットの一つであるTh9細胞に分化誘導する。Th9細胞はTh2細胞と類似した免疫応答を誘導することが知られており、寄生虫感染時に分化誘導される。また、メラノーマを排除するという報告もあり、ガンとの関連が強く示唆されている。さらに、アレルギー性疾患の患者で末梢血中にTh9細胞が観察されることから、Th9細胞がアレルギーの増悪に関与すると考えられている。私はTh9細胞分化のメカニズムを解明し、ガン治療に応用できる可能性について研究を行なった。これまでの研究から転写因子GFI1がCD4T細胞からのIL-9産生を抑制的に制御していることを見出した。そのメカニズムとして、GFI1欠損細胞は、低濃度のIL-4とTGFbでもTh9細胞に分化できることから、GFI1はTGFbとIL-4シグナルの感受性を抑制していることが示唆された。そこで、GFI1欠損とGFI1野生型Th9細胞からmRNAを抽出し、RNAseqによりサイトカインシグナルを制御しているような分子や転写因子の発現を調査したが、注目に値するものは見出せなかった。そのため、ナイーブCD4T細胞に着目し、GFI1欠損とGFI1野生型ナイーブCD4T細胞からmRNAを抽出し、RNAseqにて調査することを計画している。IL-9はTh9細胞だけでなく、Th17細胞からも産生されることが報告されている。そこで、GFI1欠損とGFI1野生型Th17細胞から産生されるIL-9を比較したところ、その産生量にほとんど違いがなかった。つまり、IL-6シグナルの感受性については、GFI1の関与は極めて低いことが示唆された。この点をヒントにして、引き続きメカニズムを解明する。予定通りTh9細胞分化のメカニズムを解明する実験、および抗腫瘍効果を検証する実験を行い、以下の成果を得たため。1) GFI1欠損とGFI1野生型Th9細胞からmRNAを抽出し、RNAseqによりサイトカインシグナルを制御しているような分子や転写因子の発現を調査した。興味深い結果として、クロマチン修飾に関連する分子の遺伝子発現量が異なることから、GFI1を欠損することで、T細胞が活性化した後に生じるクロマチンのダイナミックな変化が阻害されることで、IL-9の産生が増強した可能性も示唆された。クロマチンの変化に着目してさらに解析を進める。2) IL-9はTh9細胞だけでなく、Th17細胞も産生することが報告されている。Th9細胞はTCRからの刺激とIL-4とTGFbで分化し、一方、Th17細胞はTCRからの刺激とIL-6とTGFbで分化する。GFI1欠損とGFI1野生型Th9細胞では、GFI1欠損によって、IL-9産生が増強したが、GFI1欠損とGFI1野生型Th17細胞では、その差はわずかにあるものの、Th9細胞で観察できた違いと比較して明らかに減弱していた。GFI1はIL-4シグナルを抑制し、IL-6シグナルにはほとんど影響を与えないと考えられた。IL-4シグナルとIL-6シグナルの違いを手がかりにしてGFI1の役割を解明する。3) GFI1欠損とGFI1野生型マウスにオボアルブミンを発現するメラノーマB16-ovaをマウスの皮下に移入し、継時的に移植したガン細胞が形成する腫瘍のサイズを測定した。GFI1欠損マウスに移植された腫瘍の方がよりサイズが小さく抑えられる傾向にあるものの、その差が極めて小さいときもあり、リンホーマE.G7(EL4-ova)など別のガン細胞を用いるなど、さらに条件を検討する。1) GFI1欠損とGFI1野生型Th9細胞におけるクロマチン修飾のステータスを比較する。3)リンホーマE.G7(EL4-ova)など別のガン細胞を用いて再検討する。

IL-9はTh9細胞だけでなく、Th17細胞からも産生されることが報告されている。そこで、GFI1欠損とGFI1野生型Th17細胞から産生されるIL-9を比較したところ、その産生量にほとんど違いがなかった。つまり、IL-6シグナルの感受性については、GFI1の関与は極めて低いことが示唆された。この点をヒントにして、引き続きメカニズムを解明する。予定通りTh9細胞分化のメカニズムを解明する実験、および抗腫瘍効果を検証する実験を行い、以下の成果を得たため。1) GFI1欠損とGFI1野生型Th9細胞からmRNAを抽出し、RNAseqによりサイトカインシグナルを制御しているような分子や転写因子の発現を調査した。興味深い結果として、クロマチン修飾に関連する分子の遺伝子発現量が異なることから、GFI1を欠損することで、T細胞が活性化した後に生じるクロマチンのダイナミックな変化が阻害されることで、IL-9の産生が増強した可能性も示唆された。クロマチンの変化に着目してさらに解析を進める。2) IL-9はTh9細胞だけでなく、Th17細胞も産生することが報告されている。Th9細胞はTCRからの刺激とIL-4とTGFbで分化し、一方、Th17細胞はTCRからの刺激とIL-6とTGFbで分化する。GFI1欠損とGFI1野生型Th9細胞では、GFI1欠損によって、IL-9産生が増強したが、GFI1欠損とGFI1野生型Th17細胞では、その差はわずかにあるものの、Th9細胞で観察できた違いと比較して明らかに減弱していた。GFI1はIL-4シグナルを抑制し、IL-6シグナルにはほとんど影響を与えないと考えられた。IL-4シグナルとIL-6シグナルの違いを手がかりにしてGFI1の役割を解明する。3) GFI1欠損とGFI1野生型マウスにオボアルブミンを発現するメラノーマB16-ovaをマウスの皮下に移入し、継時的に移植したガン細胞が形成する腫瘍のサイズを測定した。GFI1欠損マウスに移植された腫瘍の方がよりサイズが小さく抑えられる傾向にあるものの、その差が極めて小さいときもあり、リンホーマE.G7(EL4-ova)など別のガン細胞を用いるなど、さらに条件を検討する。1) GFI1欠損とGFI1野生型Th9細胞におけるクロマチン修飾のステータスを比較する。3)リンホーマE.G7(EL4-ova)など別のガン細胞を用いて再検討する。
紐状ミセルが作るネットワーク構造の揺らぎと緩和過程

界面活性剤が水中で形成するミセルは、ある条件下で1次元方向に成長し、柔軟性を持つことから紐状ミセルと呼ばれる。紐状ミセルはある濃度以上で絡み合いによるネットワーク構造を形成するが、そのダイナミックスに関しては、これまでのところ統一した見解には至っていない。申請者はこれまで、代表的な非イオン性界面活性剤であるポリオキシエチレン系界面活性剤C_nH_<2n+1>(OC_2H_4)_mOH(C_nE_m)の準希薄溶液について、種々の測定を行ってきた。今回は、ネットワーク全体のダイナミックスを調べる目的でC_<16>E_7、C_<14>E_6のD_20溶液およびこれらに高級アルコールや脂肪酸を添加した系の動的光散乱の測定を行った。光散乱強度の時間相関関数には、散乱角に依存する相互拡散による緩和過程に加えて、散乱角に依存しない緩和過程(slow mode)が見出された。slow modeの緩和時間τ_sは低温度領域では濃度増加と共にまず増大し、極大値をとった後減少した。高温度領域では極大を与える濃度は低濃度側に移った。これらの結果は、高温・高濃度領域では、緩和過程がミセルの融合・解離過程に支配されていることを示唆している。以前報告した界面活性剤の自己拡散係数と申請者が提案しているモデルにより、界面活性剤分子が一つのミセルに滞在している時間τ_mを見積もったところ、τ_sにほぼ等しいことがわかった。この結果は、絡み合った紐状ミセルが一時的に融合を起こしたときにのみ界面活性剤分子が別のミセルに移動すると考えれば説明できる。これまでイオン性紐状ミセルの応力緩和に対していくつかのモデルが提案されているが、われわれの系では応力緩和時間と共に、イオン性ミセルでは測定困難な界面活性剤の自己拡散係数が得られているために、モデルが限定できたといえる。
固体表面上の単分子層反応を利用する超構造の設計とその評価

適度に冷却したのグラフファイトの劈開面に平面性または鎖状の有機物を蒸着すると、平らに配向した分子が並んだ単分子層(厚さ4Å)が得られる。しかし、これは昇温により分子の脱離や島状構造への転移が起こりやすい、不安定な「素構造」である。蒸着単分子層において分子を新たな化学結合で結びつけて有機単原子層(1・2次元超構造)に変換し、さらにその積層により層状有機新物質(3次元超構造)を構築することを目指し、今年度は、以下の研究を行った。1単分子層の全分子を協奏的に動かして同一平面内で1次元的または2次元的に結ぶ化学的分子操作である「表面topochemical反応」の概念を提案し、この反応が適用可能な成膜分子として1,15,17,31-dotriacontatetrayne(DTTY)を選択した。ペニングイオン化電子分光(PIES)を用いて、試料の価電子構造と分子配向をプローブすることにより、DTTY単分子層の形成、単分子層内光重合の過程、超構造の生成をin situでかつ非破壊的に観測することができた。すなわち、DTTY分子が炭素骨格平面を基板表面に平行に保ちながら3重結合の組替えを起こし、平行に並んだアルキル鎖がそれと交互に交差するポリジアセチレン鎖とポリアセチレン鎖とで架橋された織物状巨大分子の単一層(atomic cloth)が形成されることを確認した。また、STMによるatomic cloth構造の直接観察も進めている。2表面topochemical反応を適用できる分子には厳しい制約があるので、水素結合による分子の自己組織化現象を利用して平面性分子の2次元ネットワークを構築することを考えた。その第一段階として、直線的に繋がったテープ状構造を形成し得る成膜分子の設計・合成を行った。
高温におけるNOxの生成・分解反応機構の解明

石炭燃焼場におけるNO_x生成をより一層、抑制するためには、石炭チャー中に含まれる窒素を窒素起源とするNO_xの生成を抑制することが重要である。また、より正確に燃焼場を理解するためには、生成したNOと石炭チャーの反応機構を詳しく調べる必要がある。本研究ではNOとチャーの反応によるHCNの生成機構を明らかにするために、窒素を含まない樹脂チャーを用いてNOをその窒素起源としたHCNの生成機構を検討した。先ずNOがチャー中に取り込まれ、その取り込まれたNからHCN及びN_2が生成すること、チャー中のHの量によってHCNの生成量が変化することを明らかにした。一方、O_2が過剰に存在する系では、HCNはより低温で生成することが分かった。過渡応答法や昇温脱離法を用いた検討を行うことにより、NOとチャーの反応によってチャー表面上に生成した窒素含有化合物や、石炭チャーにもともと含まれているNが、O_2ガス化によって、不安定化することが明らかとなった。これがより低温でHCNが生成する理由の一つであると考えられる。次に、微粉炭燃焼場を念頭に置き、1000°C以上の高温での石炭チャーO_2ガス化時のN_2とNOの生成挙動の検討を行った。石炭チャーのO_2ガス化ではNOと石炭チャーの反応がN_2/NO比に大きな影響を与えること、またガス化に伴う発熱によってチャー粒子温度が上昇することによってチャーからN_2が放出されることもN_2/NO比に影響があることを見いだした。本年度は、1)高温での反応を解析するために最適と考えられるパルス反応装置の作成、2)流通式反応器による1000°Cまでの温度域で酸素共存、非共存下でのNOとチャーの反応の解析を行った。1)高温(10001300°C)での石灰燃焼反応場におけるNoxの生成・消滅機構を解明するために、パルス反応装置を作成した。これより、高温であっても石灰チャー中の炭素の消耗を押さた実験が可能となる。また少量の試料での実験が可能になるので、燃焼により生成したNOとチャーによる2次反応を抑制した条件下で、チャーの中の窒素の放出拳動の検討を、特に高温の実験条件下で可能とした。2)石灰燃焼場による最終的なNox等の排出に対して影響があると考えられる、NOとチャーの反応に関して、流通式反応器を用い、従来よりも比較的温度の高い領域での検討を行った。酸素非存在下での実験により、特に1000°C以上の高温でNOとチャーの反応によってHCNが生成し、これがN_2Oなどの原因の一つになっている可能性を示した。またNOとチャーの反応において、HCNの生成拳動がチャー中の水素の量などに大きく影響されることがわかった。一方、酸素共存下での実験では、低温域(600700°C)においてN_2やN2O以外にもHCNが生成することが分かった。生成したHCNはさらに気相でのO_2、NOなどの関与する反応をへて、N_2やN_2Oとして放出されると考えられる。

過渡応答法や昇温脱離法を用いた検討を行うことにより、NOとチャーの反応によってチャー表面上に生成した窒素含有化合物や、石炭チャーにもともと含まれているNが、O_2ガス化によって、不安定化することが明らかとなった。これがより低温でHCNが生成する理由の一つであると考えられる。次に、微粉炭燃焼場を念頭に置き、1000°C以上の高温での石炭チャーO_2ガス化時のN_2とNOの生成挙動の検討を行った。石炭チャーのO_2ガス化ではNOと石炭チャーの反応がN_2/NO比に大きな影響を与えること、またガス化に伴う発熱によってチャー粒子温度が上昇することによってチャーからN_2が放出されることもN_2/NO比に影響があることを見いだした。
障害のある学生の人文科学研究を支援する「仮想空間フィールドワーク手法」の提唱

マルチメディアを利用した新しい大学教育と障害のある学生の情報アクセスの保障が重要な課題となっている。人文科学研究もこの例外でなく、障害のある学生のための研究支援ツールの開発研究が急務である。本研究では、障害のある学生の人文科学研究を支援する「仮想空間フィールドワーク手法」を提唱した。具体的には、人工現実感技術の導入をはかるとともに、これを実際に用いて臨床的に研究を進めた。なかでも、「臨場感」の評価の重要性が示唆され(棟方、他1996)たことなどから、仮想空間フィールドワーク手法を確立する際のソフトウェアの開発においては、臨場感や、双方向性の評価、情報提示媒体の統合様式などを重点的に研究する必要性が示唆された。さらに、医学的配慮として「仮想空間」における利用者の乗物酔いに近い感覚の出現について、例えば、期待される画面速度と、実際の表示画面の変化の速度の不一致もしくは、日常の視覚運動協応の許容範囲を越えるような、通常存在しない空間のふらつきなどの状況設定が産み出すのではないかなど検討すべき重要な課題が明らかになった。
遷移状態データベースを用いた合成経路開発システムの構築

本研究では、コンピュータを用い、できるだけ実験を少なくして、「安価に」「早く」「安全に」「より機能を付加し」「環境負荷の少ない」形で新規化合物を開発・合成する手法の開発を行った。遷移状態データベースの増加、反応収率予測、溶媒効果の評価及びコンセプトの検証の4点に絞ったプロジェクトを進め、総合的な現実適用度の高い合成経路設計システムとして機能するTSDBの構築が大きく進展した。本研究では、コンピュータを用い、できるだけ実験を少なくして、「安価に」「早く」「安全に」「より機能を付加し」「環境負荷の少ない」形で新規化合物を開発・合成する手法の開発を目指している。本年度は、遷移状態データベースの増加、反応収率予測、溶媒効果の評価及びコンセプトの検証の4点に絞ったプロジェクトを進め、総合的な現実適用度の高い合成経路設計システムとして機能するTSDBを作り上げることを目的とした。KOSPを用いることによりペニシリン中間体の新規合成経路の開発の可能性を検討した。KOSPを用いて合成経路を設計したところ、20種類以上の合成経路が提案された。そのうち可能性の高いもの4経路について、実際の合成を行う前に反応機構の解析を行った。その後、いくつかの経路については実験を行い、理論計算と実験結果の対応を検討したところ、(1)合成経路AとBを用いて標的化合物を合成することは可能と結論されたが、実験は必ずしもうまくいっていない。(2)合成経路Cを用いて標的化合物の合成は可能であることを示された。実験は既にHodgettsにより行われている。(3)合成経路Dを用いて標的化合物合成が可能であることは、収率76.4%(ラセミ体98.6%LC)で合成できることが実験により確認された。このように、我々のコンセプトが合成経路開発に適用可能であるかどうかの検証は行われ、情報化学的に創出した合成経路を、高い精度の量子化学計算により評価することで、実験を行う前に合成経路の検討をすることが可能であることが示された。本年度は、遷移状態データベースの増加、特に溶媒効果の評価及び検証に絞ったプロジェクトを進め、総合的な現実適用度の高い合成経路設計システムとして機能するTSDBを作り上げることを目的とした。本研究室では、化学反応における溶媒の影響を量子論的に評価するために、量子力学(QM)計算を用いたモンテカルロシミュレーション(MC)に自由エネルギー摂動(FEP)法を組み合わせたQM/MC/FEP法を開発し、それをDiels-Alder反応、Cope脱離反応、Kemp脱炭酸反応に適応した。メチルビニルケトン-シクロペンタジエン間のDiels-Alder反応の活性化自由エネルギー(△G^≠)は26.2kcal/molと計算された。この値にQM/MC/FEP法により得られた溶媒和自由エネルギー(△G^sol)を加えた△G^≠(sol)は、水、メタノール、アセトン中でそれぞれ20.1,21.4,22.4kcal/molであり、実験値の19.2,21.6,23.2kcal/molとよい一致を示した。この結果は、Diels-Alder反応が溶媒中で加速され、溶媒の極性が大きくなるほど反応速度が大きいという実験事実と一致している。また、溶媒により大きく速度が変化するCope脱離、Kemp脱炭酸反応でも良好な結果が得られた。これらの結果は、QM/MC/IFEP法を適用することで溶媒による△G^≠(sol)変化をよく再現可能であることが示された。
事務管理法の体系的・機能的観点からの再検討

事務管理法の歴史的、比較法的特色が、本研究着手前に比べ、はるかに鮮明となったと思われる。事務管理法制度は法定債権の一種として安定的内容を必ずしも有するものではなく、他の法制度と同様に、歴史的、体系的に、個々の法秩序の中で,現時点で、どのような機能を分担させるかの評価に依存する部分が多いことが明らかとなった。その評価を必要とする諸論点の析出、意見の対立状況の析出も行うことができた。さらにいえば、そのような作業の延長線上に、大陸法圏の特色ともいえる、三種の法定債権の並存も、組換え、再構成による機能最適化が可能であることをも示唆するものとなった。その感触も具体的素材を通して、より確かなものとなった。前年度は、ドイツ民法における事務管理制度の生成過程を部分草案段階からフォローし、いわば大陸法の特徴とその功罪を体系という観点から分析し、示唆を得たが、今年度は、これと対比する意味で、英米法を素材にした。そこでは事務管理制度を前提としないため、不法行為法の枠内で救助義務あるいは作為義務の成否という観点で議論される。すなわち、通常は、不作為で何らかの責任ないし犯罪となることはないが、この場合にだけ例外が認められることの根拠、その妥当範囲、要件効果の政策的設計などである。この点については、さらに、法と経済学学派による議論、とりわけ経済的効率性からの、作為義務の成立範囲とその内容の提案の蓄積が注目された。もっとも、近時は、法と経済学学派による議論が必ずしも現実の人間行動理解に対応していないという行動社会学よりのアンケートの分析による重要な批判(Hyman,2006)もある。今年度の研究は、したがって法圏の違いの分析と同時に、緊急事務管理、人命救助という事務管理の一類型の分析の意味も併せ持つ。さらには、作為義務化と救助者の救済内容の関係(Kortmann,2005)という法政策的な問題も含む。議論は、Epstein(1973)に対するLandes and Posners(1978)の批判に始まる。その議論の文脈は、英米法特有の法体系に依拠して議論している部分が大きく、一般的な示唆をそこから得ることは容易ではないが、できるだけ、文脈に即して、その意味をすくいだすことに努めた。その後の文献はかなりあるが、観点がかみ合ってそれぞれが議論の深化に寄与しているとは限らない。ここでも、分別作業が必要だった。英米法における、大陸法の事務管理制度との、機能的対応物を検討するために、アメリカ法律家協会(ALI)が近時公表した、回復法リステイトメント(第三次)(2011)を素材に、アメリカ法における、最新の動向を検討した。このリステイトメント自体が、大陸法の動向の影響を受けつつ作成されたものであり、彼らの継承している法文化・法先例から出発しつつも、いわば大陸法制度のアメリカ法版とでもいうべき内容に近づいている点が、制度の機能的な普遍性・共通性と偏差という観点で、重要な示唆を与える。また、前年度に課題として残された、事務処理のための介入前の規律と介入後の規律の関係についても引き続き検討を行った。これらの検討の成果は、新年度の早い時期に、今までと同様、紀要に公表する予定である。研究期間全体を通して、大陸法の法定債権諸制度はなお、歴史的観点、比較法的観点から、再構成の余地あることが、諸側面から照らし出されることとなった。この問題をさらに詳細に追及することが次の課題である。まずは、研究実施計画にも記したとおり、Jansen氏を訪問し、彼の業績・主張に対する質問と応答、現在の問題意識等のインタビューができた。このインタビューの準備作業として、彼の業績の読み直し、帰国後の、読み返しを通して、彼の問題意識の大枠の理解を深められた。帰国後は、これも研究実施計画に記したとおり、部分草案の理由書、第一次委員会でのその審議記録、Mugdanによる第一草案の審議記録を経由しての、ドイツ民法成立までの変遷とその背景を比較分析することで、現在のドイツ民法や、それを参照した日本民法の歴史的制約性をより緻密に把握することができるに至った。具体的には、部分草案が普通法の訴権システムをなぞる形で近代化しようと試みつつ、そこでの直接訴権と反対訴権の異質性を意識しつつ、前半と後半で分別した規律を試みたが、この問題意識は、事務管理という統一的制度として、不当利得、不法行為と区別されるベクトルが働くことによって、徐々に相対化されていった過程(跛行性から同期化)とみることができる。

まさにこのような潜在的ねじれが、現代的諸問題(管理者の注意義務の程度、損害賠償、準事務管理)をとらえ、解決するために、有用な視点を与えることもわかってきた。Jansen氏の研究は、法定債権関係全体の再構成にあることがわかったが、それは、おそらく、教授資格取得論文である「責任法の基礎付け」(2003)で、不法行為の現代的再構成を提案していることから始まっている。この文献の読み込みも開始した。以上の成果は、ほぼまとめており、所属大学紀要に投稿し(5月)、7月には公表される予定である。研究実績の概要に記した範囲での文献の分析を終了し、目下、5月の紀要掲載に向けて、執筆中である。同じ社会現象が大陸法と英米法でかくも異なった観点から扱われることの驚きとともに、その原因と、さらに、根底にある機能としての共通性を析出中であるが、その感触はほぼ得られている。Jansen氏へのインタビュー、彼の業績の読み込み、立法過程記録の読み込み、などを通して、一見、大陸法の一制度として安定的な地位を保っているようにみえる「事務管理」制度が、他の制度、とりわけ不当利得、不法行為との歴史的経緯を伴うもつれを引きずり、なお現代的問題、その解決、再構成につながる手がかりとなっていることが、実証的に確認できたことが大きい。体系的分析、機能的分析を経て、最後の年次として、総合的まとめの作業にかかる予定である。目下、テーマ・関心を共通とするJansen氏の下に滞在中であり、あるべき事務管理法像についての、彼との意見交換も有意義に活用したい。今年度に得られた手がかり、すなわち歴史的な制約性と現代の時点での体系的見直しの関連性を多様な角度で、慎重に推し進めていきたい。それとあわせて、不法行為との関連、他国法、他法系にも目を向けていきたい。Jansen氏の研究は、事務管理法の各時代での機能・概念の布置、前後の時代との連続・非連続をも分析している。この観点は、不定型な内容をもつこの法分野の分析に有用であると考えている。そのため、彼の分析を参照しつつ、この分析を基本に、視覚化、構造化する作業を考えている。おおむね物品費に宛てる予定であるが、まとめの年度として、旅費、人件費・謝金の活用も念頭に置きたい。おおむね物品費に当てる予定であるが、本年度分を若干繰り越した関係で、予算に余裕ができるため、初年度には実施していない国内調査旅行も複数回実施可能となると考えられ、検討対象としたい。
成長ホルモンパルスを介した中枢性代謝制御機構に関する研究

【背景と目的】成長ホルモン(GH)はパルス状に分泌されており、そのパルスパターンが糖脂質代謝や摂食行動を調節していると考えられるため、GHパルス発生機序の解明は、ホメオスタシスの制御機構を知るうえで大変重要である。本研究の採用1年目では、複数のホルモンを同時に観察できるシバヤギを用い、性ステロイド環境の変化によるGHパルスの変動について明らかにした。採用2年目となる本年度は、1年目に明らかにしたGHパルスパターンの、脳脊髄液(CSF)中神経ペプチドによる制御機構について追求した。【材料と方法】成熟シバヤギ(2-4歳齢)の卵巣摘除雌(OVX)、エストラジオールを投与したOVX雌の実験区をもうけ、15分おきにCSFと血液を採取した。GH、GH放出ホルモン(GHRH)、ソマトスタチン(SRIF)、ニューロペプチドY(NPY)を測定した。【結果と考察】OVXヤギのGHパルスは、CSF中GHRHとの正の相関よりも、むしろNPYとの負の相関が強く認められた。また、NPYの脳室内投与実験により、NPY存在下ではGHの放出が抑制されることが示された。これらの結果より、OVXヤギのGHパルスは、従来の仮説のようなGHRHとSRIFによる制御のみならず、NPYによる抑制作用によって形成されることが示された。次に、エストラジオール皮下投与によりGHパルスが増大したOVXヤギでは、CSF中GHRHパルスの増大が見られる一方、NPY濃度は著しく減少し、GHパルスとの相関が失われた。これらの結果より、GHパルス発生機構は、GHRHとSRIFの単純な二重支配によるものではなく、NPYを含めた包括的な制御機構によって形成されていることが示された。また、状況に応じてパルス形成の主導となる神経ペプチドが変化することで、GHパルスの発現を調節して、ホメオスタシスの調節を行っていると考えられる。背景と目的成長ホルモン(GH)はパルス状に分泌されており、そのパルスパターンが糖脂質代謝や摂食行動を調節している。そのため、GHのパルス形成機構の解明は、生活習慣病や家畜の肥育戦略に有益な情報となると考えられる。そこで本研究では、複数のホルモンを同時に観察できるシバヤギを実験動物として用い、GHパルスの形成機構の解明とともに、GHパルスによる代謝・摂食行動の調節機構を解明することを目的とした。本年度は、雌ヤギのGHパルスパターンの性周期変動と、その性ステロイドとの関連について追究した。材料と方法成熟シバヤギの無処置雌、卵巣摘除雌(OVX)、性ステロイド処置したOVXの実験区をもうけ、摂食行動・血中のGH、インスリン様成長因子(IGF-I)、エストロゲン、プロゲステロン濃度を24時間測定した。結果と考察OVXでは、5時間ごとの規則的なGHパルスが観察された。無処置雌ヤギにおいては、初期黄体期ではOVXのGH分泌動態と酷似していたが、血中プロゲステロン濃度の高い中・後期黄体期ではGHパルスの数、振幅の有意な減少がみられ、逆に血中エストロゲン濃度の高い発情期ではパルスの数、振幅の有意な増加がみられた。また、性周期中の血中IGF-I濃度は、発情期に有意に上昇した。一方、エストロゲン処置したOVXでは、GHパルス振幅の著しい上昇がみられ、プロゲステロン処置したOVXでは、GHパルス振幅の減少がみられた。以上の結果から、雌シバヤギにおいて、GHのパルスパターンは性周期にともなって変動することが示された。このパルスパターンの性周期変動は血中IGF-I濃度に反映されていた。また、エストロゲンはGHパルスの振幅を亢進し、プロゲステロンはGHパルスの振幅を減少させることが示唆された。本研究で示された性ステロイドによるGHパルスパターンの変動やそれに伴うIGF-I濃度の変動は、発情行動や妊娠の準備といった繁殖活動のステージの変化に対応する糖脂質代謝の制御機構のひとつであると考えられる。

これらの結果より、GHパルス発生機構は、GHRHとSRIFの単純な二重支配によるものではなく、NPYを含めた包括的な制御機構によって形成されていることが示された。また、状況に応じてパルス形成の主導となる神経ペプチドが変化することで、GHパルスの発現を調節して、ホメオスタシスの調節を行っていると考えられる。
理科を学ぶ意欲を育てる課題志向問題解決学習に関する研究

本研究は、理科を学ぶ意欲を育成するために、どのような授業をどのように展開すればよいかという問題を、Watts、M.が提唱する課題志向問題解決(Task-Orientated Problem Solving)を手がかりとして考察することを目的としたものである。本研究の成果は、大きく3つに分けることができる。第一点は,課題志向問題解決の概念を文献資料に基づいて明確にしたことである。問題解決学習においては、どのような興味を持って問題を設定するか、その問題の重要性をどのように認識しているかによって、生徒の学習意欲が異なることが示唆された。第二点は、具体的な問題解決の場面として遺伝を取り上げ、遺伝に対する高校生の興味と重要性の認識度について調査を行った。その結果、高校生は生物IBや生物IIの内容よりも生物IAや新聞等で扱われている遺伝内容に対して興味を示し、かつそれらを重要であると捉えていることが明らかにされた。さらに、大学生を対象として、大学生の持つ遺伝に関する知識と遺伝に対する問いとの関連について検討した。その結果、問いと興味との関連性が示されるとともに、遺伝に関する知識をたくさん持っている大学生ほど、多くの問いを持つことが示唆された。第三点は、課題志向問題解決を中学校の授業のなかで実践し、その授業が学習意欲の育成に有効であるかどうかを実証したことである。音に関する課題志向問題解決の授業と通常の授業を実践し、「理科学習意欲測定尺度」を用いて学習意欲の変化を調べた。その結果、課題志向問題解決の授業を行った中学生は、有能感、挑戦、観察・実験の下位尺度において、通常の授業を受けた中学生よりも有意に得点が高かった。学習意欲の向上に、課題志向問題解決が有効であることが示唆された。本研究は,理科を学ぶ意欲を育成するために,どのような授業をどのように展開すればよいかという問題を,Watts,M.が提唱する課題志向問題解決(Task-Orientated Problem Solving)及びAmes,C.らの提唱する目標志向理論(Goal Orientation Theories)を手がかりとして考察することを目的としたものである。平成13年度は,課題志向問題解決の概念を文献資料に基づいて明確にすることを目的として研究を進めた。その結果,どのような興味を持って問題を設定するか,その問題の重要性をどのように認識しているかによって,生徒の学習意欲は異なることが示唆された。そこで,具体的な問題解決の場面として遺伝を取り上げ,遺伝に対する高校生の興味と重要性の認識度について調査を行った。その結果,高校生は生物IBや生物IIの内容よりも生物IAや新聞等で扱われている遺伝内容に対して興味を示していること,重要であると捉えていることが明らかにされた。男女別にみると,男子よりも女子の方が,人工受精や体外受精,出生前診断などの出産に関する内容について高い興味を示していた。履修別に見てみると,生物IIを履修している生徒の方が,生物IAやIBの履修者に比べて遺伝の学習内容に興味や重要性を感じていることが明らかになった。昨年度、文献調査によって、子ども達が学習課題に対してどのような興味をもっているかが、それを学ぶ意欲と密接に関連することが示唆された。そこで、具体的な学習課題として遺伝を取り上げ、子ども達が遺伝に対してどのような興味を持っているかを調査した。その結果、高校生は、生物IBで扱われている内容よりもむしろ遺伝子組み換えやクローンといった新聞等で取り上げられている内容に強い興味を示すことが明らかになった。しかし、この結果から遺伝に関する課題志向問題学習を展開することには無理があった。子ども達が興味を持つ内容を焦点化することはできても、それらの内容に関して子ども達がどのような問い(問題)を持っているかが不明だったからである。そこで、平成14年度は、子ども達が遺伝に対してどのような問いを持っているのか、それらの問いがどのような構造を持つのかを明らかにすることを試みた。

大学生を対象とした調査を行ったところ、次の結果が得られた。内容的には、遺伝に関する問いが29.2%、遺伝子工学に関する問いが27.6%、遺伝子に関する問いが20.3%であった。昨年度の興味調査の結果から、遺伝子工学に関する問いが多いと予想していた。しかし、実際には「遺伝子の本体」に関する基礎的な問いが多かった(問いの約8割を占めていた)。一方、疑問詞によって問いを分類したところ、reallyやwonderの問いが50%、次にhowの問いが25%、what、when、whoの問いはわずか6%であった。「本当?」「不思議だ」という感性的な問いが多かった。また生物の履修状況によって、問いの内容が異なることも示された。これらの結果から、問いを構成し、その問いを解決するためには、知識が深く関わってくることが示唆された。本研究は、理科を学ぶ意欲を育成するために、どのような授業をどのように展開すればよいかという問題を、Watts、M.が提唱する課題志向問題解決(Task-Orientated Problem Solving)及びAmes、C.らの提唱する目標志向理論(Goal Orientation Theories)を手がかりとして考察することを目的としたものである。本研究の成果は、大きく3つに分けることができる。第一点は、課題志向問題解決の概念を文献資料に基づいて明確にしたことである。問題解決学習においては、どのような興味を持って問題を設定するか、その問題の重要性をどのように認識しているかによって、生徒の学習意欲が異なることが示唆された。第二点は、具体的な問題解決の場面として遺伝を取り上げ、遺伝に対する高校生の興味と重要性の認識度について調査を行った。その結果、高校生は生物IBや生物IIの内容よりも生物IAや新聞等で扱われている遺伝内容に対して興味を示し、かつそれらを重要であると捉えていることが明らかにされた。さらに、大学生を対象として、大学生の持つ遺伝に関する知識と遺伝に対する問いとの関連について検討した。その結果、問いと興味との関連性が示されるとともに、遺伝に関する知識をたくさん持っている大学生ほど、多くの問いを持つことが示唆された。第三点は、課題志向問題解決を中学校の授業のなかで実践し、その授業が学習意欲の育成に有効であるかどうかを実証したことである。音に関する課題志向問題解決の授業と通常の授業を実践し、「理科学習意欲測定尺度」を用いて学習意欲の変化を調べた。その結果、課題志向問題解決の授業を行った中学生は、有能感、挑戦、観察・実験の下位尺度において、通常の授業を受けた中学生よりも有意に得点が高かった。学習意欲の向上に、課題志向問題解決が有効であることが示唆された。
塑性衝撃波を伴う超高速切削による高機能表面の創成

環境制御型高速切削試験機の設計開発を行い,また静水圧依存型の降伏条件であるDrucker-Prager降伏条件を導入した動的熱弾塑性FEM切削シミュレータを開発しシミュレーションを行った.設計開発した環境制御型高速切削試験機は,微小な切削工具を内蔵した飛翔容器を圧縮空気により加速させる空気銃型の試験機である.切削環境が切削機構に及ぼす影響を検討するため,切削環境は大気,真空,特定ガスなどに制御できる機構とした.微小な超硬P20工具を内蔵したナイロン樹脂製の飛翔容器の質量は15gであり,加速用の圧縮空気を0.99MPaにして3m加速させると,最高切削速度150m/s200m/sの高速切削過程を実現できるものである.なお切削距離は60mmである.切削機構を解析する上で重要なせん断角を把握するため,切りくずは,飛翔容器の前方のキャップの内に格納する機構とした.切削終了後,飛翔容器に格納した切りくずと工具切れ刃を,切削過程以外の変形や損傷無しに回収するため,飛翔容器を減速させるように圧縮空気を噴射する停止システムを構築した.加速用と減速用の電磁弁の制御はPCで行う.本研究で開発した環境制御型高速切削試験機は,特許出願した.一方,静水圧依存型のDrucker-Pragerの降伏条件を導入したFEM切削シミュレーションの解析結果より,Drucker-Prager体では切削速度に拠らず刃先の極近傍に非常に高い静水圧分布が発生する.刃先近傍に発生する静水圧の大きさはDP値と相当塑性ひずみの大きさに依存する.切りくず断面の自由面側に沿って有効応力の分布を見ると,工具接触側が高く,自由面側が低い.これは工具側の加工硬化係数が高いため,塑性波速度が速いことになる.これより,Drucker-Prager体では二種類の塑性衝撃波が発生する.一つは,von Mises体の場合と同様に,切削速度が被削材の塑性波伝播速度を超えた場合にせん断塑性域全域に発生する塑性衝撃波,もう一つは,切削速度によらず刃先の極近傍に発生する塑性衝撃波である.環境制御型高速切削試験機の設計開発を行い,また静水圧依存型の降伏条件であるDrucker-Prager降伏条件を導入した動的熱弾塑性FEM切削シミュレータを開発しシミュレーションを行った.設計開発した環境制御型高速切削試験機は,微小な切削工具を内蔵した飛翔容器を圧縮空気により加速させる空気銃型の試験機である.切削環境が切削機構に及ぼす影響を検討するため,切削環境は大気,真空,特定ガスなどに制御できる機構とした.微小な超硬P20工具を内蔵したナイロン樹脂製の飛翔容器の質量は15gであり,加速用の圧縮空気を0.99MPaにして3m加速させると,最高切削速度150m/s200m/sの高速切削過程を実現できるものである.なお切削距離は60mmである.切削機構を解析する上で重要なせん断角を把握するため,切りくずは,飛翔容器の前方のキャップの内に格納する機構とした.切削終了後,飛翔容器に格納した切りくずと工具切れ刃を,切削過程以外の変形や損傷無しに回収するため,飛翔容器を減速させるように圧縮空気を噴射する停止システムを構築した.加速用と減速用の電磁弁の制御はPCで行う.本研究で開発した環境制御型高速切削試験機は,特許出願した.一方,静水圧依存型のDrucker-Pragerの降伏条件を導入したFEM切削シミュレーションの解析結果より,Drucker-Prager体では切削速度に拠らず刃先の極近傍に非常に高い静水圧分布が発生する.刃先近傍に発生する静水圧の大きさはDP値と相当塑性ひずみの大きさに依存する.切りくず断面の自由面側に沿って有効応力の分布を見ると,工具接触側が高く,自由面側が低い.これは工具側の加工硬化係数が高いため,塑性波速度が速いことになる.これより,Drucker-Prager体では二種類の塑性衝撃波が発生する.一つは,von Mises体の場合と同様に,切削速度が被削材の塑性波伝播速度を超えた場合にせん断塑性域全域に発生する塑性衝撃波,もう一つは,切削速度によらず刃先の極近傍に発生する塑性衝撃波である.切削速度が被削材の塑性波伝播速度を越えると,塑性波は衝撃波として伝播し,せん断域の塑性変形域には非常に高い静水圧が発生する.本研究では,切削速度が被削材の塑性波伝播速度を越え,塑性衝撃波が発生する切削過程を,超高速切削過程と呼ぶ.塑性衝撃波が伝播することにより生じる高静水圧環境は,材料の動的再結晶,相変態,結晶粒の微細化など組織構造の改質を誘発する可能性があるので,機械的強度特性や界面特性の優れた構造を創成することができると考えられる.これより,超高速切削過程の塑性衝撃波の伝播と干渉を積極的に利用することにより通常の切削過程では得られないような高機能性を有する加工面を創成できる可能性があると考えられる.そこで,本研究では,塑性衝撃波を伴う超高速切削過程の切削特性を明らかにして,超高速切削による高機能性加工面の創成の可能性を吟味することを目的とする.本年度は,超高速切削試験機の設計開発を行った.超高速切削試験機は,切削雰囲気を真空中,活性ガス中,不活性ガスなどに制御できるようにするため,大気と完全に隔離するようにした.