hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電磁支援反応場プロセスによるナノ構造セラミックスの創製

また、アルミナ-ジルコニア複合セラミックスのミリ波焼結においては結晶学的な観点からミリ波加熱効果を検討した。その結果、以下のような成果を得た。1)イッテルビアベースの助剤がこれらの窒化物の低温迅速焼結に非常に効果的であることを見い出した。とくに、イッテルビア添加窒化アルミニウムの焼結では、従来法と比較して、焼結時間を約1/10に短縮し、かつ焼結温度も200°C以上低温化しても100%近く緻密化できることが明らかにされた。しかも、このような迅速低温焼結にもかかわらず、助剤組成と焼結時の雰囲気を調整することにより220W/(m・K)の高熱伝導率を有する焼結体を得ることに成功した。このような高熱伝導率は電磁波効果により非常に薄い(1nm以下の)酸化物層からなる粒界構造が形成されることによることが明らかとなった。2)窒化アルミニウムに対する種々の希土類酸化物の助剤効果を研究した結果、イッテルビアがミリ波の選択吸収特性や複酸化物形成特性に基づく助剤の加熱特性が優れているために、極薄の粒間酸化物層が低温短時間で形成され、高熱伝導性の窒化アルミニウムの合成を可能にすることが明らかとなった。3)窒化珪素のミリ波焼結においては複雑な粒間酸化物層が形成されるために、窒化アルミニウムと比較して明瞭な結果が得られなかったが、共晶組成をもつ助剤が迅速低温焼結に最適であることが示された。4)アルミナ-ジルコニア複合セラミックスのミリ波焼結においては、従来からアルミナ単相のミリ波焼結において指摘されている結果と同じく、アルミナの結晶子径が抑制されて緻密化できることが明らかとなった。本年度においては、ミリ波加熱法による窒化アルミニウム(AlN)の低温迅速焼結特性と助剤の役割、微細構造と高熱伝導特性の発現について検討した。また、希土類酸化物がAlNミリ波焼結における助剤として重要であることから、簡易電子論的アプローチにより希土類元素の価電子特性について検討した。さらに、電磁支援反応場プロセスの一つであるパルス通電法を用いて、ナノ構造アナターゼ固化体の作製を検討した。1.イッテルビア(Yb_2O_3)ベース助剤を添加したミリ波焼結AlNにおいて高熱伝導性に重要な粒間酸化物層の膜厚を界面物理の観点から検討した結果、Yb_2O_3とイットリアでは粒間酸化物層の膜厚に殆ど影響しないことが明らかとなった。また、ミリ波焼結AlNでは、1nm以下の極薄粒間酸化物層の存在が高分解能電顕観察から検知され、高熱伝導性の発現をもたらすこの極薄粒間酸化物層の形成は電磁場誘起駆動力によることが示された。2.Yb_2O_3ベースのCaO-Al_2O_3-Yb_2O_3系助剤を用いることによって1500°Cという低温で150W/(m・K)クラスのAlNをミリ波加熱法により迅速に合成できることが明らかとなり、ミリ波加熱法による安価なAlN製造の可能性を示した。3.窒化物のミリ波焼結における助剤として希土類酸化物が有効であることを踏まえて、ミリ波と原子価電子の相互作用の観点からミリ波加熱に関する基礎的知見を得るために、希土類元素の原子価電子の特性を体積弾性率から検討した。その結果、イッテルビウムにおいて最もd性が低く45%程度であることが明らかとなった。4.パルス通電法により結晶粒径が300nm以下に抑制されたナノ単相構造アナターゼ固化体(相対密度約90%)の作製に成功した。また、アナターゼ【double arrow】ルチル変態温度の直下付近で固化させることによりz軸方向の配向性を発現させることが可能で、その配向度は固化時の電流と加圧力によって制御できることが明らかとなった。本年度においては、主としてパルス通電加熱場における結晶特性と反応増速について検討した。
新規櫛型電極による非標識バイオセンサの高感度化

電気化学法インピーダンス法によるセンシングは優れた特性を有する.しかし,インピーダンス信号の微弱さが測定精度の低下を引き起こしている.そこで本研究では,信号強度の増大のための試みを行った.まず櫛形電極の側面部を絶縁層で覆い,平滑な表面となる電極中央部に電場を集中させた.しかし,信号強度は逆に低下する傾向が見られた.そこで分子長および末端基の異なる二種類の分子を用いて混合比の異なる単分子膜を作製し,欠陥構造を意図的に導入した.測定の結果,多くの欠陥構造を導入した試料(75 % )で高いシグナル強度が得られた.これらの結果に基づき,構造欠陥によるシグナル増強のメカニズムを提案した.本年度では(1)櫛形電極のデザイン、(2)分子固定化方法、(3)測定条件、における各種パラメータを変化させ、EISバイオセンサ作製の最適条件を探った。これらの試料作製上の基礎的なパラメータ決定は、高感度センサ開発の出発点となるものである。(1)異なるギャップ幅(20 μm, 50 μm)を持つ二種類の櫛形電極をフォトリソグラフィと真空蒸着を用いて作製し、EISバイオセンサとしての特性を調べた。その結果、センサ特性はギャップ幅にあまり大きく依存せず、むしろ狭いギャップ幅での基板作製時の歩留まりの低さが実験を推進する上では大きな問題であることが分かった。(2) COOH終端SAMをEDC/NHSで活性化し、分子認識タンパク分子をアミド結合させる反応において、結合反応効率がbuffer条件および濃度に大きく依存することが分かった。最適な条件は以下の通りである。EDC (2mM) /NHS (5mM)をMES buffer (pH3.5)に溶解した溶液を作製する。この溶液中にSAM試料浸漬し、COOH末端を活性化する。次に、分子認識タンパク分子の等電点より1-2低いpHに調整したリン酸bufferに溶かした分子認識タンパク分子溶液中に試料を6時間浸漬する。(3) EIS測定条件として測定溶液のpHが非常に重要であることが明らかになった。これは、通常使用されるレドックスプローブ[Fe(CN)3]3-/4-が大きな負電荷を帯びているため、アフィニティ反応によって吸着するターゲット分子と静電的な相互作用を引き起こしやすいからである。センシング特性を最大化するには、ターゲット分子の等電点より高いpHで測定を行うことで静電的な相互作用を増大させ、EISによる抵抗変化を拡大させることができる。昨年度の成果を踏まえ,本年度は具体的な抗原-抗体反応を用いてアフィニティ吸着反応を検知するセンサの開発を行った.当初,ヒトIgEセンサの開発を想定していたが,同じヒトイムノグロブリンであるヒトIgGを検知するセンサの開発に切り替えた.Protein GおよびProtein AはIgGとの間で特異結合を形成することが知られている.本研究ではこれらを認識分子として表面上に固定化し,特異結合するIgGをインピーダンス分光法を用いて定量化する.ここでは特異結合する分子対が多いほど変化幅が大きく,より正確な測定ができる.そこで表面をポリマー修飾し,多くの認識分子を固定化することで分子吸着量を増大できると考え,実験を進めた.ポリマーにおける非特異的な分子吸着を防ぐため,本実験ではこれを生じないカルボキシベタインポリマーのポリマーブラシを電極上に成長させた.しかし試料のインピーダンスが非常に大きな値となり,そのためIgG吸着によるインピーダンス変化が覆い隠され,センサの感度を極端に低下させてしまうことが分かった.緻密な膜形成はセンサにとって不利に働くことを踏まえ,長さの異なる2種類のチオール分子による自己組織化膜(SAM)の作製を行い,この表面上に認識分子を固定化することを試みた.すなわち,認識分子を固定化可能な活性末端基を有する長いチオール分子(MUA)および,擬似的な空隙となり得る不活性末端基を持つ短いチオール分子(MCH)を混合することで,バイオセンサとして適切な空隙を有する表面構造を実現できると考えた.MUAとMCHの比率を変化させながら作製したSAM上にProtein GおよびAを固定化し,IgGセンサとしての特性を評価した.その結果,MUA:MCH=1:3のSAMにProtein Gを固定化した試料では,最低検出濃度0.1 ng/mLのセンサとなることを見出した.昨年度の成果を踏まえ,長さの異なる2種類のチオール分子による自己組織化膜(SAM)の作製を行い,この表面上に認識分子を固定化することでセンサ感度の向上をめざした.これは,認識分子の固定化可能な活性末端基を有する長いチオール分子(MUA)および,擬似的な空隙となり得る不活性末端基を持つ短いチオール分子(C6OH)を混合することで,バイオセンサとして適切な空隙を有する表面構造が得られ,結果的に高いセンサ特性が実現できるという試みである.混合比を変えながら作製したSAM上にIgGと特異的に結合するProtein G (PrG)を固定化し,IgGセンサとしての特性を評価したところ,MUA:C6OH=1:3のSAM上で最も高い感度が得られることが分かった.さらに上記の成果を利用し,混合SAM / PrG上に固定化されたIgG抗体によるセンサの開発を進めた.ここでは心筋梗塞を予兆する物質であるミオグロビンの測定を行うバイオセンサを開発した.抗ミオグロビンIgG抗体を櫛形電極上に固定してセンシング部分とし,ミオグロビンの吸着量の変化をEIS法により評価した.

特に本研究では,Protein Gが抗体を直立配向して固定化することから,高配向抗体表面による高感度化が実現できるのではないかと考えた.抗体の配向固定効果を確認するため,PrGを用いないランダム配向の抗体試料を作製してセンサ特性の比較検討を行った.EIS実験の結果,抗体配向させた試料では,0.001-100 ng/mLの濃度範囲において直線的な電荷移動抵抗の増加が確認された.一方,抗体をランダム配向させた試料でも同様の濃度範囲においてRctの増加がみられた.しかし,相対的な増加量は配向試料に比べて非常に低いことが分かった.このような振る舞いの違いは,ランダム配向表面においては不活性な抗体が多数存在することを示唆している.電気化学法インピーダンス法によるセンシングは優れた特性を有する.しかし,インピーダンス信号の微弱さが測定精度の低下を引き起こしている.そこで本研究では,信号強度の増大のための試みを行った.まず櫛形電極の側面部を絶縁層で覆い,平滑な表面となる電極中央部に電場を集中させた.しかし,信号強度は逆に低下する傾向が見られた.そこで分子長および末端基の異なる二種類の分子を用いて混合比の異なる単分子膜を作製し,欠陥構造を意図的に導入した.測定の結果,多くの欠陥構造を導入した試料(75 % )で高いシグナル強度が得られた.これらの結果に基づき,構造欠陥によるシグナル増強のメカニズムを提案した.MUAとMCHによる混合SAMを用いてProtein Gを固定化すると,最低検出濃度0.1 ng/mLのセンサを作製できることが分かった.現時点までに,EIS法を用いたセンサとしは6.2 ng/mLが報告のある最高感度であり,本センサはこれを一桁程度上回っている.従って,研究実施計画の目的として挙げていた高感度測定の実現はほぼ達成された.また,センサの選択性に関してBSAおよびIgAを用い,インピーダンス変化量を調べたところ,ほとんど変化を引き起こさなかった.従って本センサの選択性も確認できた.一方,血液などの生体試料中のIgG濃度に関してはまだ実験していない.これは,センサの最適化が完全にはできておらず,さらに高性能な特性が得られる可能性があるなど,基礎的なセンサ作製スキームが完成していないためである.有機薄膜工学混合SAMを用いると高感度なセンサを作製できるのはなぜか?我々は,SAM中に適切な空隙が生じ,ここを通過して電流を運んでいるレドックス種が選択的な分子吸着によりブロックされることで,より大きなインピーダンス増加を引き起こすため,と考えている.しかしこのメカニズムは実験的に確認されておらず,詳細は不明のままである.一方,本試料の高感度性の起源が解明されれば,一般のEIS法の感度向上にも適用できる基礎技術となり得る.そこで今後は,原子間力顕微鏡など表面構造の観察・二つのSAM構成分子の長さ比の検討・ブロッキング分子の効果など膜構造とEIS法感度との関係を解明する方針である.生体試料中のIgG濃度測定に関しては上記メカニズムの解明にめどが立ち,最適な試料作製のスキームを決定した後に進める予定である.当初の想定に比べ、センサの最適化に非常に多くの時間が必要であった。
非線形反応拡散方程式系の解の挙動

数理生態学で使われるいくつかの非線形反応拡散方程式系の解の挙動について,以下のような研究成果を得た.(1)拡散項をもつLotka-Volterraの3種競争系モデルを考察した.反応項の係数を拡散項のないときのダイナミックスがリミットサイクルになる場合とし,初期条件をある狭い領域に3種の生物が同時に少数個体侵入してきたとして,侵入後,3種の生息分布域がどのように拡大していくかの観点から,解の挙動を明らかにした.結果,リミットサイクルに示される3種の勢力の入れ替わりに対応して分布域が拡大していくが,3種が侵入した後ではほぼ一定状態の共存を示す.更に,その一定状態は時間がたつとカオス的変動へと発展することを明らかにした.また,分布域の拡大速度についても理論的解析を行い,パラメータによる近似式を得た.(2)移動分散のみをする分散個体と増殖のみをする増殖個体について,増殖においては少数個体では増殖が難しくなるアリー効果を導入した非線形反応拡散方程式系を考察した.進行波解の存在の解析から,これらの2つの状態間の遷移確率が等しい場合と増殖状態から移動状態への遷移確率が極端に少なく分散個体がほとんどいない場合について,分布域拡大速度の推定式を与えることができ,その推定式はモデルの数値計算による結果と広いパラメータ領域でよく一致することを示した.また,アリー効果のない増殖では分散個体が極端に少なくなっても拡大速度が大きいままであるが,アリー効果により拡大速度が小さくなることを明らかにし,数理生態学の分野にも新しい知見を与えることができた.(3)単独方程式ではあるが,拡散係数と反応項が空間的に周期的な場合について,任意の方向の平面波の周期的進行波解の伝播速度をパラメータの関数として求めることができ,それによって,原点から拡がっていく場合の分布域の先端の拡大速度と分布パターンを求めることができた.ある生態系へ新たに侵入した生物によって,その生態系が大きく撹乱され,生物の多様性や人間活動と対して深刻な影響を受けることがしばしば起こっている.このような侵入生物がどのようにその分布域を拡大していくかを偏微分方程式でモデル化し,その偏微分方程式の進行波解の存在を調べることにより,その分布域拡大速度を調べた.モデルでは個体群を分散個体と定着個体に分け,分散個体は拡散移動するのみの移動状態にあり,着個体は移動せず増殖のみをする増殖状態にある個体である.また,増殖においては少数個体では増殖が難しくなるアリー効果を導入し,分散においてはランダム拡散を仮定した.また,分散個体と定着個体とは互いにある一定確率速度で他の状態の個体に変わるとした.今までこの2つを一緒に組み込んだモデルはなく新しいモデルの提案である.進行波解の存在の解析から,これらの2つの状態間の遷移確率が等しい場合と増殖状態から移動状態への遷移確率が極端に少なく分散個体がほとんどいない場合について,分布域拡大速度の推定式を与えることができ,モデルの計算機による数値計算によりその推定式が広いパラメータ領域で成り立つ可能性を示すことができた.また,一般の増殖では分散個体が極端に少なくなっても拡大速度が大きいままであるが,アリー効果により拡大速度が小さく,ほとんど0となることを明らかにし,数理生態学の分野にも新しい知見を与えることができた.数理生態学で使われるいくつかの非線形反応拡散方程式系の解の挙動について,以下のような研究成果を得た.(1)拡散項をもつLotka-Volterraの3種競争系モデルを考察した.反応項の係数を拡散項のないときのダイナミックスがリミットサイクルになる場合とし,初期条件をある狭い領域に3種の生物が同時に少数個体侵入してきたとして,侵入後,3種の生息分布域がどのように拡大していくかの観点から,解の挙動を明らかにした.結果,リミットサイクルに示される3種の勢力の入れ替わりに対応して分布域が拡大していくが,3種が侵入した後ではほぼ一定状態の共存を示す.更に,その一定状態は時間がたつとカオス的変動へと発展することを明らかにした.また,分布域の拡大速度についても理論的解析を行い,パラメータによる近似式を得た.(2)移動分散のみをする分散個体と増殖のみをする増殖個体について,増殖においては少数個体では増殖が難しくなるアリー効果を導入した非線形反応拡散方程式系を考察した.進行波解の存在の解析から,これらの2つの状態間の遷移確率が等しい場合と増殖状態から移動状態への遷移確率が極端に少なく分散個体がほとんどいない場合について,分布域拡大速度の推定式を与えることができ,その推定式はモデルの数値計算による結果と広いパラメータ領域でよく一致することを示した.また,アリー効果のない増殖では分散個体が極端に少なくなっても拡大速度が大きいままであるが,アリー効果により拡大速度が小さくなることを明らかにし,数理生態学の分野にも新しい知見を与えることができた.(3)単独方程式ではあるが,拡散係数と反応項が空間的に周期的な場合について,任意の方向の平面波の周期的進行波解の伝播速度をパラメータの関数として求めることができ,それによって,原点から拡がっていく場合の分布域の先端の拡大速度と分布パターンを求めることができた.(1)非線形反応拡散方程式系が示す様々な空間パターンの時間発展について,主に3種競争系の空間ダイナミックスを調べた.解析した方程式はLotka-Volterraの3種競争系モデルに拡散項を導入したもので,拡散係数の大きさが種によって異なる.3種競争系の競争係数は拡散項のない場合のダイナミックスがリミットサイクルを持つ場合とし,ある狭い領域に3種が同時に少数個体侵入してきたとして,侵入後,3種の生息分布域がどのように拡大していくか,そのプロセスを明らかにした.

結果,リミットサイクルに示される3種の勢力の入れ替わりに対応して分布域が拡大していくが,3種が侵入した後ではほぼ一定状態の共存を示す.更に,その一定状態は時間がたつとカオス的変動へと発展することを明らかにした.(2)分布域の拡大速度についても理論的解析を行い,パラメータによる近似式を得た.さらに,単独の方程式ではあるが,拡散係数と反応項が空間的に非一様な場合,特に,y-方向には一様だが,x-方向に周期的な場合について,任意の方向の平面波の周期的進行波解の伝播速度を与えられたパラメータの関数として求めることができ,それによって,原点から拡がっていく場合の分布域の先端の拡大速度と分布パターンを求めることができた.
学校LANで子供達が作成した情報をインターネットへ自動で情報発信するツールの開発

情報教育を目的として、ホームベージを所有する学校の数が増えてきた。しかし、多くの学校では、ホームページ作りは、一部の熱心な教師の仕事になってしまっている。そして、子供達の仕事は、ホームページで使われるテキストやグラフィックスの作成に限られている。子供達は、自分が情報を発信しているということさえ自覚できていないことが多いのである。子供の情報発信能力育成を目的にホームページを立ちあげておきながら、子供達にホームページ作りをさせることができていない原因は、子供用のホームページ・オーサリング・ツールがなかったことにある。本研究は、この問題を解決しようとするものである。筆者らの研究グループは、スタディノートと呼ぶ学校教育用グループウウェアを開発した。小学生でも、このシステムを使うことで、テキスト、グラフィックス、音声、映像などを含むマルチメディア・ハイパーテキストを簡単に作成することができる。本研究では、スタディノートで作成したマルチメディア・ハイパーテキストを、ホームページのデータに自動変換できるシステムを開発した。この変換プログラムは、最新のHTML仕様の一つであるスタイルシートをサポートしている。そのため、スタデイノートで作成したマルチメディア・ハイパーテキストの画面のイメージを、完璧にホームページに再現することができる。さらに、このプログラムは、個人情報の漏洩を防ぐため、変換されたホームページから作成者の氏名を取り除くことができる。本研究の目的は,学校用グループウエアシステム「スタディノート」で蓄積されたデータベースの情報をインターネットのワールドワイドウエブ(WWW)のブラウザで,だれもがいつでも利用できる表記へ翻訳するための「翻訳システム」の構築である.最終的には,翻訳の自動化を目的としており,本年度はプロトタイプの作成と確認および今後の課題の確認を行った.(1)子供たちが書いたパソコン上のノートの変換,すなわちテキストのHTMLへの変換,イメージのGIFへの変換プログラムの作成.(2)データベースのノートインデックスをHTML形式への変換するためのプログラム作成を行った.(3)研究協力校での動作確認と操作の改善を行った.(4)来年度の目的である翻訳の自動化およびCGIによる動的検索の手法の検討を行った.本研究の目的は、学校用グループウエアシステム「スタディノート」で蓄積されたデータベースの情報を一般に公開する、インターネットに接続することによりワールドワイドウエブ(WWW)プラウザで、だれもがいつでも利用できる表記へ翻訳するための「自動翻訳システム」の構築である。以下の項目について研究・開発を行った。(1)子供たちが書いたパソコン上のノートの変換、すなわちテキストのHTMLへの変換、イメージのGIFへの変換プログラムの作成。(2)データベースのノートインデックスをHTML形式への変換するためのプログラム作成。(3)研究協力校での動作確認と操作の改善。(4)CGIによる検索システムのプロトタイプの作成。(5)スタイルシートを使ったデータベース一覧のプロトタイプ作成(6)スタディノートシステムの改善・イメージ情報の最適化・マチメディア(音声・動画)への対応・内部構造の改定(7)マルチメディア情報を含むノートの変換プログラムのプロトタイプ作成(8)研究協力校での動作確認
動的クォークを含んだ格子QCDによる数値的研究

格子QCDにおける動的クォークの効果を、様々な物理量で研究するのが本研究の目的である。ここでは、軽いu,dクォークを動的に扱ったフルQCD計算と、それらの動的効果を無視したクエンチ近似の計算とを比較する。動的クォークを取り入れた計算は、現在の計算機上では粗い格子でしか実行できないので、有限格子間による誤差を小さくするために、計算には改良された格子作用を用いた。フルQCDシミュレーションは、格子間隔がa^<-1>=1to2.3GeV^<-1>の範囲の4種類の格子、格子サイズがLa【approximately equal】2.5fmの格子上でクォーク質量m_<PS>/m_V【approximately equal】0.8-0.6の場合に実行した。この結果と直接比較する為に、クエンチQCDの計算も、同じ改良された作用を用いて、格子間隔がa^<-1>=1to2GeV^<-1>の範囲の10種類の格子上で行った。それにより、1)クエンチ近似の場合に存在する中間子の質量スペクトルの実験値とのずれがフルQCDでは小さい。2)フルQCDのu,d及びsクォークの質量はクエンチ近似の場合より小さくなることがわかった。得られたクォーク質量はm_<ud>=3.44^<+0.14>_<-0.22>MeV,またはm_s(m_Kinput)=88^<+4>_<-6>MeV,m_s(m_φinput)=90^<+5>_<-11>MeVである。sクォーク質量の値は、CPの破れの現象論的解析に重要である。さらに、CP-PACS上のシミュレーションで得られた配位を用いて、トポロジカルな物理量やη′中間子の質量を研究した。場の理論的に定義された位相電荷を冷却した配位上で高統計の測定を実行し、対応する位相的サセプティビリティーを計算した。また、カイラル極限と連続極限の外挿を世界ではじめて組織的に実行し、η′中間子の質量として、実験値に近い972±97MeVを得た。この値はπ中間子の質量140MeVに比べて著しく大きく、U(1)問題の定量的解決の第一歩として期待の持てる結果である。この結果を現実のη′中間子質量の実験値958MeVと比較するためには、さらにss^^-中間子との混合や動的sクォークの寄与を調べる必要があり、これは今後の課題である。

動的クォークを取り入れた計算は、現在の計算機上では粗い格子でしか実行できないので、有限格子間による誤差を小さくするために、計算には改良された格子作用を用いた。フルQCDシミュレーションは、格子間隔がa^<-1>【approximately equal】2GeV^<-1>、格子サイズがLa【approximately equal】2.5fmの格子上でクォーク質量mps/mv【approximately equal】0.8-0.6の場合に実行した。この結果と直接比較する為に、クエンチQCDの計算も、同じ改良された作用を用いて、格子間隔がa^<-1>=1to2GeV^<-1>の範囲の10種類の格子上で行った。それにより、1)クエンチ近似の場合に存在する中間子の質量スペクトルの実験値とのずれがフルQCDでは小さい。2)フルQCDのu,d及びsクォークの質量はクエンチ近似の場合より小さくなることがわかった。得られたクォーク質量はm_<ud>=3.4(3)MeV,またはm_s(m_Κinput)=91(6)MeV,m_s(m_φinput)=104(5)Mevである。sクォーク質量の値は、CPの破れの現象論的解析に重要である。さらに、CP-PACS上のシミュレーションで得られた配位を用いて、トポロジカルな物理量やη'中間子の質量を研究した。場の理論的に定義された位相電荷を冷却した配位上で高統計の測定を実行し、対応する位相的サセプティビリティーを計算した。また、カイラル極限と連続極限の外挿を世界ではじめて組織的に実行し、η'中間子の質量として、実験値に近い863(86)MeVを得た。実験値とのわずかなズレはsクォークの影響と考えられ、今後の研究課題である。格子QCDにおける動的クォークの効果を、様々な物理量で研究するのが本研究の目的である。ここでは、軽いu,dクォークを動的に扱ったフルQCD計算と、それらの動的効果を無視したクエンチ近似の計算とを比較する。今年度に実行したフルQCDシミュレーションは、格子間隔がa^<-1>【approximately equal】2GeV^<-1>、格子サイズがLa【approximately equal】2.5fmの格子上でクォーク質量m_<PS>/m_V【approximately equal】0.8-0.6の場合に完了した。この結果と直接比較する為に、クエンチQCDで、同じ改良された作用を用いて、格子間隔がa^<-1>=1to2GeV^<-1>の範囲の10種類の格子上で得られた結果を使った。得られたクォーク質量はm_<ud>=3.44^<+0.14>_<-0.22>,またはm_s(m_Kinput)=88^<+4>_<-6>MeV,m_s(m_φinput)=90^<+5>_<-11>である。さらに、CP-PACS上のシミュレーションで得られた、格子間隔がa^<-1>【approximately equal】1GeV^<-1>や2GeVの配位を用いて、トポロジカルな物理量を研究した。
超音波マニピュレーションによる細胞組織の形成

本研究では,超音波マニピュレーションにより細胞を組織的に集積させることを目的として,細胞集積デバイスを製作し,細胞塊を生成した.本年度の前期には,定在波により細胞塊を生成する研究を行い,後期には,これまで蓄積した定在波や音響放射圧のノウハウを応用して細胞を剥離するデバイスを製作し,新たな細胞剥離を試みた.以下に本年度の研究結果の概要を述べる.・定在波による細胞塊の形成(前半) 2015年度にはkHz帯の超音波を用いて,定在波の節に細胞を集積させて細胞塊を生成した.次の段階として,パラボラ型の反射板を用いて複数方向から照射し,2つの定在波を重ね合わせて細胞の集積を試みた.しかし,複数の方向からの音響放射圧の照射した場合には,周りに形成される音場が不安定性になることから,安定して細胞塊を生成することは困難であった.このため,複数からの照射方法から,ひとつの方向から超音波を照射して,より大きい細胞塊を形成することとした.その際再度,細胞集積デバイスの構造や,共振周波数,播種方法を改善した.これにより,直径数mm程度の細胞塊を生成することができた.本研究で生成方法ではわずか数時間で細胞塊を生成することができた.この結果,従来報告されている細胞塊の生成時間(数日)と比較して大幅に生成時間を短縮できるようになった.・音響放射圧による細胞剥離(後期)細胞マニピュレーションで用いた音響放射圧のノウハウを応用して,細胞剥離酵素を用いることなくディスポーザブルディッシュに単層培養した細胞を剥離する実験を行った.剥離した細胞数と細胞の増殖性を調べた結果,従来の細胞剥離酵素(トリプシン)を用いた細胞の剥離方法と比較して,同等の細胞数を剥離できることが明らかとなった.また,回収した細胞の表面タンパク質を測定した結果,細胞剥離酵素を用いた際には分解されるタンパク質が残存することが明らかとなった.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,超音波マニピュレーションにより細胞組織を形成することを目的とした.本年度はこの中でも,とくに細胞塊を三次元状的に形成することに焦点を当て,研究を行った.すなわち,細胞集積デバイスを製作し,細胞塊を生成した.本年度の前期(4月10月)にはカルフォルニア大学サンディエゴ校(UCSD)にて音響流により細胞塊を生成する研究を行い,後期(11月)には所属研究室にて定在波により細胞塊を生成する研究を行った.以下に各研究の成果について述べる.・音響流による細胞塊の形成(前期) UCSDでは,MHz帯の超音波を用いて,音響流のせん断応力により細胞塊を生成した.細胞塊を生成するために細胞集積デバイス(音響流)を製作した.周波数2 MHzの音響流をウェルの底面から10分間照射し,細胞を集積した.この結果,音響流を照射せずに培養した細胞と比較して大きい細胞塊を生成可能であることが明らかとなった.これより,音響流により短時間で細胞塊を形成可能であることが示された.これらの結果は,現在UCSDのJames Friend教授と論文を執筆中であり,特許の準備中である.・定在波による細胞塊の形成(後期)所属研究室では,kHz帯の超音波を用いて,定在波の節に細胞を集積させて細胞塊を生成した.細胞塊を集積するための細胞集積デバイス(定在波)を製作した.播種された細胞は定在波の節に集積し,細胞塊を生成する.粒子を散布した場合,製作したデバイスは粒子が定在波の節に集積した.また,細胞を播種し,2時間インキュベータ内で培養した結果,細胞塊が形成された.本結果は,IEEE International Ultrasonic Symposium 2015で発表した.超音波マニピュレーションによる細胞塊の形成についての研究を進める中で,予定通りに2次元および3次元での細胞塊の生成の研究はすでに完了している.さらに,最近では3次元組織を生成するためのデバイスの構想や設計に着手している.その中で,国際会議で3報発表し,このうちのひとつはASME International Mechanical EngineeringCongress & Expositionであり,Best Paper Awardを受賞した.また,原著論文については査読中のものが1報,執筆中のものが1報ある.以上の成果は,当初の計画以上に研究が十分に進行していることを示すものである.本研究では,超音波マニピュレーションにより細胞を組織的に集積させることを目的として,細胞集積デバイスを製作し,細胞塊を生成した.本年度の前期には,定在波により細胞塊を生成する研究を行い,後期には,これまで蓄積した定在波や音響放射圧のノウハウを応用して細胞を剥離するデバイスを製作し,新たな細胞剥離を試みた.以下に本年度の研究結果の概要を述べる.・定在波による細胞塊の形成(前半) 2015年度にはkHz帯の超音波を用いて,定在波の節に細胞を集積させて細胞塊を生成した.次の段階として,パラボラ型の反射板を用いて複数方向から照射し,2つの定在波を重ね合わせて細胞の集積を試みた.しかし,複数の方向からの音響放射圧の照射した場合には,周りに形成される音場が不安定性になることから,安定して細胞塊を生成することは困難であった.このため,複数からの照射方法から,ひとつの方向から超音波を照射して,より大きい細胞塊を形成することとした.その際再度,細胞集積デバイスの構造や,共振周波数,播種方法を改善した.これにより,直径数mm程度の細胞塊を生成することができた.本研究で生成方法ではわずか数時間で細胞塊を生成することができた.

この結果,従来報告されている細胞塊の生成時間(数日)と比較して大幅に生成時間を短縮できるようになった.・音響放射圧による細胞剥離(後期)細胞マニピュレーションで用いた音響放射圧のノウハウを応用して,細胞剥離酵素を用いることなくディスポーザブルディッシュに単層培養した細胞を剥離する実験を行った.剥離した細胞数と細胞の増殖性を調べた結果,従来の細胞剥離酵素(トリプシン)を用いた細胞の剥離方法と比較して,同等の細胞数を剥離できることが明らかとなった.また,回収した細胞の表面タンパク質を測定した結果,細胞剥離酵素を用いた際には分解されるタンパク質が残存することが明らかとなった.今後は,細胞塊の集積率を向上させるため,上下の定在波だけではなく,複数の音源から超音波を照射し,複数の定在波を重ね合わせる試みを行う.さらに,これらの細胞塊を細胞組織を形成するために,定在波を任意の方向に操作可能なデバイスを製作する予定である.本研究は平成28年度で期間を終了するが,上記の様に細胞塊の集積率が向上し,製作したデバイスで細胞組織を製作することで,本研究の目的は全て達成される.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
産業化学物質の原子構造特性と神経毒性に関する量子化学的研究

今回、n-ヘキサンの代謝物質2.5-ヘキサンジオンの神経毒性機序を明らかにするために、この物質の原子構造特性の量子化学的解明を試みた。2.5-ヘキサンジオンに化学構造が類似する炭素数4から8までのジケトン化合物即ちサクシンジアルデヒド,3.4-ジメチル-2.5-ヘキサンジオン,2.5-ヘキサンジオン,2.5-ヘプタンジオン,2.5-オクタンジオン等15物質の分子軌道エネルギー特に最高被占軌道及び最低空軌道エネルギー並びにすべての原子の電子密度を岡崎市の国立分子科学研究所のプログラムを用いて、熊本大学衛生学教室に購入設置したマイクロコンピュータにより電話回線を介して計算した。その結果、電子供与性のパラメータであるHOMOは神経毒性との間に全く相関はみられなかったが、LUMOは、神経毒性が未知のサクシンアルデヒドを除いて神経毒性との間によい相関が認められる。即ち、2.5-ヘキサンジオンの電子的特性は電子受容性であることが明らかとなり、生体の側の反応部位は求核攻撃を有するものであることが推定される。2.5-ヘキサンジオン中毒ラットの神経の病理組織学的変化から神経蛋白のアミノ酸残基が最も考え易いが、これらの中で、-N【H_2】,-SH,-OH基などが求核基として特に指摘できる。電子密度は予想される如く、カルボニル基のC原子及びO原子のそれが他のものと異っており、特に求核攻撃の対象としてカルボニル基のC原子であることが量子化学的に解析できた。以上の結果から、毒性研究への量子化学的アプローチの有用性が示唆された。更に、構造に関する研究と共に求核攻撃の方向や結合に要するエネルギー等について量子化学的に検討を加えていく必要がある。
受容体欠損マウスを用いたダイオキシンの奇形誘発・毒性発現機序の個体レベルでの解析

ダイオキシン類(dioxins)は環境を汚染し、発癌プロモータ作用・免疫毒性作用・生殖毒性作用・内分泌障害作用など種々の毒性を持つことが知られている。ダイオキシン類の毒性作用の多くはアリル炭化水素受容体(Aryl hydrocarbon receptor,AhRと略、別名ダイオキシン受容体)を介して発現することが多くの状況証拠から推測されてきたが、直接証明はされていなかった。近年この受容体遺伝子のクローニングが成功し、AhR遺伝子を破壊したマウスが作製された。AhR欠損ホモ(AhR-/-)マウスは出生後、発育可能で、ホモ同士の交配により繁殖可能であった。AhR-/-同士を交配し、妊娠12.5日(膣栓発見日を妊娠0日とする)に2,3,7,8匹塩化ジベンゾパラジオキシン(TCDD)を40μg/kg体重の割合で1回強制経口投与し、妊娠18.5日に母体を殺し、胎仔を観察した。野生型同士の交配で同様の実験を行うと、胎仔のほぼ100%に口蓋裂・腎盂拡大が見られたが、AhR-/-同士の交配では、口蓋裂・腎盂拡大とも全く見られなかった。AhR-/-雄と野生型雌の交配では、胎仔の遺伝子型はAhRへテロとなるが、この場合では、TCDDによる胎仔の口蓋裂・腎盂拡大誘発の頻度は、それぞれ24%,100%であった。本実験により、ダイオキシンによる口蓋裂・腎盂拡大はAh受容体を介することが明らかになった。さらに、TCDDによる口蓋裂・腎盂拡大誘発に及ぼす用量-反応関係を野生型胎仔とAhRヘテロ胎仔とで比較した。用量は156,625ng/kg,2.5,10,40,80μg/kgを用いた。AhRヘテロ胎仔もTCDDの用量に依存して口蓋裂・腎盂拡大が誘発されるが、その感受性は野生型よりも低いことが明らかとなった。ダイオキシン(dioxins,正式の化学名のカナ表示はジオキシン)類の中で2,3,7,8四塩化ジベンゾパラジオキシン(2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-dioxin,以下TCDDと略)は極めて強い毒性を持つ化学物質として恐れられている。TCDDはマウス胎仔に口蓋裂と水腎症(腎盂拡大)を起こす。ダイオキシンの毒性は、ダイオキシン受容体であるアリル炭化水素受容体(Aryl hydrocarbonreceptor以下AhRと略)を介して発現することが、さまざまな傍証から推測されてきた。今回、AhRの生体内での本来の役割及びダイオキシンによる毒性発現機構の解明のために、AhR欠損マウスが作製された。C57BL/6Jマウス(AhRあり)の雄・雌を交配し、妊娠12.5日(膣栓発見日=0日)にTCDDを40μg/kg体重の割合で1回強制経口投与した。妊娠18.5日のほぼすべての胎仔に口蓋裂と水腎症が見られた。一方、AhR欠損マウスを用いて同じ実験を行ったところ、口蓋裂と水腎症は全く誘発されなかった。この実験により、ダイオキシンによるマウス発生毒性はAhRを介して発現することが疑問の余地なく証明された。

さらに、TCDDによる口蓋裂誘発のメカニズムを分子レベルで明らかにする目的で、上記と同様にTCDDを妊娠C57BL/6Jマウスに投与した。投与後の胎仔頭部の遺伝子発現の変動を非投与群の遺伝子発現と比較するため、RT-PCRによる分別ディスプレイ法を行い、発現の変化する遺伝子を同定した。これとは別に、成熟マウスで発現が増加することが知られている遺伝子が、TCDD投与後の胎仔で発現しているかどうかを調べた。発現増加が確認された遺伝子のうち、PAI-2(Plasminogen activator inhibitor-2)はTGF-β3の活性発現に関与しており、さらにTGF-β3欠損マウスにも口蓋裂が見られることから、TCDDによる口蓋裂誘発機構が次第に明らかになりつつある。ダイオキシン類(dioxins)は環境を汚染し、種々の毒性を持つことが知られている。ダイオキシン類の毒性作用の多くはアリル炭化水素受容体(Aryl hydrocarbon receptor,AhRと略)を介して発現することが多くの状況証拠から推測されてきたが、直接証明はなかった。近年この受容体遺伝子のクローニングが成功し、AhR遺伝子を破壊したマウスが作製された。AhR欠損ホモ(AhR-/-)マウスは出生後、発育可能で、ホモ同士の交配により繁殖可能であった。AhR-/-同士を交配し、妊娠12.5日(膣栓発見日を妊娠0日とする)に2,3,7,8四塩化ジベンゾパラジオキシン(TCDD)を40μg/kg体重の割合で1回強制経口投与し、妊娠18.5日に母体を殺し、胎仔を観察した。野生型同士の交配で同様の実験を行うと、胎仔のほぼ100%に口蓋裂・腎盂拡大が見られたが、AhR-/-同士の交配では、口蓋裂・腎盂拡大とも全く見られなかった。本実験により、ダイオキシンによる口蓋裂・腎盂拡大はAh受容体を介することが明らかになった。AhR-/-雄と野生型雌の交配では、胎仔の遺伝子型はAhRヘテロとなるが、この場合では、TCDDによる胎仔の口蓋裂・腎盂拡大誘発の頻度は、それぞれ24%,100%であった。AhRヘテロ胎仔の口蓋裂・腎盂拡大の誘発に差が見られるのはなぜかとの疑問が残った。そこで、平成10年度には、TCDDの用量とAhRヘテロ胎仔の口蓋裂・腎盂拡大の誘発との間には用量-反応関係が見られるかどうかを調べた。用量は156,625ng/kg,2.5,10,40,80μg/kgを用いた。用量-反応関係を野生型胎仔とAhRヘテロ胎仔とで比較したところ、AhRヘテロ胎仔もTCDDの用量に依存して口蓋裂・腎盂拡大が誘発されるが、その感受性は野生型よりも低いことが明らかとなった。
高分子材料の異方的・非線形的変形に関する幾何学的モデル化と数値シミュレーション

この研究は,(1)コラーゲン(動物の筋肉等)の応力ーひずみ曲線がJ-曲線になる理由(3)柔らかい物質の外部電磁場による変形現象をその柱として出発した。どれも柔らかい物質の異方的な変形現象に関係する研究テーマである。そもそもコラーゲンファイバーやポリマーなどの柔らかい物質の変形をミクロな相互作用から解き明かすのは複雑すぎるし,一方,それが高速なコンピュータなどの手段でできたとしても,それで現象を理解したといえるかどうかという問題もある。そこで,その複雑さをうまく回避しながら,かつミクロな相互作用の「方向依存」の部分を取り出すというのが「Finsler Geometry(FG)」モデルの考え方である。(1)に関しては,H30年度はH29年度の結果(ひずみが50%程度まで)に続いて、ひずみが150%程度までの結果をもう一つの学術論文に発表した。(2)は,液晶エラストマ(LCE)の小片が水に浮いた状態で上方から光照射された時の特徴的な形態変化をFGモデリングの方法で再現する,という研究である。LCE小片は,光が照射されている部分の温度が上がって液晶分子が乱雑になるため,その部分が収縮し,これによって特徴的に変形すると考えられるが,これに関しても,報告されてる実験結果の形をうまく再現することができて,その結果は学術論文に発表した。(3)の具体的な対象としてはLCEが外部電場で変形する現象を想定した。この場合も,既に報告されている2種類の「ひずみー電場曲線」を再現することができ,それらの結果は学術論文に発表した。「研究実績の概要」のところに記載した計画(1),(2),(3)はそれぞれ,(1)機械的外力,(2)光,(3)電磁場,という3つの外部刺激によるLCEなどの柔らかい物資の応答が,FGモデルで説明できるかどうかという研究である。(1),(2)の当初の計画は,上記のように論文発表まですべて終了している。(3)に関しても,LCEの外部電場応答については論文発表まですべて終了している。これらが,「おおむね順調」とした理由である。ただし,(3)の「柔らかい物質」はLCEに限定されてはいないので,他の物質についてもこのテーマで研究できる。そこで,柔らかい物質としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)を対象に研究開始した。PVDFの特徴は電場方向に縮むことであり,LCEの場合と対照的である。これについても,まだ初期的な段階ではあるが,報告されている実験結果を再現する結果が得られており,今後,国際会議や論文発表に向けて研究を進める。これら(1),(2),(3)の他に,計画書に記載した(i)表面張力の膜の境界形状依存性,(ii)Disk状の分子膜の崩壊相転移,に関する研究結果も論文発表した。(i)は(1),(3)の応力の計算でも使われている表面張力の基本的な性質を扱ったものである,また(ii)はFGモデルの出発点となっている膜モデルの基本的な性質を扱ったものである。以上に記載のとおり,(1)機械的外力,(2)光,(3)電磁場,という3つの外部刺激による柔らかい物資における変形現象のFGモデルによる研究は,予定どおりに進んでいる。一方,昨年度の予定の欄にも記述したように,(1)の応力ーひずみ曲線を計算する考え方は,ゴムの弾性的性質にも適用できることが予想される。そこで,(1)のモデルを少し拡張して,ゴム弾性に適用したところ,最大1200%にもなるようなゴムの応力ーひずみ曲線を再現できることが分かってきた。結果はすでに国際会議にも発表している。今後は,論文発表に向けてさらにゴム弾性の研究を進める。(3)の柔らかい物質としては,LCEだけでなくFerro-electric Polymer (FEP)などがある。FEPを代表する物質は,記述のとおり,ポリフッ化ビニリデン(PVDF)である。PVDFの電場応答は普通のFEPとは逆で電場方向に縮むという特徴的な変形をするが,FGモデリングの方法によれば,PVDFの実験結果も再現可能であることが分かってきたため,国際会議発表や論文発表に向けて研究を進める。さらに,以上のような柔らかい物質ばかりでなく,将来のコンピュータメモリとして期待されているスキルミオンという磁気的な状態の異方的な変形現象もFGモデリングの適用対象になることが分かってきた。磁性と弾性の複雑な相互作用もFGモデルで理解できる可能性があり,今後の研究の一つの方向と考えている。この研究は,(1)コラーゲン(動物の筋肉等)の応力ーひずみ曲線がJ-曲線になる理由(3)柔らかい物質の外部電磁場による変形現象をその研究テーマとして計画した。どれもFinsler Geometry (FG)モデルの方法を用いた研究である。この方法の最大の特徴は「ポリマー材料を2または3次元Finsler空間と見る」ことである。具体的には,ポリマー(または液晶)の方向に関する情報をもとに,物質の幾何学的構造(=計量)をEuclid計量からFinsler計量に,非常に単純な方法で,変形させる。このことにより,ポリマーの複雑な相互作用の情報が無くとも,物質の力学的性質が引き出せる。このFGモデルは統計力学的モデルであるが,ポリマー間の相互作用エネルギーとしては,液晶のネマチック相転移のモデルとして有名なLebwohl-Lasher型のポテンシャルを仮定するのみである。物質の形を決めると考えられている「液晶とポリマーの間の(複雑な)相互作用」はハミルトニアンに含まれていない。

従って,FGモデルの方法は,従来の「相互作用エネルギーを仮定する方法」とは異なる「全く新しい」方法であるけれども,汎用的で強力な方法と期待できる。このことを示すのが本研究の3つのテーマである。H29年度は,(1)の「応力ーひずみ曲線がJ-曲線になる理由」について研究した。既に報告されている実験データはひずみが最大150%程度までの範囲であるが,全ての範囲でFGモデルは,実験結果を再現できることが分かった。ひずみが50%程度までの研究結果は,国際会議と学術論文に発表した。また,大きなひずみ(150%程度まで)の結果は,今後学術論文投稿の予定である。実績の概要で述べた計画の(1),(2),(3)はそれぞれ,(1)機械的外力,(2)光,(3)電場(または磁場),という3つの外部刺激によるLCEの応答が,FGモデルで説明できるかどうかという研究である。計画の(1)「応力ーひずみ曲線がJ-曲線になる理由」は上記のように論文発表まですべて終了しており,追加の論文発表を残すのみとなっている。残り2つ:(2)「光照射で変形するLCE厚膜」,と(3)「柔らかい物質の外部電磁場による変形現象」,についても研究を既に始めている。(3)は,LCEに電場が作用した時の変形に関する既に報告されている実験結果をFGモデルで再現する研究である。これら(2),(3)についても予想どおりの結果が得られて,それらの結果はFGモデルの考え方が有効なことを示している。途中経過であるが,それらの結果は国際会議で発表している。この研究は,(1)コラーゲン(動物の筋肉等)の応力ーひずみ曲線がJ-曲線になる理由(3)柔らかい物質の外部電磁場による変形現象をその柱として出発した。どれも柔らかい物質の異方的な変形現象に関係する研究テーマである。そもそもコラーゲンファイバーやポリマーなどの柔らかい物質の変形をミクロな相互作用から解き明かすのは複雑すぎるし,一方,それが高速なコンピュータなどの手段でできたとしても,それで現象を理解したといえるかどうかという問題もある。そこで,その複雑さをうまく回避しながら,かつミクロな相互作用の「方向依存」の部分を取り出すというのが「Finsler Geometry(FG)」モデルの考え方である。(1)に関しては,H30年度はH29年度の結果(ひずみが50%程度まで)に続いて、ひずみが150%程度までの結果をもう一つの学術論文に発表した。(2)は,液晶エラストマ(LCE)の小片が水に浮いた状態で上方から光照射された時の特徴的な形態変化をFGモデリングの方法で再現する,という研究である。LCE小片は,光が照射されている部分の温度が上がって液晶分子が乱雑になるため,その部分が収縮し,これによって特徴的に変形すると考えられるが,これに関しても,報告されてる実験結果の形をうまく再現することができて,その結果は学術論文に発表した。(3)の具体的な対象としてはLCEが外部電場で変形する現象を想定した。この場合も,既に報告されている2種類の「ひずみー電場曲線」を再現することができ,それらの結果は学術論文に発表した。
フラクタル次元を用いたテキスタイルデザインの表情に関する感性の創発

テキスタルデザインにおける、人間の視覚的な感性情報を客観的に評価し、その評価値を用いた感性繊維製品の設計を可能とすることを目的としている。織物における視覚的な感性情報を「織物の表情」として捉え、各種の主観的評価を実施した。まず、「らしさ」に関してアフォーダンスを調べたところ、素材感としてのアフォーダンスである「綿らしさ」や「麻らしさ」および「手紬らしさ」などが、綿糸および麻糸などの見かけの糸形状から得られたフラクタル次元と相関をもつことを明らかにした。そこで、フラクタル次元から糸形状を再現し「らしさ」の感性を創造する手法を開発し、さらに、その形状を基に綿紡績機を制御することで、「麻らしさ」や「手紬らしさ」などのアフォーダンスをもつ綿糸の製造を可能とした。このようにして製造した綿糸から綿ジャケット等を試作したところ、素材の物生は綿そのものの肌にやさしい感性でありながら、見た感性では「麻らしい」という評価が得られた。また、「手紬らしさ」を有する紡績糸の開発にも成功した。このことは、見た感性と触れた感性を分離し、再構築することで新しい感性を持つ繊維製品が誕生したことを意味している。これらの成果の一部は学会等で発表し、新聞によっても報道された。本研究では、人間の視覚的な感性情報を客観的に評価し、その評価値を用いた感性繊維製品の設計を可能とすることを目的としている。まず、「らしさ」に関してのアフォーダンスを調べたところ、素材感としてのアフォーダンスである「綿らしさ」や「麻らしさ」などが、綿糸および麻糸などの見かけの糸形状から得られたフラクタル次元と相関をもつことを明らかにした。そこで、逆に、フラクタル次元かち糸形状を創造する手法を開発し、さらに、その形状を基に綿紡績機を制御することで、「麻らしさ」や「手紬らしさ」などのアフォーダンスをもつ綿糸の製造を可能とした。このようにして製造した綿糸から綿ジャケット等を試作したところ、見た感性では「麻らしい」という評価が得られ、素材の物性は綿そのものの肌にやさしい感性となった。このことは、見た感性と触れた感性を分離し、再構築することで新しい感性を持つ繊唯製品が誕生したことを意味している。テキスタイルデザインにおける、人間の視覚的な感性情報を客観的に評価し、その評価値を用いた感性繊維製品の設計を可能とすることを目的としている。まず、「らしさ」に関してのアフォーダンスを調べたところ、素材感としてのアフォーダンスである「綿らしさ」や「麻らしさ」および「手紬らしさ」などが、綿糸および麻糸などの見かけの糸形状から得られたフラクタル次元と相関をもつことを明らかにした。そこで、逆に、フラクタル次元から糸形状を再現し「らしさ」の感性を創造する手法を開発し、さらに、その形状を基に綿紡績機を制御することで、「麻らしさ」や「手紬らしさ」などのアフォーダンスをもつ綿糸の製造を可能とした。このようにして製造した綿糸から綿ジャケット等を試作したところ、素材の物性は綿そのものの肌にやさしい感性でありながら、見た感性では「麻らしい」という評価が得られた。