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モバイル通信技術と社会の関係に関する比較研究

本研究では中国と日本の携帯電話産業の発展について調査し、両国の産業がなぜ独自の進化をしたのか考察した。中国では最盛期には1500社以上もの携帯電話メーカーが参入する状況が現出したが、その調査を通じて中国の産業発展を突き動かすいくつかの特徴、すなわち「大衆資本主義」や「キャッチダウン型技術進歩」と呼びうる現象を発見した。前者は資金や人的資本を欠くような人々も積極的に創業する状況を指し、後者は途上国の企業が途上国の低所得層の需要に適応した製品を開発することを指す。そして中国の他のいくつかの産業にも同様の特徴が見られることを発見した。平成24年度には中国の携帯電話産業において奇形的な発展を見せている「山寨産業」(=ゲリラ携帯電話産業)に着目した。メーカーの多くが何らかの違法行為に手を染めているにもかかわらず、日本の携帯電話の年間販売台数の5倍以上にも及ぶ規模にまで膨れあがったこの産業がなぜ誕生し、なぜ拡大したのか。どのような社会的経済的背景があるのか。この疑問は本研究の目的からして必ず明らかにすべき問題だと考えたからである。ゲリラ携帯電話産業とは2004年頃に中国深セン市を中心に誕生した。中国内陸部農村の低所得者、さらには南アジアやアフリカなどの低所得者に向けた安価な携帯電話を企画し、製造し、販売している。本研究の目的は、各国社会における需要がモバイル産業のイノベーションをどのように規定するかを探ることにあったが、中国のゲリラ携帯電話産業は、中国内陸および発展途上国の需要に即したイノベーションのあり方を鮮明に示している。ゲリラ業者に対するインタビューでは先進国の携帯電話産業には存在しないようなイノベーションを特定し、それがどのような需要に応えているものなのかを明らかにした。また、世界の低所得者の需要をどのように察知し、イノベーションに反映させているかを調査した。ゲリラ業者の多くは従業員数が数十人程度の中小零細企業であり、企業自身でマーケティング調査を行う態勢を持っていない。その代わりに深センのゲリラ携帯電話の巨大な市場というプラットフォームを介してバイヤーとメーカーが直接に接触し、製品の売買とそれに付随するコミュニケーションを通して需要が伝達されている。また、実際に製品を販売してみての試行錯誤を通じて新たなイノベーションにつながっている。ゲリラ携帯電話産業の以上のような諸側面を明らかにして研究成果を執筆した。平成25年度は主に中国に焦点を当ててモバイル社会の変化を調査し、成果を発表した。年度中に刊行した主な成果は丸川知雄『チャイニーズ・ドリーム大衆資本主義が世界を変える』(筑摩書房)である。この本のなかで一章を中国のゲリラ携帯電話産業に充て、それがどのようにして生まれ、そのなかで企業がどのように分業をし、この産業が世界のなかでどのような社会的役割を果たしているかを分析した。この産業が中国のみならずインドやアフリカなどの低所得層の需要に応えていること、技術的には各企業の独自性を発揮する余地の小さいプラットフォームを利用することできめ細かい需要への対応と安価とを両立させていることを明らかにした。本研究のテーマである社会の需要と技術進歩との対応関係を示すことができた。さらに、ゲリラ携帯電話産業の調査から着想を得て、「キャッチダウン型技術進歩」というコンセプトを思いつき、それを丸川知雄『現代中国経済』(有斐閣)の技術の章で展開した。また、中国に独特なメーカー・サプライヤー関係として「支持的バリューチェーン」(Supportive value chain)というコンセプトを考えつき、自動車や電動自転車など他の産業とも対照しながらその特徴を分析した。その成果は丸川知雄「垂直統合・非統合の選択とガバナンス」渡邉真理子編『中国の産業はどのように発展してきたか』勁草書房所収として発表した。同論文の英語版も近刊予定である。さらに、中国と日本を中心にモバイル技術の進歩を分析し、技術標準の間で競争する意味が近年急速に失われていることを指摘した"Diminishing Returns to High-techStandards Wars"と題する論文を執筆した。同論文は現在審査中だが、米National Bureau of Asian ResearchのSpecial Reportとして近刊予定である。日本、中国、韓国のモバイル通信技術がそれぞれの社会に規定されて独自の進化をしているという申請した当初の仮説は、その後の現実の展開によって修正を迫られている。申請後の2010年末頃より、日本においてスマートフォンの販売が急速に伸び、新規販売の半分以上を占めるに至った。日本が独自の進化をとげていた状況は過去のものとなりつつある可能性が出てきた。一方、中国独自の携帯電話産業の発展として注目した「山寨」(ゲリラ)携帯電話は政府の規制強化もあって成長が止まりつつある。こうした現実の変化に直面して、改めて現状を把握し直し、仮説を設定し直す必要性を感じたため、研究実施計画で予定していた質問票の作成を行うことができなかった。その代わりに日本と中国のモバイル産業の発展プロセスと現状の把握に力を注いだ。

日本に関する研究は、丸川知雄「日本の携帯電話産業ーケータイ先進国からイノベーションの袋小路へ」吉岡斉編集代表・『新通史日本の科学技術世紀転換期の社会史1995年2011年第2巻』原書房、2012年2月所収として刊行した。中国については山寨携帯電話メーカーに対する現地調査を行い、その成果の一部は丸川知雄「技術のキャッチアップとキャッチダウン」佐藤幸人編『キャッチアップ再考』日本貿易振興機構アジア経済研究所2012年3月所収に盛り込んだ。モバイル通信技術と社会の関係について当初の計画で予期していたのとはかなり異なった展開が明らかになってきた。計画時点では国(日本、中国等)がそれぞれ異なった技術標準によって自国市場を他国の競争相手から区別して囲い込み、各国の技術がそれぞれ独自性をもって発展していく状況を予期していた。実際、中国が第3世代と第4世代の技術標準において独自の規格を打ち出し、他国の競争相手から国内市場を保護する動きを見せた。中国経済、工業経済当初の構想では日本、中国、韓国を対象として社会の需要と携帯電話産業の対応関係を明らかにできると考えていたが、産業自体が各国でめまぐるしく変化したため、ある時点で切ったスタティックな比較に余り意味が見いだせなくなった。研究を計画した当初は各国の技術の相違が鮮明であるようにみえたが、その後数年のうちに各国とも市場がスマートフォンによって席巻され、国ごとの相違がみえにくくなった。そのためアンケート調査によって各国の需要の相違を浮き彫りにするという構想自体が軌道修正をよぎなくされている。平成24年度に中国のゲリラ携帯電話産業に着目したのは明らかに産業が他国とは異なる方向に進化した典型例だからであるが、当初は国内需要に対応した産業だったものの、急速に輸出志向性を強めているため、国内社会との対応関係がかえって不鮮明になった。各国のダイナミックな変化をとらえうるような仮説を再構築する必要を感じている。この研究計画を立案した時点では日本の携帯電話産業は世界のなかでもかなり独自であり、それは日本固有の需要を反映していると考えていた。だが、研究期間が始まったころからスマートフォンへの需要のシフトが急速に起こり、旧来型の携帯電話は日本では「ガラケー(ガラパゴス・ケータイの略?ガラパゴス諸島の動物たちのように独自な進化を遂げた奇妙なもの、といったニュアンス)」と呼ばれるようになった。「ガラケー」がかなり蔑称のニュアンスを持っている現実は、もはや「ガラケー」が日本のユーザーの需要を余り反映していないことを意味していると考えられ、日本独自の産業の進化と需要の関係を考えようという当初持っていた研究の動機の1つが失われた。何よりも携帯電話産業のなかでの日本企業のポジションがほとんどなくなり、もはや分析に値するものとは思われなくなった。
「立腰」姿勢の身体化認知の教育的応用に関する基礎研究

「姿勢を正す」ことが学習態度に好影響を及ぼすことは,これまでにも示唆されてきたが(菅村,2016),自己報告がほとんどであり,授業行動上の変化は検討されてこなかった。そこで,以下の2つの研究に取り組んだ。研究1では,小中学校に在籍する計80名の授業時の行動を観察し,小中学生が授業を受ける際の姿勢の変化や動作をコーディングし,動機づけや集中を反映すると推測される授業行動の分析単位を吟味し,分類した。その結果,(a)躯幹(背筋の直立/湾曲,体幹の回転,椅子からの体軸とずれ),(b)頭部(注視対象と無関係な前傾/後傾,右傾/左傾),(c)上肢(授業と無関係な腕の伸曲・指の動作),(d)下肢(脚組み,体軸とのずれ,伸曲)などが,授業時の姿勢変化として典型的であることが判明した。研究2では,背筋を伸ばしやすいように改良された「立腰椅子」を用いて,中学生の授業中の姿勢について,通常椅子と比較した。単学級で生徒数は8名であった。3校時(国語)と4校時(数学)の授業風景を教室後部より静止画と動画で記録した。その際,最初の授業でクラスの半数を通常椅子,残りの半数を立腰椅子とし,次の授業で入れ替えてカウンターバランスをした。類似した学習場面は限られ,最初のほうの2分間の筆記場面を使用した。躯幹と下肢に着目してコード化した結果,前者として躯幹の傾斜,回転,後傾,後者として脚の曲げ伸ばし,脚組み,その他の動きが観察された。立腰椅子条件と通常椅子条件で大きな差はなかったが,体動が顕著であった生徒に焦点を当てて,体動時間を分析したところ,通常条件では88%であったが,立腰条件では48%であった。体動が顕著な場合には,立腰椅子が奏功する可能性が示唆された。実際の授業時の行動がわかるようにフィールド観察を行った。授業時の姿勢は,教師の話を聞く,板書を写す,教科書を読む,問題を解くなどの場面によって大きく変化し,またトピックの難易度や授業経過時間などによっても刻々と変化するため,異なる椅子条件で姿勢を比較する研究の場合,参加者内比較では異なる授業間で類似した場面を抽出することが実際上難しいという問題が浮上した。今回は,短時間ながらも,比較可能な時間帯を何とか見つけることができたため,本研究課題の第一ステップとしては,おおむね順調にスタートすることができた。今回は,生態学的妥当性の観点から,実際の授業場面のデータを取ることを優先した。しかし,異なる条件で比較するようなアプローチの場合は,比較可能な場面を抽出することが困難であるため,今後は,普段どおりの授業場面ではなく,教師の説明を聞く場面,教科書を読む場面など,状況と時間をある程度統制したうえで撮影するなど,自然観察だけではなく,実験観察の手法も採り入れていく必要があるだろう。

今回は,生態学的妥当性の観点から,実際の授業場面のデータを取ることを優先した。しかし,異なる条件で比較するようなアプローチの場合は,比較可能な場面を抽出することが困難であるため,今後は,普段どおりの授業場面ではなく,教師の説明を聞く場面,教科書を読む場面など,状況と時間をある程度統制したうえで撮影するなど,自然観察だけではなく,実験観察の手法も採り入れていく必要があるだろう。備品としてノート型コンピュータ2台を購入予定であったが,使用するソフトウェアが最新版のOSに対応していなかったために,購入を見送った。また論文を投稿する段階まで進めなかったため,英文校閲費やArticle Processing Chargeを次年度に回すことにした。大学院生等に研究補助として行動データの分析を依頼する予定であったが,思いのほか高度な内容になったため,今年度は申請者が代わりに行い,次年度に院生に教授するように変更した。本実験の前準備として予定していた予備実験は,別の研究費で行っている実験と一部兼ねることができたため,内容を拡張したうえで次年度に改めて予備実験を実施する予定である。
戦後日本における在本土沖縄出身者ネットワークの実証的研究

戦後日本、特に占領期(1945-52年)から1950年代前半にかけて、日本本土に在住した沖縄出身者の実態を明らかにするため、基礎的な史料の収集を進め、それにもとづいて論文を発表した。重要な成果は以下の2点である。1.従来注目されていなかった沖縄出身者に対する占領期の「非日本人」送還政策の時系列的な変遷と、沖縄人連盟を始めとする沖縄出身者諸団体の主張や動向との相関関係を明らかにした。2.占領後期から1950年代前半にかけて、在本土沖縄出身者の社会運動を牽引した沖縄人「留学生」の活動を、新たに発見した一次史料にもとづき実証的に再構成した。平成24年度は、以下の事情により研究計画を一部変更し、史料の調査・収集とその整理・検討に重点を置いて研究を進めた。1.昨年度発表した研究論文で明らかにした、1950年代の在本土沖縄出身学生による復帰運動について、今年度はその当事者の方数名にインタビューを実施することができた。その結果、当事者の証言によって、私の論文が明らかにした史実の妥当性が確認できたとともに、新たな研究史上の課題を発見することができた。2.平成23年度末(3月)に実施した沖縄近現代史研究者(故人)の蔵書・史料の調査・整理の機会を得たことで、太平洋戦争末期の沖縄県からの疎開に関する史料および戦後の沖縄県内への帰還に関する史料(いずれも複写)を多数閲覧することができた。これらを整理し読解を進めるとともに、那覇市歴史博物館(旧那覇市史編集室)等、これまで自治体史編さんの過程で、戦時疎開の実態解明を比較的熱心に進めてきた自治体の史料所蔵状況の調査(必要に応じて複写)を実施した。1・2いずれについても、関係者からの聞き取り、所蔵状況の再確認等、比較的緊急性が高いものと判断し、24年度は、調査地を沖縄に絞って数度の調査を実施した。これにより、(1)1950年代の在本土沖縄人の動向について検討する際には、当時「留学生」であった沖縄出身学生の運動の検討が不可欠であること、(2)敗戦後の「帰還」をめぐる混乱と困難を検証するには、その前提としての戦時末期の県外疎開の実施状況に関する一貫した視点が必要であること、を確認することができた。現在、24年度に調査した史料の整理・読解を進めているところである。なお、24年度は学会大会で報告を求められたのを機会に、24年度時点での調査成果にもとづき、沖縄の諸社会運動における越境性の持続等について考察した報告を「現代沖縄民衆の歴史意識と主体性」と題して行い、現在、印刷中である。本研究は、日本本土占領期を中心とした在本土沖縄出身者の人的つながりと移動の動態、および彼らのアイデンティティや思想について、未解明の史実が多いことに鑑み、基礎的な史料の収集・体系化を目指したものである。実施した3年間の間に、東京の諸機関(外務省外交史料館・法政大学沖縄文化研究所等)における関係史料の収集はもとより、数回の沖縄での調査を中心に、疎開者が集中していた南九州(熊本・鹿児島・宮崎)、佐世保引揚収容所等があり送還事業の拠点をなしていた北九州(長崎・福岡)、本州での沖縄出身者送還拠点である名古屋に、それぞれ出張調査を実施した。また史料の収集・分析と並行して1950年代の本土「留学」経験者からの聞き取りを実施した(主に沖縄で実施)。これらの調査の結果、当該分野に関する史料の残存状況とそこから得られる知見の全体像を確認することができた。特に、1これまで全く参照された形跡がない『沖縄新報』や『沖縄学生新聞』等、1950年代前半に東京で発行されていた在本土沖縄出身者向け新聞、2宮里栄輝文書、神山政良文書の本格的調査と関連史料の抽出、の2件について、今後の関連研究を前進させるために必須の史料として、研究論文においてその意義を分析・確定させることができた。これらの分析の一端については、『沖縄文化研究』等で発表し、沖縄戦後史研究において未解明だった在本土沖縄出身者の1950年代前半の動向を解明できた。それらを足がかりにして、今後、1960年代に続く沖縄県人会の活動や「留学生」の諸団体の研究を進める前提を作ることができた。なお、3年間に収集できた史料に関して、なお整理・分析を進めている史料や聞き取りが少なくない。これらを早急に発表して、研究の完成を期したい。平成23年度の調査にもとづき、以下の2点の研究論文を発表した(いずれの論文の末尾にも助成金交付の成果である旨、及び課題番号を明記した)。1.「越境者たちの復帰運動:1950年代前半における在日本沖縄人学生の組織と意識」(『沖縄文化研究』第38号、法政大学沖縄文化研究所、2012年3月、pp.435-508)

2.「「非日本人」送還問題と「沖縄人」という主体:〈戦後〉形成期における「共生」への問い」(神戸大学大学院人文学研究科共生倫理研究会編・発行『共生の多様性』2012年3月、pp.31-47) 1は、23年度の沖縄への調査によって収集した新史料にもとづき、これまで空白期とされてきた1950年代の在東京沖縄出身者の動静を沖縄出身学生の運動を中心に分析した。当該期の在日本沖縄出身者の社会運動に関して、関連史料の体系的収集にもとづき、書誌的検討をふまえた実証研究としては、学界においてもこれが初めての成果である。なお、本論文の発表は研究計画では平成24年度の予定であったが、掲載誌を発行する研究機関にて発表の機会を与えられたため、前倒しして執筆・発表した。2は、これまで発表した関連論文をふまえて、本研究課題に関する現時点での総括的な見取図を描くとともに、それを位置づけるために必要な枠組を、冷戦初期日本における〈「非日本人」送還体制〉として捉える視角を仮説的に提起した。この仮説は、本研究課題を、沖縄という地域史の領域にとどめず、より広く戦後東アジアにおける冷戦体制(とそれへの対抗運動)の研究へと媒介するために不可欠な視座である。なお、本論文は、発行主体である神戸大学学内研究機関に招聘されて実施した研究報告(2012年3月2日)にもとづいている。なお、他に発表した関連業績は「研究発表」欄を参照されたい。平成24年度は、上記「研究実績の概要」に記載した通り、当初の研究計画を一部変更して調査・分析を進めた。沖縄への調査出張に加えて、神奈川県下での史料調査(神奈川県庁関係、横浜市・川崎市・横須賀市)については、当初の計画通り実施できた。しかし、それ以外に予定していた調査地への調査は、費用・時間の都合上、実施できなかった(名古屋市に関しては、24年度中に予備調査を実施した)。また、論文の作成・発表については、初年度(23年度)において、申請時の想定以上に早期に成果を発表することができたが、24年度はその分、直接的に本研究の調査結果に関連する論文は発表することができなかった。その結果、全体としては資料の収集および整理・読解が主となった。平成23年度は、現地調査にもとづき、早期に研究論文を発表できた(「研究実績の概要」参照)。また史料体系構築のための史料収集については、東京における史料所在機関での調査・史料収集、および南九州地域(熊本市・鹿児島市・宮崎市)での現地調査・史料収集を実施計画にもとづいて実施し、相当の成果が得られた。ただし、以下の理由から、当初予定していた23年度実施計画と相違した。その結果、一部計画については、24年度に持ち越した上で、早期に実施する。1.24年度に実施を予定していた内容の史料紹介や研究論文の執筆・発表については、発表する機会が得られたために先行して実施した。このため、23年度に予定していた史料紹介・研究論文の執筆・発表は24年度に実施する。2.23年度計画で実施を予定していた浦賀・名古屋・広島の日本本土3地域への現地調査は実施できなかった。他方、沖縄での現地調査は、実施計画通りの1回に加えて、年度末に実施して計2回となった。後者の年度末の調査は、故屋嘉比収(沖縄大学准教授)旧蔵の本研究課題と関連の深い歴史史料(複写分含む)について、調査と貸与の機会を得たため、急遽実施した調査であった。そのため、予定していた日本本土3地域への現地調査を見送り、24年度に実施する予定を立てている。
いいね意思決定の理論構築

本研究は,消費者情報処理の観点から何がいいねを生み出すかを明らかにする。いいね意思決定プロセスの鍵要因は,(1)外部情報としてのクチコミ,(2)内部情報としての社会的紐帯,(3)心理的コストの大きさを規定する受信者の心理的特性である。このような整理に基づいて,属性マッチング仮説(自分が過去に投稿したクチコミと類似したクチコミにいいねしやすい),および社会的紐帯による調整仮説(社会的紐帯を持つ他者よりも,見知らぬ他者が発信したクチコミのいいね意思決定において,属性マッチングはより大きな効果を持つ)を設定し,これらを検証する。
生体ESR-CT法による心不全疾患の成因・進展に関わるフリーラジカルの無侵襲解析

心不全は各種心疾患の末期像であり、その予後は悪性腫瘍に匹敵するほど悪く、患者の日常生活を著しく制限するなど、その効果的な予防法の開発がきわめて重要な疾患である。近年、活性酸素や活性窒素をはじめとするフリーラジカルが、生体内でラジカル間クロストークやレドックスバランスの崩壊を介して心不全の発症・進展に関与していることが示唆されている。生物個体でのレドックス変動を明らかにするには、レドックス変動を画像化することにより、時間・空間でのダイナミックな解析を行うことが望まれる。我々は、生体計測ESR-CTシステムを開発し、ニトロキシドラジカルをプローブとしマウス生体内でのラジカルの生成を無侵襲的に解析してきた。この解析手法は心不全などの疾患とフリーラジカルとの関わりを動物個体レベル、分子レベルで解明する上で非常に有効である。本研究ではまず心不全モデルをイヌで作成し、疾患成因及び進展へのフリーラジカルの関与を解析した。その結果、心不全筋では抗酸化酵素活性の低下は認められず、ESR法を用いてフリーラジカル産生が亢進していることを直接証明した。また心不全におけるフリーラジカルの生成源としてミトコンドリア電子伝達系が重要であることも明らかにした。さらに、心臓移植後の再生率とラジカル産生との関係を調べ、ラジカル産生が低い心臓を移植した場合に再生率が高いことを明らかにした。一方これらフリーラジカルを生物個体で無侵襲画像解析するための、全く新しいアルゴリズムを開発を行い、活性酸素と活性窒素の分離画像化に成功するとともに、さらなるシステムの向上を試みた。本研究は、心不全に活性酸素等のフリーラジカルが関与することを明らかにするとともに、動物個体そのもので無侵襲画像解析する上での新しいアルゴリズムを開発を試みたものである。心不全は各種心疾患の末期像であり、その予後は悪性腫瘍に匹敵するほど悪く、患者の日常生活を著しく制限するなど、その効果的な予防法や治療法の開発が極めて重要な疾患である。心不全の発症および進展には活性酸素種や活性窒素種の関与が示唆されている。本研究では、生体計測ESR-CTを拡張型心筋症のモデル動物に適用し、疾患成因および進展へのこれらフリーラジカルの関わりについて検討を試みている。本年は、複数のラジカル種が混在する場合における、個々のラジカルを画像化するためのアルゴリズムの確立を行った。複数のラジカルに対するESRシグナルの積分波形を比較し、いずれとも重なり合わないピークを選び、スペクトル-空間画像から空間情報を得る。さらに、重なり合うピークの面積和を演算処理することにより各ラジカルのスペクトル-空間画像とし、空間情報を得る。0、30、60、90、120および150°の射影軸における空間情報から、各ラジカル種に対するESR-CT画像を構築する。本アルゴリズムにより、ハイドロキシルラジカルおよび一酸化窒素の共存下における各ラジカルの分別画像化が可能であることを立証した。マウスの左冠動脈を結紮して拡張型心筋症のモデル動物を作製した。本モデル動物をスピンプローブ法-生体計測ESRに適用したところ、フリーラジカル反応の亢進が認められた。本モデル動物における心臓では、ミトコンドリアの酵素複合体Iの活性低下が活性酸素種の産生に関連する可能性を示唆した。今後、確立したアルゴリズムを用いて心臓におけるフリーラジカル反応を解析することにより、心筋梗塞マウスにおける疾患発症への活性酸素種の関わりを明らかにする。さらに、抗酸化酵素に対する遺伝子制御動物を用い、これらの遺伝子の心不全形成・進展への関与を明らかにする予定である。

近年、活性酸素や活性窒素をはじめとするフリーラジカルが、生体内でラジカル間クロストークやレドックスバランスの崩壊を介して心不全の発症・進展に関与していることが示唆されている。生物個体でのレドックス変動を明らかにするには、レドックス変動を画像化することにより、時間・空間でのダイナミックな解析を行うことが望まれる。我々は、生体計測ESR-CTシステムを開発し、ニトロキシドラジカルをプローブとしマウス生体内でのラジカルの生成を無侵襲的に解析してきた。この解析手法は心不全などの疾患とフリーラジカルとの関わりを動物個体レベル、分子レベルで解明する上で非常に有効である。本研究ではまず心不全モデルをイヌで作成し、疾患成因及び進展へのフリーラジカルの関与を解析した。その結果、心不全筋では抗酸化酵素活性の低下は認められず、ESR法を用いてフリーラジカル産生が亢進していることを直接証明した。また心不全におけるフリーラジカルの生成源としてミトコンドリア電子伝達系が重要であることも明らかにした。さらに、心臓移植後の再生率とラジカル産生との関係を調べ、ラジカル産生が低い心臓を移植した場合に再生率が高いことを明らかにした。一方これらフリーラジカルを生物個体で無侵襲画像解析するための、全く新しいアルゴリズムを開発を行い、活性酸素と活性窒素の分離画像化に成功するとともに、さらなるシステムの向上を試みた。本研究は、心不全に活性酸素等のフリーラジカルが関与することを明らかにするとともに、動物個体そのもので無侵襲画像解析する上での新しいアルゴリズムを開発を試みたものである。
多重周波数励磁スペクトログラム法による周波数探査システム

本研究では二つの取得した特許に基づく新しい技術を基礎に「高多重周波数励磁マルチスキャニングによる高機能非破壊評価システム」を実用可能なシステムとして開発することを目的として行われてきた。ここで高機能非破壊評価とは、(1)見えない欠陥の探査、(2)欠陥形状推定、さらに(3)亀裂発生以前の疲労レベルの推定(これは疲労に敏感なルーダース帯の可視化およびカオスアトラクターからの異常発見を意味する)である。そして、実用化のためには自然欠陥による検討が必要である。以上の点から次に掲げるテーマを研究目的として研究を行ってきた。(1)自然亀裂のモデリングと定量的評価法の確立:現実的な環境下で、複雑な亀裂形状について深さ、長さ等の定量評価が可能な解析・処理手法が必要で、ニューラルネットワークによる推定アルゴリズムを開発した。(2)新プローブの提案と携帯可能なシステムの構築:実機適応可能な自然亀裂を対象とした新プローブを開発した。この構造はポジションセンサーを装備したマルチスキャンイングに対応できるマトリックスセンサーとなる。ノート型パソコンをメインとし、九州計測器(株)の協力でプログラム化によって、コンピュータ内蔵型のポータブルなシステムを完成させた。以上によって、簡易的な実用可能システムの開発を得ることができた。(3)複合亀裂及び自然亀裂に対応できる逆問題解析法の開発:欠陥形状制定アルゴリズムの開発から、複数個の亀裂の推定は可能となった。平成13年度の成果として下記のことが行われた。(1)ポータブルタイプの実用印多重周波数励磁スペクドログラム探査システムを試作した。この仕様はいかのとおりである。8チャンネル12ビットA/Dコンバータ,D/Aコンバータ,位置検知センサー,ノートブック型パソコン(Del,1GHz,512MBメモリー,40GBハードディスク)からなり,コンピュータとの接続はLanNetワークによっておこなわれる。初年度は鉄系の裏側探査を目標に30Hz1KHzまでの多重探査方式が取り入れられている。とりわけ実用化の課題であった位置検出にはマウス方式が使用されているため,簡便性は増し,取り扱いやすくなっている。実証研究では5mm厚の構造用鋼飯(SUS)の人工欠陥(0.5mm幅,1mm(20%),2mm(40%),3mm(60%),4mm(80%)深さ)について裏側から検出実験を行い良好な結果が得られた。(2)更なる探査精度の向上を目指して,新しく周波数変調型多重周波数励磁スペクトログラムを開発することに成功した。この方式は搬送波周波数を数ヘルツに選び10Hz300Hzまでの周波数を多重化することにより,従来の方法を上回る精度を得ることができた。さらに搬送波の周浪数を変化させることにより,磁界の浸透をコントロールできる可能性をも見いだしている。またこの手法は新たにウエイブレット変化を適用することができる特徴を有しているため,新たなウエイブレットスペクトログラム法という新しい方式の適用の可能性を示した。(3)鋼管溶接部の欠陥探査の研究が新たに行われ,この方面におけるスペクトログラム法の効果を見いだした。X線探査結果と比較検討した結果,磁気的性質の変化を敏感にとらえており,複雑な欠陥探査への可能性を示唆する結果を得た。今後は引き続き,上述の成果を踏まえて詳細を明らかにする予定である。10Hz-100kHzに渡る周波数幅で80種類以上の周波数が選択され、それらを同一レベルに制御され多重化された励磁波形をセンサーを介して被探査材料に印加しその信号の応答をスペクトル分析することによって、微小欠陥の大きさ、位置などを同定する多重周波数励磁スペクトログラム法の実用化と更なる高度診断化を目指し、以下の点が研究途上にある。(1)ラップトップコンピュータをメインとする簡易周波数探査システムの開発構成は16ビット8chのA/D, D/Aコンバータ装備し、スペクトログラム法のプログラムの導入組み込み、1GHz、1GBラップトップパソコンを使用し、携帯性を持たせる。(九州計測器(株)との共同開発広帯域作動増幅器、電源、センサーを独自開発し、最も実用化の際に問題となる位置センサーとしてマウスにセンサーを装備させ、任意位置における探査を可能にした。

現在、30Hz500Hzまでの周波数探査が鉄系材料において可能である。(2)回転バルクハウゼン信号によるカオスァトラクターを利用した金属疲労推定(3)波数探査法の高度化に向けて以下の新たなる探査方法が研究中である。(ア)焼き入れ処理による再結晶か過程による結晶粒径の同定(イ)焼き入れ加工処理における磁気特性の際に起因する焼き入れ深さの同定(ウ)コンクリートのひび割れの探査本研究では二つの取得した特許に基づく新しい伎術を基礎に「高多重周波数励磁マルチスキャンニングによる高機能非破壊評価システム」を実用可能なシステムとして開発することを目的として行われてきた。ここで高機能非破壊評価とは,(1)見えない欠陥の探査,(2)欠陥形状推定,さらに,(3)亀裂発生以前の疲労レベルの推定(これは疲労に敏感なルーダース帯の可視化及びカオスアトラクターからの異常発見を意味する。)である。そして,これまでは基礎研究として,放電加工による人工的に作成した極微小の欠陥亀裂を用いて研究さしてきたが,実用化のためには自然欠陥による検討が必要である。以上の点から次に掲げるテーマを研究目的とし研究を行ってきた。(1)自然亀裂のモデリングと定量的評価手法の確立:自然亀裂はその態様が複雑であり,統一的な解析手法は存在しない。現実的な環境下で,複雑な亀裂形状について深さ,長さ等の定量評価が可能な解析・処理手法が必要で、ニューラルネットワークによる推定アルゴリズムを開発した。(2)新プローブの提案と携帯可能なシステムの構築:実機適用可能な自然亀裂を対象とした新プローブを開発した。この構造はポジションセンサーを装備したマルチスキャニングに対応できるマトリックスセンサーとなる。ノート型パソコンをメインとし、九州計測器(株)の協力でプログラムのロム化によって、コンピュータ内蔵型のポータブルなシステムを完成させた。また、文字認識装置を利用して位置情報を取得することができるポジションセンサーシステムの構築に成功した。以上によって、簡易的な実用可能システムの開発を得ることができた。(3)複合亀裂及び自然亀裂に対応できる逆問題解析法の開発。:欠陥形状推定アルゴリズムの開発から、複数個の亀裂の推定は可能となった。(4)自然亀裂が発生する以前における疲労レベルの推定アルゴリズムの開発:自然亀裂を探査するためには時間軸による探査評価が必要で,疲労と欠陥を区別した非破壊診断評価では未だ不十分である。疲労の進展が欠陥発生・亀裂への発展と続くように,現象の連続性に依拠したシステムの開発を今後引き続き行わなければならないでなければならない。
STM/STSによる遷移金属酸化物表面ガス分子吸着反応の原子レベル観察

《はじめに》V_2O_5(010)表面においてバナジウムイオン上端にある2重結合性の酸素(バナジール酸素)および、バナジール酸素の脱離した後のバナジウムイオンは触媒および酸化還元反応の活性サイトとして重要な役割を演ずる。本研究はSTMによりV_2O_5表面原子配列構造の実空間測定を行いSTSにより個々の活性原子サイトのトンネル物性の違いを調べダングリングボンドを有する活性バナジウムイオンや表面バナジール酸素の電子状態を明らかしさらに酸素分子吸着反応の観測を行ったものである。これらは表面ガス分子吸着反応のメカニズム解明のため重要な知見となりまた表面活性サイトの評価にSTMおよびSTSが極て有効であると考える。《結果のまとめ》1.V_2O_5表面のSTM観測酸素欠陥のないV_2O_5は絶縁物に近くそのままSTM測定を行っても原子像は得られない。超高真空中で数百度に加熱しV_2O_5に積極的に酸素欠陥を導入することでn型半導体となる。導電率は加熱温度と時間で酸素欠陥量を調節し変化できる。加熱温度45°Cで表面バナジール酸素が部分脱離し550°Cで全面脱離する。バナジール酸素の脱離は結晶学的な“C"軸方向に沿って起こることが分かった。V_2O_5表面のSTS観測部分脱離したV_2O_5表面のCITS像はサンプル電圧をV_S<-2Vとしたときバナジール酸素を示し、V_30.5Vではバナジウムイオンの脱離した後のバナジウムイオンにおけるダングリングボンド像を示し、V_S2Vでは元から表面に露出していたバナジウムイオン像を示すことが表面電子状態の解析から分かる。とくにバナジール酸素の脱離シたバナジウムイオンのダングリングボンドにはフェルミレベル下占有軌道側に弱くトラップされた電子が存在していることを示している。すなはちバナジウムイオンのイオン原子価がV^<5+>からV^<4+>へと変化する。この価電子は表面酸化還元反応で重要な役割を行うと考えられており、本研究により原子価の変化の実空間原子レベルでの観測に成功した。3.酸素分子の吸着10^<-8>Torrの酸素ガスを10秒間曝露し表面吸着を行った。酸素は“C"軸方向に沿った吸着が見られるが、サンプル電圧の極性を±2Vに変化させて同時測定を行ったところ吸着酸素の場所で同様の像が得られるものがあった。これは表面に酸素が0^<-1>となって吸着し酸素の非占有軌道の状態密度の増加が原因と考えられる。部分脱離したV_2O_5表面のCITS像はサンプル電圧をV_S<-2Vとしたときバナジール酸素を示し、V_30.5Vではバナジウムイオンの脱離した後のバナジウムイオンにおけるダングリングボンド像を示し、V_S2Vでは元から表面に露出していたバナジウムイオン像を示すことが表面電子状態の解析から分かる。
多元素同時追跡法によるセレンと金属元素の生物無機化学の展開

本研究は,マルチトレーサ法および中性子放射化分析法によって,微量金属元素およびセレンの生体挙動を検討した。次のことが判った。以下にその概要を箇条書きにする。(1)マルチトレーサを「生体微量元素の生理作用の研究」に適用する利点を整理した。それによりこれまで動物実験等で問題になっていた試料差・個体差を克服した。(2)理研と共同開発したマルチトレーサはセレンと他15元素の放射性同位体を含み、特にセレンと他の元素(特に第一遷移金属元素間)に繰り広げられている生体内反応を追跡するのに、適していることが判明した。(3)同じ追跡性を利用して幾つかのセレンディピティが発見できた。幾つかを挙げると、(a)バナジウムの骨集積性が新しく発見され、バナジウムという元素が骨コラーゲンの生成に関わっている可能性を示唆した。(b)低酸素状態におけるルビジウムの細胞への異常集積性が観測され、細胞の活性についての知見を得た。(c)脳への微量元素の移行についての老化の影響があることが、微量元素の研究で判った。(4)酸素は生命にとって必須のもの。老化の問題を「活性酸素の生成」という目で追及する必要がある。この問題に本法が、極めて有効であることが判った。(5)中性子放射化分析法の検討も京都大学原子炉を使って始めた。(6)老齢マウスと若いマウスの局所脳組織の放射化分析を行い,老化に伴い微量のマンガンが減少することが判った。次のことが判った。本年度、標記課題の研究は大きく進展した。特に本研究のラジオアイソトープ・マルチトレーサ法による、セレンの生体内分布は「生体微量元素」のテーマに新しい知見を提供した。本研究の成果は、国際学会、国内学会、雑誌等において20件の発表を行い、内外で評価された。(1)ラジオアイソトープ・マルチトレーサ法を「生体微量元素の生理作用の研究」に適用する利点を整理・統合した。同一試料における同時性がこれまで動物実験等で問題になっていた試料差・個体差を克服した。(2)調整したマルチトレーサ溶液はセレンと他15元素の放射性同位体を含み、本研究ではこれを使い、セレンと他の元素(特に第一遷移金属元素間)に繰り広げられている生体内反応を追跡した。カドミウム負荷によりセレンの腎臓集積性が急増し、セレンの解毒作用についての知見の一つとして注目できる。(3)本法の同時追跡性を利用することにより、セレンディピティが期待できる。その一つとしてバナジウムの骨集積性が新しく発見された。これはバナジウムという元素が骨コラーゲンの生成に関わっている可能性を示唆するもので生化学上重要な知見である。しかし今日老化の問題を考えるとき、この酸素の生体での働きを、「活性酸素の生成」という目で追求する必要がある。この重要な問題に本研究の追求する方法が、極めて有効であることを示した。15EA07:今後は、本課題のもう一つの方法である中性子放射化分析法を検討する。昨年および本年度において、標記研究は以下のように進展した。理化学研究所と共同で開発したマルチトレーサが、最も得意とするセレンの放射性核種を使って、セレンの生体内挙動についての新しい知見を得てきた。成果は、国際学会、国内学会、雑誌等においてすでに20件をこえる発表を行ってきた。

(3)同時追跡性を利用して幾つかのセレンディピティが発見できた。幾つかを挙げると、(a)バナジウムの骨集積性が新しく発見され、バナジウムという元素が骨コラーゲンの生成に関わっている可能性を示唆した。(b)低酸素状態におけるルビジウムの細胞への異常集積性が観測され、細胞の活性についての知見を得た。(c)脳への微量元素の移行についての老化の影響があることが、微量元素の研究で判った。(4)酸素は生命にとって必須のもの。老化の問題を「活性酸素の生成」という目で追求する必要がある。この問題に本法が、極めて有効であることが判った。(5)中性子放射化分析法の検討も京都大学原子炉を使って始めることが決定した。-昨年,昨年および本年度において、標題研究は以下のように進展した。理化学研究所と共同で開発したマルチトレーサ法および中性子放射化分析法によって,生体微量元素の挙動に関する幾つかの新しい知見が得られた。成果を、国際学会、国内学会、雑誌等において発表してきた。以下にその概要を箇条書きにする。(1)マルチトレーサ法の利点を生かし,動物実験等で問題になっていた試料差・個体差を克服した。(2)著者が注目する銀をターゲットとする,理研マルチトレーサはセレンと他15元素の放射性同位体を含み、特にセレンと他の元素(特に第一遷移金属元素間)に繰り広げられている生体内反応を追跡するのに、適していることが判明した。(3)同時追跡性を利用して幾つかの事実がセレンディピティとして発見された。箇条書きすると,(a)バナジウムの骨集積性が新しく発見され、バナジウム元素が骨コラーゲンの生成に関与していることが示唆できた。(b)低酸素状態におけるルビジウムの細胞への異常集積性が観測され、細胞膜におけるATP活性の関連に新しい知見を得た。(c)本年度の脳を中心とした検討により,BBB機能の老化の影響が判った。即ちジルコニウム元素の取込異常が確認された。(4)「活性酸素」という点では,脳のマンガン濃度の老齢化による減少および取込の減少,を見いだし追求が始まった。(5)脳のマンガン濃度の老齢化による減少は中性子放射化分析法により決定した。
画像、番号、標題に依拠した幕末・明治期日本古写真の書誌的同定と総合目録の可能性

本研究では、1.英国日本協会、ケンブリッジ大学図書館、フランス国立ギメ東洋美術館所蔵の各日本古写真コレクションの調査、2.インターネットを介した日本古写真のメタデータ収集ツールの開発、3.長崎大学附属図書館所蔵の「幕末・明治期日本古写真コレクション」に含まれるアルバム68冊の古写真に付されている番号及び標題のデータ採取を行った。1の調査の結果、日本古写真の電子化とインターネット公開は、各所蔵機関において必ずしも優先順位が高くなく、他の貴重資料ほど進んでいないことが分かった。世界最大の日本古写真コレクションを有するギメ東洋美術館も例外ではないが、総合目録データベース形成に向けた協力については合意を得た。英国日本協会では、所蔵する日本古写真のインターネット公開の準備が整いつつあるが、これら1,675点の画像リスト及び中核48点の詳細なメタデータを入手した。2で開発したツールは、長崎大学附属図書館の「幕末・明治期日本古写真メタデータ・データベース」にリンクしており、インターネットを介し、パスワードによりログインして使用する。同データベースの個々の古写真の下に、画像・番号・標題において類縁関係にあると考えられる他機関所蔵古写真のメタデータを収集することが可能である。3で採取したデータは、上記「幕末・明治期日本古写真メタデータ・データベース」に新たに追加する総合目録的機能のなかで、同データベースに反映させる予定である。本機能は、画像・番号・標題の類縁性により、データベース内の古写真をリンクづけるものであり、これを他機関所蔵の古写真へ拡げることで、総合目録データベースの形成が可能となる。本研究の意義は、特に海外の日本古写真研究者や収集者により、構築の必要性が指摘されている幕末・明治期日本古写真総合目録データベースについて、実現に向けた現状調査と準備作業を行ったことにある。
糖尿病状態における細胞変容とオートファジー

本プロジェクトにおいては、糖尿病状態においてオートファジー機能不全がどのような病態修飾を引き起こしているかを検討した。まず、膵β細胞においては、ヒト膵β細胞に発現するIAPPは細胞毒性を有するが、オートファジー機構がその毒性を抑制するように作用することが明らかになった。また、動脈硬化においては、通常のモデルマウスは動脈硬化巣を形成するが、その病理像はヒトのそれとは大きく異なることが知られているなかで、動脈硬化モデルマウスと平滑筋細胞特異的オートファジー不全マウスを交配することでヒトに近い動脈硬化病理像を示すことが明らかになり、ヒトの動脈硬化形成にオートファジー不全が関与することが示唆された。本申請にあたって、具体的実験計画を立てた5つの項目、(1) hIAPPノックインマウスにおいて、膵β細胞のオートファジー活性を低下させた際のhIAPPの細胞毒性に与える影響とそのメカニズムを検討する。(2)糖尿病モデルdb/dbマウスの膵β細胞においてAtg5を過剰に発現させることにより、耐糖能が改善できるのかを検討する。(3)内膜障害後の平滑筋細胞増殖におけるオートファジーの役割を平滑筋特異的Atg7欠損マウスの大腿動脈wire傷害モデルを用いて検討する。(4)プラークに存在する血管平滑筋細胞のオートファジーの役割を平滑筋特異的Atg7欠損マウスとApoE欠損マウスを交配させたダブル欠損マウスにて検討する。(5)動脈中膜の石灰化に関して、平滑筋特異的Atg7欠損マウスに高リン食+Calcitoriolを負荷することにより検討する。のうち、特に(4)に関して、今年度、研究が推進された(4)に関して、具体的には、平滑筋特異的Atg7欠損apoE欠損マウスとコントロールマウスにWestern diet(1.25%コレステロール含)を負荷し、大動脈の切片を用いて、動脈硬化に関する指標を比較検討する。また、マウスより初代培養した平滑筋細胞を用いて、平滑筋細胞のオートファジーがどのように動脈硬化の進展過程に寄与しているのかその作用機序を含めて明らかにする。現在までの結果として、14週間のWestern diet負荷の期間中に平滑筋特異的Atg7欠損apoE欠損マウス群では、約28%のマウスが死亡した(コントロール群は0.04%)。死亡した平滑筋特異的Atg7欠損apoE欠損マウスを解剖すると、胸部大動脈瘤破裂など明らかな死因が判明する個体があった。実際に、腎動脈上の同一部位で大動脈径は、平滑筋特異的Atg7欠損apoE欠損マウスにおいて増加しており、動脈硬化よるPositiveリモデリングが進展していると推測している。本申請においては、糖尿病状態におけるオートファジー機構の調節異常が、膵β細胞、平滑筋細胞の機能変容を介して、病態形成に大きく関与していると仮説を立てた。これを検証する目的で以下の5つの具体的課題を解明する。(1) hIAPPノックインマウスにおいて、膵β細胞のオートファジー活性を低下させた際のhIAPPの細胞毒性に与える影響とそのメカニズムを検討する。上記、具体的5つの課題のうち、(1)膵β細胞のオートファジー活性とhIAPPの細胞毒性の関係に関する検討に関しては、ほぼ、計画通り、実験をおこない、hIAPPの毒性解除にオートファジー機構が必要であり、hIAPP発現下にオートファジー機構が減弱すると膵β細胞毒性が悪化することを世界に先駆けて報告した。(2)糖尿病モデルdb/dbマウスの膵β細胞においてAtg5を過剰に発現させることにより、耐糖能が改善できるか否かの検討に関しては、Atg5強発現モデルでは膵β細胞オートファジー機構の活性化を誘導できないことが明らかとなり、現在膵β細胞特異的Rubiconノックアウトマウスを作製し、それにdb/dbマウスを掛け合わす系の確立を行っている。(3)内膜障害後の平滑筋細胞増殖におけるオートファジーの役割を平滑筋特異的Atg7欠損マウスの大腿動脈wire傷害モデルを用いて検討するプロジェクトに関しては、マウスを作製しWire傷害モデルを作成したが、明確な差を認めなかった。一方、(4)プラークに存在する血管平滑筋細胞のオートファジーの役割を平滑筋特異的Atg7欠損マウスとApoE欠損マウスを交配させたダブル欠損マウスにて検討するプロジェクトに関しては、。ApoEノックアウトマウスで動脈硬化の進展、大動脈瘤形成のphenotypeを認めており、本年度、継続して検討を行い、成果を報告する予定である。(5)動脈中膜の石灰化に関して、平滑筋特異的Atg7欠損マウスに高リン食+Calcitoriolを負荷することにより検討するプロジェクトに関しても、現在、順調に研究が進められており、本年度中に成果が報告できると考えられる。

我々は、これまで、血管平滑筋におけるオートファジーの役割に関して検討してきており、糖尿病状態でオートファジー不全が存在する可能性を見い出している。そこで、本研究では、コントロールマウスと血管平滑筋特異的Atg7欠損マウスにApoEKOマウスを交配し、さらに高脂肪食を負荷し、動脈硬化状態におけるオートファジー機構の重要性を検討してきた。その結果、Atg7欠損群で動脈硬化の進展とともに、動脈瘤形成の増加を認めたが、何より特徴的であったのは、動脈硬化の形態がヒトの動脈硬化と近似していることであった。そこで、我々はそのメカニズムの解明のため、Atg7欠損平滑筋細胞を培養し、その細胞生物学的特徴を検討した。その結果、Atg7欠損平滑筋細胞では、細胞死の亢進が認められるとともに、老化の促進も認められた。以上より、平滑筋オートファジー機能不全は、脂質異常という動脈硬化惹起因子に老化プロセスを付与することにより、ヒトに近似した動脈硬化巣の形成を促したものと考えらえた。本プロジェクトにおいては、糖尿病状態においてオートファジー機能不全がどのような病態修飾を引き起こしているかを検討した。まず、膵β細胞においては、ヒト膵β細胞に発現するIAPPは細胞毒性を有するが、オートファジー機構がその毒性を抑制するように作用することが明らかになった。また、動脈硬化においては、通常のモデルマウスは動脈硬化巣を形成するが、その病理像はヒトのそれとは大きく異なることが知られているなかで、動脈硬化モデルマウスと平滑筋細胞特異的オートファジー不全マウスを交配することでヒトに近い動脈硬化病理像を示すことが明らかになり、ヒトの動脈硬化形成にオートファジー不全が関与することが示唆された。(1) hIAPPノックインマウスにおいて、膵β細胞のオートファジー活性を低下させた際のhIAPPの細胞毒性に与える影響とそのメカニズムを検討する。:本研究に関しては、一定のデータが出て、論文報告済みである。(2)糖尿病モデルdb/dbマウスの膵β細胞においてAtg5を過剰に発現させることにより、耐糖能が改善できるのかを検討する。:この研究に関しては、あまり進んでいないが、研究計画にも少し問題があることがわかり、下記のような対策を立てている。(3)内膜障害後の平滑筋細胞増殖におけるオートファジーの役割を平滑筋特異的Atg7欠損マウスの大腿動脈wire傷害モデルを用いて検討する。(4)プラークに存在する血管平滑筋細胞のオートファジーの役割を平滑筋特異的Atg7欠損マウスとApoE欠損マウスを交配させたダブル欠損マウスにて検討する。(5)動脈中膜の石灰化に関して、平滑筋特異的Atg7欠損マウスに高リン食+Calcitoriolを負荷することにより検討する。:(3)-(5)は、平滑筋細胞におけるオートファジーの意義の検討に関する検討であるが、上述の通り、特に(4)に関して、順調に実験結果が出ているため、昨年度は(4)に焦点を当てて実験を行った。上記、具体的5つの課題のうち、(1)膵β細胞のオートファジー活性とhIAPPの細胞毒性の関係に関する検討に関しては、ほぼ、計画通り、実験をおこない、hIAPPの毒性解除にオートファジー機構が必要であり、hIAPP発現下にオートファジー機構が減弱すると膵β細胞毒性が悪化することを世界に先駆けて報告した。
高機能難加工板材の冷・熱間成形CAEのための高精度材料モデルと成形限界予測

種々の金属板材(高張力鋼板,ステンレス,アルミニウム,マグネシウム,チタン)の様々な温度における弾粘塑性挙動について実験的に調査した.これらの実験結果をもとに,マクロ構成モデルを提案し,これらをCAEコードLS-DYNAに組込んだ.また,異方性に及ぼす集合組織の影響を検討するために,結晶塑性メゾモデルを構築した.さらに,張出し,引張り曲げ,穴広げなどにおける成形限界について検討し,これらについてのクライテリオンを新たに提案した.これらの材料モデルと成形限界クライテリオンを成形シミュレーションにより検証した.様々な高機能難加工金属板材にしてたいして,材料モデル(弾塑性構成式)と成形限界予測モデルを実験理論の両面から検討する.そして,これらを板成形CAEソフトに組込み実用に供することを日的とする.以下の項目につき研究を行う(1)冷間(室温)加工硬化,繰返し硬化,バウシンガー効果,異方性,応力-ひずみ応答の速度依存性などの重要な弾塑性挙動を調査する(2)熱間プレスへの対応のため,高温における材料特性と成形限界を調査する(3)材料の弾(粘)塑性挙動を精度良く記述できる材料モデル(構成式)を確立する(4)様々な成形モードにおける成形限界のクライテリオンを確立する(5)上記(3),(4)で確立した材料モデルと成形限界クライテリオンを板成形CAEソフトに組込んで,成形シミュレーションが可能となる枠組みを構築する(6)材料のミクロ組織と材料のマクロ挙動との関係を明らかにし,加工性の良い材料開発の指針を作る種々の金属板材(高張力鋼板,ステンレス,アルミニウム,マグネシウム,チタン)の様々な温度における弾粘塑性挙動について実験的に調査した.これらの実験結果をもとに,マクロ構成モデルを提案し,これらをCAEコードLS-DYNAに組込んだ.また,異方性に及ぼす集合組織の影響を検討するために,結晶塑性メゾモデルを構築した.さらに,張出し,引張り曲げ,穴広げなどにおける成形限界について検討し,これらについてのクライテリオンを新たに提案した.これらの材料モデルと成形限界クライテリオンを成形シミュレーションにより検証した.本研究は,冷・熱間板成形シミュレーションのための材料モデル(弾塑性構成式)と成形限界予測モデルについて実験と理論の両面から検討し,これらを板成形CAEに組込み実用に供することを目的とする.平成20年度の研究で得られた主な結果は以下のとおりである.1.冷間における種々の金属板材の弾塑性挙動の実験的調査と構成モデルの検討:高張力鋼板(590980MPa級),オーステナイト系ステンレス鋼(SUS304)板およびアルミニウム合金(A5052,6016)板について,単軸引張り,二軸引張り(降伏曲面),繰返し塑性変形実験を行い,その硬化挙動,異方性,バウシンガー効果,繰返し硬化特性などを明らかにした.これらの挙動は研究者らの提案しているYoshida-Uemori modelで精度良く表現できることが確認できた.とくにステンレス鋼では,加工誘起変態によるマルテンサイト体積分率の発展と硬化の関係を組み込んだ改良モデルを提案できた.2.熱間における弾塑性挙動の実験的調査と構成モデルの検討:ホットスタンプ用鋼板,チタン合金(Ti-20V4Al-1Sn)板,マグネシウム合金(AZ31)板の高温変形挙動を単軸引張り試験により調べた.いずれの材料でも変形抵抗は温度とともに急激に低下し,またひずみ速度依存性も顕著となった.とくにチタン合金では800°Cにおいて顕著な降伏点現象が観察されたが,それを可動転位の急速な増殖によるものとして弾粘塑性構成モデルを新たに提案した.3.成形限界の実験的検討:高張力鋼板について,二軸応力下の成形限界ひずみ(FLD)と穴広げ性(限界穴広げ率)についての実験データを取得した.本研究は,冷・熱間板成形シミュレーションのための材料モデル(弾塑性構成式)と成形限界予測モデルについて実験と理論の両面から検討し,これらを板成形CAEに組込み実用に供することを目的とする.平成21年度の研究で得られた主な結果は以下のとおりである.1.冷間における種々の金属板材の弾塑性挙動の実験的調査と構成モデルの検討:高張力鋼板(二相鋼,TRIP鋼など),オーステナイト系ステンレス鋼(SUS304)板およびアルミニウム合金(A5052, 6016)板について,単軸引張り,二軸引張り(降伏曲面),繰返し塑性変形実験を行い,その硬化挙動,異方性,バウシンガー効果,繰返し硬化特性などを明らかにした.とくにIF鋼板については交差効果を詳細に調べ,これを表現する弾塑性構成モデルを研究者らの提案しているYoshida-Uemori modelをベースにその改良版として提案した.2.熱間における弾塑性挙動の実験的調査と構成モデルの検討:ホットスタンプ用鋼板,チタン合金(Ti-20V-4Al-1Sn)板,マグネシウム合金(AZ31)板の高温変形挙動を単軸引張り試験により調べた.とくにチタン合金の700800°Cにおける降伏点現象については可動転位の急速な増殖,さらには動的回復も考慮した弾粘塑性構成モデルを新たに提案した.3.成形限界の実験的検討:高張力鋼板について,二軸応力下の成形限界ひずみ(FLD)と穴広げ性(限界穴広げ率)についての実験データを取得した.また,穴縁に人口微小亀裂を設けた穴広げ試験も実施し,亀裂の存在が成形限界を大幅に低下させることを明らかにした.