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認知物語論および可能世界論の統合の場としての物語更新理論の可能性の探求

本研究課題は、メディアやジャンルの枠を越え、同一とみなされる物語が形を変えながら再生産されるという現代表象文化において顕著な事象のありようを解明することを目的つする。この研究課題を検討するため、研究代表者、研究分担者2名、および研究協力者1名は、共同で物語更新理論を開発した。これを土台に、認知物語論および可能世界論という物語研究の分野で注目されている最新のアプローチを取り入れることで、物語が更新するプロセスとそのメカニズムを解明する理論としての発展可能性を探るための研究を重ねている。平成30年度は、当該理論のさらなる整備をめざし、ひとつの物語が固有にもち、受容者が想定するひとつの可能世界としての「ストーリーワールド」が、認知物語論と可能世界論の接点をかたどる概念として、どのように物語受容および創造の問題とかかわるのかについて、物語論の最新の研究動向を探りながら検討した。その成果をふまえ、研究代表者片渕は、静岡文化芸術大学において招待講演「物語更新とは何か?」を行い、また物語更新理論の概論にあたる単著Narrative Renewal Theory: A Brief Introductionを出版した。これは、物語の定義、物語論の発展の歴史の振り返りからはじまり、更新の概念の説明や、それにもとずく理論体系と実践可能性の提示した理論書である。研究分担者小畑は、日本英文学会中四国支部第71回大会シンポジアム『人間性の更新』において、「融合と転生--SF的異類婚姻譚と視覚映像文化の現在」というタイトルで、SFにおける「異類婚姻譚」要素の変遷(継承・更新)を日本のアニメ、アメリカの映画およびカートゥーンの事例を中心に考察した。他の研究分担者および研究協力者も、本年度も具体的成果は得られなかったが、次年度に向けた研究成果のまとめを遂行中であることを付言しておきたい。物語更新理論の整備と、その実践としての個別事例研究については、研究代表者、研究分担者、および研究協力者の間で、適宜協議しつつバランスをとりながら、考察を進めている。また。物語更新理論を下支えする可能世界論と認知物語論の最新動向についての情報収集についても主要文献の収集とそれらの研究組織内での情報交換と共有を行いながら、それらを実践研究に向けた考察に移行するための準備的研究を各自進めている。業務の関係で海外出張については行えていないが、インターネット等をつうじて、海外研究者とのコミュニケーションも視野に入れて、最新の研究動向の把握に努めている。そうした点をふまえ、研究課題の進捗状況はおおむね順調であると判断できる。先行課題においてこれまで行ってきた研究、および本課題でのこれまで2年間で積み重ねてきた研究成果を総括し、あわせて関連する認知科学や現象学等の研究分野の知見も取り入れた新たな物語研究のための理論的提案を行うことをめざしている。ことで、物語論の発展に貢献する。そのための具体的方策として、研究代表者、研究分担者および研究協力者は、共著による理論・実践書『物語更新』(仮題)の原稿執筆と出版に向けた準備作業を行う。またこれと並行して、共著または単著による国際物語研究学会(The International Society for the Study of Narrative)への英語による研究発表の応募、および当該学会誌への投稿を視野に入れた英語による論文の執筆を行うことを構想している。本年度は、物語更新理論の基本モデルを使いながら、さまざまなジャンルやメディアによって表現された物語テクストを検証した。研究代表者片渕は、英米文学のキャノン作品から派生したいくつかの映像作品を中心に、物語更新のありようにかんして考察を加えた。また、これと並行して、認知物語論や可能世界論、またアダプテーション理論など、物語更新に関連に関連する研究分野の最新理論書をとりあげ、それぞれの理論的動向を整理し、それをつうじて物語更新理論の発展的修正の可能性を探った。こうした当該年度の共同研究活動の総括として、英語共著論文を脱稿し、専門学会誌への投稿を行った。なお、研究分担者の一人であったイアン・ガーリントンが研究機関を離職したため、研究グループから離れた。これにより、当該研究グループは代表者片渕のほか、研究分担者の鴨川、小畑をあわせた3名に研究協力者の武田を加えた計4名で活動することとなったことを付記しておく。本年度の研究実績は、研究代表者片渕が、単著『物語更新理論実践編」を上梓した。研究論文の発表はなかったが、現在片渕、鴨川、武田による共著英語論文"Toward a Theory of Narrative Renewal"をStoryworlds誌に投稿した(審査中)。口頭発表としては、片渕と鴨川がテクスト研究学会第17回大会において、シンポジウム「アダプテーションの境界」において、片渕が司会兼講師、鴨川が講師として研究発表した。このほか片渕は、日本英文学会関西支部第12回大会において、シンポジウム「アダプテーションの内と外」において講師として研究発表したほか、静岡文化芸術大学において物語更新理論に関する特別レクチャー(招待講演)を行った。また小畑は、尾道市立大学公開講座にて、SF敵想像力に関する発表を行ったことを付記しておきたい。本年度は、主に物語更新理論の発展的修正を含む、理論体系の精緻化と、具体的事例研究へのその応用をめざすことにあった。研究グループの人員減少があったものの、英語共著論文の投稿、またその他研究発表や講演等をつうじて研究成果の発信も達成されており、当該年度における研究の進捗状況はおおむね良好であるといえる。

この研究課題を検討するため、研究代表者、研究分担者2名、および研究協力者1名は、共同で物語更新理論を開発した。これを土台に、認知物語論および可能世界論という物語研究の分野で注目されている最新のアプローチを取り入れることで、物語が更新するプロセスとそのメカニズムを解明する理論としての発展可能性を探るための研究を重ねている。平成30年度は、当該理論のさらなる整備をめざし、ひとつの物語が固有にもち、受容者が想定するひとつの可能世界としての「ストーリーワールド」が、認知物語論と可能世界論の接点をかたどる概念として、どのように物語受容および創造の問題とかかわるのかについて、物語論の最新の研究動向を探りながら検討した。その成果をふまえ、研究代表者片渕は、静岡文化芸術大学において招待講演「物語更新とは何か?」を行い、また物語更新理論の概論にあたる単著Narrative Renewal Theory: A Brief Introductionを出版した。これは、物語の定義、物語論の発展の歴史の振り返りからはじまり、更新の概念の説明や、それにもとずく理論体系と実践可能性の提示した理論書である。研究分担者小畑は、日本英文学会中四国支部第71回大会シンポジアム『人間性の更新』において、「融合と転生--SF的異類婚姻譚と視覚映像文化の現在」というタイトルで、SFにおける「異類婚姻譚」要素の変遷(継承・更新)を日本のアニメ、アメリカの映画およびカートゥーンの事例を中心に考察した。他の研究分担者および研究協力者も、本年度も具体的成果は得られなかったが、次年度に向けた研究成果のまとめを遂行中であることを付言しておきたい。物語更新理論の整備と、その実践としての個別事例研究については、研究代表者、研究分担者、および研究協力者の間で、適宜協議しつつバランスをとりながら、考察を進めている。また。物語更新理論を下支えする可能世界論と認知物語論の最新動向についての情報収集についても主要文献の収集とそれらの研究組織内での情報交換と共有を行いながら、それらを実践研究に向けた考察に移行するための準備的研究を各自進めている。業務の関係で海外出張については行えていないが、インターネット等をつうじて、海外研究者とのコミュニケーションも視野に入れて、最新の研究動向の把握に努めている。そうした点をふまえ、研究課題の進捗状況はおおむね順調であると判断できる。研究2年目は、物語更新理論を支える中心概念である「ストーリーワールド」について、可能世界論、また物語の受容にかかわる認知物語論の研究動向に注目するつもりである。とりわけ両理論の相互影響を分析しながら、物語更新理論の改良に向けてその応用可能性を探っていきたい。その過程で、前掲投稿論文の採否に応じてその後の研究の推進の方向性は変わる可能性があるが、いずれにせよ、さらなる文献収集と情報交換をめざし、そのための海外および国内出張も計画する。
アプリを用いたライフステージに応じた健康サポートシステムの構築

2018年度はアプリを熱心に利用する中年男性をターゲットに無作為化比較試験を計画していた。そこで、事業所勤務の中年男性ををターゲットに、このアプリを用いて健康づくりのサポートを行う介入研究を実施し、その有用性を検討する予定であった。しかし、事業所の都合により、介入研究が実施できなかった。そこで、アプリ利用者の中からアプリ使用頻度の高い中年男性を対象者として抽出し、介入試験を行うことを試みた。しかし、アプリの利用者は、アプリ利用には興味を示すものの、積極的な介入試験参加者は、必要の人数が集まらなかった。アプリ利用者はアプリの機能として、目新しさを求めるものの、強制された継続利用は難しいこと、情報提供は好まれるものの、積極的介入には協力的ではないことを報告した論文もいくつか見られ、アプリを利用した積極的、継続的な健康づくりは困難であることが判明した。一方「ナッジ」としてのアプリ利用の効果を報告した論文もあることが明らかになった。そこでアプリ内の情報提供を見直し、ライフステージに応じたコラムを高頻度に発信し、レシピ提供などの新しい情報提供ツールを充実させ、その取り組みの有効性の検討を行った。その結果、月席データの解析や、アンケート結果より、昨年度に比較して、アプリの利用日数が有意に増加し、特に中年男性のアプリ利用日数が上昇したことが確認された。アプリ利用者には、積極的利用を促すよりも、健康づくりの情報提供などのサービスの充実を図ることが有効であることが考えられた。しかし、新機能を利用しなかった人も多かった。今後の展望としては、他のオープンデータや企業と連携した新たなアプローチを考える必要があることが示唆された。これらの成果の一部は2018年度のアジア栄養士会議で発表した。また、2019年度の栄養改善学会でも報告予定である。対象者を絞った無作為化比較研究が、対象集団の都合で予定通り行えなかった。本年度はアプリの機能を充実させ、特定保険検診者など、当初予定していなかった対象者で実施できるか検討し、遅れている職域の介入研究を再度試みる予定である。2019年度の実施予定の若年女性に対する介入研究を、予定通り本年度実施する。また昨年度実施予定の職域の介入研究も、合わせて本年度実施を試みる。また、初年度から行っているNILS-LSAの料理データベースのデータ整理を引き続き行い、データベースの更新の検討を行い、健康サポートシステムへの対応を試みる。研究の最終年度には、介入研究の結果を反映させたライフステージに応じた健康課題に対応した健康サポートシステムの構築を目指す。本研究は申請者らが開発したiPhone及びスマートフォン用健康管理アプリから、ITCを用いたライフステージ・健康課題に応じた個人対応の健康サポートシステムを構築し、運用することである。2017年度は若年女性をターゲットとしたアプリ利用継続を促す新機能(野菜育成コンテンツによるインセンティブ付与)の追加と、ITCを用いた定期的な情報発信(3か月間毎日のミニコラムの発信)を行い、利用状況の把握と有用性の検討を行った。アプリ開発時から2017年11月末までの蓄積データ(n=7366)を解析すると、アプリ登録者の16.4%が男性、83.6%が女性であり、年代別では男性では20歳代(22.3%)、40歳代(21.2%)、50歳代(21.4%)が同程度に分布しており、女性では20歳代の登録者が最も多かった(46.9%)。次いで30歳代であった。今年度の新規登録者数は月平均26.7人であり、ICTを使った健康管理、食事記録の需要がうかがわれた。アプリ利用日数が3日未満の登録者が76%である一方、2015年までに登録した者のうち本年度も継続して利用した者の年間利用日数の平均は25.1日であった。60歳代以上の男性利用者では全ての年代よりも有意に利用日数が多く、BMI別にアプリ利用日数を昨年度と今年度で比較すると、痩せと肥満者で利用日数が有意に多かった。また、過去3年間と今年度を比較すると、1日の利用回数は男性と肥満者で今年度の利用が有意に多かった。Webアンケート(n=67)より、新たに導入した野菜育成コンテンツやミニコラムが健康作りに参考になり、健康を意識づけ、食事記録を続ける意志を向上させる効果があることがわかった。一方、これらの新機能を利用しなかった登録者も一定数いることから、疾病等を有しない一般のアプリユーザーの健康作りのサポートには、さらなる仕組み作りが必要であることが示唆された。2017年度実施予定であったアプリの料理データベースの見直しについては、国立表寿医療研究センター・老化に関する長期縦断疫学研究(NILS-LSA)の2010年から2012年に実施された約2000人分の第7次食事データ(3日間食事記録)に料理コードを付与する作業を行っている最中である。食事データは個人の食生活により多様であること、延べ6000人の食事データは多岐わたることから、料理の統合が困難であるため本年度内で料理コードを付与することは不可能であった。そこで、研究期間終了1年前までに料理コードを完成させ、研究期間内に料理データベースの見直しを完了するように研究計画を見直し、研究を継続していくこととした。妥当性の検討については、1日の食事をアプリで登録し、写真を登録することは一般の利用者には困難であり、対象者の参加が限られた。

そこで普段料理写真を登録し、自分の栄養管理の一環として利用している利用者の同意を得て、これらのデータも妥当性検討に用いることとした。現在登録者の写真データより、食事データを作成し、解析を行っている最中である。一方、iPhoneからスマートフォンへのアプリの拡充は完成しており、同等の支援がiPhoneでもスマートフォンでも利用できるようにした。また。本年度は若年女性をターゲットにアプリ継続利用のための取り組みとアプリ改良を行い、有用性向上のための取り組みの状況をまとめた。これらの結果は2018年度の栄養改善学会等で発表する予定である。本年度の取り組みから、野菜育成コンテンツのような楽しみながらアプリの継続利用促進ができるしかけが必要なこと、様々なITCツールによる健康に関する定期的な情報発信が求められていることが明らかになった、これらのことを踏まえてシステムの拡充が必要であることが明らかになった。2018年度はアプリを熱心に利用する中年男性をターゲットに無作為化比較試験を計画していた。そこで、事業所勤務の中年男性ををターゲットに、このアプリを用いて健康づくりのサポートを行う介入研究を実施し、その有用性を検討する予定であった。しかし、事業所の都合により、介入研究が実施できなかった。そこで、アプリ利用者の中からアプリ使用頻度の高い中年男性を対象者として抽出し、介入試験を行うことを試みた。しかし、アプリの利用者は、アプリ利用には興味を示すものの、積極的な介入試験参加者は、必要の人数が集まらなかった。アプリ利用者はアプリの機能として、目新しさを求めるものの、強制された継続利用は難しいこと、情報提供は好まれるものの、積極的介入には協力的ではないことを報告した論文もいくつか見られ、アプリを利用した積極的、継続的な健康づくりは困難であることが判明した。一方「ナッジ」としてのアプリ利用の効果を報告した論文もあることが明らかになった。そこでアプリ内の情報提供を見直し、ライフステージに応じたコラムを高頻度に発信し、レシピ提供などの新しい情報提供ツールを充実させ、その取り組みの有効性の検討を行った。その結果、月席データの解析や、アンケート結果より、昨年度に比較して、アプリの利用日数が有意に増加し、特に中年男性のアプリ利用日数が上昇したことが確認された。アプリ利用者には、積極的利用を促すよりも、健康づくりの情報提供などのサービスの充実を図ることが有効であることが考えられた。しかし、新機能を利用しなかった人も多かった。今後の展望としては、他のオープンデータや企業と連携した新たなアプローチを考える必要があることが示唆された。これらの成果の一部は2018年度のアジア栄養士会議で発表した。また、2019年度の栄養改善学会でも報告予定である。対象者を絞った無作為化比較研究が、対象集団の都合で予定通り行えなかった。本年度はアプリの機能を充実させ、特定保険検診者など、当初予定していなかった対象者で実施できるか検討し、遅れている職域の介入研究を再度試みる予定である。2018年度はアプリの食事診断ツールとしての妥当性の検討研究と、NILS-LSA第7次食事データに料理データを付与する作業を継続させながら、同時に以下の研究を行う予定である。中高年男性を中心にアプリ利用者から希望者を募集し、メタボリック・シンドローム予防を目的とした介入研究を行う。
リン脂質二重膜における静電相互作用が支配する相分離ダイナミクス

本研究の目的はソフトマターと呼ばれる物質群に含まれる、両親媒性分子が自発的に形成する秩序構造を明らかにすることにある。特に、静電相互作用など複雑な相互作用により形成される構造の安定性やダイナミクスを実験・理論の両面から取り組むことで、ソフトマターにおける秩序形成を一般的に議論することを目標とする。両親媒性分子の一つであるリン脂質は、水中で自発的に二重膜構造を形成する。この二重膜構造は細胞膜や生体膜の基本構造である。飽和脂質・不飽和脂質・コレステロールの三成分から成るモデル細胞系において、ある温度以下で飽和脂質とコレステロールの多い領域と不飽和脂質の多い領域に相分離することが知られている。その際形成される飽和脂質とコレステロールの多い領域(ドメイン)は、細胞におけるシグナル伝達や膜輸送の足場となっている可能性が示唆されている。生体膜には多くの荷電脂質が含まれているが、静電相互作用が相分離に及ぼす影響に関しての研究は立ち遅れているのが現状である。現在までに荷電脂質を含むリン脂質二重膜では相分離が抑制されることを実験的・理論的に示してきた。しかし、実験において荷電脂質が有する電荷を遮蔽しようと塩を加えた結果、相分離は進行したが相分離ドメインが塩の添加により変形してしまいドメインの形状・ダイナミクス等の情報が得られなかった。そこで、変形を伴わずさらに室温付近でも相分離が観察できるような工夫を施し実験を行った。一つには膜に張力をかけることで相分離温度を引き上げ室温でも相分離が観察できるようにした。二つ目は浸透圧がかからないように膜の両側に同じ濃度の塩溶液を加えた。どちらの場合も変形せずに相分離を観察することに成功した。また荷電脂質はドメインを作りやすいこと、その融合のダイナミクスが中性のドメインと比較して遅くなることなどを見出した。これらの結果は静電相互作用の調節によりミクロ相分離構造左形成することができる可能性を示唆している。両親媒性分子の一つであるリン脂質は、水中で二重膜構造を自発的に形成する。生体膜には多くの電荷脂質が含まれているが、静電相互作用が相分離に及ぼす影響に関しての研究は立ち遅れているのが現状である。そこで、中性脂質・電荷脂質の2成分からなる荷電脂質二重膜における相分離のモデルを提案した。具体的には(1)二重膜の両面での相分離、(2)二重膜の両面が静電相互作用を介して結合、(3)二重膜が異なる塩濃度の溶液に挟まれていることといった現実に即した問題設定を行い、相挙動を理論的に明らかにした。飽和脂質・不飽和脂質・コレステロールから成る脂質二重膜の相分離は数多く研究されてきたが、糖脂質などのかさ高い親水部を有する分子の影響は明らかになっていない。そこで、コレステロールに親水性の高分子(ポリエチレングリコール)が結合したPEG-Cholが相分離に及ぼす影響を実験的に調べた。その結果をドメイン界面に働く線張力とPEG間の斥力との競合に注目し理論的に説明した。

また荷電脂質はドメインを作りやすいこと、その融合のダイナミクスが中性のドメインと比較して遅くなることなどを見出した。これらの結果は静電相互作用の調節によりミクロ相分離構造左形成することができる可能性を示唆している。本年度は静電相互作用を考慮したリン脂質二重膜の相分離に関するモデルを提案し、それを第一著者として論文にまとめ発表した。さらに、PEG-Cholが誘起する相分離に関する論文においては、理論部分を担当し第二著者として論文を発表した。このように論文を2報発表しており、順調に研究成果をまとめ発表してきている。また、新たな実験のセットアップの構築を行い、来年度から行える状況にある。電荷脂質を含むリン脂質二重膜は塩の吸着などにより相分離と同時に膜が変形することを見出してきた。そこで、膜の変形を理解する上で、リン脂質二重膜ベシクルに力学的なストレスを加え、変形の過程や、異方的な形状のベシクルにおける相分離を観察する予定である。まずは中性リン脂質での変形過程等をおさえ、その後、電荷脂質での振る舞いを明らかにしていく。実験がまとまった後は、理論(または数値シミュレーション)により実験結果を説明していくことを目標とする。
水田農業が持つ生物文化多様性保全機能の解明ー田んぼの魚とりアンケート全国調査から

本研究の対象となる水田水域では、水田農業が魚類多様性に寄与するとの知見はあるが、魚類多様性が文化多様性に寄与するという知見はない。これを明らかにできれば、水田農業が生物文化多様性の保全機能を有する根拠となる。本研究では、「田んぼの魚とりアンケート」のデータ(魚種毎の漁法、料理法、魚名およびそれらの数)の解析と、全国規模のヒアリングにより、水田農業が生物文化多様性の保全機能を有するか明らかにする。保全機能が明らかになれば、水田農業がもつ多面的機能の一つとして国内外に示せ、水田農業への理解促進につながると期待される。
郷土の大地の学びを児童・生徒に届ける「ジオラボ・宅配便」計画

児童・生徒の郷土愛の醸成は教育現場における大きな課題である。本研究では、地層のはぎ取り標本、モデル教材、データ教材等を組み合わせた、児童・生徒の郷土愛の醸成を目指した地学教育プログラムを開発した。開発をした教材を用いて教育現場での教育実践を行ったところ、開発をした教育プログラムは、児童の郷土の地史に対する理解と、郷土の大地に対する興味・関心を深めることに有効に活用できることが分かった。火山や地層分野の先行研究で公表された地学分野のモデル教材の有効性を検討するとともに、キット化を行い、現場の教員が利用できるジオ・ラボ宅配便システムの運用を開始した。実際にこのシステムを利用した小学校における教育現場での実践も行われ、その有効性が確認されるとともに、本システムの課題も見出すことができた。室内で屈曲部の内側と外側で流速が異なることを再現できるモデル実験教材や、土石流のモデル実験など、新しい地学分野のモデル実験教材を開発するとともに、地域の大地のつくりを理解する動画教材の開発に着手した。小学校5年の流れる水のはたらきの単元において、これらの新しく開発した教材を有効的に、実感を伴った理解を促すことができるカリキュラムの開発と検討を行い、小学校における教育実践を行った。これまでに収集できなかった断層や褶曲、花崗岩の玉ねぎ状風化の地層のはぎとり標本を採取し、現職教員が多くの地層のはぎとり標本を利用できるようになった。前研究プロジェクトである「地層宅配便」は多くの教育現場における利用者のニーズに対応することができている。2013年12月に、福島県伊達市において、本研究に関するワークショップ「あぶくまの大地の魅力を子どもに伝える理科の授業づくりを考えるミニワークショップ」を開催し、現職教員に本研究で扱う教材の紹介を行うとともに、現場の教員と地学教育についての議論を深めることができた。地域の地学的特徴をとらえるための動画教材作成のために、動画撮影機能を備えたマルチコプター「ドローン」を導入し、神奈川県三浦市、東京都稲城市、福島県福島市、福島県伊達市、京都市等の露頭や河川における動画コンテンツを開発した。特に河川の動画の開発では、河川に浮くを投入し、上空から動画を撮影することにより、河川の流れを可視化することができるようになった。河川分野の教材開発でマルチコプターを有効に活用できることを明らかにするとともに、マルチコプター使用上の問題点や課題についても情報を得ることができた。モデル教材の開発では、土砂災害と河川の流れの両方を体験的に理解できる教材を開発した。この教材は、模型で示される地形的な特徴から土砂災害の発生が起こりやすい場所を学習者自身が予想し、実際に土石流を発生させ、その予想を検証できるものであり、学習者自身が粘土で砂防ダムを作成する等の体験を通して、砂防ダムの利点や付随する問題点を考えさせるものである。さらに、特別支援教育分野で地学分野の教材が少ないことに着目し、各種のユニバーサルデザインの視点に基づく教材開発を進め、視覚障がい者が触覚をたよりに級化構造の生成過程を確認できる堆積実験教材を開発した。これまでに作成してきた地層のはぎ取り標本や上記の動画やモデル実験を組み合わせた地域の自然への理解と興味を醸成できる学習プログラムを開発し、主に小学校で小学校の現場の先生方と授業実践を行い多くの知見を得ることができた。京都府の木津川において現職教員・教員志望者を対象とした地層のはぎ取り標本の作成実習と地震・火山分野のモデル実験に関するシンポジウムを行った。参加者は地層のはぎ取り標本の作成方法を習得するとともに、地学分野のモデル実験の課題について理解を深めることができた。三重県櫛田川(松阪市)の上流・中流・下流部の3地点において、ドローンを用いて河川の動画教材を作成した。動画は3地点における河川表層部の流速を可視化して流速を動画上で計測できるものである。作成した動画を用いて小学校において授業実践を行った。実践を行ったところ、児童は河川の上流・中流・下流部の流速の違いや、局所的な流速の違いについて理解を深めることができた。京都府の旧小椋池湖底の露頭より地層のはぎ取り標本を作成し、教室において地層のはぎ取り標本から直接サンプルを採取できる教材を作成した。中学校においてはぎ取り標本からサンプルを採取して珪藻化石を同定して旧小椋池の古環境を推定する実践を行った。実践を行ったところ、珪藻化石の同定にやや苦労する様子が見られたものの、生徒ははぎ取り標本を用いた実習を通して旧小椋池の環境変遷について理解を深めることができた。地層のはぎ取り教材や火山分野のモデル実験セットについては引き続き貸し出しを行っており、一定の貸し出し実績を維持している。小学校から大学(地学実験)に至る各教育現場において有効に活用されている。平成27年度は、校務分掌および、学会全国大会事務局の仕事等の業務で多忙を極め、教材開発のための時間を十分に確保することができなかったため。児童・生徒に露頭を観察させることが困難なこと、モデル実験を行おうとしても技術・設備面での制約から実施できない等の理由から、地層の分野の学習指導を苦手と感じる教員は多い。本研究では、地層の標本、モデル教材やデータ教材等を、利用者が地域の実態に合わせて自由に組み合わせて教育現場で利用できる教材を作成し、全国の教員が利用できるシステム「ジオラボ・宅配便」を構築し、この問題を克服することを目的とした。研究期間を通して、地層のはぎ取り標本のコレクションを増やすことができ、地層のはぎ取り教材の貸し出しを通して、全国の多くの小中学校で利用された。

モデル実験に関しては、先行研究で開発された火山噴火や堆積に関するモデル実験の改良について検討を行うとともに、河川分野や鉱物・鉱床分野に関する新たな教材開発を行った。開発した教材は、小学校における出前授業や教員研修などで利用された。データ教材の開発としては、主にドローンを用いた河川や露頭の動画教材の作成し、小学校や教員研修での利用を行い、その利点や問題点を抽出することができた。以上開発をした教材を組み合わせた、児童・生徒の郷土の自然に関する興味・関心を醸成する学習プログラムの検討を行い、福島県や京都府を対象とした教材の開発を行うことができた。当初計画をしていた「ジオラボ・宅配便」の構築については、モデル実験教材の貸し出しを試験的に行い、多くの利点や安全性や実験遂行上の様々な課題を抽出することができた。児童・生徒の郷土愛の醸成は教育現場における大きな課題である。本研究では、地層のはぎ取り標本、モデル教材、データ教材等を組み合わせた、児童・生徒の郷土愛の醸成を目指した地学教育プログラムを開発した。開発をした教材を用いて教育現場での教育実践を行ったところ、開発をした教育プログラムは、児童の郷土の地史に対する理解と、郷土の大地に対する興味・関心を深めることに有効に活用できることが分かった。開発をした教材をホームページを通して広く利用を促していくことができていない状態であり、早急にその整備を行う必要がある。また、貝化石など化石を含む地層のはぎ取り教材の作成が進んでおらず、この点も今後の課題である。化石を含む地層のはぎ取り標本の利用を求める声が多いため、化石を含む地層のはぎ取り標本の作成を進める。ホームページを充実させ、各種の貸し出し教材の利用を促進する。理科教育開発した教材や、モデルとなる授業実践を様々な角度から検証するとともに、各地の教員が自由に利用できるよう、ホームページの整備を行う。更に、現職教員の研修を通して開発した教材の普及に努める。地層のはぎとり標本の作成については、断層や褶曲、花崗岩の玉ねぎ状風化の標本を作成することができ、標本のストックの充実を図ることができた。地層のはぎとり標本は、現在も多くの教育現場における要望があり、概ね利用者の要望に対応することができている。新たに作成したものを含む地層のはぎとり標本を用いた授業での活用事例を示す学習指導案を作成し、必要とする教育現場に情報を提供することができた。地学分野のモデル実験について、堆積実験や流れる水のはたらきの単元に関する内容を中心として過去の文献の調査を開始した。また、河川における屈曲部の内側と外側で流速が異なることを再現できるモデル実験や、土石流のモデル実験など、先行研究にはないモデル教材を新たに開発するとともに、地域の大地のつくりを理解するための流れる水のはたらきを理解するための動画教材の開発に着手した。地学教材に関するシンポジウムを開催し、教員自ら地学分野の教材を行うことのできる技術の伝授と地学教育の教材開発に関する検討会を行うことができた。
神経回路の組織化と維持・管理を担う分子細胞基盤

ショウジョウバエ感覚ニューロンを解析モデルとして、神経回路の形成と維持の分子細胞基盤の包括的理解を目指している。これまでに感覚ニューロンの受容領域の獲得機構について研究を行い、隣り合う領域間の境界を規定する仕組みは、大きく分けて、ニューロン同士の反発による自己組織化機構と、ニューロンと周辺組織との相互作用という2つの異なる細胞メカニズムに依存することを示している。今年度は、受容領域の背側境界を規定する仕組みとして、感覚ニューロンに発現する新規GPCR(ここでは仮にGPCR1と記載)受容体様分子の着目して研究を進めてきた。GPCR1は感覚ニューロンの樹状突起上に強く発現し、GPCR1を欠損したニューロンでは、背側境界がコントロールに比べて減縮する。さらに、様々な変異を挿入したGPCR1の発現・機能解析から、細胞外ドメインと細胞内ドメインの双方がGPCR1の機能に重要であることが示唆された。したがって、GPCR1は外部から何らかのシグナル因子を受容することにより、受容領域を規定の位置まで伸長させる役割を担うことが予想された。現在、リガンド候補因子、および、その責任組織について検索している。これに並行して、いったん形成した受容領域を維持するエピジェネティック制御メカニズムについて研究を行なっている。ショウジョウバエ感覚ニューロンは、固有の受容領域を形成すると、その後のステージにおいて受容領域を維持するためのメカニズムを発動することを示している。このとき、エピジェネティック制御因子であるポリコーム(Pc)複合体の働きが必須であることを見出している。一方、ショウジョウバエにおいても、個体老化に伴い、徐々に神経変性を起こし、受容領域の減縮が観察される。この老化ステージに同調して、特定のエピジェネティック因子の発現が増強されることを見出した。現在、ゲノム編集法により、この因子のノックアウト個体を作成中である。受容領域の形成と維持に関わる新たな分子細胞メカニズムを見出し、その作動機序の解析が順調に進んでいる。GPCRについてはリガンド候補因子の絞り込みが重要であると考える。またエピジェネティクス制御については、ノックアウト個体の作成と解析を優先させる。本研究では、ショウジョウバエ脳神経回路を解析モデルとして、脳神経回路の空間配置の決定と維持に関わる分子細胞基盤を明らかにすることを目的としている。今年度は、樹状突起間の反発作用を介する受容領域自己組織化に関わるDsCAMの細胞内シグナル伝達経路について研究を行った。まず構造解析から、DsCAM下流で働く3候補因子を同定し、遺伝学的機能相関解析を行った。その結果、3因子のうちの2因子は、DsCAMシグナルの負の制御因子として働く可能性が明らかとなった。さらに、Yeast Two-hybrit法による相互作用解析から、2因子が異なる細胞内ドメインに結合することを示した。これらの2因子は細胞骨格制御に関わる可能性が示唆されており、今後は細胞骨格ダイナミクスとの機能相関についても研究を進める予定である。また、出来上がった神経回路の維持機構についても解析を進めている。具体的には、Wtsキナーゼなどにより構成されるHippoリン酸化シグナル経路と樹状突起維持機構について研究を行った。まず、Wtsキナーゼの新規基質候補として5因子を同定した。さらに、変異体を用いた解析から、そのうち2因子について、Wtsキナーゼの表現系に近い(しかし定量的には弱い表現系)が得られている。従って、この2因子がHippoリン酸化シグナル経路の下流に位置して、神経回路維持に機能する可能性が示唆された。今後は、この2因子の機能相関等について解析を行う予定である。樹状突起間の反発作用を介する受容領域自己組織化に関わる因子群とシグナル伝達機構の研究については、候補因子群の同定に成功しており、それぞれの因子の機能解析も順調に進んでいる。また、Hippoリン酸化シグナル経路と樹状突起維持機構についても、新たな候補因子を同定しており、さらには因子間の相互作用も見えてきており、こちらも順調に推移していると考えている。

この老化ステージに同調して、特定のエピジェネティック因子の発現が増強されることを見出した。現在、ゲノム編集法により、この因子のノックアウト個体を作成中である。受容領域の形成と維持に関わる新たな分子細胞メカニズムを見出し、その作動機序の解析が順調に進んでいる。神経回路の空間配置を規定する仕組みに関する研究では、受容領域の境界を規定するGPCR様タンパク質について研究を包める。具体的には、GPCR様タンパク質の局在等を明らかにするために、抗体作製と、レポーター系統(GFP融合タンパク質を発現する個体)作製を並行して進める。また、CoIPなど生化学的な手法を用いて、下流因子群の同定も行う。老化と神経変性に関する研究では、ヒストンメチル化状態を可視化できるレポーターをGAL4-UASシステムにより発現するトランスジェニック個体を作成し、老化に伴うニューロンのヒストンメチル化状態のダイナミクスを観察する。並行して、RNAiスクリーニングを継続することにより、老化に伴うヒストンメチル化の変動制御に関わる因子群を網羅的に同定する。GPCRについてはリガンド候補因子の絞り込みが重要であると考える。またエピジェネティクス制御については、ノックアウト個体の作成と解析を優先させる。
デジタル画像のスペクトル変換解析を応用した簡易可視分光法による化学実験教材の開発

1.デジタル画像のスペクトル変換解析による簡易分光分析法の開発デジタル画像から取得したRGB値を用いて可視スペクトルをシミュレーションする方法について,コンピューターグラフィックスの研究分野で提案されている三つの方法について,その簡易可視分光法としての実用性を比較検討した。種々の色素溶液のデジタル画像からシミュレーションした可視スペクトルと分光光度計を用いて測定した可視スペクトルの比較から,数種の基準スペクトルをRGB値の大小関係を考慮して重ね合わせる方法が,最も広い色の範囲で分光光度計により測定した可視スペクトルとよい対応を示すことを明らかにした。この方法を用いてデジタル画像のRGB値から可視スペクトルをシミュレーションするソフトウエアーを開発した。2.デジタル簡易可視分光法を用いた化学実験教材の開発酸塩基指示薬の解離定数の決定,過酸化水素の分解反応の追跡,およびPVCシート着色法によるベンゼンスルホン酸の定量分析実験に,本研究で開発したデジタル簡易可視分光法を適用し,教材開発研究と教育実践的研究を通じてその教材的有用性を明らかにした。また,BZ反応のデジタルビデオ画像のスペクトル変換解析により,本法を簡易時間分解可視分光法として利用することができることを示した。同時に,デジタルカメラを用いて撮影した顕微鏡写真を用いた顕微可視分光法の開発に取り組み,植物細胞中の葉緑素の可視スペクトルのシュミュレーションを行った。さらに,葉緑素の抽出液にブラックライトを照射し赤色蛍光のデジタル写真から蛍光スペクトルをシュミュレーションする方法を検討した。2.デジタル簡易可視分光法を用いた化学実験教材の開発(1)酸塩基指示薬のpH値による呈色の変化をデジタルカメラおよびスキャナーを用いて記録し,デジタル画像のスペクトル変換解析を用いて各pH値における可視スペクトルをシミュレーションした。吸収極大波長における吸光度の変化から酸塩基指示薬の酸解離定数を求めた。この結果,分光光度計を用いて得た値および文献値とよい対応を示し,デジタル簡易可視分光法を分光光度計の代わりに用いることができることを明らかにした。(2)BZ反応における反応液の呈色変化をデジタルビデオカメラにより撮影し,各コマのデジタル画像から可視スペクトルをシミュレーションした。吸収極大波長における吸光度の変化から反応の非線形の特徴を追跡する実験教材を開発し,デジタル画像を用いた簡易時間分解可視分光法としての教材的利用の可能性を示した。1.デジタル簡易可視分光光度法を用いた化学実験教材の開発デジタル画像のスペクトル変換解析の理論と方法に関する基礎的研究とデジタル可視分光法の実験教材への応用についての検討結果をもとにして,さらに多様な実験教材にデジタル簡易可視分光法を適用する可能性について継続的に検討した。特に,デジタルビデオカメラにより撮影したデジタル画像のスペクトル変換解析による時間分解可視分光法について,BZ反応を測定対象として検討した。また,デジタルカメラを用いて撮影した顕微鏡写真を用いた顕微可視分光法の開発に取り組み,植物細胞中の葉緑素の可視スペクトルのシュミュレーションを行った。さらに,葉緑素の抽出液にブラックライトを照射し赤色蛍光のデジタル写真から蛍光スペクトルをシュミュレーションする方法を確立した。2.高等学校における実践的研究ベンゼンのスルホン化反応について,生成物であるベンゼンスルホン酸をPVCシートに吸着させ,着色したPVCシートのスキャナー画像のスペクトル変換によりベンゼンスルホン酸の簡易定量を行う実験方法を開発した。この手法を用いてベンゼンのスルホン化反応のマイクロスケール化に取り組み,生徒実験の方法の詳細を確立した。

高等学校においてベンゼンのマイクロスケールスルホン化およびデジタル画像のスペクトル変換解析を応用したベンゼンスルホン酸の簡易定量法を用いて試行授業を行い,高校化学における実験教材としての有用性を検証した。3.デジタルコンテンツの開発と公開高校化学教育支援を目的として,本研究の成果をデジタルコンテンツとしてまとめた。本研究で開発したデジタルコンテンツは,随時ホームページにおいて公開予定である。
近世から近代における温室の利用の変遷-窖(むろ)から西洋ガラス温室まで-

本研究は、近世後期から近代初期までの約100年間を対象として、日本における温室の歴史的意義を解明することを目標として据え、前段階として温室にかかわる史料を、近世的な「窖」と、近代的な「ガラス温室」の二つに分けて収集した。「窖」に関しては、本草学者また植木屋がその網羅的著作、植物図鑑・名鑑から、窖をどのように記録したかを調査した。小野蘭山『重訂本草綱目啓蒙』ほか五種の著作のなかでは、全体で数えても57例、重複分を除くと44種の植物に関して窖の記載があり、記述の傾向には異国産植物に対して詳しい記載があった。また、窖の一部を形成するガラス障子の史料、崖地や地下を掘って作った窖の史料をも提示し、これらにより、19世紀前半は土や岩を掘る古い形の窖から、新しい形式の窖を工夫して製作しようとする段階であることを明らかにした。以上は、2007年12月9日開催)で口頭発表を行い、論文「本草学者による和風温室『窖』の記録」(『洋学』16号、2008年)としても発表した。一方、19世紀後半ガラス温室の史料は、内国博や、酒井忠興や大隈重信ら華族らによって広められ一般に公開されたことが判明した。近代における園芸は、果樹・疏菜に重点を置き、花卉栽培は趣味人の道楽という側面が強くなっていった。ただし、華族の園芸趣味は、「奇品」の収集公開という点では、近世後期における旗本を中心とする園芸愛好家の事例と非常に酷似していた。このことは、近世から近代への連続性として今後の重要な課題として研究を続けたい。以上の一部は、2007年度長崎大学における洋学史学会秋季大会(2007年11月11日開催)シンポジウムC「本草から植物学へ」において「十九世紀における植物概究と商業園芸」として口頭発表した(発表要旨集『平成19年度日本医史学会秋季大会・平成19年度日本薬史学会年会・2007年度洋学史学会秋季大会合同大会プログラム・抄録集』に所収)。
ミクロなモデルを基盤とした林分成長モデルの構成ならびに自己間引き則の解明

今年度は、1.調査用ソフトウェアの開発、2.最多密度状態にある林分データの取得、3.光拡散シミュレーションの実装、の3点を行った。1.本研究では占有面積のばらつきを把握するため、比較的大きなプロットの立木位置を正確に計測する必要がある。トランシット測量などでプロット形状を正確に設定すれば、プロットを方形サブプロットに分割し、その四方にメジャーを張ってXY値を取得していくことで、正確な位置を得られるが、記録時にXとYの値を間違えることもある。このエラーは統計的処理によって対処できないうえ、調査対象とする個体数が増加するほど、データのチェックが難しい。そこで、ノートPCやタブレットPCで動くデータ収集用の簡易なソフトウェアを開発し、リアルタイムに立木位置を確認できるようにして、この種のエラーを予防するようにした。現在、このソフトウェアの公開に向けて活動している。2.大阪府豊能郡能勢町において、最多密度状態にあると見られるアカマツ一斉更新林分を2林分確認し、所有者の承諾を受けてプロットを設定し、調査を行った。また、各枝の分岐数や長さといった、枝の分岐構造に関わる要素を取得した。さらに、カナダのノースウェスト準州にあるウッドバッファロー国立公園において、最多密度状態にあると見られるバンクスマツ(Pinus banksiana)の3林分において、プロットおよび分割サブプロットを設定した。これらのプロットの調査は本年度実施予定である。3.光拡散シミュレーションとして、大域的イルミネーション(相互反射等を含むレンダリング技術)の1つであるフォトンマッピング法をC++にて実装した。また、枝の分岐の発達を取り入れた林木の成長シミュレーションの基礎部分を作成した。本年度は引き続き、実装と改良を進めるとともに、今までに取得したデータを用いた林分成長のシミュレーションを試みる。昨年度は調査ツールを開発し、国内の調査でこれを利用しながら随時改良したことで、正確なデータを効率的に取得できる状況が整備できた。ウッドバッファロー国立公園では、バンクスマツ林分の高密度林分の探索およびプロット設定を終えた状態となっているが、昨年度の国内の調査経験により、本年度の調査は滞りなくできる状況になった。光の拡散シミュレーションは完成しており、高速化を図っていく段階にある。木の成長プログラムは枝の分岐まで作成している。全体として、本研究は概ね予定通り進展している。枝の分岐構造は樹形を決める主要因であるが、枯れ枝の発生などを考慮しないと不自然な樹形が得られるため、今後、この考慮が必要となる。本年度実施する林分調査はカナダのウッドバッファロー国立公園に絞り、立木のサイズと位置だけではなく、少数の立木について幹の分岐構造を調査する。調査終了後はシミュレーションの開発を主に行う。また、枝の分岐構造、特にフラクタル次元が自己間引き法則のべき指数を決定していると考えられており、このことも考慮に入れながら本研究を進める必要がある。したがって、解析的・計算的アプローチの両方を取り入れながら研究を進める。

調査終了後はシミュレーションの開発を主に行う。また、枝の分岐構造、特にフラクタル次元が自己間引き法則のべき指数を決定していると考えられており、このことも考慮に入れながら本研究を進める必要がある。したがって、解析的・計算的アプローチの両方を取り入れながら研究を進める。
CLT接合部の力学特性評価手法に関する研究

ドリフトピンなどの曲げ降伏型接合具を用いたCLT接合部の実用化を目的として、接合具配列がCLT接合部の構造性能に与える影響を評価する研究を実施した。接合部実験により、これまでの集成材接合部と同様に、(1)弾性論に基づく剛性予測および、(2)EYTによる降伏荷重予測が可能である一方、集成材接合部とは異なり、(3)面内直交異方性が小さいためハンキンソン式を適用しなくて良い可能性があり、(4)部材内部のスリットからの割裂破壊と層のローリングシア破壊がクライテリアとなることが明らかとなった。本研究では、クロス・ラミネイティド・ティンバ(CLT)接合部の力学性状を評価し、設計法を確立することを目的としており、本年度は以下の研究を実施した。1.CLT木ねじ接合部の降伏荷重推定式の誘導と評価母材と接合具を完全弾塑性体と仮定する、いわゆるヨーロッパ型降伏理論に基づき、降伏荷重の推定式を誘導した。推定に必要な材料特性値である木ねじの材料強度および各層のラミナの面圧強度は、それぞれ、木ねじの引張実験、木ねじねじ部のCLTに対する面圧実験を実施して得た。比較のためにCLTの平均面圧強度を求める実験も実施した。CLTの推定式にラミナごとの強度を用いることにより、既往の式に平均面圧強度を用いた場合と比べ、精度のよい推定が可能であることが明らかとなった。2.CLT木ねじ接合部強度・剛性に与える接合具本数の影響木ねじの面圧抵抗について、木ねじを梁とし、木材を短軸バネと仮定する弾塑性床上の梁モデルに基づく有限要素解析を実施し、木ねじが一面せん断抵抗する際の面圧抵抗と引き抜き抵抗の割合を明らかにした。解析には1.で実施した素材実験結果を用いた。また、木ねじを多数本用いた接合部の実験結果と比較し、木ねじを1本用いたときと比べ、多数本用いた場合には、13割程度の最大荷重の低下がみられること、抵抗において木ねじの引き抜き抵抗が支配的になると考えられる変形が10mm程度のときに最も低下が大きいことが明らかとなった。ドリフトピン等を用いたCLT接合部の設計法の確立と実用化を目的として、引張加力下のCLT接合部に接合具配列が与える影響を評価する研究を実施した。具体的には、径12mmのドリフトピン12本と厚さ150mmの5層5プライスギCLT、厚さ9mmの鋼板を用いたCLTドリフトピン接合部(端、縁距離、ピン間隔:7d)の引張実験を実施した。ドリフトピン接合部の引張性能に与えるドリフトピン配列が与える影響を検討するため、パラメータはドリフトピン配列(2×6、3×4、4×3、6×2)と最外層の繊維方向(0°、90°)とした。得られた初期剛性、鋼板上のひずみ分布などから、初期剛性に与える1列あたりのドリフトピン本数の影響は弾性論による予測と一致した【上記(1)】。降伏荷重にドリフトピン配列や最外層の繊維方向の与える影響は小さく【上記(2),(3)】、最大荷重以降もドリフトピン間に割裂破壊は生じなかった。一方、大変形時には、鋼板挿入のためのスリットから割裂によってスリットが開く破壊が生じ【上記(4)】、荷重が徐々に低下した。そのため荷重低下を防ぐには、ドリフトピンのうち数本をボルトに変更するなどの方法が有効であると考えられた。本研究では、クロス・ラミネイティド・ティンバ(CLT)接合部の力学性状を評価し、設計法を確立することを目的として、実験を中心に研究を進めてきた。木ねじ1本の性能については、概ね明らかとなった。既往の木ねじ1本を用いた接合部実験では、胴部の破断が早期に生じてしまい、実際の接合部性能と異なることが問題であったかが、鋼板の拘束条件が影響を変更することで実際の接合部性能に近い1本あたりの性能を得ることができた。さらにCLT木ねじ接合部は、引き抜き抵抗によって降伏荷重の2倍以上抵抗の最大荷重を発揮していることが明らかとなっており、CLT接合部特有の破壊である「ディラミネーション」が引き抜き抵抗や群の効果などによって助長されている可能性があることが定性的に晃良となった。この群として抵抗する木ねじの性能低減について、定量的に評価するには至っていない。ただしこの知見は、次年度に実施予定のドリフトピン接合の実験計画に反映されている。

木ねじ接合部においては、面圧抵抗と群の効果について【研究実績の概要2.】で示したように、引き抜き抵抗と面圧抵抗の2つが複合してはたらいていると予測された。そこで次年度は引き抜き抵抗がなく面圧抵抗のみによって一面せん断抵抗するドリフトピン接合を対象とすることで群の効果をより明確にする。同時に引き抜き抵抗のみが発生する実権も実施し両者の違いを明確にする。27年度が最終年度であるため、記入しない。建築材料・構造、木質科学本研究では、クロス・ラミネイティド・ティンバ(CLT)接合部の力学性状を評価し、設計法を確立することを目的としており、今後以下について研究を進める。1.木ねじが引き抜き抵抗する割合の実験による検証これまでの研究実績で、実験による検証ができなかった、木ねじの一面せん断抵抗における引き抜き抵抗の占める割合について、埋め込み角度をパラメータとした引き抜き実験により検証する。2.CLTドリフトピン接合部強度・剛性に与える接合具本数の影響CLTドリフトピン接合部については、【研究実績の概要1.】で示したような接合具1本あたりの性能は、申請者らの過去の研究ですでに概ね明らかとなった。そこで、ドリフトピンについては、本数の影響をドリフトピンの配置をパラメータとした接合部の引張実験によって検討する。ここでは、接着面の抵抗などで用いられるフォルカーセンの理論に基づくる荷重変形関係の低減がみられるかに着目し、列方向の本数をパラメータとする。さらに、建築物の杭基礎でみられる群杭効果によって、性能低減があるかどうかを明らかにするために、少数のドリフトピン間距離をパラメータとした実験も実施する。3.繊維角度依存性の評価と設計への応用上記1.の検討において、CLT特有の現象である繊維角度依存性の小ささを定量的に評価すするため、繊維角度をパラメータとした接合部の有限要素解析を実施する。接合部を模したモデルの解析と実験による検証により、接合部設計において繊維角度依存性をどの程度考慮すべきか、無視できるほど小さいのかを検討する。
溶融池の形態及び振動現象のインプロセス監視による溶接部落込みの知的適応制御

溶接条件の適応制御を指向して、開先形状、板厚、溶接速度などの溶接パラメータの変化に対応し、自動的に溶接電流などの溶接条件を変更して、常に適正溶接条件の下で健全な溶接を得るためのシステムの開発を図った。特に、本年度は溶接状態の監視と溶接条件の適応制御に関して、以下の二通りの手法について詳細に検討した。すなわち、第1の手法としては、CCDカメラを溶接進行反対方向に設置し、溶接中の溶融池の形状寸法をトーチ後方より常に監視してその溶融形状・寸法をリアルタイムで把握計測し、溶接中に何らかの変動が生じた場合には、溶接条件を変更して、常に溶融池状態を適正に保つシステムを構築した。ここでは、特に溶接法、溶接条件、被溶接材の材質、開先形状の変化に対してロバスト性を持つ、信頼性の高い制御システムの構築を進めた。さらに、本手法を全姿勢パイプ溶接に応用し、裏面からの溶融池形状監視によって極めて難しいとされる本溶接の自動化に成功している。第2の手法としては、溶接中の溶融池の振動状態が、溶込み条件によって著しく変化することを利用した溶込み制御法を開発した。この手法は、近年、薄板の裏波溶接など完全溶込みの溶接を得るための制御に有効であることが申請者らによって示された新しい手法であり、したがって解決すべき問題が多く残されている。本年度は、溶融池の加振方法として従来用いられてきたパルス電流加振法についてさらに検討を進めると共に、新たにアシストガス加振法、パルスシールドガス加振法およびパルスバックアシストガス加振法を提案し、それぞれの特長を明らかにしその実用に対する有効性を示した。その結果、今回提案したいずれのガス加振法も、従来の手法に比べて加振力が大きくまたこれを適正に制御しやすいこと、小電流の溶接における小さい溶融池においても加振が可能なこと、したがってその実用に対する有効性が高いことを明らかした。この手法は、近年、薄板の裏波溶接など完全溶込みの溶接を得るための制脚に有効であることが申請者らによって示された新しい手法であり、したがって解決すべき問題が多く残されている。特に、MIG・MAG溶接のような消耗電極式の溶接法に対する本法の適用例は世界的に例が無く、これに関する研究についても積極的な推進を図っている。本年度は、溶融池の加振方法として従来用いられてきたパルス電流加振法についてさらに検討を進めると共に、新たにアシストガス加振法を提案し、その有効性を示した。さらに、上記2方法についてそれぞれ個々に研究を進め、その信頼性、ロバスト性の向上を図ることと共に、これらを統合してより高度な制御システムを構築するための検討を進めている。

溶接条件の適応制御を指向して、開先形状、板厚、溶接速度などの溶接パラメータの変化に対応し、自動的に溶接電流などの溶接条件を変更して、常に適正溶接条件の下で健全な溶接を得るためのシステムの開発を図った。特に、本年度は溶接状態の監視と溶接条件の適応制御に関して、以下の二通りの手法について詳細に検討した。すなわち、第1の手法としては、CCDカメラを溶接進行反対方向に設置し、溶接中の溶融池の形状寸法をトーチ後方より常に監視してその溶融形状・寸法をリアルタイムで把握計測し、溶接中に何らかの変動が生じた場合には、溶接条件を変更して、常に溶融池状態を適正に保つシステムを構築した。ここでは、特に溶接法、溶接条件、被溶接材の材質、開先形状の変化に対してロバスト性を持つ、信頼性の高い制御システムの構築を進めた。さらに、本手法を全姿勢パイプ溶接に応用し、裏面からの溶融池形状監視によって極めて難しいとされる本溶接の自動化に成功している。第2の手法としては、溶接中の溶融池の振動状態が、溶込み条件によって著しく変化することを利用した溶込み制御法を開発した。この手法は、近年、薄板の裏波溶接など完全溶込みの溶接を得るための制御に有効であることが申請者らによって示された新しい手法であり、したがって解決すべき問題が多く残されている。本年度は、溶融池の加振方法として従来用いられてきたパルス電流加振法についてさらに検討を進めると共に、新たにアシストガス加振法、パルスシールドガス加振法およびパルスバックアシストガス加振法を提案し、それぞれの特長を明らかにしその実用に対する有効性を示した。その結果、今回提案したいずれのガス加振法も、従来の手法に比べて加振力が大きくまたこれを適正に制御しやすいこと、小電流の溶接における小さい溶融池においても加振が可能なこと、したがってその実用に対する有効性が高いことを明らかした。