hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ウェアラブル活動量・心拍計を用いた心疾患患者への運動療法の提案と予後の関連調査

本研究の目的は、心疾患患者を対象として、アンケート調査票を用いてフレイル評価を行った後に、ウェアラブル加速度・心拍計を前胸壁に貼付して、日常の体動や労作の強度(加速度偏差)と、それに伴う心拍数の変化(応答特性)を解析することである。この研究により、(1)新たなフレイル評価法と、(2)新たな予後指標を開発することを目標としている。私たちは、これまでパイロット研究として、健常者を対象としてウェアラブル加速度・心拍計を前胸壁に貼付して心拍応答特性を解析した。その結果、1分ごとのサンプリングデータ約200万点をプロットした場合、加速度偏差(運動・作業強度)と心拍数には直線関係があることを見出した。さらに、切片と傾きは、症例ごとに固有の数値を有しており、測定前に行ったQOL調査結果との関連も示唆された。現在は、非線形分離を可能にする機械学習などを応用することにより、新たな心拍応答特性指標の開発研究を行っている。藤田医科大学と東海大学の倫理委員会の審査承認を得て、症例の組み入れが予定通りに行われている。昨年度は、外来患者を対象として、約150例の心拍応答特性データと臨床背景、生理検査、血液検査データを収集した。現在は、これらの解析を行うとともに、予後調査を続けている。心疾患患者は、加齢、呼吸・循環機能低下やサルコペニアなどにより、身体的フレイルのリスクが高い。一方で、心疾患患者は心臓自律神経の変調を有していることも知られている。そこで、ウェアラブル加速度・心拍計で得られた心拍応答特性は、呼吸心拍相互相関分析の新たな手法となり、心疾患患者の呼吸循環病態生理の解析に役立つことが予想される。収集された150例の半数は、心臓リハビリテーションを行っているため、心臓リハビリテーション非実施例との間の心拍応答特性の差異を検討するとともに、生命予後との関連を検討することにより、新たな予後指標の開発を行う。本研究の目的は、低侵襲ウェアラブル加速度・心拍計を用いて、体動や労作に伴う心拍応答特性を最新の解析手法を応用して解析することで、心疾患患者を対象にして新たな身体的フレイル評価法と予後指標を開発することである。私たちは、パイロット研究として、健常者を対象に前胸部にウェアラブル加速度・心拍計を貼付して、労働作業を含む終日の日常身体活動量を測定し、さらに、体動に伴う心拍変化(心拍応答特性)の評価を行った。1分ごとのサンプリングデータ約200万点をプロットすると、加速度偏差(運動・作業強度)と心拍数には直線関係があることが示唆された。また、個々例の解析では、切片と傾きに症例ごとの特徴が現れ、QOL(生活の質)調査との関連も示唆された。心疾患患者は、加齢、呼吸・循環機能低下やサルコペニアなどにより、身体的フレイルのリスクが高く、心臓自律神経の変調との関連が深いと考えられる。来年度は、藤田保健衛生大学と東海大学の心疾患患者を対象として日常の運動・作業強度と心拍の相関(心拍応答特性)を解析して、健常者との相違を比較することで、新たな心臓自律神経評価指標が開発できると考える。同時に生命予後を観察し、非線形分離を可能にする機械学習などを応用することにより、新たな予後指標が開発される可能性がある。将来的には、心臓リハビリテーションの介入を行い、体動強度による心拍応答反応がどのように変化するかも検討する予定である。本研究は、藤田保健衛生大学と東海大学の心疾患患者を対象として低侵襲ウェアラブル加速度・心拍計を用いて、体動や労作に伴う心拍応答特性を最新の解析手法を応用して解析するものである。両施設における倫理委員会の審査承認に時間を要したことと、両施設での測定準備態勢に時間を要したために、症例の組み入れが予想に比べて遅れている。しかし、来年度からは、順調な症例組み入れが可能になる。両施設における倫理委員会承認を得ることができ、また、計測準備態勢が整ったため、来年度からは、順調な症例組み入れが可能になる。

心疾患患者は、加齢、呼吸・循環機能低下やサルコペニアなどにより、身体的フレイルのリスクが高い。一方で、心疾患患者は心臓自律神経の変調を有していることも知られている。そこで、ウェアラブル加速度・心拍計で得られた心拍応答特性は、呼吸心拍相互相関分析の新たな手法となり、心疾患患者の呼吸循環病態生理の解析に役立つことが予想される。収集された150例の半数は、心臓リハビリテーションを行っているため、心臓リハビリテーション非実施例との間の心拍応答特性の差異を検討するとともに、生命予後との関連を検討することにより、新たな予後指標の開発を行う。学会出張予定であったのが、体調不良のため取りやめとなったため。次年度の学会出張に使用する予定である。物品購入代金88円が余ったため、次年度に使用する
多様体上の微分方程式の解析

パンルヴェ方程式の第2種(不確定型)特異点における簡約化定理がハミルトン形式の枠組の中で得られた。第1種特異点の場合は既に簡明な結果が得られていたが、この第2種の結果と併せて、パンルヴェ方程式の動かない特異点については、一応満足すべき結果が得られたことになる。これらの簡約化定理を用いると、一般解の多価性などについての半大域的性質について知ることができる。しかしパンルヴェ方程式の解についての本格的研究は、これからである。グレ-プナ-基底を用いて、超幾何関数の隣接関係式、ソリトン方程式である戸田方程式の超幾何関数解を、系統的に得る方法を見出した。一般に多変数の超幾何関数をパラメ-タも変数とみて零化する微分差分作用素のイデアルのグレ-プナ-基底と隣接関係式が1対1に対応することが重要な点である。グレ-プナ-基底に計算機で求めさせる。ロリツェラのFcの隣接関係式で、新しいものも得られた。オイラ-・ダルブ-方程式が多変数幾何関数のある族を生成するという興味ある事実を、ワイスナ-方程式というものに自然に拡張し、これが生成するホロノミックな解が、ワイスナ-方程式の性質として説明できることを見出した。確率偏微分方程式に従う系の最適制御問題に関して、係数が有界で滑らかの場合、最適制御が存在すること、値関数がベルマン原理を満すことを示した。さらに応用として、部分的可観測な制御問題に対しても、最適制御の存在で示した。スペリカル2・デザインの構成について、2次元形式を利用して興味ある結果を得た。
露出歯根面に対する治癒過程に関する研究・特に上皮性および結合織性付着について

本研究は、1.歯周疾患に罹患した露出歯根面に対する結合織性付着および上皮性付着のメカニズムを解明すること、2.結合織性付着と長い付着上皮による上皮性付着との、治癒過程での変化を解明すること、3.長い付着上皮における上皮細胞の動態を解明すること、を目的として実験を行った。平成5年度では平成4年度に引き続いて、ラット上顎臼歯歯間部に矯正用ゴム片を1週間挿入して歯周炎を引き起こし、露出した歯根面の最深部に基準点として楔状切痕をつけ、治癒過程の経時的な観察および、免疫組織化学的検討により、以下の結果を得た。1.平成4年度の研究により、長い付着上皮による上皮性付着は、結合織性付着と均衡をとりながら、最終的には結合織性付着によって置換される可能性があることが示唆されたが、追加実験においても同様の結果を得た。2.免疫組織細胞化学的検討では、(1)ラミニンおよび4型コラーゲンは、長い付着上皮の結合織側すなわち、外側基底板に相当する部に陽性反応が見られた、(2)フィブロネクチンは、結合織性付着部などに陽性反応を認めたが、特異的な局在は明らかではなかった。3.上皮細胞核のPCNA(Proliferating Cell Nuclea Antigen核内増殖抗原)の局在の免疫組織化学的観察では、長い付着上皮においては、口腔粘膜上皮と比較して陽性細胞の数が少ない傾向が見られた。これらのことから、長い付着上皮は結合織性付着へと置換されていくことが示唆され、さらにその細胞増殖能については口腔上皮より少ない可能性が示された。歯周疾患治療において、露出歯根面に結合織性付着を獲得することは難しく、長い付着上皮による上皮性付着によって治癒する事が多いと考えられているが、なぜ上皮性付着が起こり易く結合織性付着が起こりにくいのかは充分に解明されいない。本研究は、(1)歯周疾患に罹患した露出歯根面に対する結合織性付着および上皮性付着のメカニズムを解明すること、(2)結合織性付着と長い付着上皮による上皮性付着とが、治癒過程での変化を解明すること、(3)長い付着上皮における上皮細胞の動態を解明すること、を目的として実験を行った。平成4年度では、ラット上顎臼歯歯間部に矯正用ゴム片を1週挿入して歯周炎を引き起こし、露出した歯根面の最深部に基準点として楔状切痕をつけ、治癒過程を経時的に観察し、以下の結果を得た。1.上顎臼歯隣接歯根面はゴム片の挿入によって著明に露出しており、歯根面には潰瘍部を示す楔状切痕が明瞭に観察された。2.露出歯根面はゴム片除去後4週例以降では長い付着上皮によって覆われるようになり、楔状切痕部も上皮細胞によって占められていたが、12週例以降となると楔状切痕部は結合織性付着が形成されていた。すなわち楔状切痕部を基準として経時的に観察すると、時間の経過と共に長い付着上皮はその長さと幅を減じていくことが示唆された。3.露出歯根面には新生白亜質が形成添加されており、これを介して結合組織の膠原線維と結合してシャーピー線維を形成していた。4.長い付着上皮では根面側の内側基底板の形成は先端部までみられるものの、結合織側の外側基底板は長期例においても先端部までは形成されていない。以上より、長い付着上皮による上皮性付着は、結合織性付着と均衡をとりながらも長い時間の経過と共に、最終的には結合織性付着によって治癒する可能性があることが示唆された。現在は免疫細胞化学的手法等を用いてより詳細な検討を行っている。
生体用デジタルEPR分光器の高速化

フリーラジカル分子の3次元可視化が可能な生体用デジタル電子スピン共鳴(EPR)分光器の高速化を目的として、平成30年度は、(1)高速磁場掃引用コイルの製作とその駆動システムの開発、(2)共振器自動制御の広帯域化を実施した。高速磁場掃引用の磁気回路は、ヘルムホルツ型コイルとコンデンサを直列に接続したものから構成した。コンデンサの追加は、磁気回路が直列共振回路を形成し、共振周波数で駆動することにより、正弦波形での駆動と高調波の生成を低減できるようにするためである。また、発生する磁場を制御するために、コイルに流れる電流の振幅と位相を安定化するフィードバックデジタル制御回路をFPGA上に構築した。駆動信号は、FPGA上に構築したNCO (数値制御発振器)により生成し、本研究で開発したパワーアンプにより増幅したのちコイルに流れる。コイルに流れる電流は、高速応答が可能な電流センサーを用いて検出し、逐次型ADCを用いてデジタル化した後FPGAへ入力した。その後、デジタル位相検波処理を行い同相成分と直行成分を計算した。位相の制御は、一方の成分を積分したものを制御信号として、NCO (数値制御発振器)の位相入力ポートに負帰還することで行なった。また、もう片方の成分と振幅の制御目標との差を積分しものをNCOの出力のゲインにすることで、振幅の安定化を行った。その結果、周波数15 kHz、30kHz、60 kHzの正弦波による高速磁場掃引(3 mT)が可能となった。また、共振器自動制御の高速化を目指し、受信用ADC-FPGAボードと信号処理FPGAボードを改良した結果、フィードバック制御部のクロック周波数を約50MHzまで向上できた。当初予定通りに、高速磁場掃引に向けた磁気回路の製作とその駆動システムの開発や共振器自動制御の高帯域化を目指した電子回路基板の製作が順調に進んでいるため。FPGAからPCへのデータ転送を高速化するため、EPRコンソール制御ボードの再設計を行い、データ量と転送スピードの向上を図る。また、送受信のアイソレーションの向上や付加位相ノイズの低減を目指したRFフロントエンドの改良を行う。
グアニリンの分子構造、細胞学、生理学とその臨床応用

ラットの小腸より単離され、大腸菌の熱耐性エンテロトキシンと類似の構造をもつ15アミノ酸残基グアニリンは、小腸のグアニレートサイクレースC活性を上昇させ、Cl分泌の亢進とNa、Clの吸収の抑制をきたす。大腸菌の熱耐性エンテロトキシンは、このグアニリン受容体を介して下痢を誘発する。小腸はグアニリンを管腔内に分泌することにより、水および電解質の吸収分泌を調節しているが、どの細胞がグアニリンを産生するかは報告者により異り、一致をみない。グアニリンの分泌機序を解明することは、正常な小腸の分泌・吸収機能を理解するためだけでなく、臨床における下痢の病態の把握と治療のために極めて重要である。本研究計画では、この問題を解決するために、cDNAから推定されるプログアニリン構造に基づき複数のプログアニリンフラグメントを化学合成し、その特異抗体を用いてグアニリン産生細胞の免疫組織学に検索した。ヒトプログアニリン1-15に対する特異抗体はヒトおよびラットの消化管粘膜の基底顆粒細胞を特異的に認識した。この免疫反応はヒトプログアニリン1-15により完全に吸収された。プログアニリン陽性細胞は主として胃幽門部および十二指腸に存在し、回腸では少なく、大腸には僅かにしか存在しなかった。同一切片における二重染色法によりプログアニリン陽性細胞はセロトニンを含有せず、ソマトスタチンを産生するD細胞であると考えられた。これらの成績はグアニリンは小腸の管腔内だけではなく、基底膜側にも分泌され、局所ホルモンもしくは循環ホルモンとして作用している可能性が示唆された。グアニリンの作用部位は検索するために、まず^<125>I標識グアニリンをラクトパーオキシデ-ス法により作成した。この標識グアニリンの受容体との反応を見るために、ラット小腸粘膜標本を作成し、ラジオレセプターアッセイを試みた。^<125>I標識グアニリンの小腸粘膜標本への結合はグアニリンおよびエンテロトキシンにより用量依存性に阻害され、Kd値は両者ともに約10^<-6>Mであった。従って、この^<125>I標識グアニリンはグアニリン受容体と特異的に結合すると推定された。この^<125>I標識グアニリンを麻酔下のラットの静脈内に投与し、経時的に灌流固定し、グアニリンの作用もしくは代謝部位をオートラジオグラフィー法により検索した。^<125>I標識グアニリンの放射活性の集積は腎臓で一番高かったが、30分後には腎の放射活性は1/2以下になった。腎では^<125>I標識グアニリンは近位尿細管の管腔面に結合を認めることから、糸球体で濾過されたグアニリンは近位尿細管で再吸収されると推定された。また、グアニリン投与後、集合管の主細胞の縮小と管腔面の拡大を認め、グアニリンには利尿作用があることが示唆された。一方、消化管では十二指腸の陰の杯細胞からの粘液分泌が惹起された像が認められた。この変化は非標識グアニリンによっても引き起こされたが、絨毛の杯細胞はグアニリンに対して反応しなかった。また、グアニリン投与直後には粘膜下組織の浮腫を認めたが、この変化は約30分で消失した。以上の成績は、基底膜側に分泌されたグアニリンは局所ホルモンとして、消化管の水の代謝と粘液分泌に関与している可能性を示唆している。グアニリンには4個のシステイン残基が存在することから、ジスルフィド結合の組み合わせにより、幾つかの構造を取りうる。エンテロトキシンの構造から推定される4-12位、7-15位にズスルフィド結合を有するグアニリンおよびエネルギー計算上可能な構造4-15位、7-12位にジスルフィド結合を有するグアニリン異性体を合成した。NMRスペクトル分析により天然型合成グアニリンは立体異性体が1:1で混在しており、両者は現時点での分析技術では分離不可能であった。一方、異性体は単一物質であり、単一構造を示した。^<125>I標識グアニリンを用いた小腸粘膜標本へのラジオレセプターアッセイを用いて、グアニリンおよびそのジスルフィド結合異性体の小腸粘膜標本への結合を比較した。グアニリンの小腸粘膜標本への結合はエンテロトキシンとほぼ同等であり、グアニリン異性体の結合はエンテロトキシン型に比べ低かった。大腸菌の熱耐性エンテロトキシンは世界各地にある「旅行者の下痢(traveller's diarrhea)」の主な原因であり、また、発展途上国における小児の主要な死亡原因の一つである。グアニリンの拮抗薬は、このペプチドの生理的役割を明らかにするためばかりでなく、臨床における下痢や消化管手術後の病態などの理解と治療への寄与が期待されるが、その開発は今後の課題である。

小腸はグアニリンを管腔内に分泌することにより、水および電解質の吸収分泌を調節しているが、どの細胞がグアニリンを産生するかは報告者により異り、一致をみない。グアニリンの分泌機序を解明することは、正常な小腸の分泌・吸収機能を理解するためだけでなく、臨床における下痢の病態の把握と治療のために極めて重要である。本研究計画では、この問題を解決するために、cDNAから推定されるプログアニリン構造に基づき複数のプログアニリンフラグメントを化学合成し、その特異抗体を用いてグアニリン産生細胞の免疫組織学に検索した。ヒトプログアニリン1-15に対する特異抗体はヒトおよびラットの消化管粘膜の基底顆粒細胞を特異的に認識した。この免疫反応はヒトプログアニリン1-15により完全に吸収された。プログアニリン陽性細胞は主として胃幽門部および十二指腸に存在し、回腸では少なく、大腸には僅かにしか存在しなかった。同一切片における二重染色法によりプログアニリン陽性細胞はセロトニンを含有せず、ソマトスタチンを産生するD細胞であると考えられた。これらの成績はグアニリンは小腸の管腔内だけではなく、基底膜側にも分泌され、局所ホルモンもしくは循環ホルモンとして作用している可能性が示唆された。グアニリンの作用部位は検索するために、まず^<125>I標識グアニリンをラクトパーオキシデ-ス法により作成した。この標識グアニリンの受容体との反応を見るために、ラット小腸粘膜標本を作成し、ラジオレセプターアッセイを試みた。^<125>I標識グアニリンの小腸粘膜標本への結合はグアニリンおよびエンテロトキシンにより用量依存性に阻害され、Kd値は両者ともに約10^<-6>Mであった。従って、この^<125>I標識グアニリンはグアニリン受容体と特異的に結合すると推定された。この^<125>I標識グアニリンを麻酔下のラットの静脈内に投与し、経時的に灌流固定し、グアニリンの作用もしくは代謝部位をオートラジオグラフィー法により検索した。^<125>I標識グアニリンの放射活性の集積は腎臓で一番高かったが、30分後には腎の放射活性は1/2以下になった。腎では^<125>I標識グアニリンは近位尿細管の管腔面に結合を認めることから、糸球体で濾過されたグアニリンは近位尿細管で再吸収されると推定された。また、グアニリン投与後、集合管の主細胞の縮小と管腔面の拡大を認め、グアニリンには利尿作用があることが示唆された。一方、消化管では十二指腸の陰の杯細胞からの粘液分泌が惹起された像が認められた。この変化は非標識グアニリンによっても引き起こされたが、絨毛の杯細胞はグアニリンに対して反応しなかった。また、グアニリン投与直後には粘膜下組織の浮腫を認めたが、この変化は約30分で消失した。以上の成績は、基底膜側に分泌されたグアニリンは局所ホルモンとして、消化管の水の代謝と粘液分泌に関与している可能性を示唆している。グアニリンには4個のシステイン残基が存在することから、ジスルフィド結合の組み合わせにより、幾つかの構造を取りうる。エンテロトキシンの構造から推定される4-12位、7-15位にズスルフィド結合を有するグアニリンおよびエネルギー計算上可能な構造4-15位、7-12位にジスルフィド結合を有するグアニリン異性体を合成した。NMRスペクトル分析により天然型合成グアニリンは立体異性体が1:1で混在しており、両者は現時点での分析技術では分離不可能であった。一方、異性体は単一物質であり、単一構造を示した。^<125>I標識グアニリンを用いた小腸粘膜標本へのラジオレセプターアッセイを用いて、グアニリンおよびそのジスルフィド結合異性体の小腸粘膜標本への結合を比較した。
次世代ワイドギャップ半導体向け革新的切断加工を実現する電界スライシング技術の開発

本研究は,SiC基板などのワイドギャップ半導体用基板の電界援用による高効率ワイヤー切断加工技術「電界スライシング技術」の創出を目指し,最適な電界印加条件と切断条件を探求するものである.平成29年度は,「電界スライシング実験装置」を試作し,ワイヤーへの印加電圧,周波数,印加方向などの電界条件に加えて,ワイヤー走行速度などの切断条件やワイヤー種を変化させた時の砥粒の流れ,分布などの運動特性を顕微鏡下の観察を通して,メカニズムを明らかにする.平成30年度以降は,自動送り機構を用いて実際の切断実験を実施する.さらに,前年度得られた電界下におけるワイヤー周りの砥粒配置条件から高効率かつ高品位な切断面が得られる要素のメカニズムを解明し,最適な切断条件,及び電界条件を明らかにする.本年度は,平成29年度に試作した【電界スライシング実験装置】を用い、原理切断実験を行い、ワイヤー工具種(固定砥粒の有無、線径)や、滴下する遊離砥粒径などと、電界印加条件(電界強度、波形、周波数)などの影響についてSi材を被加工物として調べた.その結果、切断効率は無電界に比べて概ね80%程度向上する効果が得られ、条件によっては,110%向上する効果が得られた。これらの知見を、特許出願した.また,平成30年度に,職場内に導入した市販のワイヤー切断装置に電界印加可能な改造を施した.今後、本装置を用いて,ウエハへの切断実験を実施して電界スライシング技術を実証する.平成30年度は,電界スライシング技術の基礎的な知見を明らかにするために,平成29年度に試作した【電界スライシング実験装置】を用いた切断実験をSi材を被加工物として実施した.各種基礎的な切断条件・電界印加探索を実施して切断効率向上効果を得た.また、これらの知見を特許出願した.平成30年度で行った基礎的な切断実験を砥粒種などを変えて引き続き実施する.また、これらの基礎的な知見を基に更なる特許化の可能性を探索する.また,平成30年度に,職場内に導入した市販のワイヤー切断装置に電界印加可能な改造を施した装置を用いて,ウエハへの切断実験を実施して電界スライシング技術を実証する.本研究は,SiC基板などのワイドギャップ半導体用基板の電界援用による高効率ワイヤー切断加工技術「電界スライシング技術」の創出を目指し,最適な電界印加条件と切断条件を探求するものである.平成29年度は,「電界スライシング実験装置」を試作し,ワイヤーへの印加電圧,周波数,印加方向などの電界条件に加えて,ワイヤー走行速度などの切断条件やワイヤー種を変化させた時の砥粒の流れ,分布などの運動特性を顕微鏡下の観察を通して,メカニズムを明らかにする.平成30年度以降は,自動送り機構を用いて実際の切断実験を実施する.さらに,前年度得られた電界下におけるワイヤー周りの砥粒配置条件から高効率かつ高品位な切断面が得られる要素のメカニズムを解明し,最適な切断条件,及び電界条件を明らかにする.本年度は,平成29年度に試作した【電界スライシング実験装置】を用い、原理切断実験を行い、ワイヤー工具種(固定砥粒の有無、線径)や、滴下する遊離砥粒径などと、電界印加条件(電界強度、波形、周波数)などの影響についてSi材を被加工物として調べた.その結果、切断効率は無電界に比べて概ね80%程度向上する効果が得られ、条件によっては,110%向上する効果が得られた。これらの知見を、特許出願した.また,平成30年度に,職場内に導入した市販のワイヤー切断装置に電界印加可能な改造を施した.今後、本装置を用いて,ウエハへの切断実験を実施して電界スライシング技術を実証する.平成30年度は,電界スライシング技術の基礎的な知見を明らかにするために,平成29年度に試作した【電界スライシング実験装置】を用いた切断実験をSi材を被加工物として実施した.各種基礎的な切断条件・電界印加探索を実施して切断効率向上効果を得た.また、これらの知見を特許出願した.本研究では,SiC基板などのワイドギャップ半導体用基板の電界援用による高効率ワイヤー切断加工技術「電界スライシング技術」の創出を目指し,最適な電界印加条件と切断条件を探求するものである.平成29年度は,「電界スライシング実験装置」を試作し,ワイヤーへの印加電圧,周波数,印加方向などの電界条件に加えて,ワイヤー走行速度などの切断条件やワイヤー種を変化させた時の砥粒の流れ,分布などの運動特性を顕微鏡下の観察を通して,メカニズムを明らかにする.平成30年度以降は,自動送り機構を用いて実際の切断実験を実施する.さらに,前年度得られた電界下におけるワイヤー周りの砥粒配置条件から高効率かつ高品位な切断面が得られる要素のメカニズムを解明し,最適な切断条件,及び電界条件を明らかにする.本年度は,電界によって遊離砥粒を必要な研磨領域に配置制御する電界砥粒制御技術をワイヤー切断工程に導入する「電界スライシング技術」の基礎的な知見を明らかにするために,【電界スライシング実験装置】の試作を行い,各種電界条件下におけるワイヤー工具への砥粒保持メカニズムの探索を行った.

具体的に,試作した電界スライシング実験装置は,ワイヤー走行機能はオミットした単純な往復装置を基本構成とした.ワイヤーは、テンションを測定してから固定する機構とし,顕微鏡下で往復走行させる構成とした.ワイヤーは通電できるよう配線し,ワイヤー部と各種部材は高電圧から守るため絶縁部材を介して構成した.ワイヤーに電界を印加し,遊離砥粒の挙動を印加電圧,周波数などの電界条件に加えて,ワイヤー走行速度を変化させて,ワイヤー走行中における砥粒の集散状況について電界の効果を動画観察によって確認した.また、基礎的な切断条件探索を実施し,電界効果の有無を調査するための基礎知見の蓄積を実施した.平成29年度は,電界スライシング技術の基礎的な知見を明らかにするために,【電界スライシング実験装置】の試作を主に行った.試作した電界スライシング実験装置は,ワイヤー走行機能はオミットした単純な往復装置を基本構成とした.ワイヤーは、テンションを測定してから固定する機構とし,顕微鏡下で往復走行させる構成とした.ワイヤーは通電できるよう配線し,ワイヤー部と各種部材は高電圧から守るため絶縁部材を介して構成した.ワイヤーに電界を印加し,遊離砥粒の挙動を印加電圧,周波数などの電界条件に加えて,ワイヤー走行速度を変化させて,ワイヤー走行中における砥粒の集散状況について電界の効果を観察した.また、基礎的な切断条件探索を実施し,電界効果の有無を調査するための基礎知見の蓄積を実施した.平成30年度で行った基礎的な切断実験を砥粒種などを変えて引き続き実施する.また、これらの基礎的な知見を基に更なる特許化の可能性を探索する.また,平成30年度に,職場内に導入した市販のワイヤー切断装置に電界印加可能な改造を施した装置を用いて,ウエハへの切断実験を実施して電界スライシング技術を実証する.平成29年度に試作した電界スライシング実験装置にて引き続き,被加工物とワイヤー間の電界条件による砥粒の集散効果の解析を実施する.また、基礎的な切断実験も引き続き実施する.これらの基礎的な知見を基に特許化を推進する.また,平成30年度後半には,職場内に一般的なワイヤー切断装置を導入するため,これに電界印加可能な改造を施す.最終的には,本装置において切断実験を実施して電界スライシング技術を確立する.計画では,初年度に簡易的なワイヤー走行機構を構築する予定だったものを,原理確認重視のためオミットしたため,剰余金が発生した.2年目にワイヤー走行実験のため,切断用ワイヤー工具としてkmオーダーで必要となるとしていたが,調達年度を3年目に繰り越して利用することとした.計画では,簡易的なワイヤー走行機構を構築する予定だったものを,原理確認重視のためオミットしたため,剰余金が発生した.また,切断実験試料を簡易的な角柱としたため,安価に調達できた.2年目は,円柱用切断実験試料に用いるほか,オミットしたワイヤー走行実験のため,切断用ワイヤー工具としてkmオーダーで必要となる.
交叉部流れの制御による有害抗力除去に関する研究

1.エアロトレインのサイド翼と主翼との交叉部における流れの強い干渉を,フィレット(整形覆)を取り付けることによって緩和し,エアロトレインの空力特性を向上させることを目的として風洞実験と数値計算を行い,次のことを明らかにした.(1)サイド翼と主翼との交叉部に取り付けたフィレットは1両翼面上に発達する境界層の干渉による大規模な剥離領域の形成を防き,揚力を増し,抗力を減じて翼性能を大幅に向上させる.(2)揚力に関しては,フィレットの効果と地面効果を分離して評価することができる.(3)フィレットの最適形状は,翼の最大厚さの点から下流の,翼交叉部に近い区域における、流路断面樟の増大を,流れの剥離が生じないように抑えた形状である.2.小型軸流ファンの性能向上を目的として,性能試験用のダブルチャンバー式小型風洞を設計・製作し,それを用いてファンの性能改善実験を行い,次の結果を得た.(1)吸込側にベルマウスを取り付けると,ファンに流入する流れの状態が改善され,効率の大幅な上昇が得られる.(2)羽根車下流に静翼を取り付けると,若干の性能向上が見られる.3.円柱にそれより直径の小さい円柱を近接して設置した場合の,主円柱の流体力学的特陛に及ぼす小円柱の影響を,圧力分布の測定とスモークワイヤ法による流れの可視化によって実験的に解明した.特に,主円柱周りの境界層および後流の挙動に及ぼす影響を詳しく調べた.1.エアロトレインのサイド翼と主翼との交叉部における流れの強い干渉を,フィレット(整形覆)を取り付けることによって緩和し,エアロトレインの空力特性を向上させることを目的として風洞実験と数値計算を行い,次のことを明らかにした.(1)サイド翼と主翼との交叉部に取り付けたフィレットは1両翼面上に発達する境界層の干渉による大規模な剥離領域の形成を防き,揚力を増し,抗力を減じて翼性能を大幅に向上させる.(2)揚力に関しては,フィレットの効果と地面効果を分離して評価することができる.(3)フィレットの最適形状は,翼の最大厚さの点から下流の,翼交叉部に近い区域における、流路断面樟の増大を,流れの剥離が生じないように抑えた形状である.2.小型軸流ファンの性能向上を目的として,性能試験用のダブルチャンバー式小型風洞を設計・製作し,それを用いてファンの性能改善実験を行い,次の結果を得た.(1)吸込側にベルマウスを取り付けると,ファンに流入する流れの状態が改善され,効率の大幅な上昇が得られる.(2)羽根車下流に静翼を取り付けると,若干の性能向上が見られる.3.円柱にそれより直径の小さい円柱を近接して設置した場合の,主円柱の流体力学的特陛に及ぼす小円柱の影響を,圧力分布の測定とスモークワイヤ法による流れの可視化によって実験的に解明した.特に,主円柱周りの境界層および後流の挙動に及ぼす影響を詳しく調べた.研究分担者の小濱らが開発中のエアロトレインのサイド翼と主翼との交叉部における流れの強い干渉を、フィレット(整形覆)を取り付けることによって緩和し、エアロトレインの空力特性を向上させることを目的として風洞実験を行い、次のことを明らかにした。1.サイド翼と主翼との交叉部に取り付けたフィレットは、両翼面上に発達する境界層の干渉による大規模な剥離領域の形成を防ぎ、揚力を増し、抗力を減じて翼性能を大幅に向上させる。2.揚力に関しては、フィレットの効果と地面効果を分離して評価することができる。3.抗力に関しては、前項に述べたような明確な相関は認められなかった。4.フィレットの最適形状は、翼の最大厚さの点から下流の、翼交叉部に近い区域における断面積の増大を流れの剥離が起きない程度に抑えた形状のものである。そのようなフィレットは翼後縁において大きな前面投影面積を有するので、そこでの急激な断面積変化を避けるために、フィレット後部を翼の後縁を越えて下流まで延ばして前面投影面積を滑らかに減少させる。また、小型軸流ファンの性能向上を目的として次のことを行った。1.性能試験用のダブルチャンバー式小型風洞を製作し、その特性を調べた。2.軸流ファンのケーシング内面と羽根車羽根先端との隙間の影響を少なくすることを企図して、吸い込み側にケーシングの内径よりも小さい直径の開口を有する平板を取り付け、その直径を種々に変えて性能試験を行った。しかしながら、性能の向上には至らなかった.3.羽根車下流に静翼を取り付けることによって、若干の性能向上を得た。研究分担者の小濱らが開発中のエアロトレインのサイド翼と主翼との交叉部における流れの強い干渉を,フィレット(整形覆)を取り付けることによって緩和し,エアロトレインの空力特性を向上させることを目的として風洞実験と数値計算を行い,次のことを明らかにした.1.サイド翼と主翼との交叉部に取り付けたフィレットは,両翼面上に発達する境界層の干渉による大規模な剥離領域の形成を防ぎ,揚力を増し,抗力を減じて翼性能を大幅に向上させる.2.揚力に関しては,フィレットの効果と地面効果を分離して評価することができる.3.フィレットの最適形状は,翼の最大厚さの点から下流の,翼交叉部に近い区域における流路断面積の増大を,流れの剥離が起きない程度に抑えた形状である.

そのようなフィレットは翼後縁において大きな前面投影面積を有するので,それより下流における断面積の急激な減少を避けるために,フィレット後部を翼の後縁を越えて下流まで延ばしてフィレットの前面投影面積を滑らかに減少させる.また,地面効果を有効に利用できる最適翼型を地面と翼との干渉を考慮した数値計算によって探求し,後縁部で下に反りのある翼型が地面効果をより有効に利用できることを示した.一方で、小型軸流ファンの性能向上を目的として次のことを行った。1.昨年度に製作した性能試験用のダブルチャンバー式小型風洞を改造し,その特性を調べた.2.ファンに流入する流れの状態を改善する目的で,吸込側にベルマウスを取り付け,効率の大幅な上昇を得た.3.羽根車下流に静翼を取り付けることによって,若干の性能向上を得た.1.エアロトレインのサイド翼と主翼との交叉部における流れの強い干渉を,フィレット(整形覆)を取り付けることによって緩和し,エアロトレインの空力特性を向上させることを目的として風洞実験と数値計算を行い,次のことを明らかにした.(1)サイド翼と主翼との交叉部に取り付けたフィレットは,両翼面上に発達する境界層の干渉による大規模な剥離領域の形成を防ぎ,揚力を増し,抗力を減じて翼性能を大幅に向上させる.(2)揚力に関しては,フィレットの効果と地面効果を分離して評価することができる.(3)フィレットの最適形状は,翼の最大厚さの点から下流の,翼交叉部に近い区域における流路断面積の増大を,流れの剥離が生じないように抑えた形状である.2.小型軸流ファンの性能向上を目的として,性能試験用のダブルチャンバー式小型風洞を設計・製作し,それを用いてファンの性能改善実験を行い,次の結果を得た.(1)吸込側にベルマウスを取り付けると,ファンに流入する流れの状態が改善され,効率の大幅な上昇が得られる.(2)羽根車下流に静翼を取り付けると,若千の性能向上が見られる.3.円柱にそれより直径の小さい円柱を近接して設置した場合の,主円柱の流体力学的特性に及ぼす小円柱の影響を,圧力分布の測定とスモークワイヤ法による流れの可視化によって実験的に解明した.特に,主円柱周りの境界層および後流の挙動に及ぼす影響を詳しく調べた.
北方圏域における小学校児童から成人の冬の適応に関する意識調査

本申請研究の目的は、冬をポジティブに捉えている子供達が、何時の時点で冬をネガティブに考えるようになるか、それに影響を与えている大人の側では、冬に対してどの様な適応状況にあるか、北方圏域における小学生や成人を対象にしたアンケート調査を通じて、経時的推移の実態把握を量ることにある。下記の「冬への適応に関する6軸の項目」に関わって、日本(札幌・盛岡・仙台)、カナダ(Waterloo, Gatineau)、フィンランド(Espoo)、ロシア(Knabarovsk)、中国(Harbin)においてアンケート調査を実施した。6項目合わせて、100%とするアンケート調査の実施例はなかった。この6軸項目を拠り所にして小学校学童や成人を対象にアンケート調査を実施することにより、言語や文化な違いを超えて、北方圏域で生活する人々の『冬の捉え方』を相互に分かり合い、共通の尺度を共有することは、冬とどの様に向き合い、冬期の屋外活動とどの様に取り組むのか、のシナリオが見出された時、積雪寒冷な地域に望まれるこれからのライフスタイル、特に微気候計画に基づいた街づくり(コミュニティーづくり)や省エネルギーのあるべき姿が明らかになり、これからの建築環境計画や都市計画に欠かせない基礎資料となる第一部では、日本の小学生(低学年)は、冬をポジティブに捉え、大人になるに従ってネガティブになる。カナダの小学生も冬をポジティブに捉えるが、成人は2面的になっていた。フィンランドは小学生も成人も冬をポジティブに捉え、ロシアや中国(Harbin)では、冬を受は入れるという心理特性にあることが分かった。また、対象地域において学童や成人の外套下の温湿度測定・就寝時の寝室の温湿度測定の結果を取りまとめ、検討を加えた。本研究では、小学生を対象に、冬をポジティブに捉えている子供達が、何時の時点で冬をネガティブに考えるようになるか、冬の適応に関するアンケート調査を通じてその推移を探りつつ、それに影響を与えている大人の側では、冬に対してどのような適応状況にあるか、その実態把握を目的にしている。(1)札幌の実態把握調査:絵内大人側の冬対応を知るために、冬期休業前、大学2年生を対象にアンケート調査を行った。冬休み明けの始業日、札幌市内の小学校(2学級×6学年)を対象にアンケート調査を行った。(2)Espooの実態把握調査(フィンランド):羽山+Jorma Heikkinen+Mikko Saari1月下旬、Helsinkiの学園都市Espooにて、小学生の屋外活動の観察調査と、1日を通じた学童の衣服ポケット内の微気候測定を行った。これより、屋外活動時の外套下微気候、寝室内温室環境が分かる。2月中旬、Ottawa/Gatineauで開催されるWinterludeのイヴェントを中心に小学生の屋外活動の観察調査と、大人の外套下微気候の測定を行った。また、OntarioとQuebecで学童と大人のアンケート調査を行った。3月上旬、ロシア極東のKhabarovskにて、小学生の屋外活動の観察調査と、学童と大人のアンケート調査を行った。(5)Harbinの実態把握調査(中国):森+鄭茂余3月中旬、中国東北部のHarbinにて、小学生の屋外活動の観察調査と、学童と大人のアンケート調査を行う予定である。中国東北部の小学校では極寒の1月、2月は冬休み期間であり、実態把握調査が不可能であることが、その理由である。初年度は、1月に調査が終了した札幌の調査結果のみを学会誌に報告している。

下記の「冬への適応に関する6軸の項目」に関わって、日本(札幌・盛岡・仙台)、カナダ(Waterloo, Gatineau)、フィンランド(Espoo)、ロシア(Knabarovsk)、中国(Harbin)においてアンケート調査を実施した。6項目合わせて、100%とするアンケート調査の実施例はなかった。この6軸項目を拠り所にして小学校学童や成人を対象にアンケート調査を実施することにより、言語や文化な違いを超えて、北方圏域で生活する人々の『冬の捉え方』を相互に分かり合い、共通の尺度を共有することは、冬とどの様に向き合い、冬期の屋外活動とどの様に取り組むのか、のシナリオが見出された時、積雪寒冷な地域に望まれるこれからのライフスタイル、特に微気候計画に基づいた街づくり(コミュニティーづくり)や省エネルギーのあるべき姿が明らかになり、これからの建築環境計画や都市計画に欠かせない基礎資料となる第一部では、日本の小学生(低学年)は、冬をポジティブに捉え、大人になるに従ってネガティブになる。カナダの小学生も冬をポジティブに捉えるが、成人は2面的になっていた。フィンランドは小学生も成人も冬をポジティブに捉え、ロシアや中国(Harbin)では、冬を受け入れるという心理特性にあることが分かった。また、対象地域において学童や成人の外套下の温湿度測定・就寝時の寝室の温湿度測定の結果を取りまとめ、検討を加えた。第二部では、札幌で行われたInternational Forum CREATION OF BETTER OPEN SPACES IN COLDREGIONSのProceedingsを収録した。このフォーラムでは、北方圏域における公開空地のあり方や学童の冬の屋外活動の実態を対象に、発表・討議を行い、Winter Citiesに求められる公開空地等の基本的な都市計画は如何にあるべきか、についてディスカッションを行った。更に、学童の冬の屋外活動を誘発するためワークショップを行い、学童による屋外活動を活発にする施設の提案や、研究者・都市計画家・建築家・行政官による屋外活動を誘発するためConcepts, Strategies, Toolsに関わった基礎的なディスカッションの結果を取りまとめた。
単体の空間リノベーションの地域内連鎖に着目したエリア・リノベーション研究

最終年度は前2年度のまとめと今後の課題の考察を行った。本研究では、ある地域において、建築・都市空間のリノベーションや用途変更による活性化が同時並行して生じたことで、その地域が連鎖的・多面的な活性化をみせる状況を「エリア・リノベーション」と定義し、国内外の先進事例を比較・分析することにより、遊休資産を活用したまちづくりの新しい編成法を提示することを目的とした。国内事例の調査・分析より、個人の自発的・ゲリラ的な活動から起こることの多いエリア・リノベーションの初期段階においては、不動産・建築・グラフィックデザイン・メディアを担う人材が必ず存在し、そのチームが活動を牽引していることが分かった。また、空間を形成するプロセスが、計画者主導から利用者主導に変化しているほか、活動の主導者や主要な関係者が、プロセスの全体に当事者として関わっている傾向があった。他方、海外事例では、活動の契機こそ住民や民間企業がはじめた事象であるが、いずれも行政や国が追認する形で法律や制度と整合しているほか、プロジェクトのマネジメントとファイナンスを戦略的に行っている。プロジェクトを実行・経営する組織を整え、公民連携の形態を整えることで持続性を担保しており、それによって実験的なエリア・リノベーションが社会に定着し、手法として一般化していることが分かった。研究成果である3冊の書籍において、エリア・リノベーションの概念を提示し、個人や民間がどうすればこれを起こせるのかという初動期の分析と、そのモデルを示した。この書籍を通じて、種々の同様の動向が「エリア・リノベーション」という言葉で明確化された結果、新聞やTVの報道においても、この言葉とともに各地の事例が紹介され、また公募事業名に用いる自治体も出てきた。「エリア・リノベーション」は一般社会での認知が進み、各地で様々な取り組みがはじまり、社会実装されつつある。本研究を進めるにあたり、地方都市において人口減少や地域経済の悪化により衰退した後、復活を遂げた国内外の都市を調査した。国内では6つのエリアを取材、調査し、エリアが再生していくプロセスを分析、構造化した。その成果を元に、平成28度には「エリアリノベーション/変化の構造とローカライズ」(学芸出版社)を出版するという形で研究成果を社会に提示した。これが本研究の第一フェーズである。さらにそれを進化させるべく、次のステップとして研究対象を海外に拡張した。旧東ドイツのベルリン・ライプツィヒなど東西統一後に著しく人口が減少した後に、近年再生を遂げたエリアの変化の構造を研究分析した。またエッセンにて、産業遺産を博物館にリノベーションした案件を調査した。イタリアではアグリツーリズム(農業を基軸にした旅の新しい形式)やアルベルゴディフューゾ(空き物件を宿に用途変更し、食事等が街に分散した分散型宿泊形態)のような国の政策や規制緩和による地域再生のモデルを実地検証した。少ない人口や小規模の経済圏においても高付加価値の空間とサービスを提供することにより再生するエリアの可能性を発見した。これらの成果をベースに、さらに複数の研究対象エリアを選定した。その結果を元に今年度には、海外の調査事例をまとめた「クリエイティブローカル/衰退の先の風景」を出版する予定だ。現在、執筆と出版の準備を進めている。この研究では一貫して、調査分析のプロセスや成果を出版物として社会に問い、そのフィードバックを次の研究の基盤とする手法をとっている。出版による各方面からの反応や実践への応用に対する要望も多く、研究と並行しながらその成果を実用に結びつけ、研究の厚みを増していくプロセスの中にある。今後、研究対象候補として英国のリバプール、米国のデトロイトなどの重工業の勃興を経た後に衰退と再生を経験したエリアがあがっている。本研究の国内調査の成果として、平成28年度に「エリアリノベーション/変化の構造とローカライズ」(学芸出版社)を出版した。衰退後、復活を遂げた地方都市の背景を構造化したことで、各方面より反響があり、現在では「エリアリノベーション」の手法が地方都市において実践されはじめている。また、海外調査を行い、それらをまとめた「クリエイティブローカル/衰退の先の風景」を平成29年度に出版する予定であり、現在執筆作業を行っている。本年度の代表的な成果として「クリエイティブローカル/エリアリノベーション海外編」(学芸出版社)の執筆、編集、出版があげられる。これは本研究での国内の調査及び試行錯誤のフィールドを海外のケーススタディ分析に展開したものである。調査研究のフィールドをいくつか具体的に列挙する。イギリスのリバプールやグラスゴーのような荒廃した郊外に建築家やアーティストが介入することにより、地域文化・経済とクリエイティブが融合しながらエリアリノベーションが起こっている事例。デザインとマネジメントが結びつきながら新たな地域経済の活性化に寄与する方法論を目撃した。アイルランドのダブリンなどでは、パブリックスペースに市民活動や表現がにじみ出すことにより、街の風景がドラスティックに変化していく現場を見た。一旦は衰退したが、新たなプレイヤー、デザイン、プロモーション、組織のチームアップ、マネジメントの導入などにより再生のきっかけを掴んでいる。それらの分析は、昨年度発見した概念である「エリアリノベーション」のプロセスや方法論をさらに強化する視点をもたらした。その成果をベースとした論文、講演活動、各地でのワークショップの開催などを通し研究成果を社会化していくことに努めるとともに、各方面からの反応、意見などを研究にフィードバックした。山形、仙台などの地方都市においてエリアリノベーションの方法論を実際に変容した活動、デザインを行った。それらが地域の経済や市民意識に対してどのようなインパクト・影響を及ぼし、変化を促すきっかけになったのか。そのプロセスや様子をレポートし、研究へのフィードバックを行った。

結果的に、複数の学会や雑誌などのメディア、地方自治体からの具体的な相談、オファーがあり、エリアリノベーションの方法論が社会的なニーズに呼応していることを示した。2016年には、長野市、岡山市、尾道市などへの取材・研究をまとめた著書「エリアリノベーション/変換の構造とローカライズ」(学芸出版社)を出版。また、2017年には、ドイツ、イタリア、イギリスなどへの取材・研究をまとめた著書「CREATIVE LOCAL/エリアリノベーション海外編」(学芸出版)を出版。上記の取材や出版を通し、本研究の成果を社会に対して提示した。同時に、そのプロセスの中で新たな課題を発見した。今後その新たな課題を掘り下げてこととする。最終年度は前2年度のまとめと今後の課題の考察を行った。本研究では、ある地域において、建築・都市空間のリノベーションや用途変更による活性化が同時並行して生じたことで、その地域が連鎖的・多面的な活性化をみせる状況を「エリア・リノベーション」と定義し、国内外の先進事例を比較・分析することにより、遊休資産を活用したまちづくりの新しい編成法を提示することを目的とした。国内事例の調査・分析より、個人の自発的・ゲリラ的な活動から起こることの多いエリア・リノベーションの初期段階においては、不動産・建築・グラフィックデザイン・メディアを担う人材が必ず存在し、そのチームが活動を牽引していることが分かった。また、空間を形成するプロセスが、計画者主導から利用者主導に変化しているほか、活動の主導者や主要な関係者が、プロセスの全体に当事者として関わっている傾向があった。他方、海外事例では、活動の契機こそ住民や民間企業がはじめた事象であるが、いずれも行政や国が追認する形で法律や制度と整合しているほか、プロジェクトのマネジメントとファイナンスを戦略的に行っている。プロジェクトを実行・経営する組織を整え、公民連携の形態を整えることで持続性を担保しており、それによって実験的なエリア・リノベーションが社会に定着し、手法として一般化していることが分かった。研究成果である3冊の書籍において、エリア・リノベーションの概念を提示し、個人や民間がどうすればこれを起こせるのかという初動期の分析と、そのモデルを示した。この書籍を通じて、種々の同様の動向が「エリア・リノベーション」という言葉で明確化された結果、新聞やTVの報道においても、この言葉とともに各地の事例が紹介され、また公募事業名に用いる自治体も出てきた。「エリア・リノベーション」は一般社会での認知が進み、各地で様々な取り組みがはじまり、社会実装されつつある。今後、さらなる研究対象候補地としてイギリスのリバプールや、アメリカのデトロイトなどの重工業の勃興を経た後に衰退と再生を経験した都市があがっている。
高性能三次元複合材料構造物の自動作製装置の開発

本研究では、三次元複合材料の強化形態創成の技術の1つである組物に注目し、従来からの組機を組み合わせることにより、複雑形状部材の自動作製技術を確立することを目的とした。具体的には、三次元組物の設計・試作のためのCAE手法の提案を行い、シミュレーション・プログラムの開発を行なった。さらに、新しい機構の組機(三次元組物作製装置)の開発を行なった。シミュレーション・プログラムの開発については、I形などのように複雑な断面形状を有する組物および繊維が連続し多方向に分岐した組物の作製技術およびその装置の開発のため、CAE手法の提案を行った。複雑な断面形状を有する組物作製のためのCAEの構成要素である「スピンドル配置設計」「織り構造解析」手法構築のため、規則的な織り構造を有する組物を得ることのできるスピンドル配置の決定および組み上がり状態の確認が可能となるシミュレーションプログラムの開発を行なった。多方向に分岐した組物作製のためのCAEの構成要素である「繊維配向解析」「寸法設計」手法構築のため、作製される組物の繊維の配向状態および寸法を求めることのできるシミュレーション・プログラムの開発を行なった。三次元組物作製装置の設計・試作については、平打組物の構造を基本組織としたI-beam組物(平打I-beam組物を作製する平打I-beam組物作製装置と、丸打組物の構造を基本組織としたI-beam組物(丸打I-beam組物)を作製する丸打I-beam組物作製装置の2機種の組機を試作した。丸打I-beam組物複合材料の力学的特性については、曲げ弾性率、強度共にアルミ材よりも高い値を示しておリ、構造材料としての広い用途が期待される。本研究では、3次元複合材料の強化形態創成の技術の1つである組物に注目し、従来からの組機を組み合わせることにより、複雑形状部材の自動作製技術の確立を行なった。具体的には、組機を組み合わせるために必要なアタッチメントの作製・試作と、3次元組物形成のための繊維の動きを把握することのできるシミュレーション・プログラムの開発を行った。研究実績を以下に述べる。組機を組機をつなぎ合わせるアタッチメントの設計および試作を完了し,I-beam組物およびそれを基材としたI-beam組物複合材料の作製に成功している。さらに、その力学的特性について検討を行ったが、他の強化形態に比べ、著しく優れた特性を得ることはできなっかった。これは、今回作製したI-beamの断面形状が薄肉であったためと考えられる。シミュレーション・プログラムの開発については、3次元組物を作製する組機の初期設定を決定しその初期設定から得られる組物を3-Dグラフィックを用いて予測・確認することのできるプログラムを開発することができた。今後の課題としては、以下のことが考えられる。今回作製したI-beam組物複合材料では、厚みが薄く期待した強度は得られなっかった。そこで今後は、断面形状の大きな組物を作製する必要がある。シミュレーション・プログラムについては、現在のグラフィック画面での表示では識別が容易でないため、今後3-Dグラフィックの充実が必要となる。また組機の開発については、断面形状の大きな組物を作製する機械となると、その機械の寸法も大きくなり、従ってスピンドルの移動範囲も大きくなる。スピンドル-組成点間の繊維の張力を一定に保つ新たな機構を開発する必要がある。

シミュレーション・プログラムの開発については、I形などのように複雑な断面形状を有する組物および繊維が連続し多方向に分岐した組物の作製技術およびその装置の開発のため、CAE手法の提案を行った。複雑な断面形状を有する組物作製のためのCAEの構成要素である「スピンドル配置設計」「織り構造解析」手法構築のため、規則的な織り構造を有する組物を得ることのできるスピンドル配置の決定および組み上がり状態の確認が可能となるシミュレーションプログラムの開発を行なった。多方向に分岐した組物作製のためのCAEの構成要素である「繊維配向解析」「寸法設計」手法構築のため、作製される組物の繊維の配向状態および寸法を求めることのできるシミュレーション・プログラムの開発を行なった。三次元組物作製装置の設計・試作については、平打組物の構造を基本組織としたI-beam組物(平打I-beam組物)を作製する平打I-beam組物作製装置と、丸打組物の構造を基本組織としたI-beam組物(丸打I-beam組物)を作製する丸打I-beam組物作製装置の2機種の組機を試作した。丸打I-beam組物複合材料の力学的特性については、曲げ弾性率、強度共にアルミ材よりも高い値を示しており、構造材料としての広い用途が期待される。