hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高ずり速度領域での界面活性剤水溶液のミセル高次構造形成に関する研究

マイクロ流路内の微小な柱状物体を通過するひも状ミセル水溶液の高ずり速度流れにおいて,流れパターンと流れによるミセル高次構造体の形成について実験的に調べた.位相差顕微鏡観察によって,流れの中で形成された粘性の高いミセル高次構造体の筋を直接観察することができた.ミセル高次構造体の形成開始点は,流量がある臨界値に達するまでは,流量が大きいほど流路の上流側の位置に移動する.比較的低流量では流れは定常だが,流量が増加すると,微小な柱状物体の隙間に流れ込む細い流れに脈動を伴いながら,流れパターンが大きく変化する.本研究は,CTAB/NaSal系界面活性剤の紐状ミセル水溶液において,高ずり速度下の流動によって誘起される,長時間持続するミセル高次構造体の形成過程とその構造を,顕微鏡下での可視化などを用いて解明することを目的としている.平成24年度は,円柱を規則的に配置したマイクロ流路と長方形ブロックを並べたスリット型のマイクロ流路の二種類を作成し,障害物を通過するときの流れの状態変化およびミセル高次構造体の生成について,流れの可視化と位相差顕微鏡観察によって調べた.円柱を配置した流路では,円柱直径,円柱の数,空隙率などを変えて実験を行った.また,円柱群を通過する流れについて,パネル法によるポテンシャル流れの解析を行った.この結果,(1)円柱群を通過する脱イオン水の流れはポテンシャル流れのパターンとよく一致すること,(2)界面活性剤の紐状ミセル水溶液では,脱イオン水では見られない乱れが生じること,(3)乱れの発生と対応して,円柱配列の間に周囲の流体と異なる屈折率をもつゲル化した流体が位相差顕微鏡観察によって筋状に見られること,(4)ここで観察されたゲルは時間経過で消失すること,などの知見を得た.長方形ブロックを配置した流路では,せん断が支配的となるスリット型流路と,よどみ点から伸張流れが生じるように,隣り合うスリット間に切り込みを入れ導通させたブロック型流路を作製して実験を行った.この結果,(1)対イオンのモル比が大きい流体のほうが低流量で流れの乱れが生じること,(2)円柱配列の場合と同様,位相差顕微鏡観察によって像の明暗のゆらぎの線としてミセル高次構造体を観察できること,(3)スリット型流路よりもブロック型流路のほうが,隙間へ流れ込む流れの偏りが大きく,ゆらぎの線の絡み合いが形成されやすいこと,(4)ゆらぎの線は弾性に富むゲル状物質で,可逆的なゲル化であること,などの知見を得た.CTAB/NaSal系界面活性剤のひも状ミセル水溶液について,マイクロ流路内で高いずり速度とひずみ速度を受けることによって誘起されるミセル高次構造体の形成過程と流れ場の変化の詳細を調べる実験を行った.ミセル高次構造体を形成した流体塊は明視野観察では確認できないが,屈折率の局所的な変化を明暗のコントラストをつけて観察できる位相差顕微鏡によって,その挙動を捉えることに成功した.新たに試みた円柱群を複数の区画に区切って配置した流路を用いた実験では,区画ごとのひずみ蓄積量による変化を観察した.ひずみ蓄積量が大きくなる下流の区画ほどミセル高次構造体が発現しやすく,流量を増加させると,より上流の区画でも発現するようになった.このことは,高次構造体の形成に,ひも状ミセルの回転緩和時間とずり速度が関係するという説明を支持するものである.一方,ある送液流量を超えると,壁面ですべりが生じ始めるためか,流量を増加させてもミセル高次構造体を最初に発現する区画に変化が見られなくなった.このことは,送液流量をあげても予想より低いずり速度しか得られず,ミセル高次構造体が可逆的なものにとどまった原因と考えられる.比較的高い流量では円柱群の隙間に流れ込むときに脈動が見られ,定常な流れから非定常な流れに変化する要因の一つとなっている.円柱群の隙間に相当する急縮小部をもつマイクロ流路を用いて,新たに円偏光クロスニコル観察を試みた.一定流量以上で急縮小部入口に弾けるような脈動流れが発生し,急縮小部に流れ込む筋状の流れの領域で,ミセルの配向の生成と消失が繰り返し起きていた.脈動の頻度は,はじめ流量とともに増加してその後一定となったが,流路幅が関係する.なお,位相差顕微鏡で捉えられたミセル高次構造体を形成している流体塊の複屈折は大きくなく,クロスニコル観察や偏光イメージングカメラでは捉えられないことが確認できている.マイクロ流路内の微小な柱状物体を通過するひも状ミセル水溶液の高ずり速度流れにおいて,流れパターンと流れによるミセル高次構造体の形成について実験的に調べた.位相差顕微鏡観察によって,流れの中で形成された粘性の高いミセル高次構造体の筋を直接観察することができた.ミセル高次構造体の形成開始点は,流量がある臨界値に達するまでは,流量が大きいほど流路の上流側の位置に移動する.比較的低流量では流れは定常だが,流量が増加すると,微小な柱状物体の隙間に流れ込む細い流れに脈動を伴いながら,流れパターンが大きく変化する.本研究は,高ずり速度下におけるCTAB/NaSal系の界面活性剤水溶液の,長時間持続する性質をもつミセル高次構造体の形成過程とその構造を,偏光イメージングによる可視化により明らかにすることを目的としている.

平成23年度は,偏光顕微鏡と偏光イメージングカメラを利用した撮影システムを構築し,マイクロ流路内の障害物を通過する流れによって生じたミセルの配向による偏光状態の変化を撮影することを試みた.本研究の撮影システムの特長は,1回の露光による撮影画像1枚を用いて,偏光度や偏光長軸方向などの分布を解析できることである.これは偏光顕微鏡の光源をLEDストロボ光源に改造し,撮影に偏光イメージングカメラを用いることによって初めて可能となった.従来方式のシステムでは,顕微鏡光学系に組み込んだ偏光子の方向を切り替えながら撮影するため,時間変化する現象の測定は原理的に不可能であった.非定常流れにも対応できるという点で,本システムは,最先端といえる.マイクロ流路内で長時間持続するミセル高次構造体を作成するため,先行研究に倣ったガラスマイクロビーズ充填流路と円柱群を配置したPDMS製の流路を作成した.マイクロビーズ充填流路では,Kozeny-Carmanの関係式に基づくずり速度が文献の条件と同程度まで送液できた.流路厚さ68μmの流路で,比較的高い流量で送液に伴う偏光長軸方向の変化を捉える事ができ,ある程度光路長があれば,本研究の撮影システムで観察可能であることがわかった.マイクロビーズ充填流路および円柱群配置流路のいずれでも,先行研究でこれまで公表されている情報が十分でなかったこともあり,長時間持続するミセル高次構造体の生成は確認できなかった.一方,18Gの注射針から実験流体を噴出させたときに,流れを止めても残存する高次構造体を偏光イメージングシステムで確認した.ミセルの配向や高次構造体の形成について,当初計画していた偏光を利用した観察方法は,観察対象のリタデーションが小さく,変化を捉える事が困難だった.一方,平成24年度に位相差観察を試みたところ,はっきりと高次構造体の生成のようすを捉えられることを見いだし,予想外の進展が得られた.この結果,マイクロ流路の障害物の近傍で発生するミセル高次構造体の性質について,多くの新しい知見を得ることができた.今回観察されたミセル高次構造体は,時間経過でもとの流体にもどる可逆的なタイプであることがわかった.目標としている長時間持続するタイプのミセル高次構造体の生成までは到達できていないため,平成24年度に確立した位相差顕微鏡による観察方法をもとにして,さらにデータ蓄積を行う必要がある.界面活性剤水溶液の対イオンのモル比の影響については,平成24年度にモル比が1以下の場合についてデータの蓄積が十分得られている.偏光を利用した観察については,観察対象のリタデーションが大きくなるように厚みを増やしたマイクロ流路において,急縮小を伴う流れによる偏光状態の変化を捉えることに成功している.以上より,研究の目的の達成度を,おおむね順調に進展していると評価する.偏光顕微鏡の納入が,ドイツからの輸入に時間がかかり,当初の計画より1ヶ月半ほど遅れたが,メーカーから光源部分のみを先に借りることができ,納品を待つ間に顕微鏡光源の改造について具体的に設計を進めることができた.このため,顕微鏡納品後すぐにLEDストロボ光源に移行することができた.偏光イメージングカメラを取り付けた後も,輝度調整のためLEDストロボ電源の改造が必要になったが,12月末までには計画どおりの性能をもつシステムを完成させることができた.マイクロ流路について,高流量での実験では,予想されたとおりPDMSとガラス基板の自己吸着では漏れが発生した.今回,Liquid PDMSによるボンディングや流入ポート部の接着方法を改良し,支障無く実験できるようになった.
ネットワークの深化に対応するトラヒック管理と制御機構に関する研究

本研究では、ネットワークの深化に対応可能であるスケーラブルなトラヒック管理及びそれに基づくトラヒック制御機構のアーキテクチャを検討すると共に、それに必要な各種技術の研究開発を行った。研究成果の概要を以下に示す。(1)ネットワーク特性把握のためのネットワークトモグラフィに関する基礎理論ネットワーク特性の把握には高精度の遅延情報が重要であり、フロー毎のキューイング遅延統計を部分的計測から推定する手法、及びパス上の内部区間の遅延分散をエンドエンド計測から推定するツールを開発した。また、高解像度タイムスタンプ計測の有効性を実験によって確認した。(2)多様な要求に対応可能なマルチクラス経路制御機構の基礎理論多様な通信品質要求を有するトラヒックに対応するために、各ルータが複数の経路表を有し、それらをネットワーク内部の状態に応じてエッジルータで選択する手法を提案した。提案手法において、最少ホップ経路と最少負荷経路の二種類の経路を利用する場合を想定し、シミュレーションおよび実験ネットワークを用いた評価によって有効性を確認した。(3)モバイルネットワークにおける資源の有効利用に関する基礎研究無線LANによるモバイルネットワークにおいて、端末が通信資源を有効利用するためのAP選択方式と、無線メッシュネットワーク内の負荷分散を目的とした動的ゲートウェイ選択手法を開発した。また通信品質を維持したハンドオーバを実現するために、無線LANのフレーム再送回数をハンドオーバ決定指標としたハンドオーバ管理機構を提案し、それぞれの有効性を示した。(4)トラヒック変動に迅速に対応するトラヒック制御機構に関する基礎研究複数の上位パスへのトラヒックフロー動的振り分けにおける計測に基づくキューイング遅延最小化振り分け手法、及び実時間フローの遅延特性改善のためのアプリケーション毎の遅延制約を越えた無駄なパケットを早期にルータが廃棄する手法を開発した。ネットワークの深化に対応するトラヒック管理と制御機構に関する研究として、次の各研究小テーマに関する研究を行った。(1)ネットワーク特性把握のためのネットワークトモグラフィーに関する基礎理論パスに沿ったスループット特性を小さい負荷で計測可能な他の特性との相関を利用して推定する手法に関してインターネット上で予備的実験を行った。パスに沿ったキュー遅延特性をパス上の各ルータでの局所的状態の統計量とそれらのルータに横断的な大域的状態のサンプルを組み合わせて推定する手法を提案し、数値実験によって評価を行った。(2)多様な要求に対応可能なマルチクラス経路制御機構の基礎理論複数のクラスのトラヒックを想定し、それらに対する経路選択手法を個別に考慮したマルチクラス対応経路制御手法を考案した。複数の経路表を備えるコアルータと参照する経路表の判定を行うエッジルータの協調による手法を提案し、その基礎特性の評価を行った。(3)急激なトラヒック変動に迅速に対応するトラヒック制御機構の基礎理論多様な特性を有する複数のバックボーンネットワークを有効に利用するための機構に関し、その実現手法の検討を行った。複数のバックボーンネットワークから良好な通信を行うことができるネットワークを選択する機構を試作し、その評価を行った。(4)新たなトラヒック制御機構に関する調査および基礎研究トランスポート層のコネクション識別子に二つの通信ホストのIPアドレスが含まれるため、移動透過性の実現ができず、またマルチホーミング環境への対応が困難となる。そこで、トランスポート層とネットワーク層の間にアソシエーション層を設け、通信ホスト間で自ホストの保持する全てのIPアドレスを通知しあうアソシエーションプロトコルの設計と実装を行った。(5)モバイルネットワーク環境への対応モバイル環境では、ホストの移動やそれに伴う無線伝搬路状況の変化に伴い、ネットワークトラヒック特性が変動する。このようなトラヒック変動に関する基礎理論について研究を行った。さらに、そのような変化に対応するために必要な機構を提案し評価を行った。ネットワークの深化に対応するトラヒック管理と制御機構に関する研究として、平成16年度は次の各研究小テーマに関する研究を行った。

1.ネットワーク特性把握のためのネットワークトモグラフィに関する基礎理論大域的なトラヒックの流れの傾向や異常を、複数のエッジルータにおいて各々を通過する集約フロー流量を同時に観測したデータから推定する技術に関して、従来手法では対応が困難な、個別フロー流量間に未知で強い相関がある場合にも適用できる手法を考案した。また、高速な回線上を通過する個別フローの詳細な特性を把握するために、GPSに同期し、100ナノ秒の解像度を持つタイムスタンプ装置を使った計測実験を行い、その有効性を実証した。2.多様な要求に対応可能なマルチクラス経路制御機構の基礎理論複数のクラスのトラヒックに対する経路制御機構として、各ルータが複数の経路表を有する手法を提案し、ネットワーク内部の状態に応じてそれらを使い分ける手法について検討した。また、ホストが所属するサイトが複数の回線を有するような環境において、利用可能な複数の経路から適切な組み合わせを選択する方式を検討し、実環境における計測実験を行うことによって、その有効性を実証した。3.モバイルネットワークにおける資源の有効利用に関する基礎研究無線LANにおいて通信資源を有効利用するためのアクセスポイント選択方式を提案し、シミュレーションと解析によりその有効性を明らかにした。また、無線LANや第3世代移動体通信網等の複数の無線通信媒体が混在する次世代モバイルネットワークにおいて、端末が通信状況を元に最適な通信媒体を選択し、動的に通信の切り替えを行うアーキテクチャを提案し、シミュレーションによりその有効性を示した。4.トラヒック変動に迅速に対応するトラヒック制御機構に関する基礎研究実時間アプリケーションフローの競合環境におけるパケット遅延特性の改善のために、アプリケーション毎のフローにおいて要求されるパケット遅延制約を越えた無駄なパケットをルータが捨てる手法を提案し、数値実験によって有効性を示した。本研究では、ネットワークの深化に対応可能であるスケーラブルなトラヒック管理及びそれに基づくトラヒック制御機構を明らかにすると共に、それに必要な各種技術の研究開発を行った。本年度の成果を以下に示す。1.ネットワーク特性把握のためのネットワークトモグラフィに関する基礎理論片道遅延変動を高精度に計測し、パケットペアのネットワークトモグラフィの原理に基づいてネットワーク区間の片道遅延変動の分散を推定するツールを開発した。2.多様な要求に対応可能なマルチクラス経路制御機構の基礎理論多様な要求に対応し、資源を有効に利用可能なマルチクラス経路制御機構として、複数の経路表を利用する方式におけるエッジルータでの経路切替え手法に関して詳細な評価を実施し、その有効性を確認した。
脊髄術中運動路モニタリング法を安定して計測できる麻酔法の設定について

本研究費にて購入した電気刺激装置を利用して、平成5年6月以来、NLA法を用いた椎間板ヘルニア10例術中に脊髄刺激筋誘発電位を計測している。その結果、この麻酔法下には同電位は比較的安定した振幅で計測でき、かつ、スパーテル等での軽度の硬膜管圧迫によって多相化するため、今後ヒト術中の運動路のモニタリング法として臨床応用が可能であることが示唆された。一方、セボフルエンをはじめとする吸入麻酔薬を一時的に吸入させた場合には脊髄刺激筋誘発電位の振幅は吸入後15分以内に完全に消失した。なお、この結果は第7回日本整形外科基礎学術集会で発表した(平成5年10月16日、於松本)。また、NLA麻酔下の術中脊髄刺激誘発電位の計測において下肢各筋から計測される正常電位を比較するために、腰椎椎間板ヘルニア患者の健常側の下腿三頭筋、前脛骨筋、大腿四頭筋からの記録を行った。その結果前脛骨筋や下腿三頭筋からの計測では巣相性の比較的明瞭な50-100muvの電位が計測できたのに対して、大腿四頭筋では隣接する筋活動電位が混入するため多相性の振幅計測困難な電位しか計測できなかった。このため我々は術中脊髄刺激誘発電位の計測によって、術中脊髄運動機能のモニタリングのみならず、前脛骨筋や下腿三頭筋からの電位計測によって、腰椎手術中のL5,S1 rootを中心とした機能障害による術後下垂足などの根性運動機能麻痺もモニタリングできるのではないかと考察した。なお、この結果は第82回中部整形災害外科学会(平成6年3月31日、於和歌山)に報告する予定である。
落下時における衝撃加速度と筋活動および接地形態の関係についての研究

ヒトが歩行時に膝,足首などを屈曲させることで衝撃を吸収していることは知られている.しかし,これら歩行,走行などの着地は能動的で予想しながらの行動であり,それに伴った筋活動を行っていると考えられる.今回の研究は,ヒトの意識下・無意識下での落下時に各関節にどれだけの衝撃加速度が発生するか計測し,それと同時に起こる筋活動を観察し接地形態とどのような関係があるかを明らかにすること目的とした.実験は高さ80mmの落下台(自作:レバ-操作により足底部の扉が開き落下する構造)から直立した状態で,無意識の状態と,その比較をするため意識させた状態で落下させ,衝撃加速度(踵骨隆起部,足関節内果,脛骨粗面,大腿骨顆部),筋電計(大腿直筋,大腿二頭筋,前脛骨筋,腓腹筋),および床反力計の計測を行った.無意識下の状態で実験するため被験者に数題の暗算をさせ,その思考中に背後から操作して落下をさせた.着地の方法は膝が屈曲しないように直立状態から落下させた.意識下での実験は落下の数秒前からカウントダウンを行い,着地に備えさせた.屈曲による衝撃吸収を行わないものと,膝を曲げできるだけ衝撃吸収を行う実験を行った.実験の結果,1.無意識下-膝直立では,衝撃加速度は足関節関節と膝関節で大差がなく,上体への伝播する衝撃も大きいと思われた.またその時の筋活動は着地後におこり,しかも大きな活動をしていた.床反力計の値が最も大きく,ピーク値に達する時間も最も早かった.2.意識下-膝直立では,1.と同じく衝撃加速度は足関節関節と膝関節で大差がなかった.しかし,その時の筋活動は着地前より行っており,着地に対する準備を行っているのではないかと思われた.筋活動は1.に比べ3分の2程度になっていた.床反力計の値は1.に比10%程度小さくなっており,ピーク値に達するまでの時間も5%程度遅くなっていた.3.意識下-膝屈曲では,踵骨隆起部の衝撃加速度は1.,2.と比べ小さくなっているが大きな差はなかった.それに対して脛骨粗面,大腿骨顆部では著しく小さくなっていた.筋活動も3つの中で最も少なく,特に1.に比べると3分の1以下であった.床反力計の値はピーク値が半分以下になり,ピーク到達時間も約2倍の時間がかかった.以上のことから,ヒトは着地の際,衝撃吸収のために筋を緊張させ,衝撃を関節の屈曲により軽減させており,その衝撃は特に足関節で行われているということがわかった.現在この結果を発表(どの講演会かは未決)するための準備中である.ヒトが歩行時に膝,足首などを屈曲させることで衝撃を吸収していることは知られている.しかし,これら歩行,走行などの着地は能動的で予想しながらの行動であり,それに伴った筋活動を行っていると考えられる.今回の研究は,ヒトの意識下・無意識下での落下時に各関節にどれだけの衝撃加速度が発生するか計測し,それと同時に起こる筋活動を観察し接地形態とどのような関係があるかを明らかにすること目的とした.実験は高さ80mmの落下台(自作:レバ-操作により足底部の扉が開き落下する構造)から直立した状態で,無意識の状態と,その比較をするため意識させた状態で落下させ,衝撃加速度(踵骨隆起部,足関節内果,脛骨粗面,大腿骨顆部),筋電計(大腿直筋,大腿二頭筋,前脛骨筋,腓腹筋),および床反力計の計測を行った.無意識下の状態で実験するため被験者に数題の暗算をさせ,その思考中に背後から操作して落下をさせた.着地の方法は膝が屈曲しないように直立状態から落下させた.意識下での実験は落下の数秒前からカウントダウンを行い,着地に備えさせた.屈曲による衝撃吸収を行わないものと,膝を曲げできるだけ衝撃吸収を行う実験を行った.実験の結果,1.無意識下-膝直立では,衝撃加速度は足関節関節と膝関節で大差がなく,上体への伝播する衝撃も大きいと思われた.またその時の筋活動は着地後におこり,しかも大きな活動をしていた.床反力計の値が最も大きく,ピーク値に達する時間も最も早かった.2.意識下-膝直立では,1.と同じく衝撃加速度は足関節関節と膝関節で大差がなかった.しかし,その時の筋活動は着地前より行っており,着地に対する準備を行っているのではないかと思われた.筋活動は1.に比べ3分の2程度になっていた.床反力計の値は1.に比10%程度小さくなっており,ピーク値に達するまでの時間も5%程度遅くなっていた.3.意識下-膝屈曲では,踵骨隆起部の衝撃加速度は1.,2.と比べ小さくなっているが大きな差はなかった.それに対して脛骨粗面,大腿骨顆部では著しく小さくなっていた.筋活動も3つの中で最も少なく,特に1.に比べると3分の1以下であった.床反力計の値はピーク値が半分以下になり,ピーク到達時間も約2倍の時間がかかった.以上のことから,ヒトは着地の際,衝撃吸収のために筋を緊張させ,衝撃を関節の屈曲により軽減させており,その衝撃は特に足関節で行われているということがわかった.現在この結果を発表(どの講演会かは未決)するための準備中である.
高周波焼入れ歯車の残留応力と最適焼入れ条件に関する研究

本研究では,まず平滑軸の高周波加熱過程の温度の時間的変化を,被加熱物のみならず加熱コイル内にも生じる電流密度分布に着目して,節点要素FEMによる電磁界解析,熱伝導解析法を用いて計算するとともに,温度測定を行って,計算値と測定値を比較することにより本計算法の有効性を確かめた.次に平滑軸,段付き軸,シリンダー内面およびウオームギヤの高周波焼入れ過程の温度,応力を節点要素FEMによる電磁界,熱伝導,弾塑性応力解析法を用いて,外・内歯車の高周波焼入れ過程の温度,応力を辺要素FEMよる電磁界解析法と節点要素FEM、による熱伝導,弾塑性応力解析法を用いて計算し,これらの高周波焼入れ過程の温度,応力の時間的変化,焼入れによる残留応力に及ぼす加熱電力および周波数などの影響について明らかにした.その結果,得られた主な点は次のとおりである.1.平滑軸の高周波加熱過程の温度計算値は測定値とよく一致する.2.段付き軸の高周波誘導加熱による表面付近の発熱量は,周波数が高い場合には大径部の方が小径部より大きいが,周波数が小さい場合には逆になる.3.段付き軸の高周波焼入れによる軸表面の軸および円周方向残留応力は,周波数が大きい場合には,大径部では大きな圧縮応力になるが,小径部では小さな引張応力に,周波数が小さい場合には,大径部,小径部ともに圧縮応力になる.4.シリンダー内面の高周波誘導加熱過程の内周面の温度は外周面の温度より高く,それらの温度差は加熱電力,周波数の増加とともに増大する.5.シリンダー内面の高周波焼入れによる内周面の軸および円周方向残留応力は,加熱電力の増加とともに減少する.6.ウオームギヤの高周波誘導加熱過程の歯先と歯底の温度差は,周波数,加熱電力の増加とともに増大する.7.外・内歯車の高周波焼入れによる歯面の残留応力は,加熱電力,周波数が大きい場合には歯底付近で引張応力になるので注意を要する.8.段付き軸および歯車の高周波焼入れによる残留応力に対して二重周波(低・高周波)焼入れ法が有効である.本研究では,まず平滑軸の高周波加熱過程の温度の時間的変化を,被加熱物のみならず加熱コイル内にも生じる電流密度分布に着目して,節点要素FEMによる電磁界解析,熱伝導解析法を用いて計算するとともに,温度測定を行って,計算値と測定値を比較することにより本計算法の有効性を確かめた.次に平滑軸,段付き軸,シリンダー内面およびウオームギヤの高周波焼入れ過程の温度,応力を節点要素FEMによる電磁界,熱伝導,弾塑性応力解析法を用いて,外・内歯車の高周波焼入れ過程の温度,応力を辺要素FEMよる電磁界解析法と節点要素FEM、による熱伝導,弾塑性応力解析法を用いて計算し,これらの高周波焼入れ過程の温度,応力の時間的変化,焼入れによる残留応力に及ぼす加熱電力および周波数などの影響について明らかにした.その結果,得られた主な点は次のとおりである.1.平滑軸の高周波加熱過程の温度計算値は測定値とよく一致する.2.段付き軸の高周波誘導加熱による表面付近の発熱量は,周波数が高い場合には大径部の方が小径部より大きいが,周波数が小さい場合には逆になる.3.段付き軸の高周波焼入れによる軸表面の軸および円周方向残留応力は,周波数が大きい場合には,大径部では大きな圧縮応力になるが,小径部では小さな引張応力に,周波数が小さい場合には,大径部,小径部ともに圧縮応力になる.4.シリンダー内面の高周波誘導加熱過程の内周面の温度は外周面の温度より高く,それらの温度差は加熱電力,周波数の増加とともに増大する.5.シリンダー内面の高周波焼入れによる内周面の軸および円周方向残留応力は,加熱電力の増加とともに減少する.6.ウオームギヤの高周波誘導加熱過程の歯先と歯底の温度差は,周波数,加熱電力の増加とともに増大する.7.外・内歯車の高周波焼入れによる歯面の残留応力は,加熱電力,周波数が大きい場合には歯底付近で引張応力になるので注意を要する.8.段付き軸および歯車の高周波焼入れによる残留応力に対して二重周波(低・高周波)焼入れ法が有効である.本研究では,まず軸の高周波加熱過程における温度の時間的変化を,被加熱物および加熱コイル内に生じる電流密度分布に着目して,有限要素法(FEM)による電磁界解析,熱伝導解析法を用いて計算するとともに,温度測定を行って,計算値と測定値を比較することにより本計算法の有効性を確かめた.次に軸の高周波焼入れ過程における温度・応力,焼入れによる残留応力および焼入れ後の硬さ分布をFEMによる電磁界解析,熱伝導解析,弾塑性応力解析法を用いて求め,これらに及ぼす焼入れ条件の影響などのついて検討を加えた.その結果次のようなことが明らかになった.1.軸の高周波加熱過程の温度の計算結果と測定結果はよく一致するので,本計算法は軸の高周波誘導加熱過程の温度計算に有効である.2.軸長さがコイル長さよりも長い場合の高周波誘導加熱過程において,表面温度は軸直角断面中央おいて最も高く,コイル端から軸端に向かって,また軸中心に向かって急激に低下し,その程度は加熱電力の増加とともに増大する.

3.加熱効率(被加熱物とコイルのすき間:2mm)は,周波数の高い場合には加熱初期に96%程度で,表面温度がキュリー点(768°C)付近に近づくと低下し,加熱終了時には90%程度になる.周波数が低い場合には,加熱初期には92%程度で,表面温度がキュリー点に近づくと上昇して加熱終了時には95%程度になる.4.高周波焼入れ過程における温度,応力の時間的変化を求め,残留応力の発生機構についてかなり明らかにすることができた.また購入設備備品のローカルプロセッサは,AE(アコースティック・エミッション)による高周波焼入れ歯車の損傷・予知に関する研究に用いるもので,本年度は到達時間差測定法によるAEの検出について検討を加え,その有効性を確かめた.次年度以降においては,軸の高周波焼入れによる残留応力に及ぼすコイル形状,コイルと被加熱物とのすき間,段および切り欠きなどの影響について明らかにするとともに,歯車の高周波焼入れ過程のシミュレーション,曲げ疲労強度に及ぼす残留応力の影響などについて明らかにして行く.本研究では,まず段付き軸の高周波焼入れ過程の温度,応力を節点要素FEMによる電磁界,熱伝導,弾塑性応力解析法を用いて計算し,平滑軸の場合と比較することにより,軸の高周波焼入れ過程の温度,応力の時間的変化,残留応力に及ぼす段,加熱コイルと軸とのすき間などの影響について明らかにした.次に歯車の高周波焼入れ過程の温度,応力を辺要素FEMによる電磁界解析法と節点要素FEMによる熱伝導,弾塑性応力解析法を用いて計算するプログラムを作成し,これを用いて焼入れ過程の温度,応力の計算を行って,歯車の高周波焼入れ過程の温度,応力の時間的変化,残留応力に及ぼす加熱電力,周波数の影響について検討を加えた.その結果次のようなことが明らかになった.1.段付き軸の高周波焼入れ過程の温度は,軸と加熱コイルとのすき間が小さい部分のほうが大きい部分よりもかなり高くなる.2.段付き軸の高周波焼入れによる軸および円周方向残留応力は,直径が大きい部分では,表面で大きな圧縮応力になるが,直径が小さい部分では,コイルと軸とのすき間が大きくなるのでかなり小さくなる.3.歯車の高周波加熱終了時の最高温度の位置は,周波数および加熱電力の増加とともに,歯底から歯先側に移動する.4.歯車の高周波焼入れによる残留応力は,加熱電力が大きい場合には,歯底付近で大きな引張応力になる場合があるので注意を要する.次年度以降においては,種々の焼入れ条件に対する歯車および軸の高周波焼入れ過程の温度,応力の計算を行って,残留応力に及ぼす焼入れ条件の影響について明らかにするとともに,曲げ疲労試験を行って,曲げ疲労強度と残留応力の関係についても明らかにする.また二重周波誘導加熱を用いた場合の歯車の焼入れ過程の温度および応力の計算を行って,歯車の最適焼入れ条件について明らかにする予定である.本研究では,まず段付き軸,シリンダー内面およびウォームギアの高周波焼入れ過程の温度,応力を節点要素FEMによる電磁界,熱伝導,弾塑性応力解析法を用いて計算し,これらの高周波焼入れ過程の温度,応力の時間的変化,残留応力に及ぼす加熱電力および周波数などの影響について明らかにした.次に外・内歯車の高周波焼入れ過程の温度,応力を辺要素FEMによる電磁界解析法と節点要素FEMによる熱伝導,弾塑性応力解析法を用いて計算し,これらの歯車の高周波焼入れ過程の温度,応力の時間的変化,残留応力に及ぼす加熱電力および周波数などの影響について明らかにした.さらに,表面形状が凸凹な場合に有効と考えられている二重周波(高・低周波)焼入れによる段付き軸および外歯車の焼入れ過程の温度・応力,残留応力についても明らかにした.その結果,得られた主な点は次のとおりである.
放射線適応応答でのp53を中心とした分子機構の解明

低線量放射線を予め照射した細胞においてみられる放射線適応応答は、その後の高線量放射線照射による致死効果を軽減するとともに、染色体異常や突然変異の生成を低下させることが明らかにされている。放射線照射された細胞の核抽出液を用いた試験管内反応系を用いた解析から、放射線適応応答によりDNA鎖切断修復機構が何らかの修飾を受けていることを示唆する結果を得た。従って、放射線適応応答の少なくとも一部にはエンドジョイニング反応によるDNA2本鎖切断の修復が関与している可能性が考えられる。また、p53欠損細胞では放射線適応応答が見られず、p53遺伝子はエンドジョイニング反応を介して何らかの関与をしていることが明らかになった。この点をさらに明らかにするために、細胞内遺伝子の突然変異スペクトルの解析を行った。マウスm5S細胞に放射線を照射し、6チオグアニン(6TG)抵抗性を指標としてHprt遺伝子に生じる突然変異頻度を検討したところ、予め2cGy照射後6Gy照射したcultureの突然変異頻度は、前照射なしに6Gy照射したcultureの突然変異頻度に比べてほぼ1桁低かった。6TG抵抗性突然変異体のHprt遺伝子を解析した。2cGy前照射後6Gy照射した細胞から得た突然変異体では、前照射なしに6Gy照射した細胞から得た突然変異体に比べて、Hprt遺伝子の部分欠失突然変異の占める割合が高く、突然変異スペクトルに違いが見られた。放射線適応応答は、誘発突然変異の頻度だけでなく、スペクトルにも何らかの影響を与えているものと考えられる。放射線誘発突然変異では、約1/3の変異体でHprt cDNAの増幅が見られなかったが、自然突然変異体では全ての変異体で見られた。放射線適応応答状態での突然変異体では、Hprt遺伝子発現の低い変異体の割合は約1/7であり、全照射なしの場合よりも低かった。従って、放射線適応応答の少なくとも一部にはDNA2本鎖切断の修復が関与している可能性が考えられる。マウスHprt遺伝子は9個のexonからなり、その全塩基配列は一昨年報告された。この配列情報と、我々がそれまでに既に明らかにしていた部分的配列情報とから、マウスゲノムHprt遺伝子の各exonを増幅するPCRプライマーを作成し、m5S細胞から得た6TG抵抗性突然変異体のHprt遺伝子を解析した。

放射線照射された細胞の核抽出液を用いた試験管内反応系を用いた解析から、放射線適応応答によりDNA鎖切断修復機構が何らかの修飾を受けていることを示唆する結果を得た。従って、放射線適応応答の少なくとも一部にはDNA2本鎖切断の修復が関与している可能性が考えられる。この点をさらに明らかにするために、細胞内遺伝子の突然変異スペクトルの解析を行った。マウスm5S細胞に放射線を照射し、6チオグアニン(6TG)抵抗性を指標としてHprt遺伝子に生じる突然変異頻度を検討したところ、予め2cGy照射後6Gy照射したcultureの突然変異頻度は、前照射なしに6Gy照射したcultureの突然変異頻度に比べてほぼ1桁低かった。これまでに、Hprt遺伝子の欠失突然変異スペクトルに相違が見出されたので、Hprt遺伝子周辺の欠失を検討したが、2cGy前照射後6Gy照射した細胞から得た突然変異体では、前照射なしに6Gy照射した細胞から得た突然変異体に比べて、大きな違いは見られなかった。一方、放射線誘発突然変異では、Hprt遺伝子の発現が無い変異体が多数見られたが、自然突然変異体では全ての変異体でHprt遺伝子の発現が見られた。これは、放射線誘発突然変異生成の新しい機構を示唆するとともに、このことが、放射線適応応答での突然変異頻度の修飾に関係している可能性があると考えられる。低線量放射線を予め照射した細胞においてみられる放射線適応応答は、その後の高線量放射線照射による致死効果を軽減するとともに、染色体異常や突然変異の生成を低下させることが明らかにされている。
ヒトセメント芽細胞の特異的マーカーの探究

本研究ではヒトセメント芽細胞に特異的に発現する遺伝子を探究することを目的に以下の研究を行った。ヒト間葉系幹細胞(hMSC)を(1)象牙質片との共培養および(2)ヒト・歯周靱帯由来細胞との共培養を行うことによってセメント芽細胞様細胞へと分化させた。hMSCの分離・培養は広島大学大学院医歯薬学総合研究科で用いられているhMSCの分離・培養技術を用いて、ヒト腸骨骨髄液からhMSCを分離培養した。(1)象牙質片とhMSCの共培養では矯正学的理由により抜歯された小臼歯からセメント質、歯周靱帯および歯髄を除去し細かく砕いたものを象牙質片とした。象牙質片とhMSCを直接接触させた共培養後、細胞からtotal RNAを抽出し、骨(セメント質)関連タンパク質のmRNA発現をRT-PCR法を用いて調べた。象牙質片との直接接触させた共培養によってhMSCのosteopontin, osteocalcin, bone sialoproteinのmRNA発現が有意に増加した。象牙質片とのフィルターを介した共培養によってhMSCの骨(セメント質)関連タンパク質のmRNA発現に変化はみられなかった。(2)ヒト歯周靱帯由来細胞とhMSCのフィルターを介した共培養後、細胞からtotal RNAを抽出し、骨(セメント質)関連タンパク質および腱に高発現する遺伝子のmRNA発現をRT-PCR法を用いて調べた。ヒト歯周靱帯由来細胞が分泌する液性因子によってgrowthand differentiation factor-5,bonesialoproteinのmRNA発現が有意に増加し、bone morphogenetic protein-2のmRNA発現が有意に減少した。(1)および(2)によって得られた細胞群をセメント芽細胞様の特性を持っていると考え、細胞群が発現する遺伝子をマイクロアレイを用いて解析を進めている。
抗体遺伝子可変領域に選択的に体細胞突然変異が導入される機序の解明

抗体遺伝子の可変領域(V領域)に起こる体細胞突然変異は高親和性の抗体を得るのに必須の現象である。ゲノム中のV領域になぜ高率に突然変異が挿入されるかその機序は不明である。AID(activation-induced cytidine deaminase)は体細胞突然変異とクラススイッチの両方に必須の分子であるが、AIDのN末が体細胞突然変異特異的なドメインであることが過去の研究で明らかである。G23S変異体の脱アミノ化酵素活性は保持されているので、AIDのN末と相互作用する補因子が重要と考える。野生型AIDとG23S変異体に結合する蛋白質の比較から体細胞突然変異特異的補因子の候補分子を得た。すぐ下流の定常領域(C領域)よりなぜV領域に高率に突然変異が挿入されるか、その機序は不明である。AID(activation-induced cytidine deaminase)は体細胞突然変異とクラススイッチの両方に必須の分子であるが、我々はAIDのN末が体細胞突然変異特異的なドメインであることをAID-G23Sノックインマウスで証明した。野生型AIDとG23S変異体に結合する蛋白質の比較から体細胞突然変異特異的補因子を同定し、V領域に体細胞突然変異が選択的に起きる制御機構を明らかにし、新たな抗体エンジニアリングの技術開発につなげる。具体的な方法として、体細胞突然変異特異的補因子同定のため、効率よく体細胞突然変異を検出誘導する実験系(293T細胞)を使って免沈により野生型AIDとG23S変異体におのおの結合する蛋白質の比較を行う。上記の目的に従い、25年度は、AID蛋白と共沈する多くの蛋白質の中で、突然変異に関与すると思われる蛋白質複合体を免疫沈降で得る条件を見つけることに重点を置いた。我々はマウスのパイエル板から胚中心B細胞と非胚中心B細胞をソーティングした。これらの細胞からRNAを抽出し、マイクロアレイなどのデータから胚中心B細胞特異的に強発現しているDNA切断酵素Xを候補分子として見つけた。X、AIDとDNA修復酵素群が共沈する条件を確立した。今後、AIDとG23Sの免疫複合体の解析を行う。AID(activation-induced cytidine deaminase)は体細胞突然変異とクラススイッチの両方に必須の分子であるが、応募者はAIDのN末が体細胞突然変異特異的なドメインであることをG23Sノックインマウスで証明した。野生型AIDとG23S変異体に結合する蛋白質の比較から体細胞突然変異特異的補因子を同定し、V領域に体細胞突然変異が選択的に起きる制御機構を明らかにし、新たな抗体エンジニアリングの技術開発につなげることが目的である。実験計画に沿って、タグ付きのAIDとG23S蛋白を発現した細胞から蛋白を回収し、種々の条件で免疫沈降を行った。体細胞突然変異が起こる場は核内であると予想されるので、細胞質ではなく核内に存在するAIDまたはG23S蛋白との共沈物を得るために、核内でAIDとの共沈がすでに報告あるいは未発表ではあるが確認されている分子をbaitとするなどの工夫を行った。その結果得られた免疫沈降物を2D-PAGEに展開し、いくつかの候補となるスポットを得た。これらの蛋白質の同定が継続課題として残った。今後これらの解析を行う。分子生物学、免疫学AIDを含む体細胞突然変異に関与すると考えられる蛋白複合体の取得のための免疫沈降の条件検討に予想以上の時間が必要であったため。AIDを含む体細胞突然変異に関与すると考えられる蛋白複合体の取得のための免疫沈降の条件が定まったので、研究計画に記載通りに体細胞特異的補因子の検索を行う。また、上記の胚中心B細胞に強発現していることが明らかになったDNA切断酵素XはAIDと独立に働く可能性も考えられるので、これについてはAIDと分離してDNAとの相互作用などを調べる予定である。
機能材料の溶接継手性能向上に関する研究

広範な鉄・非鉄金属機能性材料に対して、各種の熔融溶接および固相接合法を適用し、得られた継手性能の支配因子を金属組織学的に調べると共に、その向上法についての材料学的指針を得ようとした。得られた結果を以下にまとめる。1.原子炉配管用材料SUS304、SUS316およびSUS329JIなどのステンレス鋼の熔融溶接について、溶接雰囲気と熱履歴が、溶接性、強度特性および応力腐食割れ性に及ぼす影響を系統的に調べ、高雰囲気圧力下で良好な溶接性の得られる条件および雰囲気中の酸素が、継手の破壊特性に及ぼす影響とその機構を明らかにした。溶接熱履歴については、Pの粒界偏析とその粒界応力腐食割れ性に対する影響を見いだし、両者の相互関係について検討を加えた。さらに溶接部の金属組織と破壊特性に及ぼす溶接熱履歴の影響についても検討を加えた。2.構造用高力チタン合金Ti-6Al-4Vの溶融溶接部について、溶接熱履歴が機械的性質と遅れ破壊特性に及ぼす影響を調べ、その機構を金属組織学的に解明した。3.アルミナやSiC等の繊維で強化されたAl合金基複合材料の拡散接合の可能性を調べるために、接合表面処理およびインサ-ト金属による接合性の改善を試み、電解研磨処理およびAl-Mg-Cu合金インサ-ト金属が接合性の改善に有効なことを見いだした。またその機構について、繊維とインサ-ト金属との濡れ性に注目して検討を加えた。4.Cu-W焼結合金と銅との摩擦圧接の接合現象および圧接部の金属組織に及ぼすW含有量の影響を系統的に調べ、継手性能の支配因子とその機構を解明して、焼結合金への摩擦圧接の適用の可能性を拡大した。5.Ni-Ti形状記憶合金の熔融溶接を行い、不活性ガス雰囲気中で良好なビ-ド外観は得られるものの、溶接部の組織が母材と著しく異なるため、その形状記憶特性への影響の調査が必要なことと指摘した。6.高張力鋼HT80の溶接部の再熱割れに対する金属組織の影響を明らかにした。形状記憶合金の溶接については, TiーNi系合金(Tiー50.8Ni合金)を用いて実験を行なった.真空チャンバー内に板厚1mmの試料を拘束治具で拘束し10^<-4>Torrまで排気後, Arガスを導入することにより, 1気圧の状態で,アーク電圧9V,アーク長1.5mm,溶接電流2550A,溶接速度170mm/min,電極棒直径3.2mmの条件を選定し, T.I.G.溶接法(極性はDC溶接棒マイナス)により溶接を行なった.上記すべての溶接条件で,ビード表面は凹凸が少なく,ビード幅のむらもなく,きれいな波状模様を示し,溶け込みを良好なことが判明した.ビード幅は溶接入熱の増加と共に大略直線的に増加し,溶接部の硬さ分布は,一般にボンド部で低い値を示すが,溶接入熱の大きな場合は特異な硬さ分布を示す.また,溶接継手部の引張り強さ(ビードに垂直方向)は約90kgf/mm^2で,溶接熱量の増加と共に若干増加する.金属とセラミックスの拡散溶接は, TiとSiCについて, 17.5φ×5mmtのディスク状のSiCをはさむように2箇のTiを配置し, 27×10^<-4>

Torrの真空中で,接合温度9301050°C,保持時間30180min,加圧0.110kg/mm^2冷却速度約5°C/minで直接拡散溶接を行なった.SiCとTiとの熱膨張差による応力により,セラミックスが破壊されたり,界面で分離する場合が生じた.さらにX線解析の結果, Ti測表面にTi_5Si_3とTiCが生成されることが判明した.つぎにSiCとTiの間にA6063アルミニウム合金をインサート合金として用い, 620660°Cの温度で溶接した場合, 650°Cの場合で溶接した場合の継手強度が一番高く, 7.82kgf/mm^2であった.昭和62年度購入したオートグラフ(コンピューター計測制御式精密万能試験機)は特に祥細な引張強度の測定の必要な本実験には有効であり,同じく購入したサーモレットプログラマブルコントローラーは拡張溶接及び形状記憶合金の記憶熱処理に不可欠なものであった.(1)アルミナ長繊維強化アルミニウム(FRM)とアルミニウムとの接合。FRMと工業用純AlおよびAlーMgーSi系A6063合金との拡散接合を行った。インサート金属にはMgおよびCu量を変化させたAl合金を用いた。そしてMgおよびCuの影響を系統的に調べた。接合状能を観察解析する方法としては金属組織および破面の観察ならびに接合過程での電気抵抗測定を行った。電気抵抗はFRMのマトリックス金属とAl合金との密着面積が大きくなると低下することがわかった。またA6063合金の方が純Alよりも低温側で電気抵抗が減少することが示されこれはA6063合金中のMgによって密着化が低温から生じていることを示すものと考えられる。次にA2017合金(Cuを含有する)をインサート金属として用いた場合は2017合金から液相の形成があり密着化に大きな効果があることがわかった。そこでAlーMgーCu系の合金を試作した。これをインサート材として用いると固液共存温度域で電気抵抗が母材と同程度まで低下し密着化がすすむことがわかった。それはMgの量を多くすると共に温度は低くなった。Mgは突出した繊維と繊維の間にインサート金属の流入を容易にする作用があるものと考えた。FRMと純Alとの接合継手の引張強さもインサート金属中のMg含有量と共に上昇した。これはMgが接合界面で配化皮膜と反応しそれを破壊し分散させる作用をもったためと考えられた。またCuの作用としては液相を作りやすく密着化には効果があると考えられたが接合強さに対する寄与は大きくないことがわかった。(2)SicセラミックスとTiとの接合。SicとTiとの直接接合を試みた。接合条件を種々変化させてみたが健全な接合体を得ることができなかった。そこでAlーMg系合金を試作しインサート金属として用いた。これはMgの酸化物との反応性およびぬれ性改善効果を期待したからである。詳細は実験中であるが引張度が良くなるという結果が出ている。1.優れた冷間加工性と時効硬化特性をあわせ持ち、宇宙・航空材料として近年注目されている、準安定β型Tiー15Vー3Crー3Alー3Sn合金の溶接熱影響による材質変化を調べ、その原因と改善法について、金属組織学的に検討を加えた。その結果、溶接熱によって、β単相温度域に加熱された部分において、本合金の強化相であるα相析出粒子が固溶し、著しい軟化が生じた。この軟化は、溶接後の時効処理によって回復されるが、時効後の硬さは溶接ボンド部に近づくほど上昇し(母材部より硬くなる)、溶接熱履歴によって時効挙動が著しい影響を受けることが明らかとなった。
ダイアモンドライクカーボン膜の構造と無潤滑下での摩擦特性

無潤滑状態で摩擦係数0.05以下の低摩擦を実現したダイアモンドライクカーボンコーティング膜の低摩擦現象発現機構について検討を行った.高い圧力であるほど,ダイアモンドライクカーボン膜間の摩擦係数は減少する傾向がみられた.また,構造中の欠陥を多く含む膜ほど安定した結果となった.各種分析の結果,コーティング膜への水分子の吸脱着が摩擦係数に大きく影響を及ぼすことを明らかにした.無潤滑状態で摩擦係数0.05以下の低摩擦を実現したダイアモンドライクカーボンコーティング膜の低摩擦現象発現機構について検討を行った.高い圧力であるほど,ダイアモンドライクカーボン膜間の摩擦係数は減少する傾向がみられた.また,構造中の欠陥を多く含む膜ほど安定した結果となった.各種分析の結果,コーティング膜への水分子の吸脱着が摩擦係数に大きく影響を及ぼすことを明らかにした.無潤滑状態で摩擦係数0.05以下の低摩擦を実現したダイアモンドライクカーボンコーティング膜の低摩擦係数発現条件を明らかにすることを目的とした.RF・高電圧パルス重畳式プラズマイオン注入成膜(PBIID)法を用いて,スティール製の球および平板に厚さ1μmのダイアモンドライクカーボンをコーティングした.球,平板間で,最大面圧3501000MPaの条件で摩擦摩耗試験を行った.その結果,面圧700MPa以下では,面圧が減少するにつれて,摩擦係数が高くなり,400MPa以下の面圧では0.3以上の高い摩擦係数を示すことがわかった.また,700MPa以上の面圧では,摩擦係数は0.02から0.05までの低い摩擦係数を示し,無潤滑で超低摩擦現象を発現することが明らかとなった.摩擦係数の推移を詳細に追うと,摩擦係数は試験開始初期ではすべての面圧で約0.15の値を示しており,繰返し回数の増加とともに変化した.低摩擦状態となっている状態から試験条件を変化させた結果,またラマン分光による構造解析の結果,低摩擦現象は膜のグラファイト化や形状変化など不可逆的な状態変化によるものではなく,温度や湿度など接触面での環境の変化であることが示唆された.湿度0,20%の大気中にて,基板の温度の影響を調べた結果,面圧が低い条件でも基板温度が100°Cをしきい値として低摩擦現象を発現することが明らかとなった.これらの結果は,超低摩擦現象が周囲の環境に大きく依存することを示しており,工業的な観点から非常に意義深い結果と言える.また,最終目標である低摩擦現象の機構を解明に向けて,鍵となる要因をかなり絞り込んだ.無潤滑状態で摩擦係数0.05以下の低摩擦を実現したダイアモンドライクカーボンコーティング膜の低摩擦現象の発現要因を明らかにすることを目的とした.RF・高電圧パルス重畳式プラズマイオン注入成膜(PBIID)法を用いて,スティール製の球および平板に厚さ1μmのダイアモンドライクカーボンをコーティングした.球,平板間で,最大面圧1000NPaの条件で摩擦摩耗試験を行った.DLC膜への水の吸着の影響を調べるために,成膜した試料を真空中,湿度30%RH,60%RHにて3週間保持した結果,真空・湿度60%RHで保持したものは低摩擦係数を維持したが,湿度30%RHで保持したものは9日目から急激に摩擦係数が増加することが明らかとなった.水の吸着量は,湿度に依存して高くなり,摩擦係数と吸着量の間には相関がみられなかった.また,X線光電子分光解析により,摩擦係数が上昇したサンプルは,酸素原子/炭素原子の比(O/C+O=0.26)が超低摩擦係数を示すサンプル(O/C+O=0.23)よりも高いことがわかった.さらに,成膜条件を変化させて,より多く酸素を含む膜(O/C+O>0.3)を作成したサンプルは保持環境の影響を受けず摩擦係数は0.03以下のままであった.このDLCは欠陥を多く含み,水分子の吸着サイトが増加することがラマン分光分析の結果よりわかった.以上より,DLC/DLC間の摩擦抵抗は水分子の吸着量に依存し,吸着量増加に対して二つの異なる機構があることがあきらかとなった.
リンの施用時期と施用量の違いが四倍体ブドウの茎葉の生長と果実品質に及ぼす影響

四倍体ブドウの無核短梢剪定栽培樹において問題となる強樹勢を抑えるべく,生殖成長に大きく関わる要素のP(リン)に着目し,その施肥方法について検討した.露地植栽9年生の無核剪定栽培の四倍体品種'巨峰'6樹について,追肥の速効性のPを吸収量が盛んになるとされる生育期間に3回に分割して施用する区と,従前のとおり着色期に一括施用する区を3樹ずつ設け,新梢成長と果粒品質について調査した.またその植栽圃場の土壌について,Pの土壌施用後に採土分析を行い肥料要素の吸収還元にどう影響するか考察した.追肥のP資材を分括施用した場合,葉の成長は抑制される傾向にあるが,茎の伸長と果粒肥大については若干促される傾向にあり,着色期以降の栄養成長を十分に抑制することは出来ないが,果粒肥大を促進できる可能性が示唆された.一方で,調査果房以外の果房について一括施用区で分割施用区より着色が良い傾向が見られたことから,従来どおり着色期に一括施用していた追肥のリン酸施用量に,本実験で試みた樹液流動期,開花期前のPの分割施用を付加した場合に,果実肥大と着色の両方を促進できる可能性があり,今後施用量と時期の組み合わせについてさらに検討する必要があると思われた.土壌分析により,本農場の圃場では,可吸態リン酸,交換性カリウム(K),交換性カルシウムの値が基準値より高く交換性マグネシウム(Mg)の値は基準より低いことが分かり,本農場における苦土欠乏症の原因として交換性マグネシウムの不足と交換性カリウムの過剰が大きく関わることが明らかとなった.今回の土壌分析結果をPとMgの相助作用も踏まえ鑑みた場合,Pの効果を十分に得ることが出来なかった可能性があるため,今後,適切なマグネシウム資材の施用と,PおよびMgと拮抗作用があるK資材を控え同様の実験を行った場合に果実品質にどのような影響を得るのか,引き続き調査が必要であると思われた.四倍体ブドウの無核短梢剪定栽培樹において問題となる強樹勢を抑えるべく,生殖成長に大きく関わる要素のP(リン)に着目し,その施肥方法について検討した.露地植栽9年生の無核剪定栽培の四倍体品種'巨峰'6樹について,追肥の速効性のPを吸収量が盛んになるとされる生育期間に3回に分割して施用する区と,従前のとおり着色期に一括施用する区を3樹ずつ設け,新梢成長と果粒品質について調査した.またその植栽圃場の土壌について,Pの土壌施用後に採土分析を行い肥料要素の吸収還元にどう影響するか考察した.追肥のP資材を分括施用した場合,葉の成長は抑制される傾向にあるが,茎の伸長と果粒肥大については若干促される傾向にあり,着色期以降の栄養成長を十分に抑制することは出来ないが,果粒肥大を促進できる可能性が示唆された.一方で,調査果房以外の果房について一括施用区で分割施用区より着色が良い傾向が見られたことから,従来どおり着色期に一括施用していた追肥のリン酸施用量に,本実験で試みた樹液流動期,開花期前のPの分割施用を付加した場合に,果実肥大と着色の両方を促進できる可能性があり,今後施用量と時期の組み合わせについてさらに検討する必要があると思われた.土壌分析により,本農場の圃場では,可吸態リン酸,交換性カリウム(K),交換性カルシウムの値が基準値より高く交換性マグネシウム(Mg)の値は基準より低いことが分かり,本農場における苦土欠乏症の原因として交換性マグネシウムの不足と交換性カリウムの過剰が大きく関わることが明らかとなった.今回の土壌分析結果をPとMgの相助作用も踏まえ鑑みた場合,Pの効果を十分に得ることが出来なかった可能性があるため,今後,適切なマグネシウム資材の施用と,PおよびMgと拮抗作用があるK資材を控え同様の実験を行った場合に果実品質にどのような影響を得るのか,引き続き調査が必要であると思われた.