hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本人の遊離型ステロイドホルモン値の変異と加齢に関する研究

平成14年度は、更に資料数の少ない年令グループからの唾液資料を採取し、男女において包括的な変異・加齢変化パターン分析が可能なように努力する。また、生体計測値、認知的指標と遊離型ステロイドホルモン値の関係を解析し、エール大学の海外共同研究者とともに、他集団との比較も行う。本研究は、日本人集団で男女15-90歳代を対象に、唾液中遊離型ステロイドホルモン(Testosterone)について集団内変異・加齢変化パターンを分析し、遊離型ホルモン値と身体形質、心的活動(空間認知能力:MRTなど)との関係を検討した。得られた結果は以下の通りである。1)男性の遊離型テストステロン(T)値の加齢パターンは、欧米集団と同様20代に平均値のピークがあり30代で減少するが、40代から90代では有意な減少は見られない。2)男性のT値は20代では極めて変異が大きく、20代から50代にかけての平均値の減少は、高い値を示す個体の減少によるものである。3)男性のT値の加齢現象の特徴として、欧米で一般に認識されている日内変動の減少は、日本人集団では見られなかった。個体の日内変動幅と高T値の相関は顕著に高い。60-70代でも比較的高T値を示す個体は日内変動は保たれており、これは、脳神経・内分系のフィードバックシステム機能が健やかな証拠である。中-高年へのホルモン補填治療が行われる際には、まず内分泌システム機能レベルを把握する必要がある。4)欧米の集団の空間認知能力は女性でT値が高いほどが高く、男性ではカーブリニアな関係が報告されている。日本人では女性ではこの傾向は確認できない。男性では低T値個体は高いMRTを示すが、高T値でMRT低下の傾向はない。5)90才男性でのT値は痴呆の目安-MMSと正の相関を示すが有意ではない。高齢者におけるテストステロンの認知機能への影響は、MMSでは検出できない。空間-視覚的な機能に限定される可能性が高い。6)90才男性ではテストステロン値の高いほど骨密度が高く、身体の自立的維持に効果があると考えられる。7)90才女性のT値は15-30代女性に比べ分散が大きく平均値も高い。男性のようにMMSや骨密度とは正の相関を示さない。
疼痛制御機構におけるカルシウムイオンの役割に関する研究

われわれは、これまでカルシウムが疼痛発現機序に大きく関わっていることをイオントフォレ-シスを用いて示唆してきた。今回われわれは、カルシウムチャンネル開口薬であるカルシウムイオノフォア(A23187)をイオントフォレ-シス使用して末梢皮膚より投与し、その疼痛閾値に及ぼす影響について検討した。対象は健康成人ボランティアとし、実験の主旨を説明して同意を得た。イオントフォレ-シスの陽極にA23187またはニカルジピンを2mg用い、陰極には硝酸ナトリウムを5ml使用し、イオントフォレ-シスを前腕屈側で10分間行い、その後の疼痛閾値を45度の熱を加えて疼痛を感じるまでの時間を計測するtime-mode法で評価した。その結果、ニカルジピン投与群では疼痛閾値が有意に上昇したのに対して、A23187投与群では疼痛閾値の上昇はなく、かえっA23187で前処置をすることにより、その後ニカルジピンを用いたイオントフォレ-シスを施行しても、疼痛閾値は上昇しなかった。また以前のわれわれの実験から、ニカルジピンによるイオントフォレ-シスを施行した部位にカルシウムを塗布することにより、疼痛閾値の上昇が拮抗されたことから、そのカルシウムレセプターの位置が非常に浅いところにあると考えられたため、今度はブタの皮膚を使用し、その浸達度とカルシウムレセプターとの関係を検討しようとしたが、レセプターの存在を証明することは困難であり、今回の実験からだけでは両者の関係は明らかとならなかった。しかしボランティアからの実験により、末梢においても疼痛発現の機序にはカルシウムチャンネルが深く関与していると考えられた。
第二高調波を利用した応力のビジュアライゼーション

応力負荷により光機能に変化が生じる機能性ガラスセラミッスやセラミックスの粉末を樹脂材料と混合し,構造物に塗布することで,応力の大きさや分布状態を可視化し,測定・評価する手法について検討した.光機能性セラミックス材料と樹脂の混合方法やその評価方法について検討するため,弾性域内の応力負荷により可視光を発する応力発光材料粉末を光機能性材料のモデル材として用いた.混合する樹脂は,エポキシ系樹脂とした.樹脂と光機能性材料粉末の混合割合を変化させ,複合材料を作製した.その結果,光機能性材料粉末の含有率を増加させると,凝集が生じ易くなり,均一に分散させることが困難であった.そこで,樹脂と光機能性材料粉末の混合方法および凝固方法を検討した上で,引張り試験片を作製した.作製した樹脂/光機能性材料複合材の試験片に引張り荷重を負荷し,CCDカメラおよび画像解析ソフトにより発光強度の変化を評価した結果,光機能性材料粉末の含有率の増加および負荷応力の増加にともない,発光強度も増加する傾向が認められた.しかし,材料の有する蓄光作用や光機能性材料粉末の不均一な分布,また,使用した観察装置の感度など,定量的な評価を行うための問題点も明らかとなった.さらに,片側ノッチを導入した試験片を作製し,ノッチ先端近傍の発光状態を観察した.ノッチ入り試験片に引張り負荷を加えた結果,ノッチ前方において発光が認められた.ただし,定量的な評価においては,前述のノッチのない試験片における実験と同様の問題点が認められた.以上の結果より,定量的な評価のためには課題があるが,光機能性材料と樹脂の複合材料は,応力の大きさや分布の評価,さらには,応力集中部や欠陥の検出などに応用できることがわかった.光機能性材料の中には、外力や残留応力といった"力"の作用により、その機能性に変化が生じる場合がある。本研究では、このような光機能と力の関係を利用し、微小機械要素や強電磁環境など、通常の応力・ひずみ測定法が適用できない場所においても、応力・ひずみの測定がビジュアル的に行えるような手法の開発を目指す。本年度は、まず、光機能性材料として、BTGガラスセラミックスを供試材とし、応力と光機能性の相関について調べた。とくに、円孔やノッチ近傍の応力分布が急峻な場所における光機能性の変化を調べた。しかし、今回の負荷条件範囲では、光機能に顕著な影響が認められず、今後は、負荷形式・方法を工夫し、破壊応力以下で応力が機能性に及ぼす影響を定量的に評価する。ほかに、疲労負荷により生じる損傷、たとえば、マイクロクラックが機能性に及ぼす影響を調べた。ビッカース圧子を押込んだ試験片を準備し、疲労負荷を加えた結果、疲労き裂の進展が認められた。今後は、機械的な疲労と機能性の関係について検討を進める。ほかに、弾性域内の負荷応力によっても発光する、応力発光セラミックスについてもひずみ測定の可能性を調べた。応力発光材として大光炉材製のTAIKO-Ml-1を用いた。この材料の発光スペクトルは520nmで、緑色の可視光を発する。エポキシ樹脂に対して0.01mass%の応力発光体材を混合し、それを金属板上面に塗布し、疲労試験機を用いて4点曲げの繰返し曲げ荷重を負荷した。その結果、発光現象を確認することができた。しかし、塗付した樹脂と被測定物(すなわち、金属板)の界面ではく離が生じる場合があった。今後は、さらに他の樹脂材料についても検討し、適切な材料の選定とそれを用いて応力と光機能の定量的な評価を行う。応力負荷により光機能に変化が生じる機能性ガラスセラミッスやセラミックスの粉末を樹脂材料と混合し,構造物に塗布することで,応力の大きさや分布状態を可視化し,測定・評価する手法について検討した.光機能性セラミックス材料と樹脂の混合方法やその評価方法について検討するため,弾性域内の応力負荷により可視光を発する応力発光材料粉末を光機能性材料のモデル材として用いた.混合する樹脂は,エポキシ系樹脂とした.樹脂と光機能性材料粉末の混合割合を変化させ,複合材料を作製した.その結果,光機能性材料粉末の含有率を増加させると,凝集が生じ易くなり,均一に分散させることが困難であった.そこで,樹脂と光機能性材料粉末の混合方法および凝固方法を検討した上で,引張り試験片を作製した.作製した樹脂/光機能性材料複合材の試験片に引張り荷重を負荷し,CCDカメラおよび画像解析ソフトにより発光強度の変化を評価した結果,光機能性材料粉末の含有率の増加および負荷応力の増加にともない,発光強度も増加する傾向が認められた.しかし,材料の有する蓄光作用や光機能性材料粉末の不均一な分布,また,使用した観察装置の感度など,定量的な評価を行うための問題点も明らかとなった.さらに,片側ノッチを導入した試験片を作製し,ノッチ先端近傍の発光状態を観察した.ノッチ入り試験片に引張り負荷を加えた結果,ノッチ前方において発光が認められた.ただし,定量的な評価においては,前述のノッチのない試験片における実験と同様の問題点が認められた.以上の結果より,定量的な評価のためには課題があるが,光機能性材料と樹脂の複合材料は,応力の大きさや分布の評価,さらには,応力集中部や欠陥の検出などに応用できることがわかった.
電力効率を3桁向上させるセンサネットワークのレイヤ間垂直統合研究

平成23年度は、昨年度に引き続きアプリケーション層までを含んだセンサネットワークの垂直統合設計研究をおこなった。本研究ではセンサネットワークの新たな応用分野としてマイクアレイを用いる音声インタフェースに着目し、センサネットワーク技術を用いたネットワーク型マイクアレイシステムを提案している。提案システムでは、小規模なマイクアレイ・センサノード(サブアレイ)を多数配置し、それらの間で有線ネットワークを構築して協調動作をおこなうことで、従来の大規模マイクアレイにおける演算量や消費電力の問題を解決する。小規模なマイクアレイ・センサノード(サブアレイ)を多数配置し、それらの間で有線ネットワークを構築して協調動作をおこなうことで、大規模なマイクアレイ音声処理システムを実現する。従来のデータ収集のみを目的としたアプリケーションとは異なり、ネットワーク型マイクアレイシステムには「リアルタイム処理」、「センサノード間の時刻同期」、「ネットワーク分散処理」という3つの機能が必要であった。さらに本年度の研究成果として、複数音源に対応するマイクアレイネットワークシステムのためのクラスタベース経路構築手法を提案した。提案ルーティング手法をマイクアレイネットワークに適用することで、複数の音源位置に対して効率の良い経路を構築し、各音源からの音声を同時に収集することができる。これにより、例えば複数話者に対応した音声会議システムなどが実現できる。今年度の研究では、時刻同期型MACフロトコル(1-MAC)に運動した電源管理システムとデータ収集のための分割SRAMを有する1-chipセンサノードSoCの垂直統合設計を行った。I-MACはノード間で時刻を同期することによって通信手順を最小化し、通信時の電力オーバーヘッドを削減するプロトコルである。I-MACのハードウェア実装を行い、プロセッサ部の動作時電力削減を行った。さらに、I-MACに連動してセンサノードLSIを機能ブロックごとに電源・クロック制御する電源管理回路を提案し、待機時の消費電力を削減した。また、データ用メモリの電源ラインを分割し、送受信データ量にあわせて制御することで、大容量のメモリを用いた場合でもリーク電力を削減できることを示した。以上の提案技術により、通信時、CPU動作時、待機時すべてにおいてセンサノードの消費電力を削減できた。また、CMOS 180nmプロセスを用いてセンサノードLSIの試作を行った。設計したセンサノードはトランシーバ、通信制御用マイクロコントローラ、電源管理モジュール、データ用SRAMから構成される。試作したチップの消費電力測定を行い、ネットワークシミュレータにフィードバックすることによって、ネットワーク環境下におけるノードの平均消費電力を見積もった。その結果、1日に24回のデータ収集を行うネットワーク環境において6.34uW、10分間隔で収集を行うネットワーク環境において58uWの平均消費電力を達成した。今回の試作ではトランシーバ部分の消費電力を重視せず設計を行ったため、最終的に受信機の消費電力が支配的であるという結果が得られた。無線機アーキテクチャの検討により、さらなる低消費電力化が見込まれる。以上の結果により、エナジーハーヴェスティングによるバッテリレスセンサノードのために必要なサブuWの平均消費電力達成の見通しを得た。平成22年度は、昨年度の試作1チップセンサノードSoC性能評価によって判明した無線機アーキテクチャの課題に対する研究と、アプリケーション層まで含んだセンサネットワークの垂直統合設計研究をおこなった。まず、無線機アーキテクチャについては、昨年度試作で問題となったオーバーヒアリングによる受信機電力増大という問題の対策として、コグニティブ無線に着目した。コグニティブ無線とは、割り当てられた周波数帯域をセンシングし、使われていない「周波数」や「無線通信規格」、「時間帯」などを利用することで周波数利用効率を高める無線システムである。これをセンサネットワークに組み合わせることで、オーバーヒアリングや衝突、競合などを削減できる。特に、コグニティブ無線に必要となるスペクトラムセンシングに着目し、先端CMOSプロセスと親和性の高いデジタル回路技術によるスペクトラムセンシング技術を提案した。また、センサネットワークの新たな応用分野としてマイクアレイを用いる音声インターフェースに着目し、従来の大規模マイクアレイにおける演算量や消費電力の問題を解決する技術として、センサネットワーク技術を用いたネットワーク型マイクアレイシステムを提案した。提案システムでは、小規模なマイクアレイ・センサノード(サブアレイ)を多数配置し、それらの間で有線ネットワークを構築して協調動作をおこなうことで、大規模なマイクアレイ音声処理システムを実現する。これらの機能は、他のより実用的なアプリケーションでも必須となるものであり、本研究はセンサネットワークの応用分野を拡大するためのテストベッドとしての役割も果たすものである。
キメラ性利用による栄養繁殖性園芸作物の育種に関する研究

1.細胞キメラ体の検出ワケギの細胞キメラ体の効率的検出法を確立するために,3起源層(L1:表皮,L2:葉肉細胞,L3:根端細胞)の仁数/細胞に関する種内変異を調査した.供試した11品種は仁数/細胞の最大数および頻度によりIV型に分類した.このような変異は,仁染色体の数およびその仁形成能力の差異に起因していることが示唆された.育成した4倍性ワケギの各起源層の仁数/細胞は分類した各型のそれを反映した.これらの結果から,ワケギの細胞キメラ体は仁数/細胞の最大数および頻度によって容易に検出できることを明かにした.2.周縁キメラ植物の増殖とキメラ性の安定性1)細胞キメラワケギのin vivoおよびin vitro増殖中のキメラの安定性について検討した.コルヒチン処理当代には,4倍体のほか4-2-2,2-4-4,2-4-2,4-4-2,4-8-4などの細胞キメラ体が出現した.これらをin vivo増殖すると2倍体,4倍体.4-2-2,2-4-4に収束し安定化した.これら植物は0.125mgl^<-1>BA以下の濃度で安定的に増殖できた.2)周縁キメラ植物の安定的増殖を目的に,キクの周縁キメラ品種の生長点にパーティクルガンで金粒子を撃ち込み,周縁キメラ植物の安定的増殖について検討した.パーティクルガン処理によって増殖した個体の約70%は,親株と同じ花色であった.3)セントポーリアの葉身にパーティクルガンにより金粒子を撃ち込み,不定芽発生の組織学的観察を行った.パーティクルガン処理で誘発したシュートは表皮細胞からの発生した.一方,高濃度の植生調物質(2000ppmNAA,BA)を金粒子と共に撃ち込むと,表皮下の組織も細胞分裂を行った.以上の結果より,パーティクルガンによる金粒子の撃ち込みによる周縁キメラ性不定芽発生の制御の可能性を示唆した.4)斑入りパイナップルの安定的増殖を目的に,in vitroにおける腋芽発生条件を検討した.BAとNAAを添加したMS培地で育成した幼植物を暗黒条件下に置き黄化徒長枝を得た.これら徒長技を4.3mgl^<-1>カイネチン培地に横置すると35の腋芽由来の苗条が発達した.これらの培養法を用いることにより,パイナップルキメラ個体の分離および安定的増殖が容易になると思われる.2.周縁キメラの合成ユリ,カーネーションの生長点は,針による物理的障害を与えても,その傷口は修復した.異なる品種の生長点を傷つけ,それらの傷口に相互に異なる生長点の組織を埋め込みキメラ合成の可能性を検討している.また,最外層を除いた生長点の上部を相互に接着し培養した.これら生長点のドームは接着し生長した.1.細胞キメラ体の検出ワケギの細胞キメラ体の効率的検出法を確立するために,3起源層(L1:表皮,L2:葉肉細胞,L3:根端細胞)の仁数/細胞に関する種内変異を調査した.供試した11品種は仁数/細胞の最大数および頻度によりIV型に分類した.このような変異は,仁染色体の数およびその仁形成能力の差異に起因していることが示唆された.育成した4倍性ワケギの各起源層の仁数/細胞は分類した各型のそれを反映した.これらの結果から,ワケギの細胞キメラ体は仁数/細胞の最大数および頻度によって容易に検出できることを明かにした.2.周縁キメラ植物の増殖とキメラ性の安定性1)細胞キメラワケギのin vivoおよびin vitro増殖中のキメラの安定性について検討した.コルヒチン処理当代には,4倍体のほか4-2-2,2-4-4,2-4-2,4-4-2,4-8-4などの細胞キメラ体が出現した.これらをin vivo増殖すると2倍体,4倍体.4-2-2,2-4-4に収束し安定化した.これら植物は0.125mgl^<-1>BA以下の濃度で安定的に増殖できた.2)周縁キメラ植物の安定的増殖を目的に,キクの周縁キメラ品種の生長点にパーティクルガンで金粒子を撃ち込み,周縁キメラ植物の安定的増殖について検討した.パーティクルガン処理によって増殖した個体の約70%は,親株と同じ花色であった.3)セントポーリアの葉身にパーティクルガンにより金粒子を撃ち込み,不定芽発生の組織学的観察を行った.パーティクルガン処理で誘発したシュートは表皮細胞からの発生した.一方,高濃度の植生調物質(2000ppmNAA,BA)を金粒子と共に撃ち込むと,表皮下の組織も細胞分裂を行った.以上の結果より,パーティクルガンによる金粒子の撃ち込みによる周縁キメラ性不定芽発生の制御の可能性を示唆した.4)斑入りパイナップルの安定的増殖を目的に,in vitroにおける腋芽発生条件を検討した.BAとNAAを添加したMS培地で育成した幼植物を暗黒条件下に置き黄化徒長枝を得た.これら徒長技を4.3mgl^<-1>カイネチン培地に横置すると35の腋芽由来の苗条が発達した.これらの培養法を用いることにより,パイナップルキメラ個体の分離および安定的増殖が容易になると思われる.

2.周縁キメラの合成ユリ,カーネーションの生長点は,針による物理的障害を与えても,その傷口は修復した.異なる品種の生長点を傷つけ,それらの傷口に相互に異なる生長点の組織を埋め込みキメラ合成の可能性を検討している.また,最外層を除いた生長点の上部を相互に接着し培養した.これら生長点のドームは接着し生長した.1.周縁キメラ体の作出2倍性品種の核型分析と各起源層における細胞当たりの仁の頻度調査を行い,ワケギ品種における細胞キメラ体選抜の基準を設定した.供試した11品種の核型は,主にネギ由来の仁染色体における付随体の有無に変異が観察された.さらにこれら品種の細胞当たりの仁の最大数およびその頻度にも変異が観察された.これらの結果に基づいて,供試品種は4グループ(G)に分類された,また,倍数化した各起源層の仁の数は,2倍性品種の仁の数に倍数的に比例した.今後は,これらの細胞当たり仁の数によるキメラ性検定基準をもとに,既に処理・育成されているキメラ体から耐署性キメラ系統の選抜を行う.2.花色キメラ体の増殖と合成キク品種の茎頂部およびセントポ-リア品種の葉身へのパーティクルガンによる金粒子の打ち込みにより,いずれの植物種でも多くの不定芽が得られた.キクでは,植物調整物質を含まない培地条件下でも,パーティクルガン法を用いることにより,不定芽増殖が可能で,しかもそのキメラ性を高い割合で維持できることがわかった.セントポ-リアでは,葉身の表皮層にのみ金粒子を打ち止めることができ,その表皮細胞からの不定芽増殖が可能であった。これらの結果から,打ち込む金粒子の深さを制御することによって,キメラ性の維持やキメラ個体からの変異体の分離の可能性が示唆される.今後は,これらの成果をもとに,周縁キメラ体の安定的増殖技術の確立と花色キメラ体の合成を検討する3.斑入りキメラ体の選抜パイナップルの放射線照射によって斑入り突然変異体を得た.これらの変異体から安定的な周縁キメラ体を選抜するため,冠芽部の葉身基部に存在する腋芽からの植物体育成を葉挿しによって試みた.育成した植物のキメラ性は変化し,正常緑色個体,斑入り個体,クロロシス(黄色)個体に分離した.このことから,放射線照射一代植物は,斑入りに対し安定化してないことがわかった.今後斑入りキメラの早期安定化を可能とする増殖法を検討する必要がある.1.周縁キメラ体の作出と生育特性イ)細胞当たりの仁の最大数およびその頻度によって分類した`宮崎',`竹富',`バワンメラ-',`飯盛'を実験に供試し,それぞれの品種における仁形成部位の同定を行った.根細胞当たり仁の最大数は`飯盛'で2個,`宮崎',`バワンメラ-'`竹富',で3個であった.これら最大3個の仁を有する3品種では,2本のJ字型仁染色体の他に,仁形成部を有する仁染色体(V字型仁染色体)が確認された.以上の結果から,ワケギの細胞キメラ作出においては,種内に存在する仁形成部位の数の変異を考慮し,検出基準を設定することが必要であることがわかった.ロ)夏秋季に`宮崎'の2倍体,4倍体および細胞キメラ体(4-2-2,2-4-4)の生育特性と結球性について調査した.夏季には4-2-2および4倍体に生育は優れた.秋季には4倍体および2-4-4の生育が優れた.冬季に,日長処理条件下で結球性を調査した.1214時間日長区において,4-2-2および2-4-4は2倍体および4倍体より早期に結球する傾向にあった.2.花色キメラ体の増殖と合成イ)周縁キメラのキク品種`ポリッシュマ-ブル'を供試し,摘出した茎頂部にパーティクルガンで金粒子(1.6μm)を打ち込んだ.
「形成」と「価値づけ」の機能分離による新たな選択行動・意思決定モデルの構築

価値に基づく選択行動・意思決定研究では、任意の行動の「価値づけ」の変容がその行動の変容につながるという捉え方がされている。本研究では、その任意の行動が報酬により新たに「形成」されるという観点を導入した新たな意思決定モデルを検討した。報酬率、報酬量、報酬呈示の規則性(スケジュール)といった諸変数の行動への影響を、ハトを用いた行動実験、行動データへの確率モデリング、そしてコンピュータシミュレーションを通して検討した。その結果、報酬率と報酬量では「価値づけ」と「形成」との間に明確な分離は示されたなかったものの、スケジュールに関しては主に「形成」に関わるものであることが示された。本研究の課題名は「形成」と「価値づけ」の機能分離による新たな選択行動・意思決定モデルの構築である。報酬に基づく選択行動・意思決定研究では、報酬の価値が報酬の率・量・即時性の3変数の積として表現されている。本研究では、3変数の前一者と後二者がそれぞれ「形成」と「価値づけ」という異なる行動的機能を有することを示し、この2つの機能を分けた新たな選択行動・意思決定モデルの構築を目指す。この研究目的のもと、平成28年度の研究では、ハトのキーつつき行動を対象とした実験により、「率」と「量」の違いを検討した。2つの反応キーが横に並ぶ2選択肢場面において、体重を自由摂食時の80%に遮断されたハトのキーつつき行動に対して、時間的にランダムに食物報酬を随伴させる。これを基本設定としつつ、その時間の平均値を選択肢間で変化させることで報酬の「率」を、また一回当たりの餌の大きさを変えることで報酬の「量」を操作した。実験結果の詳細については【現在までの進捗状況】について詳述する。またこれとは別に、反応パターンをより詳細に分析するべく、その確率モデル化に取り組んだ。これまでの研究で得られたラットのレバー押し反応のデータについて、その反応間時間(反応とその次の反応の間の時間間隔)の分布を作成し、それを適切に記述するモデルを検討した。その結果、2つの指数分布、あるいは4つの対数正規分布の線形結合が最も適していると判定された(Tanno, 2016, BehaviouralProcesses, 132, 12-21)。今後はこのモデルを使用して、「率」と「量」の条件間での反応パターンの違いを検討していくことになる。【研究実験の概要】の部分で記した通り、ハトのキーつつきを対象として、左右2選択肢間でその食物報酬の「率」および「量」の割合を変化させた実験を行った。実験の結果、以下の3つの結果が得られた。(1)左右の選択割合は、報酬の「率」についての左右割合に一致し、いわゆる「マッチング法則」が再現された。(2)同じく「量」についてもマッチング法則が確認された。(3)実験開始前の先行給餌により食物報酬の価値を変容させたところ、「率」と「量」の両操作条件において、全体の反応数は減少したが、左右の選択割合には変化が表れなかった。まず(1)に関して、Herrnstein(1961, Journal of the Experimental Analysis of Behavior, 4, 267-272)以後膨大な数の研究が示してきたマッチング法則が再現され、これより本研究での実験の頑健性が保証されたと言える。次に(2)に関して、「量」ではマッチング法則がしっかりとは確認されないというのが先行研究での見解であったが、本研究ではLandon et al. (2003, Journal ofthe Experimental Analysis of Behavior, 79, 351-365)が提案した「量」の操作方法を用いたところ、「率」と同程度のマッチング法則が得られた。最後に(3)に関して、当初の仮説では「率」と「量」とで先行給餌の影響が異なることを予測していたが、仮説に反し、両条件間で違いは見られなかった。以上より、「率」と「量」に関して、現時点では大きな違いは見られていないということが言える。報酬の価値に関わる「率」(報酬回数/単位時間)と「量」(一回の報酬当りの提示量)の2変数について、それぞれ、行動の単位の変容に関わる「形成」と、そうして形成された単位行動の頻度の増減に関わる「価値づけ」という異なる行動的機能を有することを示すことで、この2つの機能を明示的に分離した新たな選択行動・意思決定モデルの構築を目指した。本研究では、この目的に基づき、ハトのキーつつき行動を対象とした実験により、「率」と「量」の違いを検討した。2つの反応キーが横に並ぶ2選択肢場面において、それぞれの選択肢から得られる報酬の「率」と「量」を系統的に操作し、それが行動に及ぼす影響を検討した。また、「率」や「量」を操作する条件間で先行給餌により報酬の価値を減衰させてしまう条件を挿入し、そうした場合での行動データも収集した。こうした行動実験から得られたデータに対して、様々な統計手法を駆使した詳細な分析から行動の微視的なパターンを明らかにし、またそうした行動パターンを再現するシミュレーションモデルの構築も試みた。行動実験の結果、行動配分・時間配分といった巨視的な従属変数では「率」と「量」の違いは見られなかったものの、切り替え率といった微視的なパターンでは違いがみられ、2変数は何らかの意味で異なる行動的機能を有することが示された(国内学会にて発表)。

また、「率」と「量」の影響を明示的に分離したシミュレーションモデルを構築する(国際学会にて発表)ことで、そうした微視的なパターンの違いの説明する足掛かりを得ることができた。価値に基づく選択行動・意思決定研究では、任意の行動の「価値づけ」の変容がその行動の変容につながるという捉え方がされている。本研究では、その任意の行動が報酬により新たに「形成」されるという観点を導入した新たな意思決定モデルを検討した。報酬率、報酬量、報酬呈示の規則性(スケジュール)といった諸変数の行動への影響を、ハトを用いた行動実験、行動データへの確率モデリング、そしてコンピュータシミュレーションを通して検討した。その結果、報酬率と報酬量では「価値づけ」と「形成」との間に明確な分離は示されたなかったものの、スケジュールに関しては主に「形成」に関わるものであることが示された。【研究実績の概要】及び【現在までの進捗状況】を総合すると、選択行動・意思決定における「形成」と「価値づけ」の機能分離に関して、当初は「率」と「量」の操作がそれぞれの機能に対応するという仮説であった。しかし現在までのところ、この2変数の行動への効果に大きな違いは見られなかった。これより、当初の研究計画にある程度の軌道修正を図る必要がでてきた。軌道修正の方向性は「反応パターン」の分析である。ここまでの研究では、2選択肢場面において、選択肢間での選択割合のみを従属変数とし、「率」と「量」とで違いが見られないという結果であった。しかしながら、例え選択割合が同程度であっても、左右間での選択肢の切り替えパターン(例えば単位時間当たりに切り替え数)が異なるといったケースが先行研究でも報告されている。「率」と「量」の選択行動・意思決定への影響は本当に同一と言えるのか、反応パターンの分析を通してこれに回答するのが平成29年度の研究目的となる。この目的達成に当たり、ある程度の準備は、すでに平成28年度の研究で終えている。ハトのキーつつき反応を実験データとして取得するのと並行して、これまでに取得したラットのレバー押し反応データを用いて、反応パターンの確率モデル化に取り組んだ。その結果、2つの指数分布、あるいは4つの対数正規分布の線形結合が最も適していると判定された(Tanno, 2016, BehaviouralProcesses, 132, 12-21)。今後はこのモデルを中心として、「率」と「量」の条件間での反応パターンの違いを検討していくことになる。実験心理学、行動分析学次年度使用額(初年度の残額)は3186円であり、ほぼ計画通りの使用ができたと考える。動物実験等の消耗品費として使用される予定である。
聴覚障害者のためのコミュニケーション支援システムの構築

聴覚障害者は,日常生活の中,診療や役所などでの事務手続き,ならびに健聴者の中での授業・講習会などでは,十分なコミュニケーションのサポートを得ることが難しい.しかし,高速ネットワークの整備や画像圧縮技術の進歩に伴い,テレビ電話やテレビ会議システムを用いた遠隔地からのコミュニケーション支援が可能になってきた.こうした技術を効果的に活用することで,これまで支援を受けられなかったような場面でも十分な情報保障が確保されることが期待される.こうした背景から,我々は,最新の情報技術を用いた聴覚障害者のためのコミュニケーション支援システムの構築の検討を試みた.その結果,本研究の成果として,以下の内容がわかった.1.遠隔からの手話通訳,要約筆記,リアルタイム字幕,音声認識字幕技術を統合する遠隔コミュニケーション支援システムを構築することで,聴覚障害者の様々なニーズに合わせた支援が可能なことがわかった.また,携帯TVやHMDなどの機器を活用することで,多様な授業形態にも対応できることがわかった.2.手話通訳者,字幕作成者に対して,専門用語などのキーワードを提示することで,大学の講義や学会など専門性の高い場面での情報保障を充実させられることがわかった.3.手話通訳映像に,専門用語などのキーワード,講義などで提示されている資料を合成して,手話通訳者がこれらを活用した通訳を実施することで,情報保障のさらなる充実が図れることがわかった.4.講堂などでの通常の情報保障場面でも,遠隔情報保障の技術を活用することで,情報保障内容の充実が図れることがわかった.5.聴覚障害者のエアロビクス授業においても,リズムや教員の指示などを視覚情報で提示することで,情報保障の充実が図れることがわかった.6.情報提示の方法を工夫することで,聴覚障害者の学習環境の改善が図れることがわかった.聴覚障害者は,日常生活の中,診療や役所などでの事務手続き,ならびに健聴者の中での授業・講習会などでは,十分なコミュニケーションのサポートを得ることが難しい.しかし,高速ネットワークの整備や画像圧縮技術の進歩に伴い,テレビ電話やテレビ会議システムを用いた遠隔地からのコミュニケーション支援が可能になってきた.こうした技術を効果的に活用することで,これまで支援を受けられなかったような場面でも十分な情報保障が確保されることが期待される.こうした背景から,我々は,最新の情報技術を用いた聴覚障害者のためのコミュニケーション支援システムの構築の検討を試みた.その結果,本研究の成果として,以下の内容がわかった.1.遠隔からの手話通訳,要約筆記,リアルタイム字幕,音声認識字幕技術を統合する遠隔コミュニケーション支援システムを構築することで,聴覚障害者の様々なニーズに合わせた支援が可能なことがわかった.また,携帯TVやHMDなどの機器を活用することで,多様な授業形態にも対応できることがわかった.2.手話通訳者,字幕作成者に対して,専門用語などのキーワードを提示することで,大学の講義や学会など専門性の高い場面での情報保障を充実させられることがわかった.3.手話通訳映像に,専門用語などのキーワード,講義などで提示されている資料を合成して,手話通訳者がこれらを活用した通訳を実施することで,情報保障のさらなる充実が図れることがわかった.4.講堂などでの通常の情報保障場面でも,遠隔情報保障の技術を活用することで,情報保障内容の充実が図れることがわかった.5.聴覚障害者のエアロビクス授業においても,リズムや教員の指示などを視覚情報で提示することで,情報保障の充実が図れることがわかった.6.情報提示の方法を工夫することで,聴覚障害者の学習環境の改善が図れることがわかった.様々な場面に対応できる聴覚障害者へのコミュニケーション支援システムの検討を進めている.本年度は,より効果的なシステムの構築ならびに利用方法の検討を目的として,以下の検討を主に行った.1.専門性の高い場面での遠隔地情報支援スシステムの検討大学の講義や学会発表など専門性の高い場面への遠隔地からの手話通訳ならびに字幕提示(速記式字幕,要約筆記字幕)による情報支援システムを構築し,キーワード表示や映像情報提示の有効性を検討した.2.音声認識音声認識字幕システムならびに手書き要約筆記字幕システムの検討新しい支援技術として,Webベースの音声認識字幕システムと,手書き要約筆記システムを構築し,システムの使いやすさや問題点を検討した.3.携帯TV電話における会話特性の検討聴覚障害者の携帯TV電話利用時における会話特性を調査し,今後の支援機器としての可能性を検討した.4.遠隔発話指導システムの検討遠隔地の聴覚障害児への発話指導が行えるシステムを構築し,実際に養護学校児童への実施し,システムの使いやすさや問題点などを検討した.5.エアロビクス授業での情報提示システムの検討エアロビクス授業を受講する聴覚障害者に,リズムや教員指示を伝えるための情報提示システムを構築し,システムの使いやすさや問題点などを検討した.様々な場面に対応できる聴覚障害者へのコミュニケーション支援システムの検討を進めている.本年度は,より効果的なシステムの構築ならびに利用方法の検討を目的として,以下の検討を主に行った.1.統合した遠隔地からの総合情報支援システムの検討遠隔地にいる手話通訳者や要約筆記者へのキーワード(専門用語や固有名詞など)提示の有効性やキーワードを積極的に活用した手話通訳方法,現地と遠隔地に分散した要約筆記者の連携作業などを様々な場面で検討し,より効果的な総合情報支援システムの構築を進めた.2.携帯TV電話やHMDによる総合情報支援システムの利用に関する検討

聴覚障害者への支援情報の提示方法に関して,携帯TV電話やHMD(ヘッドマウントディスプレイ)など次世代メディアを用いて比較実験を行い,各メディアでの利点や問題点などの検討を行った.3.エアロビクス授業における支援システムの検討聴覚障害者へのエアロビクス授業において,リズムの視覚提示方法や教官の指示に関する字幕提示方法を改善し,その有効性を検討した.4.講堂等の現場にいる手話通訳者・要約筆記者への支援システムの検討遠隔地からの総合情報支援システムにおいて手話通訳者や要約筆記者に提示している情報を,講堂等の現場にいる手話通訳者や要約筆記者にも提示し支援するシステムについて,現場の際の提示情報の内容や提示方法等について検討を行った.様々な場面に対応できる聴覚障害者へのコミュニケーション支援システムの検討を進めている.本年度は,より効果的なシステムの構築ならびに利用方法の検討を目的として,以下の検討を主に行った.1.遠隔地への総合情報支援システムの検討平成17年度までの検討結果を基に,スタジオ側の手話通訳者や要約筆記者へのキーワード(専門用語や固有名詞など)の提示方法や,情報保障画面に合成したキーワードを積極的に活用した遠隔手話通訳方法などのインタフェースをより使いやすく改善し,他大学などへ講義支援や学会支援などを通して実際的な場面でのシステム最終的な検討を行った.また,将来的な展望として手話の3次元映像の撮影・表示方法の検討も行った.2.エアロビクス授業における支援システムの検討平成17年度までの検討結果を基に,聴覚障害者へのエアロビクス授業におけるリズムの視覚提示方法や教官の指示に関する字幕提示方法などのインタフェースをより使いやすく改善し,実際の授業場面においてその有効性の検討を行った.3.学習支援を目的とした視覚情報提示システムの検討これまでの視覚情報提示技術のノウハウを活用して,受講する聴覚障害学生の机の上に視覚情報を提示し,ノートなどを書きながらでも情報取得が可能になる視覚情報提示システムを構築し、その有効性を検討した.
バナジウム-水素系における規則-不規則変態のクラスター変分法による解析

体心正方晶に関して、八面体近似のクラスター変分法による配置エントロピーの定式化を行った。水素貯蔵合金の基本系であるバナジウム(V)-水素(H)系における?1→?2構造転移(規則-不規則変態)の解析に適用し、?1構造の安定性が第三近接及び第四近接相互作用(v3、v4)によって支配されており、負で大きな値となるほど安定化することがわかった。また、?1→?2の明確な2相領域が存在し、極めて二次に近い一次相転移であることがわかった。BCC型水素貯蔵合金の基本系であるV-H系について材料設計、材料開発の基盤確立をめざして、水素のオーダリング機構の解明を図った。V(バナジウム)-H(水素)系の体心正方晶(β1)における水素のOzオーダリング現象についてクラスター変分法による解析を行い、機構解明を目指した。初年度(平成22年度)は、体心正方晶の侵入型八面体サイト(0-サイト)に関するクラスター変分法の変形四面体近似による配置エントロピーの定式化を行い、V-H系におけるβ1構造→β2構造、規則-不規則変態の解析を行った。β1構造のOZ1+OZ2サイトについて、6種類の四面体クラスターを基本とする配置エントロピーの定式化を行うと共に、エンタルピー項を第二近接までの原子間結合エネルギーの総和であらわし、圧力および化学ポテンシャル一定の条件で、クラスター変分法による規則-不規則変態の解析を行った。その結果、β1構造の安定度はz軸方向の第二近接相互作用(ΔE=e_<A-B>-(e_<A-A>+e_<B-B>)/2)よって支配されており、ΔEが負で大きな値となるほどが規則度が増大し安定化することがわかった。しかし、変態温度近傍では計算結果が不安定となり、規則一不規則変態温度を正確に決定できなかった。これは、β1構造の安定化には第二近接までの原子間相互作用だけでは不十分であることを示しており、第三近接より遠距離の相互作用を考慮する必要があると考えられる。そこで、次年度(平成23年度)は、第三近接相互作用まで考慮するため、9-ポイントクラスター及び八面体クラスターを独立変数とする解析を行う。A-B2元系の規則-不規則変態挙動は、第二近接より高次の有効相互作用エネルギー(DE=eA-B-(eA-A+eB-B)/2)の影響が大きく、各結合エネルギーと配置のエントロピーを陽に取り入れたクラスター変分法による解析が重要な示唆を与える。初年度(22年度)はb1構造のOZ1+OZ2サイトについて、6種類の四面体クラスターを基本とする配置エントロピーの定式化を行い、エンタルピー項を第二近接までの原子間結合エネルギーの総和で表し、クラスター変分法による規則-不規則変態の解析を行った。その結果、b1構造の安定度はz軸方向の第二近接相互作用よって支配されており、DEが負で大きな値となるほど規則度が増大することがわかった。しかし、変態温度近傍では計算結果が不安定となり、規則-不規則変態温度を正確に決定できなかった。これは、b1構造の安定化には第二近接までの原子間相互作用だけでは不十分であることを示しており、第三近接より遠距離の相互作用を考慮する必要があると考えられる。平成23年度は、第三近接相互作用まで考慮するため、9-ポイントクラスター及び八面体クラスターを独立変数とする配置エントロピーの定式化を行い、エンタルピー項を第三近接までの原子間結合エネルギーの総和で表して、クラスター変分法による規則-不規則変態の解析を試みたが、計算が収束せず、解析を進めることができなかった。この原因として、b1構造を記述するクラスターの重なりに起因する変数間の拘束条件が適切に取り込まれていないことが考えられる。そこで、最終年度(24年度)は、2種類の9-ポイントクラスター、4種類の八面体クラスター、8種類の5-ポイントクラスター、6種類の四面体クラスター、8種類の三角クラスター、及び11種類の対クラスターについて、クラスターの重なりによる拘束条件を付加することにより、クラスター変分法による解析プログラムを完成するとともに、z軸方向の第二1近接相互作用及びx-y平面上の第三近接相互作用が規則化に及ぼす影響について解析を行う。BCC型水素貯蔵合金の基本系であるバナジウム(V)-水素(H)系について、材料設計、材料開発の基盤確立をめざして、水素のオーダリング現象についてクラスター変分法による解析を行った。bct構造のV中で水素はOzサイトを占有しており、β1→β2構造転移は、母相V原子に囲まれた、bct構造のOzサイトにおける、Hと空孔(Vacancy)の二元系の規則ー不規則転移現象として解析することができる。

体心正方晶に関するクラスター変分法の八面体近似による配置エントロピーの定式化を行い、V-H系におけるβ1→β2構造転移(規則ー不規則変態)の解析を行った。これにより初めて第五近接まで(bccの第三近接に相当)の原子間相互作用の影響について検討することが可能となった。解析を行った結果、β1構造の安定性は第三近接(v3)及び第四近接相互作用(v4)によって支配されており、v3およびv4が負で大きな値となるほど安定化し、転移温度が上昇することがわかった。実験的にはβ1→β2構造転移は二次の相転移として報告されてきたが、本研究の結果、β1+β2の明確な2相領域が存在し、一次の相転移であることがわかった。しかし、2相領域の組成幅は400 Kで0.26 at%と極めて狭く、また、自由エネルギーや長範囲規則度の温度変化からも、この相転移は極めて二次に近いことがわかった。実験状態図を最もよく再現できる値として、v3=1.0, v4=0.64kJ/molが得られた。このとき、β1→β2相転移のエントロピー変化は0.465 R(Rは気体常数、室温から転移温度までの変化)となり、室温から転移温度までの熱分析に基づいて報告値されている0.31R0.43Rとよい一致が得られた。平成23年度に予定していた9-ポイントクラスター及び八面体クラスター近似によるクラスター変分法の定式化はできたが、計算が収束せず、解析までを実行できなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度に計算がうまく行かなかった原因として、b1構造を記述するクラスターの重なりに起因する変数間の拘束条件が適切に取り込まれていないことが考えられる。そこで、最終年度(24年度)は、9-ポイントクラスター、八面体クラスター、5-ポイントクラスター、四面体クラスター、三角クラスター、及び対クラスターについて、クラスターの重なりによる拘束条件を付加することにより、クラスター変分法による解析プログラムを完成するとともに、z軸方向の第二1近接相互作用及びx-y平面上の第三近接相互作用が規則化に及ぼす影響について解析を行う。
認知的スキルと社会情動的スキルの統合的介入方策の開発と評価

本研究は,近年教育界で注目が集まる認知的スキルと社会情動的スキルを高めるための介入方法を明らかにすることを目的としている。認知的スキルとは,知識や経験を獲得する心的能力,社会情動的スキルとは,他者との協働,感情の制御などに関するスキルとされる。本研究は,これまで別々に扱われる傾向にあった認知的スキルと社会情動的スキルを,一つの介入の中で統合することで,スキルを効果的に高める介入方策を明らかにしようとするものである。特定の学習行動に着目し,その行動を促すための個別的な介入方策を開発・評価するとともに,学校現場を含む実践的なフィールドで,様々なスキルへの介入を組み合わせた実践的研究を推進する。
理性と過剰の時代としての「長い十八世紀」におけるユートピア思想の学際的再検討

本研究では18世紀前後の時期におけるユートピア思想の見直しを行った。従来、この時期のユートピアは、理性から逸脱した個人や社会への批判という風刺として考えられてきたが、それに対し以下3点の見直しを行った。(1)理性と過剰の役割の再評価(2)多用な要素の混在(3)グローバルな経済状況と「主体」の欲望。このような観点から、従来のユートピア文学だけでなく、顧みられてこなかった作品の(再)検討を行い、この時期のユートピア思想の多様性を確認した。本年度の研究は以下の3つの大項目について行った。1十八世紀ユートピア文学の位置づけ(1)新しい作品群の発掘、再評価については、ニューアトランティスものの系譜を18世紀にまで辿り、マンリーなど女性作家によるエロティックなユートピア群を調査した。(2)ユートピア文学の系譜については、この時代のユートピア作品における、「理性」の構築という問題から、その系譜の見直しを行った。その際に、理性の枠からはずれるものも同時に生成されていることを確認した。(3)学際性については、この時代の「科学言説」「道徳論」「グローバルな経済圏の確立」という面から、調査・研究を行った。2十八世紀ユートピア言説に関する一時資料の蒐集・整理この項目については、主にECCOを利用することで、蒐集を行った。現在、その整理の作業に当たっている段階である。3理論的整序この項目については、マルクス主義的ユートピア思想を批判的に検討することによって、主にローティのりベラル・ユートピア論を考察することで、新たな可能性を見いだすことができたが、一方で、その「現状肯定的」性格には一定の限界があり、この両者を止揚する必要性が明らかになった。本年度の研究は以下の3つの項目について行った。1他のジャンルとのすりあわせ前年度のECCOを利用した一次資料を用い、文学が印刷出版文化の隆盛の中で、法律、商業、植民地主義などの言説を取り込み、表現形式が変化していく過程を検討した。とりわけ、ブックセラーの役割に注目し、ジャンルの混淆状態の生成を確認した。2大陸とのネットーワークオールデンバーグなどによる「科学言説に関する」書簡のネットワークが発展することで、フランス、オランダの思想家との書簡のネットワークが、ブックセラーも巻き込んで行われている状況を確認し、また、内乱期、王政復古期、名誉革命において、大陸をまきこんだ情報交換(誤情報も含めた)の制度が確立されることも確認した。3新たなユートピア思想の視座の提示ユートピア研究の新たな視座として、共和主義の重要性を重視し、啓蒙主義史観における「理性」の構築過程を、フーコー的視座から再検討した。また、歴史偏重の現在の文学研究の中で、ユートピア思想に関するレトリックの問題を扱う必要性を確認した。本年は、十八世紀のユートピアが、当時のグローバルなネットワークが形成されていくなかで、単に一国の政治・経済ではなく、多国間の政治・経済・文化的交渉のなかで新たな意味を生み出していく過程を明らかにした。とりわけ、大英帝国が新たな主体の登場とともに徐々に形成されていく過程が、新たなユートピアを想像する過程と、いかに密接に結びついているかを明らかにすることができたと考えている。このような作業を通じて、「長い十八世紀」におけるユートピアを、従来の理想国家像中心の言説空間としてではなく、国家を離れた存在との相互作用によって生み出されていくという言説空間の特徴をとらえることができた。また、従来のように、この時期のユートピアを諷刺中心のジャンルとして見なすのではなく、ジェンダー、人種などのさまざまな他者の要素を組み込み、単純に抑圧するのではなく、そのさまざまな可能性を書き出す言説空間が形成されていることが明らかとなった。
粉体スプレー積層法による多機能複合セラミックスの開発

従来の均一な複合材料とは異なり、材料特性を空間的に分布させた多機能複合材料の開発が不可欠になりつつある。本研究では、粉末の混合比を極めて滑らかに変化させることができ、かつ、ねらいとする空間分布となるように粉末粒子を積層制御することが可能な粉末スプレー積層制御装置を開発し、これにより特性の優れた多機能複合セラミックス材料を創製することができた。具体的に、まず、3次元移動可能な積層ステージとコンピュータ制御による粉末混合と供給システムを取り組んだ粉体スプレー積層制御装置を作製し、積層制御のコンピュータプログラムを開発した。次に、これまでの基礎研究から、セラミックス系/金属系の熱応力緩和、耐熱衝撃性および耐酸化性を有する多機能複合材料を応用例として取り上げた。コンピュータによってエタノール溶液を用いたサスペンション中のセラミックス粉と金属粉の配合比を連続に変化させながら、予熱された基板に噴射積層充填することにより板状と円柱状の粉末積層体を作製し、加圧焼結法により緻密な焼結体を得た。焼結体についての組織観察の結果、有限要素法解析により決定した熱応力緩和のための最適組成分布を実現でき、また、本プロセスでは最小10ミクロンの厚さまで組成制御が可能であることが分かった。本プロセスで作製した復合材料(いわゆる、傾斜機能材料)はジルコニア単体より優れた破壊特性および耐熱衝撃特性を有することも明らかにした。最近、窒化物や炭化物その他の超耐熱セラミックスの進歩は著しく、さらに粒子およびウィスカ-の複合化による高強度化、高靭性化の研究が進められている。従来、強度および信頼性を高めるため原料粉末の微細化、高純度化が進められ、また、粒子およびウィスカ-混合複合材もいかに均一に分散混合するかが中心的研究課題であった。しかし、宇宙・航空および核融合開発において材料の使用環境は非常に苛酷なものとなり、材料に要求される機能が多重化し、均質な複合材料では対応できなくなってきている。また、人類の歯の構造は、中心部は多孔質で生体との順応化に適し、表面は緻密で強度および耐摩耗性に優れている。以上のように機能複合の重要性が認識され、均一な複合材料とは異なり、材料特性を空間的に分布させた多機能複合材料の開発が不可欠になりつつあると考えられる。本研究は、粉末の混合を極めて滑らかに変化させることができ、かつ、ねらいとする空間分布となるように粉末粒子を積層制御することが可能な粉末積層制御装置を開発し、これにより材料特性を空間的に分布させた多機能複合材料の開発を目的としている。平成3年度は粉末積層制御装置を完成させ、駆動制御用ソフトウェアの開発および基礎実験を行った。(1)噴射ノズルヘッドの2次元移動制御可能なX-Yステ-ジを製作した。(2)超音波ホモジナイザ-を用いた粉末混合法および噴射ノズルを開発した。(3)金属、セラミックスおよびそれらの混合粉末の搬送、供給方法を詳細に検討した。(4)全システムを組み立て、制御用ソフトウェアを開発した。(5)粉末積層制御体の圧縮成形および焼結条件を検討し、見通しを得た。最近、窒化物や炭化物その他の超耐熱セラミックスの進歩は著しく、さらに粒子およびウィスカーの複合化による高強度化、高靭性化の研究が進められている。従来、強度および信頼性を高めるため原料粉末の微細化、高純度化が進められ、また、粒子およびウィスカー混合複合材もいかに均一に分散混合するかが中心的研究課題であった。

本研究は、粉末の混合を極めて滑らかに変化させることができ、かつ、ねらいとする空間分布となるように粉末粒子を積層制御することが可能な粉末積層制御装置を開発し、これにより材料特性を空間的に分布させた多機能複合材料の開発を目的としている。平成4年度は前年度に開発した粉末積層制御装置を用い、金属・セラミックス粉について混合比を滑らかに変化させながら積層できることを検証した。また、これまでの基礎研究から、金属/セラミックス形の熱応力緩和、耐熱衝撃性および耐酸化性を有する多機能複合材料を応用例として、有限要素法解析により決定した熱応力緩和のための最適組成分布になるように噴射積層充填し、さらに焼結緻密化と評価を行い、目的とした機能を達成しているかどうかを明らかにした。従来の均一な複合材料とは異なり、材料特性を空間的に分布させた多機能複合材料の開発が不可欠になりつつある。本研究では、粉末の混合比を極めて滑らかに変化させることができ、かつ、ねらいとする空間分布となるように粉末粒子を積層制御することが可能な粉末スプレー積層制御装置を開発し、これにより特性の優れた多機能複合セラミックス材料を創製することができた。具体的に、まず、3次元移動可能な積層ステージとコンピュータ制御による粉末混合と供給システムを取り組んだ粉体スプレー積層制御装置を作製し、積層制御のコンピュータプログラムを開発した。次に、これまでの基礎研究から、セラミックス系/金属系の熱応力緩和、耐熱衝撃性および耐酸化性を有する多機能複合材料を応用例として取り上げた。コンピュータによってエタノール溶液を用いたサスペンション中のセラミックス粉と金属粉の配合比を連続に変化させながら、予熱された基板に噴射積層充填することにより板状と円柱状の粉末積層体を作製し、加圧焼結法により緻密な焼結体を得た。焼結体についての組織観察の結果、有限要素法解析により決定した熱応力緩和のための最適組成分布を実現でき、また、本プロセスでは最小10ミクロンの厚さまで組成制御が可能であることが分かった。本プロセスで作製した複合材料(いわゆる、傾斜機能材料)はジルコニア単体より優れた破壊特性および耐熱衝撃特性を有することも明らかにした。