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室温および高温環境下における高クロム系多合金白色鋳鉄のエロー ジョンおよびアブレシブ摩耗特性
Get PDF室蘭工業大学Muroran Institute of Technology博士（工学）本研究では，ASTM G 65 に準拠したラバーホイール摩耗試験において，高クロム鋳鉄（HCCI）
のアブレシブ摩耗特性に及ぼす炭素（C）とチタン（Ti）の影響を調査した．C とTi を系統
的に添加することにより，HCCI の耐摩耗性と硬度を調査し，まざまなクロム（Cr）含有量
の多合金白鋳鉄（MWCI）と比較した．その結果，C を多く含みTi を含まないHCCI(4C-0Ti)
は，より大きく硬いM7C3 炭化物を有し，硬度の増加により室温での耐摩耗性が向上すること
が明らかになった．しかし，Ti を添加するとTiC が晶出し，M7C3 炭化物が微細化するため，
硬度が低下し，室温での耐摩耗性が低下した．さらに，C 値が高くなると，硬度は高くなる
が耐摩耗性は低下する．
一方，高温環境下では，硬度の低い試料（3C-2Ti）が優れた耐高温アブレシブ摩耗性を示
した．これは，C 値が低く，Ti 値が高い試料に見られる炭化物の微細化が，耐摩耗性の向上
に重要な役割を果たしていることを示唆している．
さらに，この研究では，HCCI に遷移金属（バナジウム，モリブデン，タングステンなど）
を添加した場合の摩耗挙動を調査している．Cr リッチなMWCI 組成（18CrMWCI、27CrMWCI、
35CrMWCI）の摩耗特性を調査した結果，27CrMWCI はM7C3 およびM2C 炭化物析出による高い
炭化物体積分率（CVF）を示し，最も高い硬度となることから，最も優れた耐摩耗性を示す
ことが明らかとなった．他の供試材に比べ，35CrMWCI のCVF は低いが，耐酸化性に優れる
ため，耐高温摩耗特性向上に寄与した．
このように，HCCI の耐高温摩耗特性の向上には，炭化物の微細化と戦略的な合金化の両
方が重要である．This study explores the effect of carbon (C) and titanium (Ti) on the abrasive
wear characteristics of high chromium cast irons (HCCI) in three-body wear tests.
By adding different levels of C and Ti, the wear resistance and hardness of HCCI
samples were tested and compared to multi-component white cast irons (MWCI) with
various chromium (Cr) content. Results reveal that HCCIs with higher C but without
Ti (4C-0Ti) exhibit larger, harder M7C3 carbides, which enhance room-temperature
wear resistance due to increased hardness. However, adding Ti leads to TiC
precipitation, refining M7C3 carbides, which lowers hardness and reduces wear
resistance at room temperature. Additionally, higher C levels result in higher
hardness but lower wear resistance.
At elevated temperatures, the wear mechanism changes, as the hardness of the
carbides does not improve wear resistance; instead, high hardness increases wear.
The sample with lower hardness (3C-2Ti) exhibits the strongest high-temperature
wear resistance. This suggests carbide refinement, seen in specimens with lower C
and higher Ti, plays a key role in enhancing wear resistance.
Further, the study investigates wear behavior by adding transition metals (like
Vanadium, Molybdenum, Tungsten, and Cobalt) to HCCI. Testing on Cr-rich MWCI
compositions (18CrMWCI, 27CrMWCI, and 35CrMWCI) finds that 27CrMWCI exhibits the
best wear resistance due to a high carbide volume fraction (CVF) and hardness,
attributed to M7C3 and M2C carbide precipitation. Comparatively, 35CrMWCI has lower
CVF but better oxidation resistance due to a thinner oxidation layer, contributing
to its superior high-temperature wear resistance.
Thus, both carbide refinement and strategic alloying are critical in improving
high-temperature wear resistance in HCCI.doctoral thesi
Ideas in the Air: Unmanned Aerial Semantic Communication for Post-Disaster Scenarios
Get PDFIn disaster management, utilizing UAVs for emergency communication has become increasingly feasible due to their mobility and independence from terrain, enabling the rapid deployment of flexible and scalable wireless network architectures. A primary challenge, however, lies in efficiently utilizing the limited energy of UAVs, necessitating optimized scheduling to maximize network access during their flight time. In this letter, we propose a novel approach that leverages semantic communication, which encodes and compresses data to reduce transmission workload and enhance efficiency. Our objective is to design strategies for effective workload distribution among multiple UAVs to minimize total energy consumption while ensuring system functionality.journal articl
UAV 中心の空中エッジ向けモバイル オフロード: より軽量、高速、かつより回復力のあるネットワークを実現
Get PDF室蘭工業大学Muroran Institute of Technology博士（工学）Unmanned aerial vehicles (UAVs) are increasingly utilized for surveillance and environmental
monitoring, driven by the growing need for real-time data processing in complex and
dynamic scenarios. However, their limited processing capacity and energy constraints pose
significant challenges for locally executing latency-sensitive and computationally intensive
tasks. Traditional cloud offloading incurs substantial transmission delays and communication
overhead, making it impractical. Offloading tasks to nearby edge servers is a viable solution
to address these issues.
This dissertation investigates the critical challenge of offloading tasks to ground-edge
servers, focusing on the impact of information availability on decision making and task
success. Specifically, I explore three key aspects of offload delay optimization: (1) under
completely known information, (2) under partially known information, and (3) under
completely unknown information.
By developing models and conducting simulations for each scenario, this research offers
insights into optimizing task offloading strategies for UAVs, enhancing their operational
efficiency in aerial surveillance. The findings contribute to the advancement of mobile
computing in UAV applications, providing a framework for effective decision-making in
resource-constrained environments.無人航空機（UAV）は、複雑で動的なシナリオにおけるリアルタイムデータ処理の必要性の
高まりを背景に、監視や環境モニタリングでの利用がますます進んでいます。しかし、UAV
の限られた処理能力とエネルギー制約により、遅延に敏感で計算負荷の高いタスクをロー
カルで実行するには大きな課題が伴います。従来のクラウドオフロードは、伝送遅延や通信
コストが大きいため、実用的ではありません。一方、近隣のエッジサーバーへのタスクオフ
ロードは、これらの問題を解決する有効な手段となります。
本論文では、地上エッジサーバーへのタスクオフロードにおける重要な課題を調査し、情報
の可用性が意思決定やタスク成功に与える影響に焦点を当てます。特に、以下の3 つの観点
からオフロード遅延の最適化について検討しています：(1) 全ての情報が完全に知られて
いる場合、(2) 情報が部分的にしか知られていない場合、(3) 情報が全く知られていない
場合。
それぞれのシナリオに対してモデルを構築し、シミュレーションを実施することで、本研究
はUAV のタスクオフロード戦略を最適化するための洞察を提供し、空中監視における運用
効率を向上させます。本研究の成果は、UAV アプリケーションにおけるモバイルコンピュー
ティングの進展に貢献し、資源が制約された環境での効果的な意思決定の枠組みを提供し
ます。doctoral thesi
Trends in the racehorse industry in the Iburi Area As an example of Iburiology
Get PDFToday, the Iburi and Hidaka areas are the center of racehorse production in Japan. After the war, the Hidaka area increased its production of racehorses while the horse industry declined nationwide. This was due to a combination of geographical, historical, and economic reasons. Currently, the Hidaka area is the leading producer in terms of the number of horses, but good horses that win races are produced in the Iburi area. Now the center of the racehorse industry is in the Iburi area. Since the popularity of horse racing is affected by economic fluctuations, small farmers in the Hidaka area have stopped producing racehorses, and larger farmers in the Iburi area have successfully invested in the area. Good horses produced in the Iburi area have become the focus of attention around the world. When Select sales are held, they are crowded with many buyers from inside and outside of Japan. This research is being conducted as an example of one of the Iburiology studies.departmental bulletin pape
Generating Keyword Sentences : An investigation into student preferences
Get PDFThis paper reports on the results of an exploratory study into the vocabulary-strategy preferences of 2nd-year students at a national university in Japan. At the end of a 15-week English Communication course, 65 students completed a questionnaire related to the strategies they had used to remember ten words from the TOEIC Service List. A mnemonic technique known as the Keyword Method was by far the most popular, with 556 (85.5%) of the 650 possible responses. Rote repetition, the dominant paradigm in the Japanese educational system, only accounted for 12.5% (81) of the responses. Of the three possible Keyword Method generation techniques, experimenter-provided (276) and self-generated keyword sentences (243) were popular, but peer-generated keyword sentences (33) were found to be seldom used.departmental bulletin pape
流動化処理土の圧密及び透水特性に関する実験的研究
Get PDF室蘭工業大学博士（工学）地盤工学において，透水性は重要な役割を果たしており，土構造物の強度，変形，および長
期的な性能に直接影響する．流動化処理土（LSS）は持続可能な埋め戻し材として大きな注目を
集めているが，低透水性を必要とするプロジェクトでの適用に関する研究はまだ限られている．
本研究は，低透水性裏込め材としての適性を評価するため，一連の一次元圧密・透水試験を実
施し，LSS の圧密・透水特性を検討したものである．試験条件は，スラリー密度を1.216，1.280，
1.344 g/cm³，セメント添加量を100 kg/m³，繊維材添加量を0 および10 kg/m³，養生期間を
7，28，56，120 日とした．
本研究では，異なる泥水密度で作製されたLSS の圧密・透水特性を比較するとともに，繊維
材混合の影響を検討した．その結果，LSS の圧密係数は，泥水密度および繊維材の混合量に伴い
増加すること，特に泥水密度が主要な影響因子であることが示された．繊維材の混合量は，圧
密係数に比較的小さい影響を及ぼす一方で，LSS の圧密係数は，圧密圧力の増加とともに全体
的に減少し，圧密降伏応力に対応する明確な変曲点が示された．また，LSS の透水係数は，泥水
密度，繊維材の混合量，および供試体の初期間隙比と密接に関連しており，泥水密度および繊
維材の混合量が増加することで透水係数が著しく低下することが明らかとなった．LSS の透水
係数に及ぼす繊維材の影響は相対的に小さいものの，繊維材の混合によりLSS の遮水性が向上
することが示された．本研究において， LSS の平均透水係数は約3×10⁻⁶ cm/s であり，高い
遮水性を有することが示された．
さらに，養生期間がLSS の圧密および透水特性に与える重要な影響が示された．本研究では，
NSF-Clay を母材とするLSS において，養生期間が長くなるにつれて圧密係数が増加し，透水係
数が減少する傾向が見られた．LSS の圧密係数は圧力の増加とともに全体的に減少するが，こ
の減少は養生期間が長いほど顕著であり，繊維材の影響は比較的小さいものであった．一方で，
LSS の透水係数は圧密圧力の増加に伴い減少し，9.8〜1256 kN/m²の圧力範囲で1〜2 桁低下す
る傾向が見られた．繊維材と比較して，養生期間はLSS の透水性により大きな影響を及ぼすこ
とが明らかにされた．
また，本研究ではLSS と母材であるNSF-Clay の圧密および透水特性を比較・検討した結果，
LSS はNSF-Clay に比べて大きな圧密係数，小さい透水係数，および安定した間隙比を示すこと
が明らかとなった．これは，セメント系固化材の添加により，軟弱粘土のマトリックス内の粒
子配列が大きく変化し，より密なLSS 構造が形成されるためと考えられる．
結論として，本研究はLSS を圧密および透水特性に関する地盤工学に応用するための実験的
な知見を提供するとともに，今後の研究の基盤を築いた．今後の研究では，繊維材の長さが圧
密および透水特性，さらにはLSS の全体的な力学特性に与える影響を評価し，工学的応用にお
ける性能をさらに最適化することに焦点を当てる必要がある．Permeability plays a crucial role in geotechnical engineering, directly affecting
the strength, deformation, and long-term performance of soil structures. Liquefaction
stabilized soil (LSS) is of great interest as a sustainable backfill material, but
research on its application in projects requiring low permeability is still limited.
This study discusses the consolidation and permeability property of LSS conducted to
a series of 1-D consolidation and permeability tests to assess its suitability as a
low-permeability backfill material. Test conditions were set at slurry densities of
1.216, 1.280, and 1.344 g/cm³, cement content of 100 kg/m³, fiber content of 0 and 10
kg/m³, and curing periods of 7, 28, 56, and 120 days.
In this study, the consolidation and permeability characteristics of LSS at
different slurry densities and the effect of fiber addition were investigated. Based
on the test results, it is found that the coefficient of consolidation of LSS increases
significantly depending on both slurry density and fiber content. Especially, the
effect of slurry density is considered the primary influencing factor. The overall
trend of LSS’s coefficient of consolidation decreased with increasing pressure with
a notable inflection point corresponding to the consolidation yield stress. On the
other hand, it is revealed that the coefficient of permeability of LSS is closely
related to slurry density, fiber content, and the initial void ratio of the specimens.
That is, as slurry density and fiber content increase, the coefficient of permeability
decreases significantly. And while fiber content has a relatively minor influence
among these factors, adding fiber enhances LSS’s impermeability. In this study, the
average coefficient of permeability of LSS was approximately 3×10⁻⁶ cm/s, indicating
high impermeability.
Moreover, in this study, it is revealed that the significant influence of curing
time on the consolidation and permeability properties of LSS made by NSF-Clay as base
material. The coefficient of consolidation increases with curing time, while the
coefficient of permeability decreases. Permeability decreases by one to two orders of
magnitude within a pressure range of 9.8 to 1256 kN/m², with curing time exerting a
more significant influence than fiber content.
This study also compared the consolidation and permeability properties of LSS with
those of the base material, NSF-Clay, and it is found that LSS exhibits a higher
coefficient of consolidations, lower coefficient of permeability, and a stable void
ratio compared to NSF-Clay. The addition of a cement stabilizer significantly alters
the internal particle arrangement within the soft clay matrix, resulting in a denser
LSS structure.
In conclusion, this study not only provides experimental knowledge for the
application of LSS in geotechnical engineering related to consolidation and
permeability property but also lays a foundation for future research. Future studies
should focus on evaluating the effects of various fiber lengths on the consolidation
and permeability properties and the overall mechanical behavior of LSS to further
optimize its performance in engineering applications.doctoral thesi
再構成可能なインテリジェントサーフェスによるユーザ中心の６G ネットワークの設計と最適化
Get PDF室蘭工業大学Muroran Institute of Technology博士（工学）6G 通信の新しいパラダイムとして、再構成可能なインテリジェントサーフェス
（Reconfigurable Intelligent Surface, RIS）は、電磁波を動的に制御できる優れた特性
を備えており、産業界と学術界の両方から大きな注目を集めています。さらに、ユーザー中
心型ネットワークは、個々のモバイルデバイスの要件を満たすためにネットワークリソー
スを個別に割り当てることを重視しており、将来のモバイル通信および関連するサービス
提供の方向性を示しています。この特性により、RIS はユーザー中心型6G ネットワークシ
ステムの進化において重要な役割を果たすことが期待されています。しかし、これらのシス
テムにRIS を組み込み、ユーザーの要件を満たすように調整することは、未解決の課題とし
て残されています。したがって、本論文は、ユーザー中心型6G ネットワークをRIS で実現
するビジョンを提供することを目的としており、特にカスタマイズ可能で持続可能な通信
をユーザー中心型6G に提供する方法に焦点を当てています。
本論文では、さまざまなRIS 支援型ワイヤレス通信シナリオにおいて、3 つの主要なタスク
が提案されています。最初のタスクでは、ネットワークカバレッジを最大化し、さまざまな
環境で一貫したユーザー体験を確保するために、RIS の配置を最適化することに焦点を当て
ています。RIS を戦略的に配置することで、カバレッジ率を向上させ、ユーザーの位置に関
係なくシームレスな接続を提供できます。第2 のタスクは、リソース利用効率を向上させる
ために、ユーザーの需要に基づいてRIS のビームフォーミング方向を最適化することを目
的としています。リアルタイムのトラフィック予測を活用することで、RIS ユニットは構成
を動的に調整し、静的および移動シナリオのユーザーに効率的でターゲットを絞った通信
を提供します。最後に、第3 のタスクは、適応的なRIS ビームフォーミングを通じて、モバ
イルユーザーのユーザー体験品質（Quality of Experience, QoE）を最適化するという課題
に取り組んでいます。このタスクは2 つの部分に分かれています。第1 の部分では、VR（仮
想現実）シナリオに焦点を当て、RIS を使用してビームフォーミングを動的に調整し、VR 環
境内を移動するユーザーの高いQoE を維持します。第2 の部分では、IoRT（Internet of
Robotic Things）シナリオに焦点を当て、ロボットデバイスが複雑な環境を移動する際に信
頼性の高い通信と効果的な制御を確保するためにRIS を使用します。As a new paradigm for 6G communications, reconfigurable intelligent surface (RIS)
has admirable properties that enable the dynamic control of electromagnetic waves,
thereby attracting significant attention from both industry and academia. Moreover,
the user-centric network highlights the personalized allocation of network
resources to meet the requirements of each individual mobile device, which sheds
light on future mobile transmission and the corresponding service delivery. Due to
this characteristic, RIS is expected to play a crucial role in the evolution of
user-centric 6G network systems. However, tailoring RIS into these systems to meet
user requirements is still an open challenge. Therefore, this dissertation aims to
provide a vision of realizing user-centric 6G network with RIS, specifically
focusing on how to provide customizable and sustainable communication for a usercentric
6G.
In this dissertation, three major tasks are proposed on the various RIS-assisted
wireless communication scenarios. The first task focuses on optimizing RIS
deployment to maximize network coverage and ensure a consistent user experience
across various environments. By strategically placing RISs, we can enhance coverage
rate and provide seamless connectivity to users regardless of their locations. The
second task aims at optimizing RIS beamforming directions based on user demands to
enhance resource utilization efficiency. By leveraging real-time traffic
prediction, RIS units can dynamically adjust their configurations to match user
needs, providing efficient and targeted communication for users in static and
mobile scenarios. Finally, the third task addresses the challenge of user mobility
by optimizing Quality of Experience (QoE) for mobile users through adaptive RIS
beamforming. This task is divided into two parts. The first part focuses on virtual
reality (VR) scenarios, where RIS is used to dynamically adjust beamforming to
maintain high QoE for users moving within VR environments. The second part focuses
on the Internet of Robotic Things (IoRT) scenarios, where RIS is employed to ensure
reliable communication and effective control of robotic devices as they navigate
through complex environments.doctoral thesi
ヒト血清アミロイドA の凝集および阻害活性のin vitro 評価、お よびPerilla frutescence var. crispa とSanguisorba tenuijfolia var. alba によるマウスAA アミロイドーシス抑制効果の検証
Get PDF室蘭工業大学Muroran Institute of Technology博士（工学）血清アミロイド A (SAA) は、アミロイドーシスの研究中に発見された最も重要なアミロ
イド前駆体タンパク質の 1 つであるが、その凝集メカニズムはまだ十分に解明されていな
い。SAA の凝集は AA アミロイドーシスの発症における重要なステップであるため、アミ
ロイド阻害剤はその発症を研究するためのツールとして使用できる。以前、当研究室では量
子ドット (QD) 蛍光イメージング技術を基にアミロイド β (Aβ) 凝集阻害剤をスクリー
ニングする微量ハイスループットスクリーニング（MSHTS） システムを報告した。本研究で
は、リン酸緩衝生理食塩水中のヒト SAA (hSAA) の凝集を報告し、蛍光顕微鏡と共焦点顕
微鏡を使用して QD による hSAA 凝集の可視化に成功した。2 次元および3 次元画像解析に
より、40 μM のhSAA で大量の凝集が観察され、これがin vitro における凝集の最適濃度
であることが確認された。この発見の正確さは、チオフラビン T アッセイによって検証さ
れた。透過型電子顕微鏡の結果から、QD が hSAA 凝集に均一に結合することが示された。
hSAA 凝集阻害活性はロスマリン酸 (RA) によっても評価された。その結果は、Aβ 凝集に
対して高い阻害活性を示す化合物である RA が、40 μM hSAA に対しても高い阻害活性を示
した。これらの結果は、MSHTS システムが hSAA 凝集体の可視化と高活性阻害剤のスクリ
ーニングに効果的なツールであることを示した。
そこで、MSHTS システムを用いて、Perilla frutescens var. crispa およびSanguisorba
tenuijfolia var. alba 抽出物のmSAA 凝集に対する阻害活性を評価した。その結果、両抽
出物はAβ 凝集に対して高い阻害活性を示し、50 μM のmSAA 凝集に対しても高い阻害活性
を示した。また、1%のPerilla frutescens var. crispa およびSanguisorba tenuijfolia
var. alba 抽出物をマウスに投与し、臓器へのSAA 沈着を評価したところ、両抽出物を与え
たマウスではコントロールに比べて臓器のアミロイド沈着量が低下した。これらの結果は、
Perilla frutescens var. crispa およびSanguisorba tenuijfolia var. alba の食餌摂取
がSAA 凝集に対する阻害効果を持ち、臓器におけるSAA 沈着を抑制することを示唆した。
結論として、これらの抽出物はAA アミロイドーシスの予防において有望な可能性を持つが、
その効果と作用機序をより深く理解するためには、さらなる臨床研究が必要である。Serum amyloid A (SAA) is one of the most important precursor amyloid proteins
discovered during the study of amyloidosis, but its underlying aggregation
mechanism has not yet been well elucidated. Since SAA aggregation is a key step in
the pathogenesis of AA amyloidosis, amyloid inhibitors can be used as a tool to
study its pathogenesis. A novel microliterscale high-throughput screening (MSHTS)
system for screening amyloid β (Aβ) aggregation inhibitors was previously
reported, utilizing quantum dot (QD) fluorescence imaging technology. In this study,
I reported the aggregation of human SAA (hSAA) in phosphate-buffered saline, in
which I successfully visualized hSAA aggregation by QD using fluorescence
microscopy and confocal microscopy. Two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D)
image analyses revealed large amount of aggregation at 40 μM hSAA, identified as
the optimal concentration for aggregation in vitro. The accuracy of this finding
was verified by a Thioflavin T (ThT) assay. The transmission electron microscopy
(TEM) results showed that QD was uniformly bound to hSAA aggregation. hSAA
aggregation inhibitory activity was also evaluated by rosmarinic acid (RA). The
results showed that RA, which is a compound with high inhibitory activity against
Aβ aggregation, also exhibited high inhibitory activity against 40 μM hSAA. These
results indicate that the MSHTS system is an effective tool for visualizing hSAA
aggregation and for screening highly active inhibitors.
Therefore, I evaluated the inhibitory activity of Perilla frutescens var. crispa
and Sanguisorba tenuijfolia var. alba extracts on mSAA aggregation using the MSHTS
system. The results showed that Perilla frutescens var. crispa and Sanguisorba
tenuijfolia var. alba extracts had high inhibitory activity against Aβ aggregation
and also showed high inhibitory activity against 50 μM mSAA aggregation. I
evaluated the deposition of SAA in the organs of mice by feeding them 1% Perilla
frutescens var. crispa and Sanguisorba tenuijfolia var. alba extracts. The amount
of amyloid deposition in the organs of mice fed with both extracts was lower than
that of the control group. These results indicate that dietary intake of Perilla
frutescens var. crispa and Sanguisorba tenuijfolia var. alba extracts inhibited
the deposition of SAA in organs. In conclusion, the potential application of the
Perilla frutescens var. crispa and Sanguisorba tenuijfolia var. alba in the
prevention of AA amyloidosis are promising, but further clinical studies are needed
to fully understand their benefits and mechanisms of action.doctoral thesi