hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非専門家との連携協働による新たな建物強震観測体制「Ｐネット」の構築

将来の広域巨大地震災害に向けて建物の強震観測体制を充実するために、非専門家との協働に基づく新たな観測体制を提案し、観測システムの構築と運用テストを行った。まず、安価な地震計を用いて、機材の維持管理や記録の回収・分析などを容易に行いうるソフト・ハードを開発した。観測システム一式を高等学校などに貸与し、校舎等に設置して、理科教員と生徒による長期運用を行い、テストと改良を行った。結果として、最小限のコストで十分な観測結果を得るとともに、理科教育や防災普及啓発にも有効であることを示した。本研究では、強震観測のいっそうの普及と観測データの蓄積・活用に向けて、一般市民や技術者と連携した新たな強震観測体制「Pネット」について検討を進めている。昨年度は観測機材、データ蓄積・転送、データベースシステムなどの基礎的検討を行っており、本年度はそれを受けて実際的な運用テストに基づく問題点の把握と改良を主に行った。名古屋市内の高校において、SSH(スーパーサイエンスハイスクール)の活動と連携した観測を継続しており、昨年度から今年度にかけて多数の観測記録が得られている。高校教員・生徒とともに分析を行い、地震による建物応答特性の差や、校舎の建てかえ・耐震補強に伴う振動特性の変化などの成果を出し、同時に高校教育における強震観測の活用について検討を行った。そのほかに本システムで観測を行っている複数の建物についてデータ蓄積・分析を加え、システムの改良に結び付けている。簡易な観測のための機材について、携帯情報端末に内蔵されている加速度センサの活用を検討し、データ転送まで含めて一体で対応できる可能性を得ている。またウェブGISを基礎とするデータベースに関しては、建物・地盤情報や地域情報の蓄積を進めている。観測結果を被災度判定等に活用するための検討として、観測記録から層間変形等の情報を評価する手法の検討を加えている。評価結果はセンサの精度や観測の質にも依存するため、従来の高精度観測システムの知見によらない検討が必要である。初年度(23年度)には、市販の廉価地震計、あるいは既存観測システムの更新に伴って廃棄された旧型地震計などを用いて、記録の回収・分析や機材の維持管理などを容易に行いうるシステムを開発した。スタンドアロン運用だけでなく、簡易なネットワーク接続を行う手法についても検討した。旧型の強震計は、利用時のインターフェイスが貧弱であり、これらの運用環境は有用であることが確認された。並行して、ウェブGISと相互運用技術に基づき、観測記録を他の地理情報とともに活用できる環境構築(サーバの作成)を試み、技術者の利用や市民の防災啓発、理科教育などへの活用を検討した。2年目にかけては、開発した観測システムを複数の高等学校に設置し、教員(主に理科)と生徒による観測を開始した。得られた観測記録の分析を行うとともに、分析方法や得られた結果の活用を生徒とともに検討し、エクセルマクロなどによる波形分析環境も検討した。また複数のユーザによる観測結果をまとめて閲覧・活用できる環境の整備を試みた。最終年度(25年度)は、高等学校における観測を継続し、複数の建物で地震観測記録が得られた。またそれらを生徒および理科教員とともに分析して、発表資料を作成するまでの過程を検証した。以上のシステムおよび関連資料により、最小限のコストで十分な観測結果を得るとともに、高等学校における理科教育や防災普及啓発にも有効であることを示した。一方、振動台実験において廉価型センサの計測を試み、構造ヘルスモニタリング目的での活用可能性を検討した。この結果は一般建物のローコストなモニタリング開発に向けた基礎資料となる。本研究は、広域巨大地震災害における建物の被災状況把握やデータ蓄積にむけて、多数の建物の強震観測・モニタリング体制を改善・推進するために、強震観測を専門としない技術者や市民との協働による新たな強震観測体制「Pネット」を提案し、その基礎技術の開発、実地テストおよび協力者との連携運用体制の基盤構築を行うものである。初年度となる23年度には、まず提案するシステムの要素技術の開発・テストを行った。具体的には、機器更新で廃棄されたり運用されなくなっている旧型の地震計・震度計について、新たに多種・多数入手し、それらの故障状況や観測性能を調べた。観測は可能な場合が多いが、メモリが少ないなどの制約が大きく、そのままでは活用しにくい。そこで、地震計に耐久性にすぐれた小型サーバを接続し、自動でデータを読み出してネットワークや電話網で送信する安価なシステムを開発した。特に、LAN環境が整っている場合は労力・コストともに大幅に低減される。さらに、観測記録の活用に向けて、地震記録・対象建物・地盤等のデータベース化とウェブGISによる表示、さらに相互運用による他の地理情報との連携強化により、建築・防災技術者のみならず、まちづくりや学校教育に活用できるシステムとインターフェイスの開発を試みた。

以上の検討に際して、地震計を名古屋市内の複数の高校に設置し、理科教育への活用方策も含めて連携して開発を行った。その過程は当該高校が参加するSSH(スーパーサイエンスハイスクール)でも取り上げられ、地震や災害に対する意識啓発にもなるなど、提案するシステムの活用方針に有用な知見も得られた。その他に、複数の建物やEディフェンス実験などで本システムによる観測を行い、観測状況やシステム稼動状況のテストを継続している。以上から、多くの地点での地震観測を開始・運用するために有効であることを確認しつつある。今年度計画では、(1)実地運用テストを継続して改善点を探ること、(2)一般向け機能として、観測建物耐震性や地域防災に活用可能なシステムの可能性を探ること、の2点を挙げていた。上記の実績概要に示したように、(1)については高校を中心に運用を行い成果を挙げていること、またより簡易な観測の希望を踏まえて携帯端末の活用などが進んでいる。(2)については、建物の被災度判定に向けた指標の可能性や精度の検討をお行ない、また多様な地域情報の相互運用環境の開発が進んでいる。以上から、おおむね順調に進展していると考えられる。23年度の研究実施計画に挙げた点は、システムのソフト・ハードの開発、学校等におけるテストの開始、データ利用環境の検討である。これらは、上述のようにほぼ予定通りの検討が進んでいる。特に高校におけるテスト運用が進展し、実際の地震観測成果が得られ、高校教育への導入も進んでいる点は重要と考えている。主に以下の諸点の検討を行い、新た強震観測体制の基盤を確立する。(1)これまで観測を行ってきた建物で、利用状況および観測成果をまとめて、システムの評価を行う。特に、今後、比較的長期にわたる安定運用を行いうるかの検討が重要となる。(2)情報活用に関して、一般向けには平常時の建物モニタリング、災害時の被災状況確認、地域防災状況の評価など、技術者向けには観測データの蓄積・整理環境の提供などを目標として、実際的なシステムを構築する。主に以下の2点を予定している。(1)23年度に開発した観測用システムについて、実地運用テストを継続し、利用状況に関するヒアリングや観測記録の詳細な検討を通して改良点を探る。(2)一般住民向け機能として、強震観測対象建物の入力地震動・建物情報の入力に基づく耐震性等の判定を提供するシステムを検討する。またウェブGISと連携して、地域防災リーダーやボランティア向けに、地域防災力に関する情報として活用できるようにする。企業や建物管理者にとっては、組織や建物の安全性と防災力向上に利用できる。以上のように、様々な状況での利用方法を提示することで、強震観測の底辺を拡げ、一般的な技術として、あるいは耐震化・防災活動の普及啓発の有効な手段として利用できることを示す。観測システムやデータ分析のための関連物品や消耗品の購入、観測状況のヒアリングや情報収集のための国内旅費、ソフトウェア開発などに使用する。
漢字熟語の形態素処理と漢字の形態－意味対応の一貫性

今年度は、複数の漢字で構成された漢字熟語を読む際に、個々の漢字に対応する形態素への分解と、語全体レベルの表象への統合のプロセスが介在するかどうかについて検討するための研究を中心に行った。漢字三字熟語には、先頭の漢字が後続の二字熟語を修飾する構造を持つもの(e.g.,重工業)と先頭の二字熟語が後続の単漢字を修飾する構造を持つもの(e.g.,図書館)とが存在する。そこで、先行して提示される漢字三字熟語プライムと後続して提示される漢字三字熟語ターゲットとの間の形態素構造の一致による関係プライミング効果を語彙判断課題を使って検討した。同時に、この課題では、漢字熟語ペアの先頭漢字の共有によるプライミング効果についても合わせて観察を試みた。関係プライミング効果が形態素の統合処理の段階で生じる効果であるなら、この効果を観察するためには、単漢字と漢字二字熟語を統合することで、はじめて実在語であるかどうかの判断が可能となる課題設定が必要である。そこで、この実験では、非語刺激として実在する単漢字と二字熟語を組み合わせた非語(e.g.,菌誠実、芋宇宙)を用いた。実験の結果、先頭漢字の共有によるプライミング効果と形態素構造の共有によるプライミング効果の両方が観察された。ただし、これら二つの要因間には、交互作用は認められなかった。この結果は、これら2つのプライミング効果が異なる処理段階で生じる効果であることを示唆する。すなわち、先頭漢字の共有によるプライミング効果は、形態素への分解処理の段階で生じる効果であるのに対し、形態素構造の共有による関係プライミング効果は、個々の形態素レベルの表象を語全体レベルの表象に統合するプロセスにおいて生じる効果であることを示唆するものと思われる。今年度の研究を通して、漢字熟語を読む際に、形態素への分解のプロセスと、分解された形態素を語全体レベルの表象に統合するプロセスとが介在する可能性を示唆するデータを確認することができた。また、実験では、プライムーターゲット間の先頭漢字の共有と形態素構造の共有の二要因間には、交互作用は観察されなかった。この結果は、先頭漢字の共有による形態素プライミング効果と形態素構造の共有による関係プライミング効果とは、異なる処理段階において生じる効果であることを示唆するものである。つまり、漢字熟語を読む際には、個々の漢字に対応する形態素レベルの表象が活性化される処理プロセスに加えて、形態素構造に依存した形態素の統合処理が行われるプロセスとが、独立に機能しているものと思われる。漢字熟語を読む際に漢字に対応する形態素の活性化と活性化された形態素を語全体レベルの表象に統合するプロセスの存在を示唆することができたことから、さらに、この仮説の妥当性の検証を実施したいと考えている。語彙判断課題では、使用する非語刺激によって、課題遂行に含まれる処理をある程度制御できる可能性が高い(e.g., Taft, 2004)。例えば、関連のない漢字三文字を組み合わせて作成した非語(e.g.,毒電明、劇字者)を使うと、分解した個々の形態素(漢字)を組み合わせて二字熟語を作成できなければ、その段階で非語であることが明らかとなるはずである。そのため、語ー非語判断の遂行に統合のプロセスは必要ないことになる。一方、単漢字と二字熟語を組み合わせて作成した非語を使った場合(e.g.,菌誠実、芋宇宙)には、統合が完了できるかどうかで語か非語かが判別されるものと考えられる。これが正しいなら、関連のない漢字を組み合わせて作成した非語を使った場合には、統合のプロセスは十分に機能しないため、関係プライミング効果は観察されないはずである。一方、先頭漢字の共有による形態素プライミング効果は観察されるはずである。こうした予測が正しいかどうかを検討することで、漢字熟語を読む際に、形態素への分解と語全体レベルの表象への統合のプロセスが介在することをさらに明確に示したい。また、新たに、漢字熟語を構成する漢字が持つ形態ー意味対応の一貫性の測定に関する作業についても進めて、漢字の形態ー意味対応の一貫性という変数が漢字熟語を読む際にどのような役割を果たしているのかという問題についても取り組んで行きたいと考えている。

実験の結果、先頭漢字の共有によるプライミング効果と形態素構造の共有によるプライミング効果の両方が観察された。ただし、これら二つの要因間には、交互作用は認められなかった。この結果は、これら2つのプライミング効果が異なる処理段階で生じる効果であることを示唆する。すなわち、先頭漢字の共有によるプライミング効果は、形態素への分解処理の段階で生じる効果であるのに対し、形態素構造の共有による関係プライミング効果は、個々の形態素レベルの表象を語全体レベルの表象に統合するプロセスにおいて生じる効果であることを示唆するものと思われる。今年度の研究を通して、漢字熟語を読む際に、形態素への分解のプロセスと、分解された形態素を語全体レベルの表象に統合するプロセスとが介在する可能性を示唆するデータを確認することができた。また、実験では、プライムーターゲット間の先頭漢字の共有と形態素構造の共有の二要因間には、交互作用は観察されなかった。この結果は、先頭漢字の共有による形態素プライミング効果と形態素構造の共有による関係プライミング効果とは、異なる処理段階において生じる効果であることを示唆するものである。つまり、漢字熟語を読む際には、個々の漢字に対応する形態素レベルの表象が活性化される処理プロセスに加えて、形態素構造に依存した形態素の統合処理が行われるプロセスとが、独立に機能しているものと思われる。漢字熟語を読む際に漢字に対応する形態素の活性化と活性化された形態素を語全体レベルの表象に統合するプロセスの存在を示唆することができたことから、さらに、この仮説の妥当性の検証を実施したいと考えている。語彙判断課題では、使用する非語刺激によって、課題遂行に含まれる処理をある程度制御できる可能性が高い(e.g., Taft, 2004)。例えば、関連のない漢字三文字を組み合わせて作成した非語(e.g.,毒電明、劇字者)を使うと、分解した個々の形態素(漢字)を組み合わせて二字熟語を作成できなければ、その段階で非語であることが明らかとなるはずである。そのため、語ー非語判断の遂行に統合のプロセスは必要ないことになる。一方、単漢字と二字熟語を組み合わせて作成した非語を使った場合(e.g.,菌誠実、芋宇宙)には、統合が完了できるかどうかで語か非語かが判別されるものと考えられる。これが正しいなら、関連のない漢字を組み合わせて作成した非語を使った場合には、統合のプロセスは十分に機能しないため、関係プライミング効果は観察されないはずである。一方、先頭漢字の共有による形態素プライミング効果は観察されるはずである。こうした予測が正しいかどうかを検討することで、漢字熟語を読む際に、形態素への分解と語全体レベルの表象への統合のプロセスが介在することをさらに明確に示したい。また、新たに、漢字熟語を構成する漢字が持つ形態ー意味対応の一貫性の測定に関する作業についても進めて、漢字の形態ー意味対応の一貫性という変数が漢字熟語を読む際にどのような役割を果たしているのかという問題についても取り組んで行きたいと考えている。今年度、ワークステーションの購入を計画していたが、実験参加者と研究補助者への謝礼の支払い額が予定よりも多かったことから、ワークステーションの購入を次年度に繰り越した。繰り越し額は、予定通り、ワークステーション購入のために充てる予定である。
非可縮多様体上の時変システムの大域的制御

本研究では,多様体上で定義された時変/時不変な非線形システムを対象とし,微分不可能な制御Lyapunov関数(CLF)を使った大域的な制御則の設計法について研究した.大域的な局所半凹なCLFの設計法として,時変なシステムを考慮した最小射影法を提案するとともに,多層最小射影法でCLFを設計する際に必要となる,層(多層空間)の設計法も提案した.提案法は移動体による未知空間の探索制御に適用可能であるメリットがある.さらに,研究の副産物として,局所半凹なCLFに対する種々の一般化同士の関係を解析するとともに,本研究で得られた研究成果をロボット制御の一種である受動速度場制御に応用した.ロボティクス分野における自律移動制御に対する貢献をモチベーションとして,非可縮な多様体(穴が開いた空間)上の非線形システムに対する大域的な制御の設計法を考えた.従来法である多層最小射影法は微分不可能な制御Lyapunov関数の設計法であり,Rifford-Sontag型制御則と組み合わせることで大域的な制御が設計できることが期待されるが,ロボティクス分野への適用を行うには理論に未整備な点があった.そこで,本年度は時変システムへの拡張や多層最小射影法の適用に必要な層の設計法の開発に取り組むことで,多層最小射影法の理論的な整備を行うことを交付申請書では述べた.まず,時変システムへの拡張を行う前に,時不変なロボットシステムへ多層最小射影法がどこまで適用可能か確認を行った.これまでの研究では多層最小射影法は,Rifford-Sontag型制御則が要求する局所半凹実用制御Lyapunov関数の設計が可能であるかどうかは示せていなかったため,証明を行った.証明は意外にも自明ではなく,局所半凹関数の定義や一般化微分の一種である分解微分の性質を整理する必要があった.結果,研究の副産物として,可到達微分・フレシェ微分はそれぞれ極小分解微分・極大分解微分と等しいことが明らかになり,局所半凹関数に対する一般化微分同士の関係を明らかにすることができ,結果を論文として投稿した(査読中).層の設計法の開発法として,ベルマンフォード法を使った層の設計法を提案し,国際会議に投稿したが証明の不備を指摘されたため,修正・再投稿作業を行っている.また,層の設計法を検討中に,最小射影法は時変システムに拡張せずとも,二台同時トラッキング制御に適用可能な場合があることに気づき,発表を行った.その他,若年層をターゲットとした研究成果発信として,マイクロマウスロボット競技の推進に関する2件の国内会議発表を行った.多層空間の設計法に関する研究が進んだ.多層最小射影法により制御Lyapunov関数(CLF)を設計する場合には多層空間の設計が必要となるが,これまでは設計する多層空間が満たすべき条件しか示されていなかった.これに対し,システムが定義されている空間の開被覆を使った多層空間の設計法を示した.言い換えれば,SLAMなどで得られた地図情報から大域的なCLFを設計可能とした.動的障害物回避制御を実現するためには,計算量の低さが求められる.制御Lyapunov関数により動的障害物回避を実現する観点から,一般化微分の一種である分解微分の簡便な計算法を研究したところ,方向微分の差分近似では分解微分が計算できないことを数理的に明らかにした.この一連の解析の中で,分解微分は,制御則の設計ツールとしてだけでなく,一般化微分同士の関係を示す解析ツールとしても有用であることに気づいた.この結果を発展させ,可到達微分を使った実用CLFの定義と分解微分を使った実用CLFの定義は同値であることを示した.高次元システムへの最小射影法の適用可能性を検証するため,多リンクロボットアームの研究も行った.ロボットアームの目標ベクトル場追従問題における目標ベクトル場の特異点の処理法,ロボットアームの有限時間整定制御などを示すことができた.その他,若年層をターゲットとした研究成果フィードバックの一環として,マイクロマウス関西地区大会の運営を主催し,参加者ならびに現地審査をご担当いただいた(公財)ニューテクノロジー振興財団理事である中川友紀子様より素晴らしい運営であったと好評をいただくことができた.さらに,本研究費の中間発表としてMICANSと呼ばれる研究者同士の研究会を主催した.今後の予定として,国際会議の査読でも時変システムへの拡張を提案されているため,急ぎ,多層最小射影法の時変システムへの拡張を実現したい.当初の計画通り多層空間の設計法について示すこと,(定理としては示しきれていないものの)アプリケーションの適用可能性を示すことは出来たが,一般化微分の整備に追われ,時変システムに対する多層最小射影法の適用には至っていない.当初の研究計画で論じたテーマの中で時変システムに対する理論整備が残っているため,最終年度である3年目にしっかりまとめきりたい.これまでの研究では,多様体上で定義された時変システムに対する微分不可能な制御Lyapunov関数の設計法について研究してきた.従来研究で行われていた時不変システムに対する制御Lyapunov関数の設計法である最小射影法を拡張するに,記法や定義の複雑さから拡張はなかなか進まなかったが,おおよそ整理作業は完了し,本年度は最小射影法の拡張に取り組むことができた.多様体上で定義された時変システムに対する微分不可能な制御Lyapunov関数の設計法を提案した.

これまでの研究では多様体上で定義された時変な大域的制御Lyapunov関数について導入されていなかったため,Sontag, Edwards, Jiangなどの各研究者がよく使っているユークリッド空間上で定義された時変な大域的リアプノフ関数を自然に拡張したものを導入し,また,提案した制御Lyapunov関数の設計法は最小射影法を自然に拡張にすることに成功した.また,最小射影法に関する整理作業による副産物として,受動速度場制御というロボット制御を不連続は目標ベクトル場を取り扱い可能なように拡張することに成功した.これまでの受動速度場制御は微分可能な目標ベクトル場しか取り扱うことができず,車両の障害物回避や剛体の姿勢角制御への適用が行えなかった問題があった.最小射影法の整理作業で見出した「局所半凹関数の分解」という考え方を応用し,従来の受動速度場制御を拡張し,局所半凹関数の一般化微分によるベクトル場によって目標速度場が記述されている場合に対する,不連続な目標速度場を取り扱い可能な受動速度場制御を開発することができた.これまでの研究ではなかなか時変システムへの拡張ができず,従来研究の整理作業を行わざるをなかった状況にあったが,これまでの整理作業が実りはじめ,時変システムに対する一般的な結果を出すことができた.昨年度の研究の継続・発展を行うとともに,時変システムに対する微分不可能な制御Lyapunov関数の設計法に関する結果の国際会議化を行った.昨年度提案した多様体上で定義された時変システムに対する微分不可能な制御Lyapunov関数の設計法のブラッシュアップを行い,動的障害物回避制御問題への適用を適用例として,国際会議である57th IEEE Conference on Decision and Controlへの投稿を行った(現在査読中).多層最小射影法により制御Lyapunov関数(CLF)を設計する場合には多層空間の設計が必要であり,過年度にシステムが定義されている空間の開被覆を使った多層空間の設計法を示した.これを移動ロボットによる未知空間の探索問題に応用し,制御Lyapunov関数に基づいた探索制御を提案し,国際会議にて発表を行った.提案法は解析的な大域的制御であり,目標地点への到達が理論的に保証されている点,空間の変化に対するある種のロバスト性を持つ点で優れている.微分不可能関数に対する一般化微分の概念を整理することによる副産物として,昨年度は受動速度場制御というロボット制御を不連続は目標ベクトル場を取り扱い可能なように拡張した.昨年度はポテンシャル場として記述できるような目標ベクトル場しか取り扱えなかったが,これをさらに拡張し,目標軌道追従タスクを不連続な目標ベクトル場として記述する方法ならびに,設計した目標軌道追従用の目標ベクトル場に追従可能となるように受動速度場制御のさらなる拡張を行った.従来の受動速度場制御はタスクごとに個別に目標速度場を設計するしかなく,一般的な目標速度場の設計法は提案されていなかったが,これに対するひとつの答えを与えたことになる.
買い物環境が高齢者の活動と健康に与える影響についての縦断研究

買い物不便と高齢者の活動・健康の関連はさまざまな先行研究で報告されているが,横断的な分析であり曝露期間や脱落が考慮されていない.買い物不便への曝露期間が長い地域では,曝露によりすでに健康を損なった者は調査対象から脱落してしまっており,みかけ上買い物不便の影響は過小評価されている可能性がある.そこで,愛知県知多圏域在住の高齢者の調査データ,タウンページデータベースの2001年から2010年の3年おきの4時点データを用い,買い物不便地域を「曝露期間が長い地域」「曝露期間の短い地域」に分けて,食物摂取頻度,外出頻度の状況をみた.食物摂取,外出頻度とも,「曝露期間の短い地域」では,買い物不便でない地域の居住者に比べて有意に「少ない者」が多く,「暴露期間の長い地域」では多くないことが明らかになった.この分析では各個人の食料入手手段についての調査データがなく,入手手段を特定できていなかった.また他地域で同様の結果がみられるのかを確認するため,食料入手手段についての質問項目を含んだ2013年調査データ,東京大学空間情報科学研究センターとの共同研究によって利用可能となった2010年から2013年の各年の小売店データを用いて食料入手手段を考慮しつつ,買い物不便の曝露期間の長さの違いを考慮した分析を行った.その結果,愛知県のデータのみを用いた分析と同様に曝露期間の短い地域で食物摂取状況が悪くなりやすいことが示された.本研究は縦断データを用いて,経年的な買い物環境と高齢者の活動・健康の関連を検討しようとするものである.研究のプロセスは大きく1郵送調査の実施,2縦断データの作成,3縦断データの分析,4将来推計,の4つに分けられる.28年度に予定していたプロセスは1郵送調査の実施であった.買い物環境が悪化した場合に高齢者に起こりうる変化(アウトカム)として,1)活動性の低下(外出頻度・食物摂取頻度の減少),2)活動性の低下の結果としての健康の喪失(要介護化・死亡),3)当該地域からの転出の3つを想定し,2010年から2016年までの転帰を,2010,2013年に実施済みの調査に加え2016年度に実施する郵送調査,介護保険関係データにより追跡ことを目的とし,2016年10月,対象地域である愛知県知多郡南知多町において,町に居住する要介護認定を受けていない高齢者全数に調査票を郵送し回収した.地域在住高齢者の健康状態,活動状況の把握を行った.また,買い物環境の把握のため,タウンページデータベース(NTTタウンページ)の2001年2016年データを加工し,15年間の小売店の出店・撤退の状況の縦断変化データを作成した.食料品小売店の総数は2001年から2016年までの間に約3割減少していた.店舗種別にみると,コンビニエンスストアは1.5倍程度に増加していた.スーパーストアの店舗数はほぼ横ばいであったが,米店,鮮魚店,青果物店,個人商店等半数程度に減少していた.予定通り郵送調査を実施することができた.遅れて返送された調査票がありデータはまだ完成されていないが,現状のデータで高齢者の健康・活動を状況を概観できた.買い物環境のデータの加工も進み,地域の外出環境の概要も把握できた.高齢者の運転停止の状況,運転停止後の活動状況と地域要因の関連を検討した.高齢者の運転停止は,都市など利便性の高い市町村で多く,農村地域などの利便性の低い市町村で少ないことが示された.また農村地域では運転停止者で外出頻度が低い者が多かった.運転停止をした高齢者のうち,外出環境の良くない地域に居住する高齢者は環境の良い高齢者に比べ活動が制限されている可能性が考えられた.この成果は公衆衛生学会で報告した.またより細かい地域レベル要因の影響をみるため,小学校区レベルの買い物環境と運転停止の関連を検討した.小学校区単位の小売店の1000m圏のカバー人口割合の高さは,個人レベルの健康や身体機能を考慮しても運転停止のしやすさに対し有意に正の関連を示した.この成果は第56回土木計画学研究発表会・秋大会で報告した.運転を停止した高齢者のうち,どのような高齢者が要介護状態になりやすいかを2時点の自記式調査データと介護保険関連データを結合して作成したデータを用いて検討した.2006年の調査時点では自家用車を運転していた者を対象とし,2010年時点の自家用車運転状況とバスや自転車の利用状況を説明変数,要介護発生を目的変数とした生存分析を行った.運転停止者は運転継続者に比べ,健康や身体機能の状態を考慮しても要介護になりやすかった.また運転停止者の中でも,バスや自転車が利用可能でない高齢者は利用可能な高齢者にくらべ,健康や身体機能状態を考慮しても要介護になりやすかった.この成果は英文誌に投稿中である.買い物環境についての項目だけでなく運転停止状況の項目を含んだ2016年のデータの基礎的な分析が進んだ.また2006年,2010年の複数時点の調査を結合したパネルデータ.さらに介護保険データを結合したコホートデータを用いた分析を進めることができた.15年間の小売店舗のデータを用い,地理情報システム上に15年間の小売店舗の1000m圏の変化を図化することができた.買い物不便と高齢者の活動・健康の関連はさまざまな先行研究で報告されているが,横断的な分析であり曝露期間や脱落が考慮されていない.

買い物不便への曝露期間が長い地域では,曝露によりすでに健康を損なった者は調査対象から脱落してしまっており,みかけ上買い物不便の影響は過小評価されている可能性がある.そこで,愛知県知多圏域在住の高齢者の調査データ,タウンページデータベースの2001年から2010年の3年おきの4時点データを用い,買い物不便地域を「曝露期間が長い地域」「曝露期間の短い地域」に分けて,食物摂取頻度,外出頻度の状況をみた.食物摂取,外出頻度とも,「曝露期間の短い地域」では,買い物不便でない地域の居住者に比べて有意に「少ない者」が多く,「暴露期間の長い地域」では多くないことが明らかになった.この分析では各個人の食料入手手段についての調査データがなく,入手手段を特定できていなかった.また他地域で同様の結果がみられるのかを確認するため,食料入手手段についての質問項目を含んだ2013年調査データ,東京大学空間情報科学研究センターとの共同研究によって利用可能となった2010年から2013年の各年の小売店データを用いて食料入手手段を考慮しつつ,買い物不便の曝露期間の長さの違いを考慮した分析を行った.その結果,愛知県のデータのみを用いた分析と同様に曝露期間の短い地域で食物摂取状況が悪くなりやすいことが示された.今回(2016年度)の調査データを第1回調査(2010年度)と第2回調査(2013年度)に結合し,縦断データを作成する.高齢者の3時点における,活動性の低下,健康の喪失(要介護・死亡),当該地域からの転出の3つの変化を想定しているが,高齢者によって,活動性の低下にとどまる者,健康を維持し続ける者などさまざまであると考えられる.これらの転帰を類型化し,地域の高齢者が,どのような転帰の類型別の割合をとるのかを買い物環境の要因別にみる記述的な分析を行う.地理情報システム上で図化した15年間の小売店舗の1000m圏の変化を用いて,買い物利便の変化による高齢者の行動の変化,適応の状況を,厳しい買い物環境への暴露期間を考慮した分析を進め論文として投稿する予定である.論文の掲載料として確保していたが,論文が採択にいたらなかったため.
数学科教師の省察における専門的知識の形成過程を分析するための理論的枠組みの構築

本研究は,数学教師の省察を分析するための理論的枠組みの構築および研究方略の開発を目的とする。研究の遂行にあたっては,省察における知識の表出を捉え,知識間の相互作用を分析するために,数学教育学における「教授人間学理論」を援用し,その理論の特徴である知識の記述枠組みを用いる。構築した理論的枠組みによる省察の分析と枠組みの検証・修正を往還することにより,精緻な枠組みの構築と定式化された研究方略の開発が可能である。
絶滅種エゾオオカミの生態学的役割の解明に向けた、骨の同位体分析による食性復元研究

北海道で20世紀初め頃までに絶滅したエゾオオカミがかつての生態系で果たしていた役割を解明するため、北海道内の遺跡から出土した骨試料の同位体分析を行った。放射性炭素同位体比による年代測定の結果、分析した考古試料はいずれも縄文時代の骨であることが示された。続いて、炭素・窒素安定同位体分析による食性復元の結果、7個体中5個体はエゾシカなどの陸上動物を主要な餌資源としていたが、2個体はサケなどの海由来の餌資源に強く依存していたことが示された。カナダ沿岸の島嶼部には、海産物に強く依存した「海辺のオオカミ」と呼ばれる個体群が存在するが、エゾオオカミでも同様の生態を持つ個体群が存在した可能性が示唆された。本年度は、北海道内の博物館及び埋蔵文化財センターに依頼し、エゾオオカミの骨格試料8検体分から安定同位体分析用の骨粉採取を行った。この他、エゾオオカミの餌資源となりうる陸上哺乳類及び海棲哺乳類の骨粉も、同一の遺跡から出土した試料よりサンプリングした。また、動物の骨を使った多元素同位体比履歴の復元手法開発のため、1970年代まで生きていた陸生哺乳類5種7個体分の大腿骨試料から骨片のサンプリングを行った。エゾオオカミとその餌資源の骨粉試料は、コラーゲンを抽出後、食性推定用に炭素・窒素安定同位体比、死亡年代推定用に放射性炭素同位体比を測定した。1970年代の陸生哺乳類の骨片試料については、先行データとして、ヒグマの大腿骨のみ成長停止線ごとに分離して、放射性炭素同位体比分析を行った。エゾオオカミは、8個体中の7個体で純粋なコラーゲンが抽出できたが、1個体はコラーゲンの純度が不十分であり、被熱した試料であったことが予測される。純粋なコラーゲンが抽出できた試料では、7個体中5個体がエゾシカなどの陸上哺乳類を利用していたことが示唆された。一方、残りの2個体ではサケや海獣類などの海産物にある程度依存していたことが示された。ヒグマ大腿骨の成長層ごとの放射性炭素同位体比分析では、骨の代謝に伴う同位体比の置換が、骨の中で一定で起こるのではなく、強く代謝される部位とほとんど代謝されない部位に分けられることが明らかになった。本年度の研究成果から、絶滅したエゾオオカミは一部の個体群で海産物に依存していた可能性を強く示唆するデータが得られた。これは、これまで生態学的なデータが全く得られていなかったエゾオオカミで、初めて得られた食性情報である。この内容は、論文として国際学術誌であるJournal of Zoology誌に投稿し、掲載された。さらに、地方新聞やネットニュースで取り上げられ、注目を集めた。当初の予定では、初年度はサンプル収集とエゾオオカミのデータ取得までの予定であったが、論文執筆から掲載まで達成することができた。これは当初の予想以上の進捗速度であるため、上記の評価とした。本研究では、1同位体比分析により絶滅したエゾオオカミの食性復元を行うこと、2骨の成長層ごとの同位体分析手法を開発し、年ごとの食性の変化を調べる方法論を構築すること、32の手法をエゾオオカミに適用して、食性の年変動を明らかにすることの3つを研究課題として挙げていた。一つ目の課題は、北海道内の遺跡から出土した7個体分のエゾオオカミ骨試料を博物館等から提供いただき、炭素・窒素安定同位体比分析による食性解析、さらに放射性炭素同位体比分析による年代推定を行った。分析の結果、本研究に用いた試料は全て過去に死亡したエゾオオカミの骨であることが示された。また、7個体のエゾオオカミのうち5個体は陸上哺乳類を主食としていたが、2個体は海産物に強く依存した食性を示した。かつてのエゾオオカミは一部の地域個体群が河川に遡上するサケや海獣類を多量に捕食していたことが示唆された。ただし、これらの個体がアイヌに飼育されていた可能性も否定できない。二つ目の課題である骨の成長層ごとの同位体分析手法は、20世紀末に死亡した複数種の哺乳類の大腿骨の放射性炭素同位体比分析によって妥当性の評価を行った。20世紀末は大気核実験によって放出された放射性炭素が急速に海水に吸収された時期であり、この時期の生物では放射性炭素同位体比を測定することで年単位で正確に年代推定を行うことができる。大腿骨を成長方向に10の切片に分割して放射性炭素同位体比を測定したところ、部位によって一様な同位体比のパターンが見られ、大腿骨には5年程度の同位体比の履歴が保存されていることが示された。以上より、骨の分析により年ごとの食性の変化を調べる方法論の確立という目標は達成された。ただし、この手法は分析に必要な骨の量が多いため、貴重なエゾオオカミ標本に適用することはできなかった。したがって、三つ目の課題は達成することはできなかった。

続いて、炭素・窒素安定同位体分析による食性復元の結果、7個体中5個体はエゾシカなどの陸上動物を主要な餌資源としていたが、2個体はサケなどの海由来の餌資源に強く依存していたことが示された。カナダ沿岸の島嶼部には、海産物に強く依存した「海辺のオオカミ」と呼ばれる個体群が存在するが、エゾオオカミでも同様の生態を持つ個体群が存在した可能性が示唆された。今後は、ヒグマ以外の陸生哺乳類の試料について、放射性炭素同位体比分析を行い、本分析手法の妥当性と多種での再現性について調査する。また、これらのデータが得られ次第論文化し、国際学術誌への掲載を目指す。併せて、手法の妥当性が確保できた段階で、エゾオオカミの試料についても大腿骨の骨片のサンプリングを各所蔵機関に依頼する。骨片の採取が可能であれば、この手法をエゾオオカミにも応用し、食性の時間変化を調査する。これによって、分析に使用していたエゾオオカミがアイヌに飼育された個体かどうかの判別や、おおまかな行動圏の大きさまで推定できる可能性がある。同位体生態学当初の計画では凍結式ミクロトームの購入に多額の予算を見込んでいたが、直前に所属機関が別予算で購入したため、本科研費で購入する必要がなくなった。しかし、次年度からは申請者の所属先が変更となるため凍結式ミクロトームを購入する必要がある。従って、残額を次年度使用とする。申請者が獲得見込みとなっている別予算と合わせて、凍結式ミクロトーム(約150万円)の購入費に充てる予定である。新聞掲載:2017年1月28日毎日新聞(朝刊)25面、2017年1月26日北海道新聞(朝刊)3面、2017年2月24日苫小牧民報(朝刊)16面
HIV-1ワクチン開発に向けたエンベロープタンパクの機能・構造解析

一般にタンパクの機能は、その立体構造と密接に関係していることが知られている。本研究では、HIV-1に対するワクチン開発において、その標的の一つと考えられるエンベロープタンパクのアミノ酸配列と、その機能、立体構造の相関を検討した。その結果、特定の部位のアミノ酸が、エンベロープタンパクの立体構造上の特徴を保持する上で重要であること、そして、その部位のアミノ酸置換が、ウイルスの感染性にきわめて大きな影響を及ぼすことを明らかとした。1.HIV-1に対するワクチン開発の標的として、ウイルスエンベロープタンパクは重要なターゲットである。そのアミノ酸シークエンスは、ウイルスの特性上きわめて変異に富む一方、感染の過程で標的細胞表面のケモカインレセプターと結合するという機能は、多くのHIV-1株で保存されている。本研究では、エンベロープタンパクが一定の機能を保持するためには、アミノ酸シークエンス上の変異にかかわらず一定の立体構造を保持する必要がある、という仮説を立て、それを、情報工学的手法、遺伝子工学的手法、およびコンピューターシミュレーションによる立体構造解析により立証し、HIV-1に対するワクチン開発の基礎とすることを目的とする。2.HIV-1エンベロープタンパクにおいて、ケモカインレセプターとの結合に重要であることが知られているV3ループを解析対象とした。Los Alamos National Library HIV-l Sequence Databaseに登録されているV3ループのアミノ酸シークエンスを用い、V3ループ内での相互情報量の検討を行った。その結果、V3ループ内で、立体構造上相対する部位のアミノ酸同士において依存関係がみられることを明らかとした。3.これらの特徴が、生物学的な意義を持つかどうかの検証を、HIV-1の実験室株に(1)特徴に合致する変異、(2)特徴に反する変異、および(3)上記で抽出された特徴に基づき、相補的な変異を(2)に加えたもの、の3通りの変異を加え、それらの変異が感染性に及ぼす影響を、ウイルス感染実験により観察することで行っている。平成20年度において、これらの変異と、その機能(感染性)への影響との相関関係を、コンピューターシミュレーションを用いた立体構造予測を用いて検討する予定である。1. HIV-1に対するワクチン開発の標的として、ウイルスエンベロープタンパクは重要なターゲットである。2. HIV-1のエンベロープタンパクV3ループのアミノ酸配列を、情報工学的手法を用いて解析した結果、13番、19番のアミノ酸の間に強い相関関係が認められた。コンピューターシミュレーションによるV3ループの立体構造解析を行ったところ、これらのアミノ酸は、一定の陽性荷電を維持していた。さらに、20番目のアミノ酸(多くはフェニルアラニン)により、この陽性荷電が一定の位置に保持していることが示唆された。さらに、コンピューターシミュレーション上、この部位に特定のアミノ酸変異を加えることで、陽性荷電の立体構造上の位置が変動することがわかった。3.ウイルス感染実験の結果、V3ループの20番目のアミノ酸に特定の変異を加えることで、ウイルスの感染性が著しく阻害されることがわかった。この結果は、上記で検討したコンピューターシミュレーションによる予測と一致していた。これらの結果は、機能的なV3ループは、その立体構造上特定の部位に陽性荷電を持つことが必要であることを強く示唆し、V3ループが保存している、特定の立体構造の一部であると考えられた。
小・中・高一貫性に基づく歴史教育カリキュラム開発のための基礎的研究

本研究の目的は,小・中・高一貫性に基づく歴史教育カリキュラム開発の方法論を探ることである。研究の成果は,次の点にある。(1)アメリカ社会科における小・中・高の歴史教育の位置づけを類型化し,その編成のしかたを明らかにしたこと。(2)授業構成における小・中・高の連続性を見出したこと。(3)以上の分析結果を応用して,日本史を事例とした小・中・高の授業モデルを構想したこと。1.アメリカにおける社会科カリキュラム改革の動向調査全米社会科協議会(NCSS)による社会科カリキュラム改革の基本理念を読み解いた上で,アメリカ各州の社会科スタンダードを収集し,その動向を調査した。州によって様々な違いはあるものの,小・中・高の一貫性を重視したカリキュラム開発(スコープ・シークエンスの設定)が進められていることを確認することができた。2.オハイオ州の社会科スタンダード分析(1)現代アメリカ社会科カリキュラム改革の一つの事例として,オハイオ州の社会科スタンダードを取り上げ,そのスコープとシークエンスの編成にっいて分析した。全学年を貫くスコープ(「歴史」「社会の人々」「地理」「経済」「政治」「市民の権利と責任」「社会科技能と方法」の7つ)は,人文・社会諸科学を中心にしつつ,市民としての権利・責任や技能を学ばせるように設定されていた。シークエンスは,時間と空間を軸に学習対象を拡大し,最終的に市民としての実践的な資質を育成するように組織されていた。この分析により,小・中・高一貫の社会科カリキュラムを編成するための一方法論を導くことができた。(2)オハイオ州の社会科スタンダードを事例として,歴史教育における小・中・高一貫性の原理を抽出した。全学年を貫くスコープ「歴史」のプログラムは,学年(学校)段階の上昇にしたがって,(1)歴史を読み解く視点の学習(主に初等)→(2)現代社会の成立過程の学習(主に中等前期)→(3)今後に向けた歴史とのかかわり方の学習(主に中等後期)へと発展するように組織されていた。過去・現在・未来を関連づけて思考できる力を育成するための一方法論を導くことができた。(3)オハイオ州の社会科スタンダードに基づく小・中・高の単元・授業構成について資料を収集し,予備調査を行った。1.アメリカにおける小・中・高一貫社会科カリキュラム改革の動向調査アメリカ各州の社会科スタンダードを収集・分析し,大きく二つの潮流を見出した。一つは,歴史教育の社会科からの分化的傾向が見られるものである。もう一つは,歴史教育の社会科への統合的傾向が見られるものである。一般的に,前者の場合,歴史教育(特に自国史教育)は独立性が高く,小・中・高で数回繰り返しを行うように構成される(たとえば小・中・高で現代までの歴史を3回繰り返し,同じ時代・事象を重複して学習させる)。後者の場合,歴史教育は独立性が低く,原則的には繰り返しをせずに社会科全体の中に有機的に位置づけられている(時代・事象の重複を避け,社会科全体との調和が図られている)。2.小・中・高一貫性に基づく社会科・歴史教育の分析(1)分化的な傾向が見られるニューヨーク州を事例として,そのスタンダードに基づく社会科を分析した。歴史教育に着目して分析したところ,小学校段階=過去と現在の関連づけとしての歴史教育,中学校段階=学際的な社会研究としての歴史教育,高等学校段階=過去の評価・問い直しとしての歴史教育,として組織されていることが明らかになった。小・中・高で歴史教育(自国史教育)を繰り返す際の連続性と発展性が明確になり,示唆を得ることができた。(2)統合的な傾向が見られるオハイオ州を事例として,そのスタンダードに基づく社会科を分析した。オハイオ州社会科のカリキュラム構成の分析は前年度に行ったので,本年度は,小・中・高の授業構成における基本原理を解明した。分析の結果,学校・学年段階の上昇に応じて,授業を,事実学習→解釈・理論学習→価値・思想学習へと発展させる,という方法論を抽出することができた。小・中・高一貫性の論理を授業構成レベルまで踏み込んで明確にすることができた。1.小・中・高一貫性に基づく社会科・歴史教育の分析本年度は,「開かれた社会認識形成」という視点から小・中・高のカリキュラムの連続性を考察するために,M.A.ラフリンとH.M.ハートニアンの社会科モデルを分析した。この社会科は,NCSS(全米社会科協議会)が提示した10のテーマをもとに編成されている。また,学年段階による区分は,初等前期「世界に対する私の位置づけ」,初等後期「私の世界の地平を拡大する」,中等前期「異なる視点から世界をみる」,中等後期「変化しつつある世界で豊かな市民性を身につける」となっている。分析の結果,このカリキュラムは,"自己-社会の関係性"の学習(初等),多様な"社会の見方"の学習(中等前期),多様な"社会の見方"をふまえた査定(事象の効果・影響の測定)の学習(中等後期),へとシフトすることがわかった。

分析を通して,子どもの認識を開くための一つの方法論を明らかにした。2.小・中・高一貫性に基づく歴史授業モデルの構想これまでの分析を基にして,次のような日本史「鎖国」の授業モデルを構想した。小学校では,鎖国までの歩みとその制度下の海外交流の様子を調べ,現在への影響について考えさせる。中学校では,鎖国の背後にある情報管理政策の理論を探求させ,政治的社会的な一般概念の形成を促す。高等学校では,鎖国政策の評価や,現在の鎖国論の問い直しを行わせる。以上のモデルは構想段階であるが,今後,具体化し実践へと結びつけたい。3.研究の全体総括と課題本研究では,「分化と統合」「開かれた社会認識形成」を視点にして小・中・高一貫の社会科にアプローチし,歴史教育カリキュラム開発への示唆を得た。しかし,具体的なカリキュラム・単元・授業の開発には至っていない。今後の研究課題としたい。
軸不斉アミン型有機分子触媒を用いた高選択的合成手法の開発

近年、天然のアミノ酸を原料とした数々の光学活性アミン触媒が様々な有機化合物の不斉合成に汎用されているが、本研究では原料をアミノ酸に代表される天然物に依存しない新規光学活性アミン触媒を開発した。これらの光学活性アミン触媒はその構造や性質において、いずれも従来の触媒にない特徴を有している。そうした新触媒の特徴を利用することで、反応性が高すぎるために反応制御が困難であった基質を用いることが可能となり、実用的な反応が実現された。本研究では、二級アミン型有機分子触媒であるビナフチル型アミン触媒を用いることで、従来のピロリジン型アミン触媒では困難とされる反応の精密制御を目指した。ビナフチル骨格の3位へ高い酸性度を有した活性化基であるトリフルアミド基を導入した触媒を用いて、ニトロソベンゼンによるアルデヒドに対する直裁的不斉アミノオキシル化反応を試みた。光学活性ピロリジン型触媒として用いた反応では、アルデヒドの直裁的不斉アミノオキシル化反応が高立体選択的に進行することが知られているが、触媒量を低減した場合、副反応や触媒の不活性化のために高収率で反応進行させることが困難である。そこで、触媒構造やその電子的性質の全くことなるビナフチル型アミン触媒を用いたところ、高収率、高エナンチオ選択的にアルデヒドのアミノオキシル化反応が進行することを見出した。本反応においては、エナミン経由型の反応としては極めて少ない0.2mol%という触媒量で良好な収率やエナンチオ選択性を実現することに成功した。また、本反応に用いたビナフチル型アミン触媒はピロリジン型アミン触媒と比較して穏やかな求核性を有しているため、高反応性の基質を利用する反応において、副反応の抑制が期待出来る。そこで反応性が高く反応の制御が困難とされるアセトアルデヒドを基質としたマンニッヒ反応に本触媒を適用してところ、良好な収率かつほぼ完全なエナンチオ選択性で目的の生成物を得ることに成功した。ビナフチル骨格の3位へ高い酸性度を有した活性化基であるトリフルアミド基を導入した触媒を用いて、様々なイミンとアルデヒド間の直截的不斉マンニッヒ反応や異なる二種類のアルデヒド間の直裁的不斉交差アルドール反応を試みた。プロリンに代表される光学活性ピロリジン型触媒として用いた反応ではマンニッヒ反応ではシン体が、アルドール反応ではアンチ体が主生成物として高エナンチオ選択的に得られてくることが知られているが、いずれの反応においても求核剤であるアルデヒドが求電子剤としても働き、結果として同一のアルデヒド同士のホモアルドール反応が副反応として進行する。そこで、触媒構造やその電子的性質の全くことなるビナフチル型アミン触媒を用いたところ、マンニッヒ反応、アルドール反応いずれにおいても、求核剤となるアルデヒド同士のホモアルドール反応を進行させることなく、目的の生成物を高収率、高立体選択的に得られることを見出した。この際、それぞれの反応においてピロリジン型触媒を用いた反応とは逆のジアステレオマーが得られており、本反応ではそうした立体選択性の発現する要因についても明らかにした。また、本触媒の適用範囲についても詳細に検討し、マンニッヒ反応においては、求核剤としてアルデヒドの代わりにケトンを用いられることを見出した。
水素エネルギー社会実現を目指したＣＯｘメタン化触媒の開発

固体高分子形燃料電池の燃料である水素を炭化水素の改質により供給する際、副生するCOによるPt電極被毒を防ぐため、CO除去が必要である。CO除去プロセスとして現在のCO選択酸化反応にかえCOメタン化反応を採用すると、高精度での空気供給が不要となり、装置の小型化、制御の簡易化が進むため、PEFCシステム製造コストの低減につながる。この反応では改質燃料中に共存するCO2のメタン化を抑制しつつCOのみを選択的にメタン化することが必要である。CO選択メタン化反応機構(以下反応機構)を明らかにすることで、反応機構に立脚した触媒開発を行うことができると考えた。そこで、近年報告されたCO選択メタン化反応に関する報告をもとに、CO選択メタン化反応機構を考察した。その結果、CO2メタン化反応のみを抑制するためには、担体ー活性種界面で進行するformate種の水素化反応抑制が重要であることを予想した。昨年度までの検討により、CO選択メタン化反応用触媒として、Ru-Ni/TiO2触媒が有用であることを見いだした。これは、Ni種がRu-TiO2界面を塞ぎ、formate種の水素化を抑制したためであると考えられる。CO選択メタン化反応用触媒を実際の燃料電池に適用する場合に、実条件下での耐久性が課題となる。そこで、1kw級PEFCの運転を模擬し、開発したRu-Ni/TiO2触媒およびNi/TiO2触媒の長期試験を行った。Ni/TiO2触媒では、低空間速度(2500 h-1)であるものの、7000時間の安定性を示した。また、Ru-Ni/TiO2触媒では実条件に近い空間速度10000 h-1において、5500時間以上の安定性を示した。開発したRu-Ni/TiO2触媒は、優れた初期性能のみならず、高い耐久性も有していることがわかった。1000時間を越える実条件下での長期試験の報告は本研究が初めてである。26年度が最終年度であるため、記入しない。1、CO_2メタン化触媒の開発化石燃料の枯渇などの問題のため、再生可能エネルギーにより製造されるグリーン水素を水素キャリアを用いて輸送・貯蔵することが重要な課題になっている。CO_2メタン化反応により生成されるCH_4は有力な水素キャリアの一つと考えられる。CO_2メタン化反応は、逆シフト反応によって生成されたCOがメタン化することで進行する。COメタン化反応が発熱反応であるため、高温での反応ではCH_4選択率が低下してしまう。現在までに申請者は、低温において、高い逆シフト反応およびCOメタン化反応活性を有するCO_2メタン化触媒であるNi/CeQ_2触媒を報告している。本年度はNi/CeO_2触媒を改良したRu/CeO_2/Al_2O_3触媒を開発した。CO_2メタン化触媒に有効であるCeO_2をAl_2O_3に分散させることで、低温でのCO_2メタン化活性を向上させることに成功した。2、CO選択メタン化触媒の開発固体高分子形燃料電池の燃料である水素を炭化水素の改質により供給する際、副生するCOによるPt電極被毒を防ぐため、CO除去が必要である。この反応では改質燃料中に共存するCO_2のメタン化を抑制しつつCOのみを選択的にメタン化することが必要である。新規CO選択メタン化触媒を開発するため、Ru/TiO_2触媒への金属添加効果(Ni、Co、Fe、La、K、Na)を検討した。Ru/TiO_2触媒にNiを添加することで、CO_2メタン化反応中間体である蟻酸種の分解が抑制されたため、CO_2メタン化活性が低下することを見出した。また、Laを添加することで、COのC-O結合解離が促進され、低温におけるCOメタン化活性が向上した。そこで、1kw級PEFCの運転を模擬し、開発したRu-Ni/TiO2

触媒およびNi/TiO2触媒の長期試験を行った。Ni/TiO2触媒では、低空間速度(2500 h-1)であるものの、7000時間の安定性を示した。また、Ru-Ni/TiO2触媒では実条件に近い空間速度10000 h-1において、5500時間以上の安定性を示した。開発したRu-Ni/TiO2触媒は、優れた初期性能のみならず、高い耐久性も有していることがわかった。1000時間を越える実条件下での長期試験の報告は本研究が初めてである。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、CO選択メタン化触媒を開発するために、反応機構の検討と金属添加による反応活性への活性種金属の影響を検討した。また、低温でのCO_2メタン化反応活性の高い触媒であるCeO_2/Al_2O_3担持金属触媒を開発することを目標とした。以上の目標は、研究実績の概要に示した通り、おおむね達成した。1、CO選択メタン化触媒の検討更なる反応機構検討を行うため、Ru-Ni/TiO_2触媒における金属(RuおよびNi)担持量の影響を検討する。加えて、開発したRu-Ni/TiO_2触媒の長期安定性を評価し、市販用燃料電池システムへの搭載可能性を探る(新規課題)。また本年度の知見をもとに、CO選択メタン化反応に適した触媒の調製法を検討する。2、CO_2メタン化触媒の開発CO_2メタン化活性の高い触媒に必要なCeO_2系担体を改良し、長期安定な触媒を開発する。検討する担体としては、(SmO_<1.5>)_x (CeO_2)_<1-x>や(GdO_<1.5>)x (CeO_2)_<1-x>といったCeO_2系酸化物を考えている。