hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
板情報に基づく金融市場の現象解明とモデル化

今年度は,金融市場における個々のトレーダの戦略(指値注文・成行注文)に多様性があることをデータ解析から示し,この多様性が取引回数や板の形状の揺らぎを理解するうえでどのように役立つのかを研究を行った.この成果はPLoS ONEに投稿し出版された.今年度における主な解析の結果は次の2点である:1.トレンド・フォローの時間スケールを3つのクラスタに分類取引回数の多いトレーダはトレンド・フォローと呼ばれる,直近の取引価格の推移に追随するように注文価格を修正していくことが先行研究で明らかになっていた.今回は,直近の取引価格よりも過去の取引価格にどの程度応答して注文価格を変化させているかを分析し,その時間スケールの違いから,30秒,3分,6分程度過去の情報を見ている3クラスタ(short-, intermediate-, and long-time cluster)に分類を行った.2.トレンド・フォローのクラスタリングから取引回数と板の形状の関係性を解明1.でクラスタに分類したトレーダ群ごとに取引回数を調べた結果,intermediate-time clusterの取引回数が有意に少ないことが分かった.この理由を調べるために各クラスタ条件付けの指値注文板を計算したところ,当該クラスタは現在取引されている価格よりも悪い価格に頻繁に注文を出していることがわかり,それゆえ取引回数が少ないことが示唆された.今年度の解析では,トレーダの戦略の多様性と,取引回数や板の形状など金融市場を理解するうえで基礎的な量のつながりを明らかにした.次年度では,他通貨の取引価格変化が非自明な相関をもって連動している現象をトレーダのミクロ戦略から説明することを予定している.トレーダ戦略の多様性分類について順調に成果をあげられていると考えている.トレーダ戦略の多様性から,どのような戦略が暴騰・暴落につながりうるかを検証していく.今金融市場におけるトレーダ個々の戦略解明は,金融市場の取引メカニズムを解明するうえで不可欠なものであると認識されてきたが,その戦略を実証分析するためのデータがなく,長らく実証研究として未解明のままであった.しかし,2016に受入研究者の研究室で,金融市場の中で最も取引金額の大きい外国為替市場について,匿名化されたトレーダ個々の注文履歴を追跡できるデータがEBS社より入手できた.そこで,注文を頻繁に出すトレーダ(High frequency trader, HFT)の戦略を解析した.解析の結果は次の3点である;1.[トレンド・フォローの関数形について普遍性を発見]HFTの上位は,トレンド・フォローと呼ばれる,直近の取引価格の推移に追随するように注文価格を修正していくこと,そしてトレンドへの応答は,hyperbolic tangentと呼ばれる関数形で近似でき,さらにはこの関数形が上位のHFTでは普遍的に観測されることを明らかにした.2.[平均板の形状+取引価格の統計則をトレーダの戦略を与えたミクロモデルから再現]1.の普遍的な関数形をミクロモデルのシミュレーション・ルールとし,数値計算によりトレーダの注文の集合(メゾレベル)である板の形状,そして個々のトレーダの取引の時系列である取引価格推移(マクロレベル)の統計則の再現に成功した.3.[先行研究で示された層構造のメカニズムを解明]先行研究では,層構造と呼ばれる,取引価格変化に対して板の形状が正の相関をもって変化する箇所と,負の相関をもって変化する箇所があることが指摘されていた[1].この層構造の起源は,各トレーダがトレンド・フォローをすることにより自然に観測される現象であることを示した.さらに数篇の論文を投稿中しており,研究計画の進捗は順調であると考えている.ただし一昨年度までデータを購入していたEBS社の方針変換により,現在使用している,個々のトレーダの注文履歴をトラッキングできるデータの購入の見通しが立たなくなっった.そのため,既存のデータセットをもとに研究を進める必要がある.今年度は,金融市場における個々のトレーダの戦略(指値注文・成行注文)に多様性があることをデータ解析から示し,この多様性が取引回数や板の形状の揺らぎを理解するうえでどのように役立つのかを研究を行った.この成果はPLoS ONEに投稿し出版された.今年度における主な解析の結果は次の2点である:1.トレンド・フォローの時間スケールを3つのクラスタに分類取引回数の多いトレーダはトレンド・フォローと呼ばれる,直近の取引価格の推移に追随するように注文価格を修正していくことが先行研究で明らかになっていた.今回は,直近の取引価格よりも過去の取引価格にどの程度応答して注文価格を変化させているかを分析し,その時間スケールの違いから,30秒,3分,6分程度過去の情報を見ている3クラスタ(short-, intermediate-, and long-time cluster)に分類を行った.2.トレンド・フォローのクラスタリングから取引回数と板の形状の関係性を解明1.でクラスタに分類したトレーダ群ごとに取引回数を調べた結果,intermediate-time clusterの取引回数が有意に少ないことが分かった.この理由を調べるために各クラスタ条件付けの指値注文板を計算したところ,当該クラスタは現在取引されている価格よりも悪い価格に頻繁に注文を出していることがわかり,それゆえ取引回数が少ないことが示唆された.今年度の解析では,トレーダの戦略の多様性と,取引回数や板の形状など金融市場を理解するうえで基礎的な量のつながりを明らかにした.次年度では,他通貨の取引価格変化が非自明な相関をもって連動している現象をトレーダのミクロ戦略から説明することを予定している.トレーダ戦略の多様性分類について順調に成果をあげられていると考えている.

現在まで研究計画が順調に進んでおり,研究計画修正の必要性は現状認識していない.今年度の解析では,トレーダの平均的な戦略と,取引価格の統計則のつながりを明らかにした.次年度では,トレーダの戦略の多様性,および多様な戦略の中から,取引価格の不安定性をもたらす戦略を特定し,金融市場を安定化させるための方法まで踏み込んで解析を行う予定である.トレーダ戦略の多様性から,どのような戦略が暴騰・暴落につながりうるかを検証していく.
多次元空間における上限・下限の新定義に基づく多目的最適化理論の構築

本研究では、多目的最適化問題の解を多次元拡張実数空間の実行可能集合の下限(あるいは上限)として捉え、この問題に対する数理的理論の構築を目指した。まず、多次元拡張実数空間の集合の上限・下限の新しい定義を与え、その種々の性質について考察した。特に上下限を考えることをひとつの作用素として捉え、和集合、代数和などの集合演算との関係を明らかにした。さらに集合の全空間分断性、横断性の概念を導入し、上下限がこれらの性質を有することを示した。これらの成果は、以下の理論構築の基礎をなしている。次に、多次元実数空間への集合値写像に対する共役写像及び劣微分の概念を導入し、集合値写像を基礎とする共役双対性の理論を構築した。共役写像については、Fenchel不等式の一般化などの重要な結果を得ている。また劣勾配と共役写像の関連性について示し、集合値写像が劣微分可能となるための十分条件を与えた。集合値写像を用いて与えられた多目的最適化問題を主問題とし、その双対問題を共役写像を用いて定義した。主問題をパラメータを含む問題の族に埋め込むことにより定義される摂動写像を用いて、これらの問題間に成り立つ双対性を明らかにした。また、パラメータを含む多目的最適化問題に対しその解集合を下限で定義することにより得られる、パラメータ空間から多次元拡大実数空間への集合値写像である摂動写像が連続となるための十分条件を与えた。さらにこの摂動写像の量的な変動を集合値写像の微分概念を用いて定量的に求める方法を与えた。この方法は、与えられた多目的最適化問題を定める制約集合値写像と目的関数の微分を用いるものである。以上の成果により、新しい多目的最適化理論の構築を進めることができた。研究代表者は、以前に多次元拡張実数空間の部分集合に対する上限・下限の新しい定義を提案し、その性質について考察していた。まず、多次元実数空間への集合値写像に対する共役写像及び劣微分の概念を上限・下限を用いて導入し、集合値写像を基礎とする共役双対性の理論を構築した。また劣勾配と共役写像の関連性についても示し、集合値写像が劣微分可能となるための十分条件を与えた。主問題をパラメータを含む問題の族に埋め込むことにより定義される摂動写像を用いると主問題の目的空間における解集合はこの写像の原点における値であり、一方双対問題の解集合は摂動写像の第二共役写像の原点における値であることを示し、それらが一致するための十分条件を与えた。以上の成果により、新しい多目的最適化理論の構築が進んだ。

まず、多次元拡張実数空間の集合の上限・下限の新しい定義を与え、その種々の性質について考察した。特に上下限を考えることをひとつの作用素として捉え、和集合、代数和などの集合演算との関係を明らかにした。さらに集合の全空間分断性、横断性の概念を導入し、上下限がこれらの性質を有することを示した。これらの成果は、以下の理論構築の基礎をなしている。次に、多次元実数空間への集合値写像に対する共役写像及び劣微分の概念を導入し、集合値写像を基礎とする共役双対性の理論を構築した。共役写像については、Fenchel不等式の一般化などの重要な結果を得ている。また劣勾配と共役写像の関連性について示し、集合値写像が劣微分可能となるための十分条件を与えた。集合値写像を用いて与えられた多目的最適化問題を主問題とし、その双対問題を共役写像を用いて定義した。主問題をパラメータを含む問題の族に埋め込むことにより定義される摂動写像を用いて、これらの問題間に成り立つ双対性を明らかにした。また、パラメータを含む多目的最適化問題に対しその解集合を下限で定義することにより得られる、パラメータ空間から多次元拡大実数空間への集合値写像である摂動写像が連続となるための十分条件を与えた。さらにこの摂動写像の量的な変動を集合値写像の微分概念を用いて定量的に求める方法を与えた。この方法は、与えられた多目的最適化問題を定める制約集合値写像と目的関数の微分を用いるものである。以上の成果により、新しい多目的最適化理論の構築を進めることができた。
障害者ケアの包括的な保障のために―ケアワーカーのウェルビーイング支援システム開発

障害者ケアワーカーの離職防止と良質なケアサービス保障のために、身体障害者施設職員と知的障害者施設職員のウェルビーイングに関わる心理社会的要因を検討した。いずれの施設でも、職員の抑うつと仕事満足感に関わる主な要因は、若年齢、役割曖昧感、上司のサポートであったことから、障害者ケアワーカーのウェルビーイング支援には、若年職員の個々の業務内容の明確化、キャリアパスが見通せる人事体制の構築、上司によるサポートの充実が最も重要と考えられた。今年度は、知的障害者ケアワーカーの抑うつ・仕事満足感に関連する心理社会的要因を検討した。神奈川県内35か所、静岡県内3か所、埼玉県内1か所の自立支援法による知的障害者支援施設(旧知的障害者療護施設、通所サービス併設含む)で働く職員1475名を対象とする無記名自記式質問紙調査を実施し、1110名から調査票を回収した(回収率75.3%)。調査項目は、抑うつ(CES-D)、仕事満足感、個人要因(属性:年齢、性、保有資格)、職業性ストレス(日常業務ストレス(相談支援・マネジメント業務、専門的生活介護業務、社会参加支援業務に関する29項目のストレッサー)、量的負担、役割葛藤、役割曖昧)、緩衝要因(ソーシャルサポート:上司、同僚、家族)である。抑うつおよび仕事満足感の関連要因について、それぞれ多変量解析により検討した結果、以下の知見を得た。1.抑うつの要因:年齢が若い、職員間の連絡業務、ケア関連会議業務、起居・就寝(声掛けや誘導)業務にストレスを感じる、役割曖昧感が高い、役割葛藤感が高い、上司からのサポートが少ないことが、それぞれ独立的に抑うつを高めていた。2.仕事満足感の関連要因:年齢が高い、ヘルパー資格がある、役割曖昧感が低い、上司からのサポートが多いことが、それぞれ独立的に仕事満足感を高めていた。本知見から、知的障害者ケアワーカーの抑うつおよび仕事満足感に関連する心理社会的要因が明らかとなり、抑うつの低減・仕事満足感の増大にむけた具体的アプローチを検討するうえで重要な手がかりを得ることができた。今年度は、身体障害者ケアワーカーの抑うつ・仕事満足感に関連する心理社会的要因を検討した。関東地方9カ所の身体障害者施設職員(自立支援法による障害者支援施設(旧身体障害者療護施設、通所サービス併設含む)の職員)457名を対象とする無記名自記式質問紙調査より回収した313名のうち、完全な回答を得た250名(有効回答率54.7%)を分析対象とした。調査項目は、抑うつ(SDS)、仕事満足感、個人要因(属性:年齢、性、保有資格)、職業性ストレス(日常業務ストレス(相談支援・マネジメント業務、専門的生活介護業務、社会参加支援業務に関する29項目)、量的負担、役割葛藤、役割曖昧)、緩衝要因(ソーシャルサポート:上司、同僚、家族・友人)である。抑うつおよび仕事満足感の関連要因について、それぞれ階層的重回帰分析により検討した結果、以下の知見を得た。1.抑うつの要因:年齢が若い、介護支援専門員の資格がない、体位・姿勢保持業務あるいは入居者の個人的な趣味・レクリエーション活動を支援する業務にストレスを感じる、役割曖昧感が高い、役割葛藤感が高い、上司、同僚、家族・友人の各サポートが少ないことが、それぞれ独立的に抑うつを高めていた。また、家族・友人のサポートは入居者の個人的な趣味・レクリエーション活動を支援する業務のストレッサーを緩衝しており、ソーシャルサポートの中でも特に重要であることが示された。2.仕事満足感の関連要因:女性、ヘルパー資格がある、コミュニケーションに関するストレッサーが少ない、役割曖昧感が少ない、上司からのサポートが多いことが、それぞれ独立的に仕事満足感を高めていた。本知見から、身体障害者ケアワーカーの抑うつおよび仕事満足感に関連する心理社会的要因が明らかとなり、抑うつの低減・仕事満足感の増大にむけた具体的アプローチを検討するうえで重要な手がかりを得ることができた。本研究では、これまでに身体障害者施設・知的障害者施設の調査から、ケアワーカーの抑うつ・仕事満足感に関連する心理社会的要因を明らかにした。最終年度は、1.抑うつ低減・仕事満足感増大の要因を施設種類ごとに総括し、2.要因改善の具体的支援策を組織レベル・個人レベルの両面から包括的に検討した結果、以下の知見を得た。1.抑うつ低減・仕事満足感増大の要因:いずれの施設においても、抑うつ低減・仕事満足感増大に共通する主な要因は、役割曖昧感の低減、上司のサポートの増加、若年職員への配慮、役割葛藤感の低減であり、これらが障害者ケアワーカーのウェルビーイング支援の重点と考えられた。この他、(1)身体障害者施設では、男性職員への配慮、体位・姿勢保持業務、入居者の趣味・レクリエーション活動支援の業務、コミュニケーションに関するストレッサーの低減、同僚、家族・友人のサポートの増加、(2)知的障害者施設では、職員間の連絡、ケア関連会議、起居・就寝(声かけや誘導)の業務ストレッサーの低減があげられた。

2.上記の要因改善の具体的支援策:両施設とも、若年職員の個々の業務内容の明確化、キャリアパスが見通せる人事体制の構築、上司によるサポートの充実が不可欠である。その他、(1)身体障害者施設では、入居者の趣味・レクリエーション活動支援への外部ボランティア活用、重度障害者の介護技術に関する研修、職員間の交流活動(短時間のブリーフィングやQC活動等)が必要であり、これらの研修や交流活動への参加時間確保のために業務調整が必要となる。(2)知的障害者施設では、若年職員の夜勤や早朝対応に関するマンツーマン指導、人事体制の構築の上で報酬単価等の見直し促進が求められる。本研究より障害者ケアワーカーの業務特性に応じたウェルビーイング支援策を包括的に明らかにできたことは、良質な障害者ケアサービスを保障する人材確保の上で重要な意義を持つ。公衆衛生学交付申請書の「研究計画・方法」において、平成25年度の計画にあげた【2】「知的障害者ケアワーカーに関する実証研究」をすべて予定通り遂行し、「研究目的」達成にむけた第二段階としての研究成果をあげた。また、24、25年度の身体障害者ケアワーカーおよび知的障害者ケアワーカーに関する成果を公表した。平成24年度の計画にあげた【1】「身体障害者ケアワーカーに関する実証研究」をすべて予定通り遂行し、研究目的達成にむけた第一段階としての研究成果をあげることができた。また、平成25年度の計画である【2】「知的障害者ケアワーカーに関する実証研究」についても、すでに本年度に調査を一部実施済みで、当初の計画以上に進展している。予定通りに、26年度には、24、25年度の知見を踏まえてケアワーカーのウェルビーイング支援方策を包括的に検討し、研究計画どおりに遂行する見込みである。予定通りに、25年度は知的障害者ケアワーカーに関する実証検討を行う。関東地方の知的障害者施設での調査を予定しているが、すでに本年度に5カ所で調査実施済みであり、残る施設での調査も早い時期に実施する。データ収集が完了次第、本年度と同じ手続きで、知的障害者施設職員の抑うつ・仕事満足感に関連する心理社会的要因を分析する。また、本年度に実施した身体障害者ケアワーカーの研究成果について(すでに一部公表済み)、未公表部分を25年度内にすべて公表する。26年度には、24,25年度の知見を踏まえてケアワーカーのウェルビーイング支援方策を包括的に検討し、研究計画どおりに遂行する見込みである。研究分担者が国内学会に参加予定であったが、実際には参加しなかった。ケアワーカーに対する包括的なウェルビーイング支援方策の構築に向けた打ち合わせを実施するため、旅費として使用する。次年度使用額(52,606円)については、3月に支出したもので、4月時点で執行は完了している。
粘菌輸送管ネットワーク形態による適応のしくみ

粘菌変形体の輸送管網形態による適応戦略について、ネットワーク解析により以下の特徴を持つことが明らかとなった。誘引環境では、網目状の形態をとり、細い管が大部分を占める階層的なループ構造で構成される分散的ネットワークとなる。酸素消費の場は至る所にありエネルギー効率の点では劣るが、環境から効率良く栄養分を吸収する。忌避環境では、樹状の形態をとり、ほとんどが太い管で構成され中央集中型となる。より遠くへ探索の範囲を広げ、安全で良い環境を効率的に探すことができる。それと同時に、酸素消費の場である細い管は非常に少なく、エネルギー効率も高い。変動する環境下でもネットワーク形態による動的な適応過程が確認された。研究計画は(1)ネットワーク形態の定量分析、(2)ネットワーク最適化理論の導入,および(3)細胞生物学的分析の3つから構成される。H25年度は(1)と(3)の実験を中心に進めた。(2)の理論分析と実験データを融合するためにまず(1)に取り組んだ。誘因/忌避条件で培養した粘菌ネットワークの画像を取得し、画像処理によってネットワークの頂点の座標と対応する辺を割り出してネットワーク・トポロジー、および、管径の情報も含めたネットワーク構造を定義した。次に、管の分規則に着目した解析を行った。粘菌ネットワークを構成する管のような細い管では管内の流れは層流であると考えられる。そのような流れの輸送管分岐では、Murray則で知られるように、分岐前後の管径について3乗則が成立するのが最も損失が低いことが知られている。3種類の質量の粘菌を用意し、画像より分岐則を計測した。その結果粘菌においては2乗則と3乗則の間が最も多い分岐点の規則であることがわかった。現時点ではデータ点数の少なさから、粘菌の質量依存性についての傾向について断定できておらず、次年度引き続きこの検討を行う。(3)については、中間条件(誘因物質も忌避物質も含まれない条件)におけるミトコンドリア分布についてDAPI染色により調べた。その結果、ミトコンドリア密度は粘菌ネットワークの形態、場所によらずほぼ一定であることが明らかにされた。このことは、ネットワーク形態によるエネルギー消費制御はミトコンドリア数で行われているのではなく、その活性度合いによって制御されている可能性が残される。次年度以降、ミトコンドリア活性計測に取り組む予定である。このほかに、上述の手法で抽出したネットワーク・トポロジーを擬似的に用いて、誘因・忌避環境における耐故障性についても調べた。この他に、粘菌ネットワーク・トポロジーを用いた耐故障性解析に取り組んだ。3カ年の研究計画は(1)ネットワーク形態の定量分析、(2)ネットワーク最適化理論の導入、および(3)細胞生物学的分析の3つから構成される。(1)の一部と、(3)のうちDAPI染色による観察は、既にH25年度に実施済みである。H26年度は(1)の一部と、(2)についての情報収集を行った。(1)については、H25年度は質量(細胞サイズ)によるネットワーク形成への効果を検討してきたが、H26年度は誘引、忌避、二つの環境条件下で真正粘菌ネットワークが形成される過程の画像を取得し、ネットワーク分析を行った。これまでと同様、管の分岐点の分規則に着目した解析を行った。3乗則分岐がエネルギー損失の小さい分岐であることがきたいされていた。分析の結果、誘引環境においては3乗則よりは対等な太さで分岐する点が多く、忌避環境においては太い管の分岐点では3乗則がよく見られることがわかった。この結果から、忌避環境においてよりエネルギー消費が小さいこととの関連性が示唆される。これまで、太い管というあいまいな指標で管を分類してきたが、ネットワークにおける機能から管を分類するため、新たに媒介中心性という指標を導入した。これは、その分岐点またはその管がどれだけの頻度で利用されるかという指標である。現在、媒介中心性と分規則との関係が明らかになりつつある。次に、環境依存のネットワークがどのように形成されるか見るために、管内の流れと、管成長の関係を調べた。流れがあるほど管成長し、流れがなければ減衰するというモデルが提唱されてきた。現在、詳細は検討中であるが、管径成長も環境依存があることが示唆されつつある。3ヵ年の研究計画は(1)ネットワーク形態の定量分析、(2)ネットワーク最適化理論の導入、および(3)細胞生物学的分析の3つから構成される。最終年度は、(1)および(2)の一部について研究を進めた。(1)について、H27年度はこれまでの実験データをより精緻に解析を行い、分規則の適応過程(H26に報告済み)の他に、媒介中心性(ネットワーク中の各ノードやリンクの重要性)の解析に重点を置いた解析を行った。その結果、誘引環境ではより分散的なネットワークを、忌避環境ではより集中的なネットワークを形成することがわかった。ここまでは、主に定常的な環境下での適応過程を見てきたが、次に環境ゆらぎがある場合の適応過程について解析を行った。周期的な忌避光照射下で粘菌を培養し、ネットワーク形態による適応過程をメッシュ度(どれだけ密なネットワークかの指標)および分岐後の主要枝の振る舞いについて解析した。光刺激があると、メッシュ度がわずかに上昇するが、1時間程度の周期条件下においてそれが最も顕著であった。と同時に、重点的な進行方向が主要枝間を遷移することがわかった。

短い周期の刺激では、一過的な環境ゆらぎととらえ応答せず、一方長い周期の刺激では一旦決めた進展方向に集中的に展開することを見出した。このようにリスク対策については周期について最適値があり、自然環境中の日内の天候変動を考えると1時間という間隔が生き残り戦略として最適であるというのは妥当と思われる。(2)については3年間を通し十分に進めることができなかった。しかし、最近の報告で、粘菌のように流れにゆらぎがある場合には、一部にループ構造を含むネットワークの方が樹状ネットワークよりも効率的であることが理論的に明らかにされている。これまで蓄積した実験のネットワーク解析結果および生物学できデータを基に、今後は粘菌の特性を考慮した理論的考察を行う予定である。粘菌変形体の輸送管網形態による適応戦略について、ネットワーク解析により以下の特徴を持つことが明らかとなった。誘引環境では、網目状の形態をとり、細い管が大部分を占める階層的なループ構造で構成される分散的ネットワークとなる。酸素消費の場は至る所にありエネルギー効率の点では劣るが、環境から効率良く栄養分を吸収する。忌避環境では、樹状の形態をとり、ほとんどが太い管で構成され中央集中型となる。より遠くへ探索の範囲を広げ、安全で良い環境を効率的に探すことができる。それと同時に、酸素消費の場である細い管は非常に少なく、エネルギー効率も高い。変動する環境下でもネットワーク形態による動的な適応過程が確認された。当初の研究計画のうち、(1)については予定通りに分規則、管内流れの観察の解析まで進捗している。H26年度に(3)のミトコンドリア活動をモニターする蛍光観察と、(2)の最適化理論導入に着手する予定であった。(1)の定量分析に予想よりも時間がかかったため、(2)については今年度は情報収集に留まった。(3)については、Mito Tracker染色では通常の蛍光顕微鏡下ではうまく観察できなかったため、新たな手法を検討中である。生命現象の物理これまで、誘引環境と忌避環境におけるネットワーク形成過程には、ネットワーク・トポロジー、管長分布、管径分布、分規則、媒介中心性などあらゆる指標で環境依存性が確認されている。このように定量的なデータは蓄積しつつあり、今後は定量データに基づいたネットワーク形成理論に展開していく必要がある。忌避環境においては、樹状ネットワークを形成するので、これまで主に血管ネットワークで検討されてきた分岐則の理論が適用できるだろう。一方、誘引環境下のネットワークは、ループ構造をもつだけでなく、対等分岐が至る所で見られる。このネットワーク形態の優位性については、新たな方向性で理論を検討していく必要があるだろう。(1)ネットワーク形態の定量分析について、ネットワーク分岐則の形態および質量依存性について完了する予定であったが、微細な管構造を分析するために、実験セットアップを新たに組み直したことから予定通り完了しなかった。その代わり、予定していなかった、粘菌ネットワーク・トポロジーを用いた耐故障性解析に取り組んだので、全体としては予定通り進んだとして良いと思われる。管内の流れと管成長の管系について、現在精緻がデータ解析を進行中である。それに伴い、研究補助員を27年度4月より雇用する必要が発生した。
骨格筋小胞体のCaチャンネルとその抑制薬

骨格筋の生理的収縮は、筋小胞体のCaチャンネルの開口により放出されるCaが惹起するものであるが、そのチャンネル開口機序はまだ全く不明である。リアノジン結合蛋白質として単離精製された骨格筋小胞体のCa放出チャンネルは、機能的には生理的Ca放出と全く異なるCaーinduced Caーreleaseの性質を持つが、形態的には生理的なCa放出チャンネルと考えられているいわゆるフット構造と同様の外見を呈する。本研究は、両種のチャンネルの異同を明らかにすることにより、生理的Ca放出機序解明と両種チャンネルの特異的抑制薬開発の基礎確立とを目指している。本年度は以下の新知見を得た。生理的Ca放出はT管の膜電位によって制御されているのであるから、もしCaーinduced Ca releaseチャンネルが実際に生理的Ca放出チャンネルと同一分子であれば、Caーinduced Ca releaseもT管膜電位の影響を受ける可能性がある。実際に、Caーinduced Ca release機構促進の結果として起こるカフェインによるCa放出は、T管膜が正常リンゲル液中で静止電位を保っている時に比べて、Kリンゲル液中で脱分極させた場合の方が、作用濃度曲線が右方に移動し、有意に起こり難いことが分った。この事実が、T管膜の持続脱分極によりT管の膜電位センサ-が不活性化状態になることによるものであって、細胞外液のイオン組成そのものの直接の影響ではないことは、正常リンゲル液中においても、Ca拮抗薬によってT管の膜電位センサ-を不活性化状態に保てば、同様なカフェイン作用の減弱が認められることから分かる。また、そのカフェイン作用が減弱した状態で、細胞内Caイオン濃度を測定してみると決して低くなっていないので、やはりCaーinduced Ca release自身が起こり難くなっていることが分る。以上の事実は、Caーinduced Ca releaseチャンネル、すなわちリアノジン結合蛋白質と生理的Ca放出チャンネルが同一分子であるという考えを支持する。リアノジン結合蛋白質として単離精製された骨格筋小胞体のCa放出チャンネルは、機能的には生理的Ca放出と全く異なるCa-induced Ca-releaseの性質を持つが、形態的には生理的なCa放出チャンネルと考えられているいわゆるフット構造と同様の外見を呈する。本研究は、両種のチャンネルの異同を明らかにすることにより、生理的Ca放出機序解明と両種のチャンネルの特異的抑制薬開発の基礎確立とを目指している。本年度得た新知見は以下の2点である。(1)Ca-induced Ca-release機構をアデニンにより抑制してCa-induced Ca-releaseチャンネルの二次的開口を十分に避けつつ生理的Ca放出チャンネルを電気刺激で開口させると、リアノジンの拘縮惹起作用が促進された。このことは、リアノジンが生理的Ca放出チャンネルにもその開口時に作用することを示唆する。(2)京都大学医化学教室の沼研究室からウサギのリアノジン結合蛋白質に対する単クロ-ン抗体三種の供与を受けて、そのウサギ骨格筋スキンドファイバ-小胞体からのCa-induced Ca-releaseに対する作用を調べた。三種の抗体の中の二種には著明な作用は認められなかったが、残る一種の抗体は、明らかにCa-induced Ca-releaseを抑制した。この事実はやはり、リアノジン結合蛋白質はCa-induced Ca-releaseチャンネルである、という考えを支持する。これらの研究に当たって、購入したグラフテク社製「サ-マルアレイコ-ダ-」(WR700)を大いに活用した。今後、カエル筋に対する抗体を用いた実験、両種チャンネルの各々の開口条件下におけるリアノジン最大結合量の比較、ダントロレンの両種チャンネルに対する作用の比較、などにより、両種チャンネルの異同を明らかにする予定である。

また、そのカフェイン作用が減弱した状態で、細胞内Caイオン濃度を測定してみると決して低くなっていないので、やはりCaーinduced Ca release自身が起こり難くなっていることが分る。以上の事実は、Caーinduced Ca releaseチャンネル、すなわちリアノジン結合蛋白質と生理的Ca放出チャンネルが同一分子であるという考えを支持する。
細胞動態リアルタイム解析によるティッシュインテグレーション促進インプラントの開発

より早期にオッセオインテグレーションを獲得する方法として,チタンの表面改質は世界中のトピックスであり,研究者がしのぎを削っている.インプラント表面への骨結合のみでなく,粘膜貫通部への軟組織の結合であるティッシュインテグレーションの概念が生まれ,粘膜貫通部にも粗な表面性状をもつインプラント体が使われ始めているものの,改質されたチタン表面が歯肉上皮細胞の運動性に対し,どのような影響を及ぼすかについてはほとんど報告されていない.そこで本研究では,さまざまなチタン表面における細胞動態を評価することで,オッセオインテグレーションだけでなく,ティッシュインテグレーションを可能とするチタンインプラントを開発することを目的とした.まず,マウス正常歯肉上皮細胞(GE1細胞)を使用し,3次元培養システムを用いて培養し,メカニカルストレスを加えることにより炎症を誘導させた.チタン表面に接したGE1細胞にメカニカルストレスを加えると,炎症誘導物質として知られるシクロオキシゲナーゼ-2(COX-2)のmRNAやタンパクの発現が亢進し,プロスタグランジンE2の産生も増加した.また,その過程でMAPKシグナル経路やNFkBシグナル経路が活性化することが明らかとなった.さらに,2000kDaのヒアルロン酸を作用させることで,MAPKシグナル経路やNF-kBシグナル経路が抑制され,またCOX-2やプロスタグランジンE2の産生も低下することから,メカニカルストレスにより誘導される炎症反応が抑制されることが明らかとなった.より早期にオッセオインテグレーションを獲得する方法として,チタンの表面改質は世界中のトピックスであり,研究者がしのぎを削っている.インプラント表面への骨結合のみでなく,粘膜貫通部への軟組織の結合であるティッシュインテグレーションの概念が生まれ,粘膜貫通部にも粗な表面性状をもつインプラント体が使われ始めているものの,改質されたチタン表面が歯肉上皮細胞の運動性に対し,どのような影響を及ぼすかについてはほとんど報告されていない.そこで本研究では,さまざまなチタン表面における細胞動態を評価することで,オッセオインテグレーションだけでなく,ティッシュインテグレーションを可能とするチタンインプラントを開発することを目的とした.まず,マウス正常歯肉上皮細胞(GE1細胞)を使用し,3次元培養システムを用いて培養し,メカニカルストレスを加えることにより炎症を誘導させた.チタン表面に接したGE1細胞にメカニカルストレスを加えると,炎症誘導物質として知られるシクロオキシゲナーゼ-2(COX-2)のmRNAやタンパクの発現が亢進し,プロスタグランジンE2の産生も増加した.また,その過程でMAPKシグナル経路やNFkBシグナル経路が活性化することが明らかとなった.さらに,2000kDaのヒアルロン酸を作用させることで,MAPKシグナル経路やNF-kBシグナル経路が抑制され,またCOX-2やプロスタグランジンE2の産生も低下することから,メカニカルストレスにより誘導される炎症反応が抑制されることが明らかとなった.より早期にオッセオインテグレーションを獲得する方法として,チタンの表面改質は世界中のトピックスであり,研究者がしのぎを削っている.インプラント表面への骨結合のみでなく,粘膜貫通部への軟組織の結合であるティッシュインテグレーションの概念が生まれ,粘膜貫通部にも粗な表面性状をもつインプラント体が使われ始めているものの,改質されたチタン表面が歯肉上皮細胞の運動性に対し,どのような影響を及ぼすかについてはほとんど報告されていない.そこで本研究では,さまざまなチタン表面における細胞動態をリアルタイムで3次元的に観察し,運動性の評価をすることで,オッセオインテグレーションだけでなく,ティッシュインテグレーションを可能とするチタンインプラントを開発することを目的とし,本研究を計画した.まず,さまざまな表面性状をもつチタンディスク(機械研磨,削り出し,ブラスト処理,エッチング処理)を作製した.次に,各チタンディスクにマウス正常歯肉上皮細胞(GElcell)をSFM-101培地中にて播種し,細胞がディスクに接着するまでCO2インキュベーター内で培養した.まず,細胞の運動性に関してリアルタイム解析を試みたものの,有意な違いは認められなかった.また,超音波で細胞を刺激後,経時的にさまざまな遺伝子発現をリアルタイムPCRにて検討した結果,組織修復や細胞増殖,血管新生に関わるCCN/CTGFがティッシュインテグレーションを検討する上で注目すべきタンパクである可能性が示唆された.一方,ストレスマーカーであるChromograninAを検討し,日内変動に関する示唆が得られた.今後はこのCTGFやChromograninAに注目し,ウエスタンブロッティング法などを用いたタンパクレベルでの発現の検討をしていく予定である.より早期にオッセオインテグレーションを獲得する方法として,チタンの表面改質は世界中のトピックスであり,研究者がしのぎを削っている.インプラント表面への骨結合のみでなく,粘膜貫通部への軟組織の結合であるティッシュインテグレーションの概念が生まれ,粘膜貫通部にも粗な表面性状をもつインプラント体が使われ始めているものの,改質されたチタン表面が歯肉上皮細胞の運動性に対し,どのような影響を及ぼすかについてはほとんど報告されていない.そこで本研究では,さまざまなチタン表面における細胞動態を評価することで,オッセオインテグレーションだけでなく,ティッシュインテグレーションを可能とするチタンインプラントを開発することを目的とした.まず,マウス正常歯肉上皮細胞(GE1細胞)を使用し,3次元培養システムを用いて培養し,メカニカルストレスを加えることにより炎症を誘導させた.

チタン表面に接したGE1細胞にメカニカルストレスを加えると,炎症誘導物質として知られるシクロオキシゲナーゼ-2(COX-2)のmRNAやタンパクの発現が亢進し,プロスタグランジンE2の産生も増加した.また,その過程でMAPKシグナル経路やNFkBシグナル経路が活性化することが明らかとなった.さらに,2000kDaのヒアルロン酸を作用させることで,MAPKシグナル経路やNF-kBシグナル経路が抑制され,またCOX-2やプロスタグランジンE2の産生も低下することから,メカニカルストレスにより誘導される炎症反応が抑制されることが明らかとなった.
チタン系バイオマテリアルの特異な熱物性による新機能化

近年、生体用金属材料の分野では、機械的性質のみならず、低弾性率機能および超弾性機能などの機能性も兼ね備えたβ型チタン合金の研究開発が精力的に行われている。当研究室において開発された生体用β型チタン合金Ti-29mass%Nb-13mass%Ta-4.6mass%Zr合金(TNTZ)の基礎熱物性を調べる中で、冷間圧延材において、加熱に伴う膨張がほとんどない、あるいは加熱により膨張せず収縮するといった特異な熱膨張特性を示す場合があることを見出した。この特性を制御することができるようになれば、TNTZに新たな付加価値を付与することとなり、熱的な形状変化を嫌う精密医療用デバイスなどへの応用も期待される。そこで、本研究では、TNTZの特異な熱膨張特性の発現条件の明確化およびその機構解明を目的としている。本年度は、以下の成果を得た。(1)圧下率90%の冷間圧延を施したTNTZの圧延方向(RD)およびそれに対して垂直方向(TD)の熱膨張特性を調査した。その結果、RDには加熱とともに収縮し、TDには冷間圧延を施していないTNTZよりも大きく膨張する傾向が認められた。(2)圧下率90%の冷間圧延を施したTNTZの繰返し加熱および冷却におけるRDの熱膨張特性を調査した。その結果、473Kまでの温度変化に対しては特異な熱膨張特性の可逆性が認められたが、それ以上の温度では、一度でも加熱すると特異な熱膨張特性が消失した。(3)冷間圧延を施したTNTZでは、RDに[110]βの集合組織の形成が認められた。生体用β型チタン合金として開発されたTi-29mass%Nb-13mass%Ta-4.6mass%Zr合金(TNTZ)は、無毒性・非アレルギー元素のみから構成され、低弾性率でありながら、優れた機械的性質も兼ね揃えていることから、次世代の硬組織代替材料として有望視されている。最近、TNTZの基礎熱物性を調べる中で、冷間圧延材において、温度上昇に伴う膨張がほとんどない、あるいは温度上昇により膨張せず収縮するといった特異な熱膨張を示す場合があることを見出した。この性質を制御することができるようになれば、TNTZの用途は、硬組織代替材料のみならず、医療用デバイス等へも拡大される可能性がある。そこで、本研究では、TNTZの特異な熱膨張の発現条件の明確化とその機構解明を目的にしている。(1)チタン合金の中でも冷間加工が可能な純チタンと代表的なβ型チタン合金であるTi-15mass%V-3mass%Cr-3mass%Sn-3mass%Al合金の熱膨張測定を溶体化まま材および冷間圧延材について行った。その結果、両材料ともに、溶体化まま材および冷間圧延材を問わず、特異な熱膨張は認められなかった。(2)冷間圧延条件として圧下率を系統的に変化させ、TNTZの熱膨張測定を行った。その結果、圧下率が高い場合には収縮し、圧下率の低下とともに膨張も収縮もしないようになった。さらに、同じ圧下率のTNTZ内においても、表面に近い部位から採取した試料のほうが、中心部から採取した試料よりも、大きく収縮した。
金融経済データに対する予測マシンの開発

本研究では、与えられたデータに基づいて、対象となる金融経済時系列の将来値を時系列的に予測するシステムを開発した。分離情報最尤法というロバストな方法で第一段階の変数探索を行い、次にAIC最適な多変量自己回帰モデルを推定することで、現代のビッグデータ社会に必要不可欠な、大規模データからの予測が可能となった。この方法を、様々な経済変数や企業の経営変数などに応用すれば、様々な知識発見が期待できる。24年度においては、大規模データにおける、相互相関の有無を調べる方法の開発を行った。具体的には、データの差分系列に対して、ある直行変換を施した系列を計算し、この変換後の系列同志の相関係数を求める。これは分離情報最尤法と呼ばれるものであるが、これを行うことにより同時点のみならず、時間差がある場合の相関をまとめて検出する方法を開発した。さらに、多量のデータに対しても効率よく計算できるように、多変量データに対する並列処理のアルゴリズムを構築した。これにより、多数の経済変数間の関係の有無を高速に抽出できるようになった。昨年度に開発した季節性や異常値などを検出する方法と組み合わせて、非定常な一般の経済時系列間の関係性をとらえることが可能になった。しかしながら、この方法ではトレンドに含まれる相関関係の可能性をとらえるだけで、実際に、どのくらいの値であれば、関係があるといえるかは難しいので、具体的な閾値の設定には至っていない。また、定常部分における相関はこの方法ではとらえられないので、別に考える必要がある。次年度に関しては、この点に関しても研究を進めたい。データベースの構築については商用のデータベースを利用することは、コスト的な観点やライセンスの問題からも問題が多く、実現には至っていない。その代用として、Webにて公開されているデータを自動的にダウンロードし、簡単なデータベースを構築することを検討したが、データ形式がばらばらであることと、季調替えなどのデータ補正が行われるのでそれらの自動化には至っていない。今後の検討課題としたい。本年度においては予測マシンの実装を行った。本予測システムの目的は、与えられたデータに基づいて、対象となる時系列の将来値を予測するものである。このシステムの構成は大きく分けて、4つに分けられる。まず第一は、与えられたデータセットの中から、予測の用いるデータ系列の候補を選ぶステップである。対象となるデータセットは数百から数千系列あると想定しているので、すべての系列の組み合わせを試すのは事実上不可能である。したがって、簡易な方法を用いて、30系列を候補として抜き出すことを考えた。ここで用いたのはSIML(制限情報最尤法)と呼ばれる手法で、季節性やノイズが入っていても、2変量間のトレンドの階差の同時相関や相互相関を推定することが可能である。この方法を適用して、目的となる時系列との相関が高い上位30系列を抽出する。第2段階では、これら抽出した30系列と目的となる時系列に対して、季節調整及びトレンド推定を行い、平均伸び率(過去のトレンド値からの伸び率)に変換する。ここでは、本研究課題で開発したX12Decompと呼ばれるソフトウエアを用いて、異常値や構造変化を考慮した変換を行う。第3段階ではこの変換された30系列から最適な組み合わせを探して、予測モデルとなる多変量自己回帰モデルを構築する。この時も、第1段階で求めた目的となる時系列との相関の情報を利用することで、すべて組み合わせを試すことなく最適な(AIC的に最適)結果が得られることに成功した。第4段階では、この多変量自己回帰モデルより、逐次予測の方法を用いて、過去数時点からのVAR予測を行い図示する。この結果、いくつかの新しい方法を組み合わせることにより、大規模データからの予測マシンが完成した。このシステムは現代のビッグデータ社会において様々な方面で応用されることが期待される。平成23年度は予測マシン開発のための基礎研究を行った。特に、東日本大震災やそれに続く原子力発電所の事故のため電力需要の予測に関心が集まり、それに伴い、当初予定してなかった時間データに対する予測モデルの研究を行った。状態空間モデルを利用した多次元の季節調整モデルの構築とその応用について時間を割いて研究を行った。その結果、従来の予測モデルとは異なる、周期パターンが変化するような場合でも対応可能なモデルに構築に成功した。本年度のように震災や節電などで、これまでのパターンとは大きく異なることが予想されるときには、このようなモデルがより適当であると考えられる。この分野については必要な外生変数の調査をさらに進めて、より精度の高い予測モデルの構築を目指していく予定である。経済統計の分野においては、リーマンショックや大震災等で、異常値が多く現れるようになっており、適切な対応を怠って、そのままで、季節調整や予測を行うと正しい値にならない可能性がある。これに対応するために、従来よく利用してきた季節調整法であるDecompを改良して、様々な、異常値を検出できるオプションを組み入れたものを開発した。

これを利用することで、それほど、詳しい知識を持ち合わせていなくても、異常値検出を自動的に行うことができ、よりよい季節調整法の適用や予測方式の開発に役立つものである。また、これまで考えられてきた異常値のパターンに対していくつか新しいパターンを追加している点もほかのソフトウエアにはない特徴である。この改良版Decompについては、必要性が高いと判断して、希望する実務家に対してすでに配布をしている。そして実際に使ってもらいながら、さらなる改良をおこなっていく予定である。当初の予定であれば、予測マシンのプロトタイプができてるはずであるが、方法論の具体化に時間がかかり、そこまでは行っていない。また、ベースとなるデーターベースの構築に目途は立っておらず、ここについては計画を修正する必要がある。当初の計画では一般的な金融経済データに対応するモデルの評価法などを研究する予定であったが、震災等の対応で、当初考えていなかった電力需要に特化した研究を行ったため、これらについては次年度に行うことを計画している。しかしながら、当初の計画にはなかったより発展した季節調整モデルの開発ができたことは成果であると考えている。早急にプロトタイプを作るが、手間のかかるデータベースつくりは本質的に見直すこととし、与えられたデータに対して、最適な予測方式を与えるシステムの設計を中心に行う。また、これまでは、マクロ経済時系列を主に念頭に置いた予測システムの開発であったが、今後は金融データに対する予測方式についても開発を進めたい。金融データについてはマクロ経済時系列ほどは他分野の系列を使いことは少ないと考えられ、広範囲のデータベースに頼る必要性は薄いと考えられるからである。予測マシンを構築する上でのデータベースの整備を急いで行う必要があるので、これに注力していきたい。次年度は成果の発表や、開発した予測マシンを実装する計算機の購入に研究費を使用する予定である。データベースベンダーと交渉して、目的に沿うようなデータを取得するために費用を多く支出する予定である。
発光機能元素を含む窒化ガリウムと多元系スズ酸塩の合成

本研究では、発光機能を有するEuなどの希土類元素やTiなどの遷移金属元素をドープした窒化ガリウム(GaN)および多元系スズ酸塩を合成し、発光機能元素のドープ量と結晶構造変化や発光特性を明らかにすることを目的とした。本年度は、Y^<3+>とEu^<3+>を添加した試料Ca_<2-x>Y_xEu_xSn_<1-x>O_4(0.10〓x〓0.50)を合成し、X線粉末回折パターンのリートベルト解析により、Y^<3+>はCa^<2+>を、Eu^<3+>はSn^<4+>を選択的に占有する可能性が高いことを明らかにした。また、Ca_<2-x>Y_xEu_xSn_<1-x>O_4固溶体の格子定数および単位胞体積は、Y^<3+>とEu^<3+>の置換量xに対して直線的に増加し、固溶限は0.50<x<0.55であることを示した。本研究で合成された試料は、本特定領域計画班の武藤俊介教授(名古屋大学)らに提供され、計画班が開発した電子顕微鏡と電子エネルギー損失分光法および蛍光X線分析法を応用した方法でEu^<3+>とY^<3+>の占有サイトと電子状態が分析された。本研究では、発光機能を有するEuなどの希土類元素やTi、Mnなどの遷移金属元素をドープした窒化ガリウム(GaN)および多元系スズ酸塩を合成し、発光機能元素のドープ量と結晶構造変化や発光特性を明らかにすることを目的とした。希土類元素をドープした窒化ガリウムの作製は、ナトリウムフラックス法で、カルシウム-スズ-酸素の系をベースとした多元系スズ酸塩の合成は固相反応法で行う。本年度は、ナトリウムフラックス法でGaNにドープされるEu量の化学分析値と格子定数、および発光特性との関係を調べた。390nm紫外光照射によるEu^<3+>の4f軌道内遷移の発光強度が最も大きな試料のEu/(Ga+Eu)は0.22mol%で、0.35mol%の試料では強度が減少し、発光は観察されなかった試料のEu濃度は0.41mol%であることが示された。また、CaO-SnO_2SiO_2系において1673Kで合成される化合物とCaO-TiO_2-SiO_2系において1573Kで合成される化合物の相関係を調べた。Ca(Sn_<1-x>Ti_x)SiO_5とCa_3(Sn_<1-y>Ti_y)Si_2O_9の固溶体を固相反応法で合成し、結晶構造の変化を粉末X回折法で解析した。これらの固溶体では、紫外線励起により可視光領域の幅広い波長範囲で発光を示すことが明らかになった。Ca(Sn_<0.97>Ti_<0.03>)SiO_5では252nmの励起で510nm付近に、Ca_3(Sn_<0.925>Ti_<0.075>)Si_2O_9では、258nmの励起で534nm付近に発光ピークが観察された。
電極インク内対流制御による高容量化リチウムイオン二次電池炭素負極構造の開発

リチウムイオン二次電池の更なる高容量化のために厚層電極の実現が望まれているが、現状では空隙内のリチウムイオン輸送が律速因子となっている。そこで厚み方向へのマクロ空隙の付与が物質輸送促進に有効であると考え、本研究ではその作製手法として、電極インク塗布後の部分的な伝導加熱により対流を促進し垂直配向したマクロ孔を形成する手法を考案した。種々の材料とのその形状、また種々の塗布条件、乾燥条件において、構造との相関を把握し、また乾燥過程における構造形成の直接観察も行った。本研究により本手法の可能性を確認し、また今後の研究課題も得ることができた。次世代エネルギー社会構築のために更なる高容量化が望まれるリチウムイオン二次電池において,多孔質電極部の厚肉化が重要である.厚肉化は集電箔などの周辺材料の削減につながり,多く取り組まれているが,厚み方向のイオンおよび電子輸送の抵抗増大が原因となり,非常に困難である.本研究では多孔質電極の塗工乾燥プロセスを対象に,反応種であるイオンの輸送性能向上に寄与する構造を,乾燥工程における電極スラリー内部の対流制御により自発的に形成する手法を開発する.初年度は電極インクのベナールマランゴニ対流現象をスポット発生させ厚み方向のマクロなイオン伝導経路を形成させるために,断熱材である厚み2mm程度のシリコンラバーシート内に直径約100μmのSUSワイヤーを垂直配向させた分散型ドット加熱シートを用い,ホットプレートと集電箔の間に配置して乾燥させ,電極層を作製した.スラリー調整条件と塗布乾燥条件を適切に設定することで電極粒子の偏析が顕著となり,対流効果を利用したマクロな空隙形成が可能であることを確認した.また別途多孔質電極合剤の3次元空間構造評価と有効イオン伝導度の予測,それとインピーダンス測定によるイオン伝導度の評価と解析との比較に関して,一連の技術を確立した.その他電極スラリー調整やセル作製に関して必要機器の導入を進めた.以上より各条件に応じた最適な多孔質電極のに関して指針提案を行うことが可能となった.電気エネルギーの高効率利用や再生エネルギーと組み合わせた貯蔵デバイス、さらには負荷平準化の観点から各種二次電池の高性能化が求められているが、中でも近年はハイブリッド自動車用途や充電速度向上の観点から高出力密度化が求められている。二次電池は粒状活物質の充填構造である多孔質電極を有するが、その高出力化のためには高レート下において電極層内部のイオンと電子の輸送抵抗(不可逆損失)を低減する必要がある。特に電極層の厚み方向へのイオン輸送を向上させる必要がある。そこで本研究では電極作製プロセスにおける乾燥工程において電極下部面からの加熱を工夫することで、熱対流現象を利用して面内の電極活物質の分布を制御することを着想した。ゴムシートと垂直配向金属繊維のコンポジットを電極層作製基板と加熱板の間に配置し、電極スラリーを基板上に塗布した後下部から加熱する。熱伝導性に優れた金属繊維と接する点(直径約0.1mm)がホットスポットとなり、それ以外の部分との熱対流量や乾燥速度の差異により、活物質粒子の集積が確認できた。さらに溶媒種類、固形分濃度、粒子サイズ、乾燥温度、塗布厚み、塗布方法をパラメータとして複数条件の実験により、その面内分布の制御が可能であることを確認した。本技術は形成した電極層を加工するものではなく、電極層形成時の加熱面を工夫するだけの技術であり、工程数は変わらずまた実プロセスに適用が容易と考える。移動現象本研究の最も重要な技術であるドットシート加熱法に関して,インク条件や塗布乾燥条件に関して試行錯誤を続け,マクロ空隙を形成する条件を詰めることができた.初年度で作製できた電極層をセルに組み込み、そのセル性能を評価する。