hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
特徴空間フィルタによるロバスト音声認識の開発と極低消費電力型LSIの設計

そのため、クロックを下げることや、ダイナミックアーキテクチャを導入することなどが必要であり、最適なデータ構想の設計を行うと同時に、リコンフィグアラブルアーキテクチャを導入することで、極低消費電力型の認識チップを実現した.本年度内において、(1)汎用ロバスト認識システムの実現および、(2)極低消費電力型超高速認識LSIの開発・試作を行った。各項目については、次に関する高度化・設計・開発・実現を行った。(1)汎用ロバスト認識システムの実現(1)多次元ランニングスペクトルフィルタの高度化設計したスペクトルフィルタの性能を評価した。特に様々な雑音を考える必要があるため、様々な雑音を用いた、実環境に近い状況における実験を行った。これにより、最適なフィルタの特性を実現した。(2)キーワード認識ソフトウエアシステムの実現自然に発生されている連続音声データから、ターゲットとする単語音声を獲得する処理方式を提案した。これにより、利用者は認識システム起動などのわずらわしさに開放され、認識システムは、ユーザにストレスを与えず、常時認識が可能になる。この方式には、古くは総当り方式の認識が行われてきたが、処理時間が膨大で受け入れられていない、本手法は、認識開始予測を数個の音声特徴パラメータで行い、処理時間が減少する。そのため、モバイル環境に適したシステムが実現できると考えられる。(2)極低消費電力型超高速認識LSIの開発・試作(1)超高速認識LSI音声認識システムの超高速処理システムを設計・開発した。またこの実現したシステムのTEG用LSIチップを試作した。LSIチップは、VDEC提供のTSMC0.25ミクロンルールをターゲットとして、進めた。(2)極低消費電力型LSI低消費電力型のチップ試作を行った。できるだけ低いクロック周波数で、超高速の処理を実現できるアーキテクチャを設計・開発し、従来のDSPによる実現方法と比べて、1/5の消費電力で実現できることがわかった。本年度において、(1)汎用ロバスト認識システムの高度化および、極低消費電力型超高速認識LSIの開発・試作を行った。(1)汎用ロバスト認識システムの高度化(1)遺伝子アルゴリズムによる多次元ランニングスペクトルフィルタの最適化ランニングスペクトルフィルタの最適化を行った。すでに様々な雑音を用いていくつかのフィルタ特性が求められているが、実環境に対してより有効に動作するように、フィルタの最適化を実施した。最適化は、音声認識を実施する上での最適化であるため、遺伝子アルゴリズムを用いる。これにより、実環境雑音にロバストな処理が可能となる。(2)キーワード認識ソフトウエアシステムの実現自然に発生されている連続音声データから、ターゲットとする単語音声を獲得する処理方式を開発した。昨年度行った実験では、標準的な環境(20dB程度の雑音環境)において、本手法は有効であることがわかったが、高雑音環境では十分な性能が得られていない。耐雑音性能(10dB程度まで)を高めたより有効な方式を開発した。(2)極低消費電力型超高速認識LSIの開発・試作
ワーク・ライフ・バランスの促進のための租税政策と家族法の研究

本研究は、ワーク・ライフ・バランスの関連してクオリティ・オブ・ライフの観点から、租税法や家族法だけでなく、文化政策、都市計画、住宅政策、環境等に関する日蘭の比較研究を行った。今年度は、これまでの研究成果を2015年に国連にて採択されたSustainable Development Goals(SDGs)の文脈から再構築し、SDGsの17の目標のうち、都市計画、環境、ジェンダー、パートナーシップに関連する法政策・租税政策に関する事項を取り上げ、書籍にまとめた。ジェンダー平等は持続可能な開発目標5(ジェンダー平等を達成し、すべての女性及び女児の能力強化を行う)だけではなく、特にワーク・ライフ・バランスの観点から、持続可能な開発目標8(包摂的かつ持続可能な経済成長及びすべての人々の完全かつ生産的な雇用と働きがいのある人間らしい雇用(ディーセント・ワーク)を促進する)と統合して考慮されるべきである。ジェンダー平等は基本的人権であり、労働市場にアクセスする際に女性が直面する構造的障壁を取り除くことが重要である。他方、働き方に中立的な所得課税の構築が必要である。オランダでは、既婚女性は法律上、行為無能力者として扱われてきた沿革から、経済的にも無能力者として扱われ、自らの所得があっても、課税上、納税義務者とされてこなかった。所得税の課税単位については、現在でも、依然として部分的に家族課税と個人課税の混合システムが適用されている。また、片稼ぎ夫婦に対しては所得税額控除の夫婦間の移転を通じて所得税が軽減されており、課税上のパートナー(同性婚等のパートナー)にも認められている。これは働く女性の税負担に悪影響を及ぼすと考えられる。片稼ぎ夫婦と共稼ぎ夫婦の税負担の問題は2分2乗方式によって解決されるが、オランダでも政治的な合意は難しいとされている。平成27年度は、情報収集と今後のアウトプットの方法について、共同研究者間で協議を行った。また、テーマに関するそれぞれの専門分野での論文を公表した。1大杉麻美「日本離婚法の特質江戸時代の離婚を中心に」明海大学不動産学部論集24号1頁-18頁(2016)、2西山由美「消費税と憲法ードイツ憲法からの考察」税研31巻3号25-30頁(2015)、3柴由花「住宅の第一次取得者層に焦点をあてた住宅借入金等特別控除のあり方」資産評価政策学16巻2号10ー13頁(2015)、4柴由花「オランダ住宅税制」(翻訳)資産評価政策学16巻2号14ー21頁(2015)。なお、3、4は一般社団法人不動産流通経営協会平成25年度研究助成に基づくものであるが、今後、ワーク・ライフ・バランスを包含する視点からこれらの研究を発展させていく予定である。大杉は、2016年2月に、渋谷区がLGBTの条例を制定したのを機に、LGBTの方の夫婦財産契約について東京都行政書士会渋谷支部で「夫婦財産契約」についての講演を行い、研究成果の一部を公表した。研究代表者は研究計画を前倒しにオランダに赴き、研究協力者とワーク・ライフ・バランスに関する学際的なミーティングおよび現地調査を行った。オランダでの学際的なミーティングに参加した研究協力者との協議により、クオリティ・オブ・ライフをテーマに租税法や家族法にとどまらず、都市計画や環境、ICTの分野についても日蘭の比較研究を行った。平成27年度は、「共同セミナー」を日本国内で開催する予定であったが招聘できなかった。そのため、研究代表者は平成28年度の研究計画を前倒しにオランダに赴きデルフト工科大学、エラスムス大学の研究協力者とワーク・ライフ・バランスに関する学際的なミーティングを行った。そのおかげで、オランダの資料の収集、特に、オランダの都市計画法や他分野からの最新の情報提供を受けることができた。さらに、オランダでの学際的なミーティングに参加した研究協力者に加え、日本の研究者の協力を得て、ワーク・ライフ・バランスを包含する、クオリティ・オブ・ライフをテーマに研究報告書を作成する企画に発展した。現在、日蘭の研究者により、Quality of life- City planning,Environment, Work life balance, Housing, and Taxation-というテーマの下に、以下の項目にて共同研究を進めており、一部、研究論文も集まっている。研究テーマについては、単に、ワーク・ライフ・バランスにとどまらず、より広範なクオリティ・オブ・ライフの観点から研究を進め、租税法や家族法にとどまらず、各専門家の協力を得て都市計画や環境、ICTの分野についても研究している。ICity planning and compact city、IIEnvironmental lawand tax、IIIWork life balance、IVHousing、VICTなお、研究成果については英文で執筆している。人口減少時代において,少子化による労働力減少に対応し,また,少子化の流れを変えるためには仕事と子育ての両立が困難な現在の構造を変革していくことが求められている。「ワーク・ライフ・バランスの実現を目指した働き方の改革」は,労働力減少や人口減少そのものを回避するために有効であると考えられるが,その前提として,ジェンダーや家族,相続といった問題を明らかにする必要がある。そこで,今年度は,もっぱら相続や離婚に関する課題について,家族法と租税法の視点から研究を行い,以下の論文を発表した。1大杉麻美「婚姻費用分担金の標準額から住居関係費を控除した事例」民商法雑誌153巻1号190-195頁(2017) ,2大杉麻美・民法改正ワーキングチーム「『民法(相続関係)等の改正に関する中間試案』に関する意見書」円満かつ円滑に第4号7-76頁(2016),3大杉麻美

「江戸から終戦時までにおける日本離婚法の特質特にフランス法との比較を手がかりに」明海大学ディスカッションペーパー28号1-134頁(2016),4柴由花「ノルウェーにおける相続税の廃止」常葉法学4(1) 51-67頁(2017)。また,ワーク・ライフ・バランスを実現させるためには,通勤や住宅の問題もあることから,コンパクト・シティ,住宅政策・住宅税制についても研究を行った。今年度は,オランダの研究者の協力者を得て,日蘭の相続税における配偶者の問題について比較を行なった。「配偶者」について,わが国もオランダも相続税の優遇措置を講じている。オランダでは,課税上の配偶者を定義し,法律婚における配偶者のみならず,同性婚や一定の事実婚のパートナーをも課税上の配偶者として扱い,配偶者の相続税の優遇措置の適用を認めている。ただし,課税上のパートナーの適格要件に相互扶助義務を課している。他方,婚姻も登録もせず,課税上のパートナーの適用要件を満たさないカップルについては,配偶者の相続税の優遇措置の適用がない。課税上のパートナーに対して相続税の優遇措置を認めることで,相続税の租税回避を目的とした婚姻または同居契約を締結することが懸念されている。また,相互扶助義務を課すことでオランダでは,社会保障政策として,配偶者やパートナーをインフォーマルなケアの担い手として誘導しているとも考えられる。さらに,本研究では,ワーク・ライフ・バランスに関連してクオリティ・オブ・ライフの観点から租税法や家族法だけでなく,多面的な研究を行なった。税のインセンティブが文化政策,都市計画,住政策,環境に与える影響について,日蘭の比較研究を行なった。オランダでは政策実現のために税のインセンティブが用いられているが,企業に対する国家補助の問題や,世代間の不公平を招来する一因にもなっている。わが国では,文化政策に税のインセンティブはほとんど用いられておらず,それがクリエィティブ産業の育成になっていない面もある。人口減少に伴う都市の縮減に対しては,オランダでは税のインセンティブよりも規制的手法が用いられているが,わが国では,規制的手法ではなく,税制も含めて緩やかな誘導措置が講じられている。しかし,こうした緩やかな誘導によって,政策的な効果が得られるかは疑問である。今年度は,日蘭の研究協力者の協力により,文化政策と税制,環境許可,ワーク・ライフ・バランスと税,民法改正と配偶者の権利,自動的情報交換と国境を超える情報のテーマについて研究を行い,データ等のアップデートを行なったため,調整に時間がかかったため。本研究は、ワーク・ライフ・バランスの関連してクオリティ・オブ・ライフの観点から、租税法や家族法だけでなく、文化政策、都市計画、住宅政策、環境等に関する日蘭の比較研究を行った。
破骨細胞の形成過程における骨髄ストローマ細胞の役割についての解析-大理石骨病モデルマウス(op/op)の骨髄,骨同時移植による発症予防

op/+マウスの交配により得たop/opマウスは,生後10日で歯牙の形成がみられないことにより判明可能であった。生後21日で離乳可能であったので,生後1ヵ月のop/opマウス(H-2k or H-2d)に8.5Gyの放射線照射を行い,donorマウスとして6週齢のC57BL/6マウス(H-2b)を用い骨髄移植を行った。同時に骨髄幹細胞を支持するstromalcellsを補充する目的で,骨髄を中抜きした骨をop/opマウスの皮下に移植を行った。しかし,骨髄移植後,3週でキメラマウス[B6->op/op]は死亡し,op/opマウスに対する8.5Gyの放射線は過剰量であると判断された。そこで線量を7.5Gyに減量して骨髄移植を行ったところ,キメラマウスは骨髄移植後2ヵ月以上生存した。そこで骨髄移植後,4週と8週の時点で軟X線を用いて大理石骨病の発症を観察した。まず,骨髄移植後4週と8週の時点でchimerismの確認を行った。キメラマウスの末梢血の有核細胞を用いてFACSによる解析をおこなったところ(H-2monoclonal抗体を使用)骨髄移植後4週および8週のいずれにおいてもdonor細胞による置き換わりが不完全ながら確認された。しかしながら,それらのキメラマウスの軟X線像では,未処置のコントロールマウスと比較して,有意に大理石骨病の発症は予防できなかった。その原因として生後1ヵ月のop/opマウスではすでに異常な幹細胞が骨代謝異常を引き起こしていると考えられる。そこで次年度では,生直後のop/opマウスに骨髄移植(この場合は腹腔内に行う)を行い,生後4週頃にdonorの骨を皮下に移植する計画である。
渡来文化の故地についての基礎的研究－新羅・加耶的要素を中心として－

本研究は、日本列島の古墳時代中後期(56世紀)における朝鮮半島系の渡来文化の故地を具体的に明らかにし、その分布のあり方から対朝鮮半島交渉の姿を解明することを目的とする。特に重点を置くのが日本列島出土の新羅・加耶系資料で、重点的に研究対象とするのは、鉄鐸や角杯、同心円文以外の有文の当て具痕跡をもつ土器、鍛冶工具(鉄鉗・鉄槌など)、鐔付鉄鉾などである。最終的には、日本列島における新羅・加耶系文化要素がどのような地域で何を受容しているかということを整理し、百済系文化要素の受容との対比を行うことを通じて、古墳時代中後期における各地域独自の対朝鮮半島交渉の存在や、文化要素による選択的受容など、渡来文化受容の具体像にせまりたいと思う。平成30年度の国内での資料調査は、東京都(東京国立博物館で福井県獅子塚古墳の角杯、宮内庁書陵部で大阪府宇土墓古墳のタタキメのある埴輪を調査)、鳥取県、島根県、山口県、岐阜県、富山県、石川県にて研究目的に沿った該当資料の調査を行った。また、韓国では慶尚南道・北道に1週間滞在し、国立博物館や発掘調査機関にて資料調査を行った。また、本年度は研究の最終年度に当たるため、日本考古学協会総会(5月)、九州考古学会・嶺南考古学会合同学会(8月)にて研究成果を発表するとともに、年度末には研究成果報告書をを刊行した。市民への普及活動については、2月と3月に研究テーマに沿った内容の講演会の講師をつとめた。本研究は、日本列島の古墳時代中後期(56世紀)における朝鮮半島系の渡来文化の故地を具体的に明らかにし、その分布のあり方から対朝鮮半島交渉の姿(具体的な地域間交渉など)を解明することを目的とする。特に重点を置くのが日本列島出土の新羅・加耶系資料で、具体的に研究対象とするのは鍛冶工具(鉄鉗・鉄槌など)や鍛造鉄鐸・丸底の甑、鐔付鉄鉾、角杯、平行文・放射状文・格子文など同心円文以外の当て具痕跡をもつ土器などである。最終的な目的としては、日本列島における新羅・加耶系文化要素の受容のあり方を整理し、百済系文化要素の受容との対比を行うことを通じて、古墳時代中後期における各地域独自の対朝鮮半島交渉の存在や、文化要素による選択的受容など、渡来文化受容の具体像にせまりたいと。なお、平成28年度は鉄鐸、鍛冶工具、角杯などの調査に重点を置いて進めた。日本や韓国にて実物調査を行い、特に鉄鐸についてはその特徴をよく把握することができた。成果については、平成29年度の大阪歴史博物館特別展『渡来人いずこより』などで公表するよう準備を進めた。研究発表は、「新たなものを生み出す渡来文化ー「百済のようで百済でない竈」の紹介を通じてー」(『河内の開発と渡来人ー蔀屋北遺跡の世界ー』大阪府立狭山池博物館展示図録)の1件であるが、平成29年4月以降に『渡来人いずこより』展示解説図録などが刊行されることになっている。研究成果の一般市民への還元については、平成29年1月に4回連続講座『特別展プレ連続講座渡来人いずこより渡来人のふるさとをたずねて』を開催し、定員250名を超える参加者を得た。日本では近畿地方各地や岡山県、福井県にて鉄鐸、角杯などの朝鮮半島系考古資料の調査を十分に行うことができたが、九州地方など資料の多い地域の確認調査が十分できなかったため、次年度以降に補足したいと考えている。鉄鐸については、石突と混同されていたり、不明鉄製品として報告されていたりする事例もあるものの、実物調査を通じて鉄鐸と新たに同定できたものもあった。調査を重ねた結果、5世紀中頃から6世紀前半の鉄鐸が岡山や香川、兵庫北部(丹波)、西部(播磨)で分布している一方で、同時期の河内や大和といった畿内中心部には分布しないということを確認することができた。また、角杯については赤根川金ヶ崎窯跡(兵庫県明石市)と興道寺窯跡(福井県三方郡美浜町)といった生産地の資料や、大阪府や兵庫県などで出土の角杯の調査を進めた。これらはいずれも5世紀後半から6世紀前半のものである。西岩田遺跡(東大阪市)のような畿内の事例もあるものの、多くは周辺地域であるという点は鉄鐸の分布と共通することを確認した。韓国では国立大邱博物館などで嶺南地方出土の鉄鐸、鍛冶工具、角杯のほか、鐔付鉄鉾や鉄製三葉大刀といった資料についても、日本出土資料との比較のための調査を行うことができた。鉄鐸については修正作業を通じて、あらためて新羅の領域に多いことを再確認できた。また、円筒形で折り返した天井をもつものと、円錐形のものがあり、量的には前者と後者は4対1の割合で、前者が圧倒的に多いという見通しを得た。日本列島では後者のような形ばかりであるため、それがどのような要因なのか今後検討しなければならない。角杯については、56世紀の資料を調査したが、より古いものが細身であり、どちらかというと慶州よりも洛東江沿岸地域で多く分布するという傾向を把握できたが、これの可否やその要因については今後検討していきたい。

本研究は、日本列島の古墳時代中後期(56世紀)における朝鮮半島系の渡来文化の故地を具体的に明らかにし、その分布のあり方から対朝鮮半島交渉の姿を解明することを目的とする。特に重点を置くのが日本列島出土の新羅・加耶系資料で、重点的に研究対象とするのは、鉄鐸や角杯、同心円文以外の有文の当て具痕跡をもつ土器、鍛冶工具(鉄鉗・鉄槌など)、鐔付鉄鉾などである。最終的には、日本列島における新羅・加耶系文化要素がどのような地域で何を受容しているかということを整理し、百済系文化要素の受容との対比を行うことを通じて、古墳時代中後期における各地域独自の対朝鮮半島交渉の存在や、文化要素による選択的受容など、渡来文化受容の具体像にせまりたいと思う。平成29年度の国内での資料調査は、栃木県・群馬県・福岡県・宮崎県・鹿児島県といった、近畿から遠方の地域にて上記の目的のための調査を行うことができた。韓国での資料調査は、前年度が慶尚北道や蔚山広域市での調査を重点的に行ったが、今年度は慶尚南道の遺跡出土資料の調査を行った。研究発表については実績に上げたものとともに、平成30年度の5月に鉄鐸について、8月に平行文当て具についての研究成果を発表する予定で、平成29年度はその準備に当てた。研究成果の一般市民への還元については、特別展『渡来人いずこより』を46月に大阪歴史博物館にて開催することによって行うことができた。本展は本研究の目的に沿ったもので、ヤマトと地方(本展では美作と若狭を扱う)で異なる系譜の渡来系文物を受け入れている状態などから、多様な対朝鮮半島交渉が存在したことを示したものである。2万人を超える観覧者に来場いただけたとともに、関連事業として行ったシンポジウムやスライド会はいずれも200人を超え、盛況であった。国内での資料調査については、前年度は特別展準備と兼ねた調査が多かったため、近畿地方およびその近隣地域に限られたが、今年度は栃木県・群馬県・福岡県・宮崎県・鹿児島県といった、近畿から遠方の地域の主要な資料を実物調査することができた。鉄鐸については、5世紀代の畿内には出土例がないにもかかわらず、九州地方に多いことに加え、関東にも存在し、畿内を避けるような分布をしている点はこの時期の対外交渉の特徴を示しているものと考える。また、北部九州の平行文当て具を残す土器についても重点的に調査を行った。その結果、6世紀後半以降の福岡市西部や大野城市域、古賀市・糟屋郡域で多くあり、技法的には加耶西部のものと共通するという見通しを得た。韓国での資料調査では、鉄鐸、角杯、有文当て具痕跡を残す土器を集中的に調査した。鉄鐸については、もっとも古い5世紀中頃後半の事例の鉄鐸は洛東江東岸でも密陽・昌寧地域であることを報告書で確認し、良洞里48号墳(密陽市)の鉄鐸を共伴土器とともに調査できた。また、古いものが日本と同じく頂部を折り返さない円錐形であり、6世紀に入って頂部を折り返す鉄鐸が主流となり、日本の鉄鐸と差異が大きくなったと考えた。角杯については苧浦里D地区24号墳出土資料の実物調査を行った。朝鮮半島の角杯が通常先端が尖るのに対し、この角杯は直径3cm程度の平坦面をもち、この点に限れば、大耳尾2号墳(京丹後市)、亀田遺跡(兵庫県太子町)のものと共通することから、今後とも日本と朝鮮半島の角杯の共通点・相違点を整理することにより、影響関係を明らかにしたいと考える。なお、当初予定していた和歌山や北陸での資料調査はできなかったので、次年度に計画を練って行いたいと考える。
ドライアイ防止に働く極長鎖ワックスエステルの生合成機構の解明

眼球を覆う涙液は,油層,水層,ムチン層の三層から構成されており,このうち最も外側に位置する油層は,涙液中の水分蒸散の防止や涙液全体の安定性に寄与している。油層の異常はドライアイの主要な原因であることが知られているが,油層を構成する脂質分子の産生機構は十分に理解されておらず,油層を標的とした治療薬は開発されていない。本研究では,油層の主要な構成成分であり,他の組織には存在しないユニークな脂質分子である極長鎖ワックスエステルの生合成機構の解明を,主にワックスエステル合成酵素遺伝子欠損マウスを用いて行う。
構造化データから知識を発見するデータマイニングシステム

本研究課題の目的は,グラフ構造や木構造を持つデータから知識を発見するデータマイニングシステムについて,その理論的基礎を確立し,知識発見システムを実現することである.インターネットの発展に伴い,Web文書も急速に増大している,本研究の目的の一つは,HTML/XMLファイルのような木構造を持つWeb文書から知識を発見することである.このようなWeb文書は,半構造データと呼ばれており,半構造データからのデータマイニングやテキストマイニングが注目を集めている.半構造Web文書から,意味がある知識を抽出するためには,まず,それらに頻出する木構造パターンを発見することが必要である.正事例とみなされる木構造データの構造的特徴を表すために,極大頻出タグ木パターンという木構造パターンを提案した.半構造データを非順序木とみなす場合と,順序木とみなす場合の両方について,極大頻出タグ木パターンをすべて生成するアルゴリズムを提案した.この発見アルゴリズムを実現し,その有効性を確認した.半構造データからのデータマイニングの理論的基礎を与えるため,項木という木構造パターンが表現する言語の学習可能性を調べた.項木言語の学習アルゴリズムを利用して,与えられた木構造データに共通な構造的パターンを抽出する手法を開発し,本研究課題の目標とするシステムの基本的データマイニング手法とすることができる.そのため,木構造データを,非順序木とみなす場合と,順序木とみなす場合の両方について,項木の表現能力,データ提示および質問に関する様々な設定のもとで,項木言語の学習アルゴリズムを与えた.本研究課題の目的は,グラフ構造や木構造を持つデータから知識を発見するデータマイニングシステムについて,その理論的基礎を確立し,知識発見システムを実現することである.インターネットの発展に伴い,Web文書も急速に増大している,本研究の目的の一つは,HTML/XMLファイルのような木構造を持つWeb文書から知識を発見することである.このようなWeb文書は,半構造データと呼ばれており,半構造データからのデータマイニングやテキストマイニングが注目を集めている.半構造Web文書から,意味がある知識を抽出するためには,まず,それらに頻出する木構造パターンを発見することが必要である.正事例とみなされる木構造データの構造的特徴を表すために,極大頻出タグ木パターンという木構造パターンを提案した.半構造データを非順序木とみなす場合と,順序木とみなす場合の両方について,極大頻出タグ木パターンをすべて生成するアルゴリズムを提案した.この発見アルゴリズムを実現し,その有効性を確認した.半構造データからのデータマイニングの理論的基礎を与えるため,項木という木構造パターンが表現する言語の学習可能性を調べた.項木言語の学習アルゴリズムを利用して,与えられた木構造データに共通な構造的パターンを抽出する手法を開発し,本研究課題の目標とするシステムの基本的データマイニング手法とすることができる.そのため,木構造データを,非順序木とみなす場合と,順序木とみなす場合の両方について,項木の表現能力,データ提示および質問に関する様々な設定のもとで,項木言語の学習アルゴリズムを与えた.本研究課題では,構造化データから知識を発見するデータマイニングシステムについて研究を行い,次の成果を得た.本課題の目的は,グラフ構造や木構造を持つデータから知識を発見するデータマイニングシステムについて,その理論的基礎を確立し,知識発見システムを実現することである.インターネットの発展に伴い,Web文書も急速に増大している.本研究の目的の一つは,XMLファイルのような木構造を持つWeb文書から知識を発見することである.このようなWeb文書は,半構造データと呼ばれており,半構造データからのデータマイニングやテキストマイニングが注目を集めている.半構造Web文書から,意味がある知識を抽出するためには,まず,それらに頻出する木構造パターンを発見することが必要である.正事例とみなされる木構造データの構造的特徴を表すために,極大頻出タグ木パターンという木構造パターンを提案した.半構造データを非順序木とみなす場合と,順序木とみなす場合の両方について,極大頻出タグ木パターンをすべて生成するアルゴリズムを提案した.この発見アルゴリズムを実現し,その有効性を確認した.半構造データのテキスト部分に出現する単語とその出現する構造に注目して,頻出する語間構造パターンを生成するアルゴリズムを提案し,実現した.半構造データからのデータマイニングの理論的基礎を与えるため,非順序項木という木構造パターンが表現する言語の学習可能性を調べて,次の結果を得た.非順序項木の極小言語は多項式時間で求めることができる.また,非順序項木が作る言語は,正データから多項式時間帰納推論可能である.本研究課題では,構造化データから知識を発見するデータマイニングシステムについて研究を行い次の成果を得た.本課題の目的は,グラフ構造や木構造を持っデータから知識を発見するデータマイニングシステムについて,その理論的基礎を確立し,知識発見システムを実現することである.本研究の目的の一つは,HTML/XMLファイルのような木構造を持つWeb文書から知識を発見することである.このようなWeb文書は,半構造データと呼ばれており,半構造Web文書から,意味がある知識を抽出するためには,まず,それらを特徴付ける木構造パターンを発見することが必要である.順序項木は,辺ラベルを持つ順序木構造と構造的変数を持つ木構造パターンであり,変数には任意の木を代入することができる.よって,順序項木は,木構造データに共通する構造的パターンを表現するのに適している.順序項木言語の学習アルゴリズムを利用して,与えられた木構造データに共通な構造的パターンを抽出する手法を開発し,本研究課題の目標とするシステムの基本的データマイニング手法とすることができる.

そのため,順序項木言語の学習可能性を調べた.タグ木パターンとは,辺ラベルを持つ順序木で,タグの木構造と構造的変数を持つ.辺ラベルはタグかキーワードかワイルドカードであり,変数には任意の木を代入することができる.特に,縮約可能変数は,1頂点だけから成る木を含む,任意の木とマッチする.よって,タグ木パターンは,不定形な半構造データに共通する構造的パターンを表現するのに適している.本研究課題の目標とするシステムの基本的データマイニング手法とするため,タグ木パターンの抽出法を調べた.与えられたデータを説明する極小に一般化されたタグ木パターンをみつけるアルゴリズムを用いて,不定形な半構造データから特徴的なタグ木パターンを抽出する方法が有効であることがわかった.本研究課題では,構造化データから知識を発見するデータマイニングシステムについて研究を行い次の成果を得た.本課題の目的は,グラフ構造や木構造を持つデータから知識を発見するデータマイニングシステムについて,その理論的基礎を確立し,知識発見システムを実現することである.本研究の目的の一つは,HTML/XMLファィルのような木構造を持つWeb文書または半構造データから知識を発見することである.順序項木は,辺ラベルを持つ順序木構造と構造的変数を持つ木構造パターンであり,変数には任意の木を代入することができる.順序項木言語の学習アルゴリズムを利用して,与えられた木構造データに共通な構造的パターンを抽出する手法を開発し,本研究課題の目標とするシステムの基本的データマイニング手法とすることができる.そのため,仮説,データ提示および質問に関する様々な設定のもとで,順序項木言語の学習アルゴリズムを与えた.半構造データから意味がある,興味深い知識を発見するためには,半構造データに特徴的なパターンを抽出することが必要である.タグ木パターンは,辺ラベルとタグの木構造と構造的変数を持つ木構造パターンである.辺ラベルはタグがキーワードかワイルドカードであり,変数は任意の木とマッチすることができる.特に,縮約可能変数は,1頂点だけから成る木を含む,任意の木とマッチする.1頂点だけから成る木は,半構造データにおける欠落フィールドに対応する。半構造データは木構造データとみなせるので,タグ木パターンは,不定形な半構造データに特徴的な構造的パターンを表現するのに適している.極大頻出な縮約可能変数つきタグ木パターンを,与えられた半構造データを説明する特徴的なパターンであるととらえて,子に順序がある場合と無い場合の両方において,このパターンをすべて生成するアルゴリズムを与えた.
人間らしさを感じる音声対話システム

本研究は音声インターフェイスにおいて、対話のリズムが、ユーザの快適性や安全性にどれほどの影響を与えるか明らかにし、これらの要素を音声インターフェイスに導入するための新たな枠組みを提案することである。そこで、これらに関する対話リズムを生成するためのモデル化のさらなる改良と、音声対話システムへの実装、システム処理速度向上などを行った。結果、これまでの音声対話システムに比べ、人間らしさ、安心感などの評価を上げることができたが、制作システムの処理速度、タイミング認識精度、音声認識・言語理解精度などの不完全さにより、人間と同等の評価まで上げることはできなかった。昨年までこの目的のために対話リズムを考慮した音声対話システムの基本システムを構築した。しかし、予備的な評価実験からユーザ満足度や発話のしやすさなどの向上は確認できたが、人間同士の対話に近い感覚を与えるまでには至らなかった。この原因を調査するために人間同士の対話データを分析した結果、対話における話し手の発話タイミングは対話相手の発話特徴のみで決定できるわけではなく、話し手の発話意図(発話内容)や発話の重要度、感情などに大きく影響を受けることが示唆された。つまり、音声対話システムがリズミカルに発話するだけでは人間は機械に対して人間らしさ(安心感)を感じるわけではなく、発話意図(発話内容)や発話の重要度、感情なども考慮した適切なタイミングで発話することが人間らしさ(安心感)を感じさせるために重要である。また、聞き手も話し手の発話タイミングの変化やずれなどから発話内容に隠された意図や感情情報を理解していると考えられる。そこで、様々な発話タイミングに変化させた多数の音声対話を被験者に聞かせ、自然性や理解しやすさなどを評価してもらったところ、発話内容に即した発話タイミングの音声対話に対してもっとも自然性や理解しやすさなどの評価が高かった。これまでの分析や仮説を裏付ける結果を得ることができた。そこで、これらに関する対話リズムを生成するためのモデル化の実現と、意声対話システムへの実装を行った。
生体蛍光イメージング解析を用いたアスコルビン酸の重症病態下内皮細胞機能への影響

麻酔や集中治療領域における重症患者をより安全に管理するためには、微小循環モニターの開発は必須であり、そのためには微小循環を構成する要素の構造の理解と解明が必要である。近年、重症病態に対する治療戦略として、強力な抗酸化作用をもつアスコルビン酸が、予後を改善するとの報告が多数あり注目されている。本研究の目的は、アスコルビン酸投与による病態生理を明らかにし、アスコルビン酸と血管内皮機能の関係を解明することである。血管内皮細胞および、間質浮腫の評価に関しては、生体顕微鏡的観察法の一種である背側皮膚透明窓(Dorsal Skinfold Chamber: DSC)が、皮膚の同一血管床を長期間にわたって観察可能であり、本研究ではこれを用いて末梢循環を観察する。本研究は2段階により構成され、現在第一段階のLPS投与敗血症モデルの作成について試行を重ねている。敗血症モデルの作成の試行錯誤に、遅れが生じている。今後、第二段階としての作成した敗血症モデルを使用し、観察実験および採血実験を行う。DSCの観察を通しアスコルビン酸を用いた治療の効果を定量化しするとともに、採血により血管内皮細胞の破壊の程度を評価していく予定である。実験計画に遅れが生じ必要な金額が減少したため、当初の予定から使用額が変更になった。今後研究をすすめ、当初の予定通りの使用を考えている。
アルコール噴霧の自着火現象支配要因に関するデータベース構築

再生可能バイオマス由来のアルコールを燃料とする汎用高効率エンジンの実現を目指し、そのキー技術となるアルコール噴霧の着火・燃焼制御技術を確立すべく、自着火支配要因に関するデータベース構築が本研究の目的である。エタノールとジエチルエーテルの混合燃料を用い、燃料物性と周囲ガス条件が着火遅れに及ぼす影響を調べた。広範なパラメータ試験によって、各燃料の着火遅れに対する周囲ガス条件依存性の定量評価を行い、着火遅れに関する3Dマップを作成した。着火遅れの等値面から、周囲ガスの高圧化が自着火性改善に寄与するために必要とされる周囲ガス温度および酸素濃度条件についても燃料毎の傾向を明確に把握できるようになった。本研究は再生可能バイオマス由来のアルコールを燃料とする定置型/移動型転用可能な汎用高効率アルコールディーゼルの実現を目指している。のキー技術となるアルコール噴霧の着火・燃焼制御技術を確立すべく、アルコール噴霧の自着火支配要因に関するデータベース構築が本研究の目的である。H25年度はこれまで実施してきた系統的な混合気形成・自着火現象の可視化実験に対し、パラメータ範囲を拡大させて継続する計画であった。実験パラメータである噴霧周囲ガス条件(圧力、温度、酸素濃度)に対し、計画通り更なる高温条件(850K,875K)および高圧条件(2.8MPa,3.0MPa)にて実験を行った。実験にはエタノール(E)とジエチルエーテル(D)の混合燃料を用い、ED混合割合を変化させることで燃料物性(自着火主要因子は理論空燃比と蒸発潜熱)が着火遅れに及ぼす影響を調べ燃料毎のデータベース構築を目指している。アルコール噴霧の自着火性の悪さは石油系燃料と比べその物性から早すぎる希薄化と遅すぎる高温化によって着火適正濃度・温度の同時的成立が困難であることが明らかになっている。この知見からすると周囲ガスの高圧化ならびに高酸素濃度化は噴霧希薄化を促進させる。しかし、高圧化はガスの高密度化を意味するため、燃料噴射によって噴霧内に誘引されるガスによる供給熱量の増大を意味し高温早期化にも寄与する。つまり、周囲ガスの高圧化は自着火性改善に対し正負両方の影響を持つ。H25年度の実験結果から、周囲ガスの高圧化が自着火性改善に寄与するためにはある一定の周囲ガス温度以上である必要があることが明らかになった。この周囲ガス温度の閾値は燃料によって異なり、E混合割合を高めるほど温度の閾値は上昇することを明らかにした。そのキー技術となるアルコール噴霧の着火・燃焼制御技術を確立すべく、アルコール噴霧の自着火支配要因に関するデータベース構築が本研究の目的である。H26年度はこれまで実施してきた系統的な混合気形成・自着火現象の可視化実験に対し、パラメータ範囲を拡大させて継続する計画であった。H26年度は各燃料の着火遅れに対する周囲ガス酸素濃度依存性の定量評価に着手した。また、H25年度までの実験によって、着火遅れに対する周囲ガス圧力・温度依存性については定量的なデータの蓄積ができたため、3Dマップ(縦軸に着火遅れ、2つの横軸に周囲ガス圧力と温度をとった3次元グラフ)の作成を行った。これにより、着火遅れの等値面が得られ、周囲ガスの高圧化が自着火性改善に寄与するために必要とされる周囲ガス温度条件についても燃料毎の傾向を明確に把握できるようになった。更に本研究の目的である実用化のための(アルコールディーゼルのコントロールロジックを描き得る)データベース構築には実機関相当の高温・高圧条件下でのデータ採取が必要不可欠であるため、H26年度に圧縮比可変型急速圧縮膨張装置を完成させた。実験にはエタノール(E)とジエチルエーテル(D)の混合燃料を用い、ED混合割合を変化させることで燃料物性(自着火主要因子は理論空燃比と蒸発潜熱)が着火遅れに及ぼす影響を調べ、燃料毎のデータベース構築を目指している。H27年度は各燃料の着火遅れに対する周囲ガス酸素濃度依存性の定量評価を行い、着火遅れに関する3Dマップ(縦軸に着火遅れ、2つの横軸に周囲ガス圧力と酸素濃度をとった3次元グラフ)の作成を行った。これによって着火遅れの等値面が得られ、周囲ガスの高圧化が自着火性改善に寄与するために必要とされる周囲ガス酸素濃度条件についても燃料毎の傾向を明確に把握できるようになった。周囲ガスが高圧であるほど着火遅れの周囲ガス酸素濃度依存性は小さくなるものの、空間的な着火位置は周囲ガス酸素濃度が高くなり30%を超えると噴霧上流側へと移行し、拡散燃焼主体の輝炎を伴う燃焼形態へ変化することを明らかにした。更に軽油とエタノールを対象に噴霧混合気形成過程および自着火現象までの数値解析を行い、噴霧内部の空間的濃度・温度分布ならびにそれらの時間履歴を明らかにし、アルコール燃料の自着火に必要な周囲ガス条件について調べた。

これまでの空間平均値論から得ていたアルコール燃料の自着火性の悪さに関する理由を噴霧内部構造の解明によって理論的に裏付けることができたとともに、実験結果との比較から数値計算精度の妥当性についても検証することができた。再生可能バイオマス由来のアルコールを燃料とする汎用高効率エンジンの実現を目指し、そのキー技術となるアルコール噴霧の着火・燃焼制御技術を確立すべく、自着火支配要因に関するデータベース構築が本研究の目的である。エタノールとジエチルエーテルの混合燃料を用い、燃料物性と周囲ガス条件が着火遅れに及ぼす影響を調べた。広範なパラメータ試験によって、各燃料の着火遅れに対する周囲ガス条件依存性の定量評価を行い、着火遅れに関する3Dマップを作成した。着火遅れの等値面から、周囲ガスの高圧化が自着火性改善に寄与するために必要とされる周囲ガス温度および酸素濃度条件についても燃料毎の傾向を明確に把握できるようになった。当初の研究計画では実験と数値計算を同時進行させることになっている。実験については研究実績の概要にもあるように概ね当初の計画を達成している。目標とする自着火制御のためには燃料物性に応じて周囲ガス条件を変化させ、噴霧による混合気形成過程において自着火現象が噴霧濃度成立時に着火適正濃度・温度の同時的成立を達成させることが重要である、つまり自着火現象に対し濃度要件支配とする混合気形成を実現する必要があることを示した。データベース構築に向けたデータ蓄積は現在も継続中であるが、着火遅れに対する周囲ガス条件依存性については事前に予想した通りの結果・傾向が得られており、上記を含めこれまでに得られた知見が正しいものである裏付けとなっている。数値計算については導入した数値解析ソフトの習熟に予想以上に時間を要してしまい、少々計画から遅れている。H26年度内に習熟終了の見込みがたったので、H27年度から本格的に研究レベルでの活用を開始する予定である。熱流体工学定容燃焼炉を用いた実験についてはH26年度に実施した周囲ガス高温・高圧条件下で酸素濃度を変化させた噴霧可視化実験の範囲を拡大させる予定である。また、H26年度に完成した圧縮比可変急速圧縮膨張装置を用いて実機関相当の高温・高圧条件下での噴霧可視化実験を行い、エタノールリッチのED混合燃料およびエタノール単体の自着火現象を捉えるとともに定容燃焼炉によって得たデータとも合わせて、アルコール噴霧の自着火支配要因に関するデータベースの完成(周囲ガス圧力・温度・酸素濃度を3軸とした着火遅れに関する3D等値面)を目指す。更にH27年度は数値計算を活用し、燃料噴射条件(噴孔径、噴射圧)の違いによる噴霧内空間濃度・温度分布の時間履歴を求め、自着火制御技術確立に向けた設計指針を得る。これらの実験・数値解析結果から既存技術では対応が難しいという結論に至れば燃料改質(研究計画にある紫外線照射による燃料の前処理)に向けた研究を推進する。
沙漠化乾燥地の農業再生に関する研究

本研究の目的は,沙漠化した乾燥地において,生産性を回復することによって農業の再生を図ることである。本研究の概要は次の通りである。高緯度低温・低緯度高温など各種気候条件下にある乾燥地にマルチを適用するために,種々のマルチ(不透湿性のフィルム類,透湿性の再生紙・MgCo_3粉末,ワラなど)の保水性・地温制御の効果を明らかにした。温室の空気を地下のパイプに送風し循環させることにより、温室内空気の水蒸気をパイプ内で凝結させ回収する方法について様々な側面から評価し,乾燥地における灌漑水回収の可能性について検討した。塩水灌漑による,1)蒸散速度変化の評価法,2)土中塩分集積の数値解析法を新たに構築し,ルートボックスによる実験により,同方法が土壌-植物根系の塩分集積を十分な精度で評価できることを示した。人工気象室における実験結果を基に,蒸発散に伴う土壌中の水分・塩類の移動を同時に解析するモデルを構築した。また,waterloggingの調査結果から,高緯度乾燥地でもwaterloggingは重要であることを示した。4極センサーを用いて,フラックス・塩濃度が様々に変化する場合においても,土壌カラム内の塩と水の移動を同時に非撹乱でタイムラグもなくかなり正確に測定できるシステムを構築した。ミレット類・トウモロコシの耐乾性の種間差異,マメ科作物5種・ダイズ4品種の耐乾性の種間・品種間差異,イネ科・マメ科計11種の耐塩性の種間差異,イネ科牧草8種の耐乾性・耐塩性の種間差異を明らかにした。希釈海水(塩分濃度1,000ppm)はホウレンソウに対して約30%の増収をもたらすことを示した。また,ホウレンソウの無果皮種子は高濃度NaCl条件下でも高い発芽率を有し,実用性が高いことを示唆した。水・塩分ストレス下に生育する植物をとりまく微気象環境を明らかにするとともに、種々のマルチ、被覆資材などを用いて、節水ならびに塩分ストレス緩和のための微気象環境コントロ-ルを試みた。また、降雨遮断条件下における節水灌漑を行い、植物の蒸散によって生じた水蒸気を凝結回収する実験を試みた。降雨遮断条件下で塩類濃度の異なる塩水を用いて散水灌漑ならびに点滴灌漑を行い、作物生育量、蒸発散量を測定した。供試作物として、ソルガム、トウモロコシを用いて塩水灌漑を行い、作物生育量、蒸発散量など作物に対する影響についてデ-タを収集した。塩類集積の機構を明らかにするために、灌漑水の水量・塩類濃度、土壌の塩類集積、浸透水の水量・塩類濃度を測定している。また、砂丘砂とマサ土を対象にして、点滴灌漑下の作物条件と土壌条件をモデル化して、土壌中の塩類集積と総ポテンシャルとの関係について検討を行った。耐干性ならびに耐塩性の種間における強弱と種間差異の生ずる機構を探求するために、イネ科およびマメ科作物各10数種を用い、土壌水分欠乏または種々の高塩類濃度の灌漑条件下における幼植物の生育、光合成、蒸散、水分状態、体内成分などの変化を調査した。また、トウモロコシ、ソルガムなどイネ科作物およびVigna属のマメ科作物4、5種類を用いて耐干性の比較を行っている。さらに、イネ科作物について、耐干性の発現機構を明らかにするため、根系の発達ならびに葉の浸透調節実験を行った。降雨遮断環境下で点滴法および散水法の2種の灌漑(塩水使用)を用いて葉菜類(ホウレンソウ、パクチョイ)の栽培を行った。土壌改良剤として高分子吸水性樹脂および多孔質セラミックを用いた。

高温期(夏季)と適温期(秋季)の比較で上記の組合わせによる節水効果および塩分集積を検討した。また、ワタに対する塩水灌漑をポット使用で実施中である。研究実績の概要を要約すると次のようである。1)負圧差灌漑下の水消費に対する被覆の効果、水蒸気凝結回収による節水効果、増水器による自然エネルギ-利用に関する実験を行った。水蒸気回収に関して、飽和空気温度と冷却面温度の差と凝結回収水量の間には直線的な比例関係があることが認められた。2)地下水位一定の砂丘砂とマサ土の土壌カラムを3段階の高温低湿条件下に配置して、裸地および植生条件の土壌中における塩類集積機構を検討した。土壌中の集積塩類量は、地下水位、蒸発散量、水分量等に大きく左右された。また、土壌カラムの表面付近では、塩類集積に伴って、マトリック・ポテンシャルの変化は少ないが、浸透ポテンシャルの減少が認められた。3)土壌水の塩分濃度が蒸散に及ぼす影響を明らかにするために、大豆を対象作物とした塩水灌漑実験を行った。塩水は、NaClとCaCl_2の混合で1000ppm15000ppmの濃度範囲を用いた。清水灌漑に対する塩水灌漑における蒸散量の比が、マトリック・ポテンシャルと浸透ポテンシャルの和である全ポテンシャルの減少とともにほぼ指数関数的に減少することを明らかにした。4)ヒエ、ソルガム、パ-ルミレットおよびトウモロコシの栄養成長期に水分欠乏処理を行い、葉の浸透調整能力が乾燥耐性の種間差異の指標となることを明らかにした。また、イネ科作物6種類、マメ科5種類を異なるNaCl濃度の灌漑水を用いて栽培し、生育量と体内無機成分含有率の関係から、耐塩性に種間差が生ずる原因を明らかにした。5)降雨遮断環境下でホウレンソウ、パクチョイを対象作物として、土壌改良剤や高分子吸収性樹脂を用いて、塩水灌漑等の灌漑実験を行った。ホウレンソウは海水35倍希釈液(NaCl 1000ppmに相当)またはNaCl 1000ppm灌漑水区で生育がよく、増収となった。海水17.5倍希釈液(NaCl 2000ppmに相当)またはNaCl 2000ppm灌漑水区では生育が抑えられた。再生紙利用のペーパーマルチの利用に関する実験を行い,再生紙は,反射率が高く,熱伝導性が低く,地温変化を抑制する保温効果を有すること,また,表面に墨汁を塗布することによって,保温効果を微調整できることを明らかにした。しかし,水蒸気を透過させるため,保水効果はあまりなく,蒸発は裸地の9割程度であった。地下水深が砂丘1530cm、マサ土2540cmを対象にした一次元モデル研究を行った結果、蒸発日数に伴って、土壌面蒸発並びに蒸発散速度が減少し、裸地及び植生下とも土壌面付近に顕著な塩類集積が生じる特性がみられた。塩類集積の特性は、特に、砂丘砂の場合よりマサ土において表層付近で増加する傾向がみられた。淡水灌漑に比べて塩水灌漑における蒸散量は減少し、その減少傾向が土中塩分濃度の指数関数で近似できることを明らかにした。また、作物の根による吸水を考慮した不飽和土壌中における水と塩の移動の数理モデルの構築を試みた。本モデルによって、塩類集積に関する実験結果をほぼよく再現できることを明らかにした。半乾燥地において要求される草種の耐乾燥性、耐塩性の関係を明らかにするため、砂土を充填したポットを培地として、土壌水分は含水比の上限を10%及び3%の2水準、水質はNaClとCaCl_2の塩水0150mMの4水準で実験した。
ＭＥＭＳ式熱量計によるナノ粒子の比熱測定と低次元系比熱理論への実験的アプローチ

バルク材料とは異なる物理的・化学的特性が指摘されているナノ粒子・微粒子に対する熱的特性を明らかにするために、様々な材料の微粒子の比熱測定を示差走査熱量法により実施し、測定の問題点を抽出した。また、微粒子測定の妥当性確認に必要となる、粒子形状にした熱容量標準物質を評価し、微小熱容量計測に対する信頼性を確保した。最も信頼性の高い比熱測定法のひとつである断熱法を用いたMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)式熱量計を考案、新規に開発し、計測システムの構築に着手した。本研究の成果は、MEMS技術を活用した断熱法による微小比熱容量測定計測の第一歩を踏み出したといえる。本研究の目的は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いた断熱型熱量計を開発し、ナノ粒子等の直接的な微小熱容量測定を実現することにより、低次元系における物質の熱的性質を明らかにすることである。平成25年度の主な研究実施計画は、1MEMS式熱量計の設計・試作、2MEMS式熱量計による熱容量測定を行なうための計測システムの構築、3測定性能評価法の検討、の3点であった。1に関しては、これまで研究されているMEMS式センサーの調査研究を基に、MEMS式熱量計に適した温度センサー、ヒータ、サーモパイルなどの形状・構造の検討を行い、設計を行った。2に関しては、昨年度に引き続き、断熱制御に必要なPID制御をソフトウェア方式にすると共に、リアルタイム自動制御可能な比熱容量計測システムの整備を進めた。3に関しては、MEMS式熱量計による測定の性能評価に用いる粒子形状の標準物質の検討を行った。現在頒布されている標準物質はバルクの形状であるため、MEMS式熱量計で使用するためには粒子形状のものを使用する必要がある。しかしながら、微粒子の比熱容量測定に関する検討はほとんどなされていない状況である。そこで、米国国立標準技術研究所(NIST)で開発された熱容量標準物質NISTSRM720(合成サファイア)を粒子形状にして測定を行い、バルク形状の同標準物質の測定値と比較した。この結果により、MEMS式熱量計の測定性能評価に有用な情報が得られた。平成24年度の主な研究実施計画は、1MEMS式熱量計の設計を検討する、2MEMS式熱量計での測定を行なうための計測システムの構築、の2点であった。1に関しては、これまで研究されているMEMS式センサーの調査研究を基に、MEMS熱量計に適した温度センサー、ヒータ、サーモパイルなどの形状・構造の検討を行い、設計に着手した。2に関しては、断熱制御に必要なPID制御をソフトウェア方式にすると共に、リアルタイム自動制御可能な比熱容量計測システムの整備を進めた。さらに今年度は、示差走査法によるバルク、薄膜、微粒子の比熱測定を実施し、その結果を比較することにより、その測定の問題点の抽出を行った。対象試料と標準試料との比較測定により熱容量を算出する示差走査法は、比熱の簡便な測定法として広く用いられている。この方法による薄膜、微粒子等の比熱測定を検証することは、今後本研究を進めるにあたり、有用な情報である。初めにモリブデン薄膜(厚さ383nm)とバルクのモリブデンの測定を行なった。測定結果より、両者の測定の不確かさを求め、比較したところ、モリブデン薄膜の不確かさは非常に大きく、評価が困難であることが明らかとなった。本結果については、国際会議(ICCCI2012)においてポスター発表を行った。さらに、モリブデン粒子についても同様の測定を行い比較を行ったところ、薄膜と類似して、不確かさが大きく、評価が困難であるという結果を得た。これらの結果から、薄膜、微粒子の比熱測定に関しては、従来の汎用的な測定法では評価が難しく、本研究の意義が改めて明らかになったといえる。平成26年度は主に、1比較測定法による微粒子の比熱容量測定、2MEMS式断熱型熱量計の製作と改良を実施した。1については、金、シリコン、二酸化ケイ素、モリブデン、アルミナ、窒化チタンの6種類の微粒子について、従来の示差走査熱量測定法により比熱容量値を求め、各物質のバルク形状の比熱容量値との比較を行った。2については、2種類の熱量計を作製し、測定の検討を行った。

はじめに、厚さ0.525mmのシリコン基板に厚さ20μmの熱酸化膜をつけ、厚さ50nmのチタン薄膜を下地として厚さ100nmの白金膜によりヒーターと温度センサーを装備した10mm角の大きさの熱量計を作製した。線幅は20μmとし、中心から放射状に試料加熱用ヒーター、試料温度測定用白金センサー、熱補償用ヒーター、基板温度測定用白金センサーを作製し、基板上で断熱法による比熱容量測定を可能とする構造とした。試料のセット部分は、試料加熱用ヒーターと試料温度測定用白金センサーの上部とし、直径0.8mmとした。試料温度測定用白金センサーについては、0°Cにおいて抵抗値100Ωの「Pt100」規格に対応することを目指したが、白金膜にはチタン薄膜が接触しており、抵抗値100Ωを得ることは困難であった。しかしながら、熱量計としては、正常に動作することが確認できた。次に作製した改良型熱量計は、中心から放射状に形成する構造体の設計を変え、試料のセット部分を直径0.6mmとし、より微小な試料に対応可能なものとした。試料温度測定用白金センサーに関しては、精密に設計することにより、室温において「Pt100」規格に対応できることが確認できた。さらに、試料加熱用のヒーター線を2線式から4線式に変更することによりリード線による抵抗値の影響を除去することが可能となった。この改良型熱量計もまた、正常に動作することが確認された。熱物性標準平成25年度は、MEMS式熱量計の製作に時間がかかり、研究計画が若干遅れた。しかし、「研究実績の概要」にも記述した通り、測定の性能評価に関わる微粒子形状の熱容量標準物質の測定値については、従来の比較測定法による測定によって検討することができ、微小熱容量の測定に関する準備を進めることができた。今年度の成果により、次年度の研究目標をよりスムーズに進めることができると期待される。平成24年度の研究計画はおおむね計画通りに進められた。かつ「研究実績の概要」にも記述した通り、従来の比較測定法では、薄膜、微粒子の熱容量の精密測定は困難であることを明らかにしており、本研究課題の必要性も確認できた。現在までの研究目標は達成していると評価している。平成26年度は、MEMS式熱量計での比熱容量測定を行い、測定システムの整備、測定条件等の検討を行う。熱量計の動作が良好でない場合は、改良を重ねて問題点の改善に努める。平成24年度に設計したMEMS式熱量計を試作し、標準物質等のバルク材料を用いて、測定の健全性評価を実施する。初めに製作するMEMS式熱量計は比較的大きいサイズに設計し、従来の断熱型熱量計と同試料を測定し、測定結果を比較する。MEMS式熱量計の動作が良好である場合は、薄膜、ナノ粒子等の比熱容量測定を試行する。熱量計の動作が良好でない場合は、熱量計の改良を重ね、問題点の改善に努める。MEMS式熱量計の製作が若干遅れているため、その製作費分、次年度使用額が生じた。次年度の研究費は、主に、MEMS用SOIウェーハ等材料費、フォトリソグラフィーマスク、MEMS熱量計製作費、測定用試料(微粒子・バルク材料等)、バルク試料加工費、金属部品加工費、リード線等部品費等に使用する予定である。