hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リコンフィギュラブルコンピューティングシステムにおける高速計算方式の確立

FPGAを用いたリコンフィギュラブルコンピューティングシステムの高速化手法を確立するために、応用問題をその探索空間の形状とメモリ参照パターンに基づき分類し、それらの問題に対する高速化手法を検討し、国際学会、論文誌での発表を行った。また、同様の問題に対する回路の作成をより容易なものとするために、回路のライブラリ化を進めるとともに、画像処理問題を対象とした、よりC言語のレベルに近いハードウェア記述言語の仕様検討を行い、その処理系の開発を行った。本研究では、リコンフィギュラブルシステムにおける高速計算手法の明確化、また、それら高速化手法を様々な問題に対してより容易に適用可能とするための設計サポートシステムの構築を行う。具体的には、最新のFPGAを搭載したシステムを用いて、様々な実応用問題の高速化の研究を行い、様々な高速化手法の評価を行う。また、それ等の評価結果をもとに、新たな問題に対する回路を作成する際に、問題の特徴に応じて、各高速化手法の有効性、その時必要となる回路規模等の見積もりを行い、利用可能なライブラリを提示することのできるサポートシステムの構築を目指す。本年度は、最新のFPGAを1つ搭載したFPGAボード(ドータボード)を1枚とその拡張メモリ、そのマザーボードを1枚を購入し、大規模なFPGAからなる小規模リコンフィギュラブルシステムを構築し、以下の研究を進めた。購入したFPGAボードは、今後、ドータボードを追加購入することにより、密結合した複数のFPGAからなる、より大規模なシステム構築が可能となる.まず、N次元空間を1次元的に接続された演算ユニットで走査し、計算を行う問題として、多次元空間におけるダイナミックプログラミングに基づくホモロジー検索の研究を進めた。この問題においては、1次元のチェーン状に配置された演算ユニットが、N次元空間を走査することにより、計算が行われる。この時、既に計算されたN-1次元の近傍データを参照することが必要となるため、参照されるデータ量は非常に大きく、全てをFPGA内部に保持することはできない。また、マッチングの評価において、スコアテーブルの参照が必要となるが、このテーブルも非常に大きく、FPGA内部には保持することができないため、各種データの効率的な取り扱いが不可欠となる.次に、N次元空間を2次元的(アレイ)に接続された演算ユニットで走査し、計算を行う問題として、2次元画像のセグメンテーション問題の高速計算の研究を進めた。2^Nの大きさの探索空間に対し、N個の演算ユニットを用いて最適解の探索を行う問題として、充足可能性問題の高速化の研究を行った。探索空間の大きさは2^Nとなるため、適切な探索方式、探索に必要とされるメモリ空間の適切な分割とそのキャッシング等が必要となる。以上の問題に関して、国際学会において発表を行うとともに、来年度の国際学会、論文誌への投稿を行った。本年度は、昨年度に引き続き、画像処理の高速化に関する問題を中心として、FPGA(Field Programmable Gate Array)による様々な高速化手法に関して研究を進めた。まず、2次元画像のデータを非連続的に参照する問題として、watershedアルゴリズムに基づく画像セグメンテーション問題の高速化を行った。連続的に参照する問題としては、K-meansクラスタリングアルゴリズムに基づくカラー画像のセグメンテーション問題と、大規模な画像データに対する大規模なフィルターの適用問題を扱った。また、本年度は、最新のCPUを持つパーソナルコンピュータを購入し、FPGAによる高速化の評価を行った。最新のCPUでは、128ビット幅のデータを8b×16個、16b×8個、32b×4個等と分割し、そられのデータに対して同一の演算を並列に行うことができる。また、複数(最大4個)のコアを持つため、それらの並列演算を4個同時に行うことも可能である。これまでにFPGAを用いて評価を行ってきた幾つかの問題に対して、CPUとFPGAの性能比較を行い、どの程度の回路規を用いることにより、どの程度の高速化が可能であるかを明らかにした。また、$2^N$の大きさの探索空間に対し、N個の演算ユニットを用いて最適解の探索を行う問題として、充足可能性問題の高速化の研究を行った。これらの問題に関して、論文誌および国際学会において発表を行うとともに、来年度の国際学会への投稿を行った。本年度は、これまでに購入したFPGAとは異なるFPGAを搭載したFPGAボードー式、および、最新の大規模メモリを備えたパーソナルコンピュータの購入し、前年度までに購入したFPGAボードと合わせて、より大規模な問題の実行が可能な環境を整えた。このシステムを用いて前年度に引き続き、N次元空間を2次元的(アレイ)に接続された演算ユニットで走査し計算を行う問題として、画像処理におけるローカルコントラストの補正問題およびパターンマッチング問題の処理方式の研究を進めた。ローカルコントラスト補正問題においては、画像中の全ての画素に対し、その画素を中心とする正方形領域のヒストグラムをリアルタイムに生成し、ヒストグラムを用いて補正を行う方式を検討し、実装/評価を行った。パターンマッチング問題においては、画像中の様々な大きさ、傾き、回転角度の2次元パターンを検出するための手法の検討を行った。

これらの研究の評価を通して、前年度に引き続き、問題の対象空間(個体)の特徴、FPGAの回路規模等をパラメータとして、各高速化手法を用いた場合の高速化率、ハードウェア使用量、動作周波数に関するデータベースの作成を進めた。また、画像処理問題を対象とした、よりC言語のレベルに近いハードウェア記述言語の開発を前年度に引き続き行った。さらに、最新のCPU/GPUでは、複数のコアによる並列処理が可能となって来ているため、最新のGPUを備えたパーソナルコンピュータを購入し、前年度購入した最新のCPUとともに用いて、FPGAとCPU/GPUとの性能差の明確化を進めた。パーソナルコンピュータの購入を行い、前年度に引き続き計算環境の整備を進めた。この計算環境を用いて、前年度に引き続ぎ、(1)N次元空間を1次元的に接続された演算ユニットで走査し計算を行う問題として、多次元空間におけるダイナミックプログラミングに基づくホモロジー検索の高速化の研究、(2)N次元空間を2次元的(アレイ)に接続された演算ユニットで走査し、計算を行う問題として、線分抽出問題、CLAHE法に基づくローカルコントラストの補正問題、任意の回転角、サイズを持つパターンの検出問題、(3)2のN乗の大きさの探索空間に対しN個の演算ユニットを用いて最適解の探索を行う問題として、充足可能性問題、および数独ソルバの高速化の研究を行った。また、これらと並行して、SIMD命令をサポートした複数のコアを持つマイクロプロセッサ、多数の並列に動作するコアを持つGPU等の最新のLSIとFPGAとの性能差を明らかにするために、幾つかの画像処理の問題を用いてこれらのLSIの性能評価を進めた。これらの研究成果に関して、論文誌および国際学会において発表を行うとともに、国際学会、論文誌への投稿を行った。また、これらの研究の評価結果をもとに、問題の対象空間の特徴、その空間を走査する演算ユニットの接続状態の特徴、各演算ユニットにおいて参照される対象空間の一部の次元と形状をパラメータとして、高速化回路の一般化をはかり、そのライブラリ化の検討を進めた。また、画像処理問題を対象とした、よりC言語のレベルに近いハードウェア記述言語の仕様検討を行い、その処理系の開発を継続して行った。
学習による知識獲得と学習の転移の神経メカニズムの解明

ある一方の四肢を利用した運動訓練は同側の習熟をもたらすとともに、反側を用いた類似の運動習熟にも利用され、結果反側の運動学習が促進されるという現象がもたらされることがある。これを両側性転移と言う。運動学習には通常四肢に依存する運動内容と、四肢に依存しない認知的な学習が獲得され、両側性転移には認知的な側面が関連することが示唆されている。一方、実際に四肢を動かさない運動イメージによっても運動訓練が可能であり、四肢非依存な認知的な領域を獲得することが可能である。この認知的な領域を運動イメージが獲得可能であれば、運動イメージによっても両側性転移が可能である。本実験では、運動イメージによって両側性転移が可能であるかどうか、その転移が左右の利き手にどのように依存するか、さらに両側性転移にかかわる脳活動領域と運動イメージ学習にかかかわる脳活動領域の関連を検討した。実験では手指系列運動学習を使用し、左手を使用した運動イメージによって系列を学習する群と右手を使用した運動イメージで系列運動を学習する群にランダムにわけ、運動イメージ後に転移がおこるかどうかを検討した。結果、学習した手にかかわらず転移が同程度おこることが示され、運動イメージによる学習が認知的な学習に依存していることを後押しする結果となった。運動イメージでの学習中(認知学習の記銘時)と転移時(認知学習の想起時)に共通して活動が見られた領域は、本先行研究でも一貫して報告している運動前野背側部の前方領域や上頭頂領域に見られた。これらの領域は運動イメージ特異の領域として報告されている領域とも一致する。さらに、この領域に関連する領域は、転移の方向が左手から右手、右手から左手とういう、利き手の効果などには関連せず、左半球に優位な活動として見られた。運動イメージを用いた認知学習の想起記銘がそれぞれ左半球の前頭頭頂領域に関連することを示すとともに、効果器非依存の学習と左半球優位性を示す結果となった。本年度の結果により、運動イメージでの系列運動学習では利き手の効果にも依存せずに左から右、右から左の左右どちらの両側性転移も可能であることが示唆された。このことは、運動イメージが認知的な学習要素の獲得に秀でていることを後押しする結果である。前年度までの研究では左から右のみの転移を利用していたため、運動イメージの特異性と転移の方向性が左半球優位であることにつながっているのではないかという疑問を解消することができなかったが、本年度でさらに右から左の効用を押し進めて検討することができ、運動イメージ特異の領域と認知学習の反側性が転移の方向性によらず一貫している可能性を示すことができた。この結果は運動を行わない運動イメージによっても得られる学習があるということ、ある条件の課題によっては利き手にも依存しない可能性を示唆しており、リハビリテーションなど、左右の転移が必要である場合にも用いることができる可能性を示唆している。運動イメージの最大の利点は四肢を動かさずに運動学習に付随する認知学習を遂行することができることである。この利点がもっとも生かされるのは、四肢を動かすことができない麻痺の患者や、四肢を疲労させずに訓練を行うことが有用に働くアスリートや音楽家などである。しかし、特に脳卒中などで脳に損傷を受け身体に麻痺が生じた患者にとっては運動イメージそのものが障害されるケースも見受けられる。運動イメージが運動感覚に依存することを示すとともに、その点こそが運動イメージ訓練の限界となっている。しかし反対に運動感覚などと運動イメージを同時に与えることで運動イメージおよび運動感覚の機能回復をつなげることができるという新たな可能性を秘めていることになる。そこで、今後は臨床場面での応用を視野に入れると、運動イメージだけではなく、広く運動感覚などを融合した研究が必要になると考えられる。練習により運動技能は習熟し,かつ,他の運動技能の学習も影響を受ける(転移).実際の動きを伴わない運動イメージにおいてもこの転移が両側間で起こることを受け(Amemiya et al.,2010),本研究では,運動イメージ学習による学習効果が,学習した効果器(左手など)に特化しない効果を持つことを,それぞれ左右の手で確かめた.結果,運動イメージの効果は,同側(運動イメージ学習をした手)と転移側(反側)の行動が同等レベルまで上昇するような効果器非依存の効果を示すことを示唆した.本研究ではさらに,学習中の知識獲得(記銘時)が,転移時(想起)にも,影響すると考え,運動イメージと転移時の脳活動領域の比較をfMRIを用いて行った.結果,運動イメージ学習(左手)後に同側の運動をしている(左手)時よりも転移時(右手)に高い活動を示した領域は,運動イメージ時にも活動していることが示された.つまり,実際の運動時よりも高い活動を示した運動イメージに特化した領域が,転移時に同側よりも高い活動を示す領域と同一であることが示された.活動の認められた運動前野背側部と上頭頂領域は,強いコネクションがあることが示されており,運動実行まえのより抽象度の高い行動表現や選択に関わっていると考えられている(Harrington et al.,2000).これら領域が運動イメージ時と,知識の応用を要求される転移段階の両者に関わっていることは,運動イメージの学習において,効果器非依存の知識を獲得しており,転移時にもの同領域の活動が関連していることが示唆される.ある一方の四肢を利用した運動訓練は同側の習熟をもたらすとともに、反側を用いた類似の運動習熟にも利用され、結果反側の運動学習が促進されるという現象がもたらされることがある。

これを両側性転移と言う。運動学習には通常四肢に依存する運動内容と、四肢に依存しない認知的な学習が獲得され、両側性転移には認知的な側面が関連することが示唆されている。一方、実際に四肢を動かさない運動イメージによっても運動訓練が可能であり、四肢非依存な認知的な領域を獲得することが可能である。この認知的な領域を運動イメージが獲得可能であれば、運動イメージによっても両側性転移が可能である。本実験では、運動イメージによって両側性転移が可能であるかどうか、その転移が左右の利き手にどのように依存するか、さらに両側性転移にかかわる脳活動領域と運動イメージ学習にかかかわる脳活動領域の関連を検討した。実験では手指系列運動学習を使用し、左手を使用した運動イメージによって系列を学習する群と右手を使用した運動イメージで系列運動を学習する群にランダムにわけ、運動イメージ後に転移がおこるかどうかを検討した。結果、学習した手にかかわらず転移が同程度おこることが示され、運動イメージによる学習が認知的な学習に依存していることを後押しする結果となった。運動イメージでの学習中(認知学習の記銘時)と転移時(認知学習の想起時)に共通して活動が見られた領域は、本先行研究でも一貫して報告している運動前野背側部の前方領域や上頭頂領域に見られた。これらの領域は運動イメージ特異の領域として報告されている領域とも一致する。さらに、この領域に関連する領域は、転移の方向が左手から右手、右手から左手とういう、利き手の効果などには関連せず、左半球に優位な活動として見られた。運動イメージを用いた認知学習の想起記銘がそれぞれ左半球の前頭頭頂領域に関連することを示すとともに、効果器非依存の学習と左半球優位性を示す結果となった。本年度の結果により、運動イメージでの系列運動学習では利き手の効果にも依存せずに左から右、右から左の左右どちらの両側性転移も可能であることが示唆された。このことは、運動イメージが認知的な学習要素の獲得に秀でていることを後押しする結果である。前年度までの研究では左から右のみの転移を利用していたため、運動イメージの特異性と転移の方向性が左半球優位であることにつながっているのではないかという疑問を解消することができなかったが、本年度でさらに右から左の効用を押し進めて検討することができ、運動イメージ特異の領域と認知学習の反側性が転移の方向性によらず一貫している可能性を示すことができた。この結果は運動を行わない運動イメージによっても得られる学習があるということ、ある条件の課題によっては利き手にも依存しない可能性を示唆しており、リハビリテーションなど、左右の転移が必要である場合にも用いることができる可能性を示唆している。運動イメージの最大の利点は四肢を動かさずに運動学習に付随する認知学習を遂行することができることである。この利点がもっとも生かされるのは、四肢を動かすことができない麻痺の患者や、四肢を疲労させずに訓練を行うことが有用に働くアスリートや音楽家などである。しかし、特に脳卒中などで脳に損傷を受け身体に麻痺が生じた患者にとっては運動イメージそのものが障害されるケースも見受けられる。
科学的な思考や表現の能力を熟達させる比喩的表現に関する研究

本研究では、理科学習場面において子どもが表出させた比喩的表現を通して、子どもの科学的な思考の様態と科学概念形成過程における比喩的表現の役割を精査した。研究成果の概要は,以下の通りである。1)小学生であっても、メタファー・アナロジー等の比喩的表現とその類似性を検討し、モデルを構築することは可能である。そして、子どものモデル構築における根拠の提示についても、子どもが意図を理解して行うことがある程度は可能である。2)学習者は、自らが構築したモデルと他者のモデルを比較し評価(理解)したり、モデルの設定に関する条件を考えたりすることで、自らの科学概念を更新する必要性を自覚する。本年度は,本研究に先行して実施した理科学習における類推的思考の役割に関する基礎的研究や、他の研究者による先行研究での比喩的表現の有用性に関する知見を念頭に置き、主に小学校・中学校の「エネルギー」や「粒子」を学習の柱とする学習単元での子どもが表出させた比喩的表現から、子どもの「科学的な思考」の様態と科学概念構築における比喩的表現の役割を検証した。今年度の研究により、以下の知見が得られた。小学校第5学年理科「もののとけ方」の授業実践からは、学習のレディネスとして粒子概念が保持されているのではなく、むしろ、液体の「つぶ」と解釈していることや、どのように存在しているのかの如何を問わず、入れる前の食塩のつぶの状態から水中の様子を想起していることが明らかとなった。そして、モデルの根拠として挙げられた説明でも「食べたら体内に取り込まれて見えなくなる」ことを根拠に塩が水に取り囲まれたと解釈し説明する子どもが少なからず存在することが理解できた。これらのことから、小学校段階の子どもにおいても、「メタファ・アナロジー等の比喩的表現とその類似性」を検討し、モデルを構築することが可能であることが明らかとなった。この他にも、子どもの「モデル構築における根拠の提示」については、その能力の更なる熟達が望まれるものの、子どもが意図を理解して行うことが可能であることが示された。また、研究協力者が実践した小学校生活科の授業実践においても、観察すべき事物や事象への気付きを自由な発想に基づき比喩的に表現することで、単なる見た目の形状の問題ではなく、より深く対象を観察することを促すことや、気付きを説明する際に比喩的表現を用いたことにより、低学年の児童には言葉による説明が難しい気付きの説明が可能になることが示された。本年度は、前年に引き続き、理科学習における類推的思考の役割に関する基礎的研究や子どもが理科学習場面において表出させた比喩的表現から、子どもの科学的な思考の様態と科学概念構築過程における比喩的表現の役割について精査した。今年度実施した研究からは、以下の知見が得られた。小学校第4学年理科の「電池の働き」の授業実践で子どもが表出させた電流についてのモデルにおける表現からは、子どもは闇雲にモデルを描いているのではなく、学習問題に呼応する形でモデルにおける表現を変化させていることが理解できた。そして、その際に子どもがモデル中に表した粒は,自由電子のような粒子ではなく、電流の大小関係を表現の手段として便宜的に用いていることも改めて理解できた。一方で、2個の電池の並列つなぎで回路全体に流れる電流値と1個の電池で同様の回路を作った際に回路全体に流れる電流値が同じであるという授業で提示する事象についても、事象自体の理解はできても、概念的に理解するのは困難なため,子どもの電流モデルにおいては表現できる限界があることも示された。上記の授業実践や第4学年の他の単元のモデル構築(イメージ図の作成)からも、理科学習においてモデル構築(イメージ図の作成)を求められる小学校第4学年の段階で、「自ら創造したモデルを他のモデルと比較し評価する(理解する)こと」や「モデル構築の活動そのものが対立するモデルの検証に役立つこと」を、教師が念頭に置き、子どもが考える場の設定が肝要であることが示された。また、高等学校物理基礎での電気概念を深化・拡大させる場面でも、水流アナロジー等の比喩的表現を用いて子どもが合成抵抗値についての理解を深めていく発話の分析から、「モデルを構築することで子どもにとっても概念変換(更新)の必要性を自覚していく」ことが改めて明らかとなった。本年度も、理科学習場面において子どもが表出させた比喩的表現を通して、子どもの科学的な思考の様態と科学概念形成過程における比喩的表現の役割について精査した。本年度の研究からは、以下の知見が得られた。小学校第3学年理科の「ものと重さ」の学習では、物質による重さの違いを説明するための根拠として、物質の材質の違いに言及するだけでなく、「物質にある重さの粒の存在とその数の違い」や「物質内の軽重のある領域の存在とその割合の違い」等の考えについてモデル(イメージ図)を用いて表現できることと、物質の内部を格子型に分けて、その中に自分の考えを表す粒を取り入れる等の後に学習する密度概念の萌芽ともいうべき考えをもつことが明らかとなった。しかし、モデル構築を容易にしていくためにも、教師が提示する物質の具体的な数量(数値)にも気を配ることが肝要であることが示された。また,研究期間全体を通じて実施した研究の成果は、以下の通りである。1.小学校段階の子どもにおいても、メタファー・アナロジー等の比喩的表現とその類似性を検討し、モデルを構築することは可能である。

2.子どもが電気回路中に表現することの多い「電気の粒」や物質のもとになる「粒」について、小学生は、電流や重さの大小関係を表現する手段として便宜的に「粒」を用いている。また、学習対象である事象そのものは理解できても、その解釈に必要な情報の不足により概念的に理解することが困難な現象については、比喩的表現を用いたとしても、考えの表現に限界が生じてしまう。3.高校生や大学生でも、自らが構築したモデルと他者のモデルを比較し評価(理解)したり、モデルの設定に関する条件を考えたりすることで、自らの科学概念を更新する必要性に気づくことが改めて示された。本研究では、理科学習場面において子どもが表出させた比喩的表現を通して、子どもの科学的な思考の様態と科学概念形成過程における比喩的表現の役割を精査した。研究成果の概要は,以下の通りである。1)小学生であっても、メタファー・アナロジー等の比喩的表現とその類似性を検討し、モデルを構築することは可能である。そして、子どものモデル構築における根拠の提示についても、子どもが意図を理解して行うことがある程度は可能である。2)学習者は、自らが構築したモデルと他者のモデルを比較し評価(理解)したり、モデルの設定に関する条件を考えたりすることで、自らの科学概念を更新する必要性を自覚する。平成26年度に実施を予定していた研究内容は、授業方略の再検討、前年度に実施した小・中学校と高等学校の理科の物理・化学分野の評価の視点を明確にし、さらに生物分野・地学分野を加えた小・中学校と高等学校での授業実践によるデータ収集、事例研究で得られたデータの分析・評価、比喩的表現と科学的な思考の関連を検討する事例研究の実施であった。授業実践におけるデータ収集とデータの分析・評価は、研究協力者の担当学年や担当科目等も鑑み、当初計画と学習単元に変更が生じたものの、必要なデータ等は収集可能な状況にあり、現在のところ、問題は生じていない。研究成果は口頭発表により公表してはいるが、論文等における公表に若干の遅れが生じているので、その点については改善を要する。理科教育学今後の研究の推進方策としては、以下の方策を検討している。1.子どもの理科学習場面での比喩的表現から科学的な思考を把握することを検討した事例研究の更なる実施。2.これまでの事例研究とそこから見出された評価の視点をふまえた、小・中学校と高等学校の理科における授業実践事例(データ収集)とその評価・分析の実施。3.これまでの研究成果を発表することで学術論文として公表することと、研究期間内の研究について総括するための情報の取集と研究成果の再評価等の実施。平成25年度に実施を予定していた研究内容は、先行研究の精査と授業方略の検討、主に物理分野・化学分野の学習内容についての小中学校での授業実践によるデータ収集、事例研究で得られたデータの分析・評価、比喩的表現と科学的な思考の関連を検討する事例研究の実施であった。このうち、先行研究により得られた研究成果は口頭発表や論文等により公表し、また、授業実践におけるデータ収集とデータの分析・評価も当初の計画と学習単元に変更はあるものの、概ね順調に進んでいる。しかし、比喩的表現と科学的な思考の関連を検討する事例研究の実施については、その実施が遅れているが、現在のところ、問題は生じていない。
歯科臨床における細菌検査システムの開発

歯科治療,特に歯周治療に利用できる細菌検査システムの構築を目的として以下の一連の研究を行った。歯周ポケット内の細菌叢の検討により,複雑な細菌叢の実態が明らかになった。また多菌種を簡易に検出・同定可能な検査方法を確立し,大学歯科診療室以外の医療施設で細菌検査を実施した。1)歯周病および関連疾患における特異細菌の役割の解析歯周病および歯肉増殖症,歯内一歯周合併症の細菌学的病態を解明するために,個々の症例において特異細菌の検出・同定を行った。歯周病は,宿主防御機能の遺伝的相違が最も少ないことと細菌の伝播様式を考慮して,早期発症型歯周炎患者をもつ家族症例を対象とした。いづれの症例にも特異細菌の関与が示唆されたが,その分布は臨床的診断名と関連が少なく,さらに同一家族内でも感染菌の相違がみられた。結論として,歯周病の細菌検査には多菌種の検出・同定が必要であることが示唆された。2)簡易検査法の開発簡便でしかも同時に多菌種の特異細菌を検出・同定できる手法を確立した。検出・同定の原理として,細菌の16SリボゾームRNA(nRNA)の塩基配列の違いを利用した。16S rRNAをプラークから直接検出・同定する方法は感度が低く,またサンプルの保管の点で問題があった。そこで,培養法と組み合わせてコロニーハイブリダイゼーション法により検出・同定する系,およびpolymerase chain reaction(PCR)法によりrRNA遺伝子を増幅することにより検出・同定する系の二法を開発した。両方法とも十分な感度と精度を持っており,特に後者は操作が簡便で検出・同定までの時間が短く目的とする細菌検査法とて有用であった。3)他の医療施設における応用細菌検査の対象を大学病院歯科治療室を訪れる患者以外に拡げるために,他の治療施設を受診した患者のサンプルを解析した。岡山大学医学部付属病院を受診したインシュリン依存性糖尿病患者,およびらい療養所に入所しているらい患者の歯周ポケット内の特異細菌を検出・同定した。歯科臨床、特に歯周病治療に利用可能な細菌検査システムの開発のため、平成6年度は以下のように、特に細菌検出法の手技について各種検討を加えた。1.歯周病原性細菌特異的なDNAプローブの開発16SリボゾームRNAの共通配列に対応するオリゴヌクレオチドをプライマーとして利用するPCR法と、その産物をダイレクトシークエンス法による塩基配列の解読を行うことにより、培地に生育した細菌菌体を出発材料として、短時間で16SリボゾームRNAの配列を解読する方法を樹立した。2.特異的歯周病細菌の高感度検出法の開発細菌菌体からPCR法により16SリボゾームRNAを増幅し、さらにそのPCR産物を16SリボゾームRNAの特異的配列に対応するオリゴヌクレオチドプローブを用いてハイブリダイゼーション法により特異的細菌を検出する高感度検出法を開発した、この手法を用いれば、約10個の標的細菌を検出できた。本法は高感度であるが、多数の細菌菌体が検体に含まれている場合、偽陽性の結果が出やすい欠点があった。今回われわれは,PCR法を用いて歯周病関連細菌の16SrRNA遺伝子増幅を行い,歯周病関連細菌を検出・同定する方法について,検討を加えた。まず,供試菌を溶菌した。臨床サンプルの採取は,歯周ポケットにペ-パ-ポイント3本を各々30秒間ずつ挿入して行なった。これを1mlのPBS(-)

溶液の入った1本のチューブ内で撹拌した。遠心沈査に細胞溶解剤を加えて,加熱溶菌後,直後にそのサンプルから直接PCR法を用いて,16SrRNA遺伝子の増幅を行った。遺伝子の増幅は,以下の2つの方法で行った。第一の方法では,16SrRNA遺伝子の共通領域に設計したPCRプライマーを用いて増幅した遺伝子に,菌特異的な可変領域に対する^<32>P標識プローブをハイブリダイズさせて,歯周病関連細菌を検出・同定した。第二の方法では,16SrRNA遺伝子の菌特異的な可変領域に設計したPCRプライマーを用いて増幅したDNA断片長をもとに検出・同定した。この結果,10^2個を限度に歯周病細菌を検出・同定でき,また定量性,特異性ともに確認できた。しかし,定量性がみられるのは,ある一定範囲の濃度(10^210^6個)に限られていることもわかった。これらの結果は,われわれの検討した方法によって,比較的簡便に,そして迅速に歯周病細菌を同定することが可能となることを示唆しているものと考える。この2種類の方法に基いた歯周病細菌の検出システムを確立し,目的に応じて使い分けを行うことが肝要であると考える。さらに,ハイブリダイゼーション反応においては,非RI標識のプローブおよびプレートを用いることで操作の煩雑性を軽減できるものと考える。また,現在,第二の方法を用いて,早期発症型歯周炎患者の歯周病関連細菌の検査を行なっている。近年細菌の16S ribosomal RNA遺伝子の塩基配列は分子遺伝学的手法による細菌の分類、同定の基準として用いられている。歯周炎病巣サンプルからの細菌DNAの簡便な抽出方法について検討し、市販のDNA精製マトリクスが最適であることを見いだした。抽出したサンプルについて開発したPCRプライマーを用いて歯周病細菌Aa,Pi,Pgそれぞれの16S rRNA遺伝子をPCR法により増幅し、検出するという歯周病細菌検査システムを確立した。本方法は従来1週間以上の検査期間を要していた培養法に比べ、サンプル採取から細菌の検査まで約5時間で完了でき、迅速性の面で優れていた。またサンプル中100個の細菌でも検出、同定でき高感度であった。加えて多検体を一度に処理でき、操作性の面でも日常の臨床細菌検査に十分応用できるものであった。岡山大学歯学部附属病院第二保存科では、現在、本研究で確立したPCR法による細菌検査システムを用いて、早期発症型歯周炎患者やインシュリン依存型糖尿病患者さらには医学部附属病院に入院中の患者からの歯周炎病巣サンプルについて細菌検査を実施し、臨床症例およびデータを蓄積している。得られた検査結果は治療計画立案や治療効果判定に役立てている。さらに関連病院である歯科診療所や開業歯科医院に本検査システムを広報し、検査依頼をうけた臨床サンプルについて細菌検査を行い、一般歯科医が本検査システムを利用するためのネットワークを構築しつつある。
酸化物超伝導の発現機構の量子モンテカルロ・シミュレーションによる研究

酸化物超伝導体中の電子(正孔)は銅サイトで強い相関を受けている。この系の励起スペクトルの記述には1不純物アンダーソン模型がしばしば用いられる。一方、超伝導を担う電子(正孔)の状態の記述には1不純物模型ではなく、強い相関のある「周期的な」系の電子状態の記述が必要である。このような系の低温での状態はフェルミ液体として記述できると考えられているが、Varmaによって主張されているように、通常のフェルミ液体論では電子間の磁気的相関の空間変化は相関のないときと本質的に同じであって、正しく記述できない。Varmaは、そのような記述には2不純物による近藤-重項基底状態の記述が必要にして充分であると主張している。そこで本研究では、2不純物アンダーソン模型の基底状態、励起スペクトル等を記述する理論的方法を開発した。方法は、希工類Ceイオンの価数揺動の記述に成功したNCA法を拡張したもので、2個の不純物全体としての局在電子レベル・スキームを出発点として取り、その間の混成プロセスを自己無撞着に取り込む。これは最近筆者が開発した希土類Tmイオンの近藤効果の記述法に類似しており、従ってその方面の研究と並行して行った。計算は積分方程式の自己無憧着な解を繰り返し法により数値的に求めるもので、多重積分も含まれることから、東北大学のスーパーコンピューターをかなり使用した。Tmの計算がほぼ一段落し、2不純物系の計算が進行中である。発表論文リストにはTmについてのものを2編あげた。2不純物系については計算が完了次第発表の予定である。
小中学生の読書行動把握と読書困難児に対する指導法の研究

本研究の目的は小中学生に対して「読み時間と誤読数」に加えて「読み上げ場所と注視場所の関連」「眼球運動量の大きさや滑らかさ」「理解度」の4要素を組み合わせて、読みの行動を数量的・客観的に明らかにし、指導に役立てることである。調査対象学年は、読みの能力差が顕著になる小学校3年生とし、宇都宮大学教職大学院において計測用文章の作成と理解度調査用の設問を作成した。その際、使用する漢字は2年生までのものとし、文章の難易度は平易なものにした。理解度調査用の設問は5問準備し、解答方式は選択式(3択)とした。文章・設問は初見でも十分理解できるものとした。昨年度は被験者毎の分析・評価が中心であった。今年度は個々のデータを集約した分析・評価を実施した。別途実施された「学力調査」によって明らとなっている国語の部分評価値との関連を分析した。その結果、本調査による評価値が低い場合、本人の努力に依存しない問題が存在すると思われる。本システムによって得られる客観的な評価値により、特別の指導を必要とする児童を発見することができる。読み能力の高い児童の音読時の視線は、音読位置よりも先にある場合や戻ったりする場合など様々なパターンを示すことが分かった。一方、読み能力が高くない児童の場合、音読時の視線位置と読み上げ場所がほぼ一致する傾向を客観的に捉えることができた。現在までに蓄積した「視線」「解答状況」に加えて「国語の学力調査」を加えることにより、我々が実施してきた客観的評価の有効性を裏付けることができた。結果として、「視線」「解答状況」の客観的な測定による「指導者の客観的な意見」を含めない「読みの指導が必要な児童の判定」は、保護者等に対して説得力のある情報として活用することが可能である。読書時および問題解答時の視線動きの多様性と読書・読解能力の関係を明らかにする。また、本研究の成果を簡便に、より多くの人が利用できることを目指す。本研究の目的は、小中学生に対して「読み時間と誤読数」に加えて「読み上げ場所と注視場所の関連」「眼球運動量の大きさや滑らかさ」「理解度」の4要素を組み合わせて、読みの行動を数量的・客観的に明らかにし、指導に役立てることである。プログラムの作成は主に文章の部分毎の読み時間を測定できる「よもーヨ」に対する機能追加として実施した。今年度の前半は、「理解度」の測定機能をプログラムに追加した。後半は「視線追跡装置」を使用した「視線追跡機能」を組み込み定量的な読書行動の測定を可能にした。また別途「眼球運動測定」プログラムも開発した。さらに、調査対象学年は、読みの能力差が顕著になる小学校3年生とし、理解度計測用の文章と設問を作成した。今年度の調査対象者は、同一市内小学3年生124人であり、6月に3校、7月に2校、11月に1校、12月に1校実施した。その際、各学校の小学3年生全員を調査対象とした。読みの困難さのある児童だけでなく、さまざまな能力差のある通常学級における児童の読みの実態を正確に計測するために有益な方法であると考え実施した。また、「ヒトを対象とした研究に関する倫理審査」に関しては、宇都宮大学学長に承認を得た上で、「読書行動調査に関する同意書」「学校長・教員用説明書」「児童・生徒用説明書」を学校長宛に送付し承認を得てから調査を実行した。今年度の実績としての最大の収穫は、Windowsパソコンでの作業を「視線追跡」「眼球運動量」「理解度(設問)」の機能組み込みと機能検証が遂行できたことである。本年度の目的であった「視線追跡」「眼球運動量」「理解度(設問)」のPCへの機能組みと、計測用文章と理解度調査用の設問作成は完了した。さらに、29年度の目標のうち100名を超える被験者の計測は既に実施済みで、その結果について教育および工学・医療的な機能検証を開始した。以上の理由から本研究は当初の計画以上に進展していると判断した。今年度は、「Tobii EyeX Controller」を使用した昨年度実施した栃木県O市5校150人に加え、今年度は新たに栃木県内4市町と県外の3小学校を含めた7校350人に調査を実施し、合計500人分のデータ分析を開始した。

これは、調査対象を広げることで、都市部・市街地・農村地域・へき地(山村・離島)などの地域性の特徴を明らかにすることを可能にするためである。調査した各校へは視線と解答の状況を「報告書」としてまとめ、説明と同時に児童に関する読書と解答時の傾向についての情報を共有した。この報告書の作成により、学校間の差異があることが認められた。詳細については今後の研究課題とする。調査実施の際、「ヒトを対象とした研究に関する倫理審査」は宇都宮大学学長に承認を得た。「読書行動調査に関する同意書」「学校長・教員用説明書」「児童・生徒用説明書」は学校長宛に送付し承認を得た上で調査を実行した。視線動き量の解析プログラムを作成し、読書時と問題解答時の視線動きを数量的に把握可能とした。読書時および問題解答時の視線の動きが多様性を持つことを確認した。当初の計画より調査人数が増加したのは、学校現場からの高い評価が他の地域の学校間に広がったことによる。その結果、調査学校数12校、調査人数500人という多量のデータ収集につながった本研究の目的は小中学生に対して「読み時間と誤読数」に加えて「読み上げ場所と注視場所の関連」「眼球運動量の大きさや滑らかさ」「理解度」の4要素を組み合わせて、読みの行動を数量的・客観的に明らかにし、指導に役立てることである。調査対象学年は、読みの能力差が顕著になる小学校3年生とし、宇都宮大学教職大学院において計測用文章の作成と理解度調査用の設問を作成した。その際、使用する漢字は2年生までのものとし、文章の難易度は平易なものにした。理解度調査用の設問は5問準備し、解答方式は選択式(3択)とした。文章・設問は初見でも十分理解できるものとした。昨年度は被験者毎の分析・評価が中心であった。今年度は個々のデータを集約した分析・評価を実施した。別途実施された「学力調査」によって明らとなっている国語の部分評価値との関連を分析した。その結果、本調査による評価値が低い場合、本人の努力に依存しない問題が存在すると思われる。本システムによって得られる客観的な評価値により、特別の指導を必要とする児童を発見することができる。読み能力の高い児童の音読時の視線は、音読位置よりも先にある場合や戻ったりする場合など様々なパターンを示すことが分かった。一方、読み能力が高くない児童の場合、音読時の視線位置と読み上げ場所がほぼ一致する傾向を客観的に捉えることができた。現在までに蓄積した「視線」「解答状況」に加えて「国語の学力調査」を加えることにより、我々が実施してきた客観的評価の有効性を裏付けることができた。結果として、「視線」「解答状況」の客観的な測定による「指導者の客観的な意見」を含めない「読みの指導が必要な児童の判定」は、保護者等に対して説得力のある情報として活用することが可能である。今年度は本研究の第一段階として同一市内7校の小学校3年生を対象に検証実験を行ったが、今後は標準となるデータを得るために、県内外の多様な地域の学校及び複数学年において多数の計測を行う予定である。また、多量のデータ集積をもとに、児童生徒の読書行動調査の特性分類を行い、標準的能力を明らかとするが今後の研究方針である。読書時および問題解答時の視線動きの多様性と読書・読解能力の関係を明らかにすることである。また、各学校や地域の特徴なども併せて分析していく。読書時および問題解答時の視線動きの多様性と読書・読解能力の関係を明らかにする。また、本研究の成果を簡便に、より多くの人が利用できることを目指す。
IP_3シグナルによるリン脂質代謝のフィードバック制御機構の解明

IP3受容体結合タンパク質IRBITと、リン脂質代謝酵素PIPKとの相互作用に関し、以下の研究を行った。(1)IRBITとPIPKIIγとの結合解析・COS-7細胞へ共発現して免疫沈降することにより、IRBITがPIPKのα,β,γいずれのサブタイプとも結合することを確認した。・マウス脳を用いた免疫沈降法によりIRBITとPIPKIIαがin vivoでも結合することを確認した。・IRBITの欠失変異体を作製し、免疫沈降法によりPIPKIIαとの結合領域を解析した。その結果、IRBITのN末領域にあるセリンに富む配列がPIPKIIαとの結合に必須であることが明らかになった。・IRBITのセリンに富む配列の部位特異的変異体とPIPKIIαとの結合を解析した結果、IRBITのSer 68とSer 71がPIPKIIαとの結合との結合に必須であることが明らかになった。Ser 68とSer 71ともリン酸化される部位であることから、PIPKIIαとの結合にはIRBITのリン酸化が必要である可能性が示唆された。・IRBITのホモログもPIPKと結合することが明らかとなった。(2)IRBITによるPIPKIIαの酵素活性制御の解析IRBITがPIPKIIαの酵素活性を制御する可能性をin vitroで解析した。組み換えIRBITを用いて、PIPKIIαのPIP_2合成酵素活性をlipid kinase assayで測定した結果、IRBITはPIPKIIαの活性を抑制することが明らかとなった。さらにSer 68あるいはSer 71の部位特異的変異体は抑制活性が低下していることが明らかとなった。
革新的高効率波力発電システムの開発

システムの想定設置海域に適した発電機を設計して有限要素法を用いて解析を行い各種特性の算出を行った結果、12極SPMSGおよび増速ギヤ比8のダイレクトリンク機構を用いる場合、設置海域の違いによらず平均エネルギー変換効率が最大約20%で、従来の波力発電システムと比較して数倍以上となることを示した。また、発電機のトルク指令パターンについては2段階にトルク指令を切り替える方式が発電出力が最も改善され、一定トルクパターンを用いる場合に対して発電出力が36%増加した。低速用回転発電機を用いたダイレクトリンク式波力発電システムにおける波エネルギーの異なる設置海域を想定した場合の波の出現頻度を考慮した発電機の設計について検討し、特性およびトルク指令パターンについて検討した。検討を行う海域として前年度までに用いた潮岬沖(4.9kW/m)に加えて、波浮沖(11.5kW/m)についても12極のモデルを設計し、有限要素法を用いて解析を行い各種特性の算出を行った。その結果、システムの設置海域を波浮沖として増速比8のダイレクトリンク機構を用いる場合、潮岬沖用の発電機をそのまま用いるとエネルギー量の大きい波の条件で発電機の定格による制限が生じて発電出力が減少してしまうことが分かった。波浮沖の特性に合わせて設計した発電機ではこうした出力飽和が生じないためより大きな発電出力が取り出せており、本システムでは設置海域の違いによらず平均エネルギー変換効率が約30%程度になることも明らかとなった。この変換効率は従来の一般的な構成である振動水柱方式のシステムであるマイティホエールにおける1平方メートルあたり数十Wの実績出力値と比較して10倍以上となっている。システムの等価慣性モーメントが発電出力に及ぼす影響についても検討し、付加慣性モーメントを取り付ける方が発電出力が高くなる条件があることも明らかとなった。トルク指令パターンについては前年度までの検討で、2段階にトルク指令を切り替える方式が発電出力が高くなることを明らかにしているが、発電機の回転速度を用いたより高出力となるパターンについての検討が必要である。検討を行う海域を潮岬沖(4.9kW/m)および波浮沖(11.5kW/m)とし、それぞれに適した12極のモデルを設計して有限要素法を用いて解析を行い各種特性の算出を行った結果、システムの設置海域を波浮沖として増速比8のダイレクトリンク機構を用いる場合、潮岬沖用の発電機をそのまま用いるとエネルギー量の大きい波の条件で発電機の定格による制限が生じて発電出力が減少してしまうことが分かった。前年度までの検討で、トルク指令パターンについては2段階にトルク指令を切り替える方式が発電出力が高くなることを明らかにしているが、より高出力となるパターンについての検討を行った結果、発電機トルクが回転数に比例するパターンでは出力が改善されず、1/n乗特性のほうが適していることが明らかとなり、最も出力改善効果の大きいパターンははじめに検討した2段のステップ状パターンであることが分かった。このトルクパターンの使用により、発電機回転数しか検出できない実応用を想定した条件において一定トルクパターンを用いる場合に対して発電出力が36%改善された。リニア発電機における余分な電機子巻線部分の影響により、ダイレクトリンク機構による回転発電機使用システムに対する効率低下の問題点が明らかになった。低速用回転発電機を用いたダイレクトリンク式波力発電システムにおける波の出現頻度を考慮した発電機の最適極数を明らかにし、特性およびトルク指令パターンについて検討した。まず、表面磁石構造PM発電機について4極・8極・12極・16極のモデルを設計し、有限要素法を用いて解析を行い各種特性の算出を行った。その結果、システムの設置海域を潮岬沖として増速比8のダイレクトリンク機構を用いる場合、12極構造が最も高効率となることが分かった。これはコイルエンド長の影響による銅損の低減効果と基本周波数の上昇による鉄損の増加のバランスが最も良い設計となったためである。また、12極機を用いた際のダイレクトリンク式波力発電システムにおける出力は1平方メートルあたり877Wとなり、従来の一般的な構成である振動水柱方式のシステムであるマイティホエールにおける1平方メートルあたり数十Wの実績出力値と比較して10倍以上となることも明らかにした。

トルク指令パターンについては、設置海域の波高を用いてそれぞれの波高ごとに最適なトルク指令とすれば最も高出力となるが、波高のセンシングは実施不可能なため、発電機の回転速度のみを用いた、2段階にトルク指令を切り替える方式が最も発電出力が高くなることを明らかにした。前年度からの遅れがじゅうぶんに回復できなかったことと、耐震工事の完了した建屋への研究室の移転が年度末にかけて発生したため、一次試作機の製作は完了したが試験ベッドが使用できなくなる期間が生じたため、特性測定と評価・問題点の抽出には至らなかった。設置海域の違いによる低速用回転発電機に関する設計方法の明確化や電流ベクトル制御のためのトルク指令パターンの検討については初期の予定通り進捗した。したがって、総合的に「やや遅れている」と評価した。交付額が一次試作機の製作に必要な金額に対して不足したこと、および最終金額の交付決定時期が国会の予算成立の影響によりずれ込んだことによって、試作機による評価・問題点の抽出には至らなかった。リニア発電機における余分な電機子巻線部分による効率低下を明らかにするとともに、低速用回転発電機に関する最適極数の絞り込みや電流ベクトル制御のためのトルク指令パターンの検討については初期の予定通り進捗した。早急に一次試作機の特性測定を行い、評価および問題点の抽出を行って、初期の研究スケジュールに近づけるよう研究を進める。早急に一次試作機を製作し、評価および問題点の抽出を行って、初期の研究スケジュールに近づけるよう研究を進める。低速用回転発電機の一次試作機の評価を行い、二次試作機の設計への反映および試作評価等を行う予定である。23年度の交付額が一次試作機の製作に必要な金額に対して不足したこと、および最終金額の交付決定時期が国会の予算成立の影響によりずれ込んだことによって、試作機が製作できなかったため、次年度使用額が発生しているが、24年度交付額と合わせて試作に必要な金額を確保できるため、低速用回転発電機の試作を行い、評価等を行う予定である。
白色干渉計を用いた“その場”観察用マイクロ破壊試験機の開発

1.目的材料のマクロな機械的性質は,結晶粒径や析出物など微視組織の機械的性質に依存しており,組織制御によって材料特性を向上させている,したがって,このような微小レベルで機械的性質を調査することが,新たな材料開発へとつながる.そこで本研究では,材料のミクロ組織や薄膜等から作製したミクロンサブミクロンサイズの部材に対する破壊試験機の開発を行った,またCCDカメラを用いて"その場"観察を行うことで,材料の変形や破壊のメカニズム解明への寄与を検討した.2.試験機概要作製した試験機は大まかに1Y-Zステージ,ピエゾアクチュエータ,ロードセル,ダイヤモンド圧子からなる試験荷重部, 2Xステージ, α-βステージ, θステージからなる試料ホルダ部, 3白色干渉計と通常の光源からなる観察部の3つからなる.今回開発した試験機では,荷重方向真横から観察することで,白色干渉計測定および動画撮影を可能とした仕様になっている.また試験片にごく微小な変位を与えるために,アクチュエータとしてチタン酸ジルコン酸鉛の圧電素子を用いた.このアクチュエータは最大で38μmの変位を与えることが可能であり,その変位はアクチュエータ中に組み込まれた容量型変位計によって計測され,フィードバック制御をこの信号により行っている.また,変位を与える際にはコントローラから変位または電圧をアナログ制御することが可能であるため,本試験機は一台で,曲げ試験,引張試験,破壊試験のみならず,疲労試験へも対応している.3.結果作製した試験機を用いて10x10x50μmの片持ち梁に対し破壊試験を実施したところ,動画観察においては亀裂導入とその荷重変化の対応が明確に観察された.また白色干渉計においては,変形に伴う表面起伏の変化が観察され,今後の研究で,材料の変形や破壊のメカニズム解明への寄与を十分に果たすと思われる結果を得た.1.目的材料のマクロな機械的性質は,結晶粒径や析出物など微視組織の機械的性質に依存しており,組織制御によって材料特性を向上させている,したがって,このような微小レベルで機械的性質を調査することが,新たな材料開発へとつながる.そこで本研究では,材料のミクロ組織や薄膜等から作製したミクロンサブミクロンサイズの部材に対する破壊試験機の開発を行った,またCCDカメラを用いて"その場"観察を行うことで,材料の変形や破壊のメカニズム解明への寄与を検討した.2.試験機概要作製した試験機は大まかに1Y-Zステージ,ピエゾアクチュエータ,ロードセル,ダイヤモンド圧子からなる試験荷重部, 2Xステージ, α-βステージ, θステージからなる試料ホルダ部, 3白色干渉計と通常の光源からなる観察部の3つからなる.今回開発した試験機では,荷重方向真横から観察することで,白色干渉計測定および動画撮影を可能とした仕様になっている.また試験片にごく微小な変位を与えるために,アクチュエータとしてチタン酸ジルコン酸鉛の圧電素子を用いた.このアクチュエータは最大で38μmの変位を与えることが可能であり,その変位はアクチュエータ中に組み込まれた容量型変位計によって計測され,フィードバック制御をこの信号により行っている.また,変位を与える際にはコントローラから変位または電圧をアナログ制御することが可能であるため,本試験機は一台で,曲げ試験,引張試験,破壊試験のみならず,疲労試験へも対応している.3.結果作製した試験機を用いて10x10x50μmの片持ち梁に対し破壊試験を実施したところ,動画観察においては亀裂導入とその荷重変化の対応が明確に観察された.また白色干渉計においては,変形に伴う表面起伏の変化が観察され,今後の研究で,材料の変形や破壊のメカニズム解明への寄与を十分に果たすと思われる結果を得た.
ダイオキシンを無害化し得る電極触媒の研究

芳香族有機塩素化物の一種であるダイオキシンを無害化するには脱塩素化すればよい。常温・常圧の穏和な条件で脱塩素化を行うには電解還元が有効である。効率よく脱塩素化を行う電極触媒開発の基礎として、芳香族有機塩素化物の中で最も単純な構造のクロロベンゼンを研究対象とし、溶解度が高いアセトニトリル中で脱塩素化を試みた。クロロベンゼン還元活性のある電極金属を探すために、Rt, Ir, Rh, Pd, Au, Ag, Zn, In, Pb, Sn, Cu, Fe, Cdの多結晶を電極とし、クロロベンゼン添加前後のボルタモグラムを測定した。しかし、クロロベンゼン添加後にボルタモグラムは変化せず、金属電極だけではクロロベンゼンの還元が進行しないことが予測された。そこで、メディエータを利用して還元を行うことにした。クロロベンゼンとメディエータをアセトニトリルに添加し、ボルタモグラムに現れるクロロベンゼン還元電流を指漂として、クロロベンゼン還元活性を評価した。電極金属は上記の13種類、メディエータにはジベンゾフラン、ナフタレン、アントラセン、ペリレンを用いた。ナフタレンの場合、Cd<Sn<In<Pb<Zn<Agの順にクロロベンゼン還元電流が増大した。クロロベンゼン還元電流が大きいAgとZn、還元電流が観測されなかったPtを作用極とし、メディエータにナフタレンを用いて、クロロベンゼンの電解還元を行った。AgとZhは86%、Ptは38%の電流効率でベンゼンを生成し、他の生成物は水素であった。ベンゼンの部分電流密度は、Ag電極が最大であり、12.4mA/cm^2となった。この値は、既報の炭素電極とジベンゾフランの結果の5倍以上で、Agとナフタレンの組み合わせがクロロベンゼン脱塩素化に有効であることを明らかにした。芳香族有機塩素化物の一種であるダイオキシンを無害化するには脱塩素化を行えばよい。常温・常圧の穏和な条件で脱塩素化を行うには電解還元が適している。効率よく脱塩素化を行う電極触媒開発の最初のステップとして、芳香族有機塩素化物の中で最も単純な構造のクロロベンゼンを研究対象とした。電解還元の電流密度を上げる目的で、クロロベンゼンの溶解度が高いアセトニトリルを溶媒として選択した。まずはクロロベンゼン還元活性のある電極金属を探す必要がある。Pt,Ir,Rh,Pd,Au,Ag,Zn,In,Pb,Sn,Cu,Fe,Cdの多結晶を電極として用いた。クロロベンゼン添加によってボルタモグラムの還元電流の立ち上がりがプラス側にシフトする電極金属がクロロベンゼンの還元活性があると期待される。しかし、クロロベンゼンを添加しても還元電流立ち上がりが大きくシフトする金属は見つからず、金属電極はクロロベンゼンの還元に対して不利であることが分かった。クロロベンゼンを添加することによってボルタモグラムのメディエータ還元電流が増加する系ほどクロロベンゼン還元活性が高いと期待される。メディエータ還元電流が最大となる金属とメディエータの組合わせをボルタモグラムで探した。電極金属は上記の13種類、メディエータはジベンゾフラン、ナフタレン、アントラセン、ペリレンを用いた。メディエータにはナフタレン、電極金属にZnを用いるとメディエータ還元電流が最大となった。電極金属Zn、メディエータにナフタレンの組み合わせで実際にクロロベンゼンの電解還元を行った。還元生成物としてベンゼンが得られ脱塩素化は成功した。